CN111453994B - 一种白釉与陶瓷砖及陶瓷砖制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种白釉与陶瓷砖及陶瓷砖制备方法。其中，所述白釉的化学成分包括：SiO2 51‑53份，Al2O3 23.5‑25份，Fe2O3 0‑0.4份，CaO 4.5‑5.5份，MgO 2‑2.5份，K2O 3‑3.5份，Na2O 0.5‑1份，ZnO 2.5‑3.5份，TiO2 0.01份，BaO 4.5‑5.5份，SrO 3.5‑4.5份。本发明所述白釉能够解决现有白釉釉料中需要加入大量增白剂或乳浊剂才能获得理想白度问题和由于增白剂或乳浊剂的添加导致的放射性偏高的问题，同时还能降低陶瓷砖制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及建筑陶瓷砖领域，尤其涉及一种白釉与陶瓷砖及陶瓷砖制备方法。
背景技术
在建筑陶瓷砖产品中，绝大部分产品都需要在表面施釉，然后在釉面上进行色彩、图案的装饰。对于施釉陶瓷砖而言，陶瓷釉料的白度对色彩的呈色有重要的作用，是一个非常重要的物理指标，也是高档陶瓷产品性能要求的重要要素。
在现有陶瓷砖产品的生产中，提高釉层白度通常有三种方式：第一是优选白度较高的原料，但这种白度高的优质原料成本很高，且不易找到，属于稀缺原料；第二是通过对常规原料的精细加工，控制原料中的铁含量在一定指标以下，这种方式需要投入更多的人力、物力，而且有些矿物到一定细度后其铁含量较难去除；第三是通过在釉料配方中添加增白剂或乳浊剂。
常用的增白剂或乳浊剂有TiO2，ZrO2，氧化铈或是它们的化合物。添加增白剂或乳浊剂的釉料在高温烧成后，生成的晶体粒子均匀分布在釉层中，晶体粒子能散射入射光，从而能提高产品釉层的白度。但增白剂或乳浊剂的成本一般比较高，并且加入用量较大。其中，如ZrO2原材料中通常伴生有放射性物质，增白剂或乳浊剂加入量大时，会导致陶瓷砖产品的放射性超过标准。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种白釉与陶瓷砖及陶瓷砖制备方法，旨在解决现有技术中需要加入大量增白剂或乳浊剂才能获得高白度的白釉的问题。
一种白釉，其中，按重量份计，所述白釉包括以下组分：SiO2 51-53份、Al2O3 23.5-25份、Fe2O3 0-0.4份、CaO 4.5-5.5份、MgO 2-2.5份、K2O 3-3.5份、Na2O 0.5-1份、ZnO 2.5-3.5份、TiO2 0.01份、BaO 4.5-5.5份、SrO 3.5-4.5份。
所述的白釉，其中，按重量份计，所述白釉包括以下组分：SiO2 52.28份、Al2O324.31份、Fe2O3 0.3份、CaO 4.92份、MgO 2.13份、K2O 3.24份、Na2O 0.974份、ZnO 2.96份、TiO2 0.01份、BaO 5.2份、SrO 4.01份。
一种陶瓷砖，其中，包括：依次层叠设置的生坯层、白釉层、图案装饰层、保护釉层；
所述白釉层由如上所述白釉组成。
一种如上所述的陶瓷砖的制备方法，其中，包括：
提供生坯层；
在所述生坯层上形成白釉层；
在所述白釉层上形成图案装饰层；
在所述图案装饰层上形成保护釉层，制备得到陶瓷砖。
所述的陶瓷砖的制备方法，其中，所述在所述生坯层上形成白釉层的方法包括：
将白釉原料混合后，进行湿法球磨，然后过筛，得到白釉釉浆；
采用淋釉法将所述白釉釉浆布施在所述生坯层上，进行烧结，得到所述白釉层。
所述的陶瓷砖的制备方法，其中，所述白釉原料包括：氧化锌、碳酸钡、碳酸锶、钾长石、烧滑石、水洗高岭土、熔块、煅烧土、硅灰石。
所述的陶瓷砖的制备方法，其中，所述白釉釉浆的细度为过325目筛，筛余小于0.2％。
所述的陶瓷砖的制备方法，其中，所述白釉釉浆的比重为1.70-1.80。
所述的陶瓷砖的制备方法，其中，所述湿法球磨采用的球磨介质为二氧化锆。
所述的陶瓷砖的制备方法，其中，采用喷墨打印的方法形成所述图案装饰层。
有益效果：本发明通过调整基础白釉配方中的各种组分及其配比，在高温烧成后能够生成大量尺寸长度相近的晶相，且所述晶相尺寸小于或接近光波长度，尺寸小于或接近光波长度的晶相的折射率与玻璃相的折射率相差较大，能较好地散射入射光线，使白釉层乳浊从而提高其白度。可见，本发明能够在不添加任何增白剂或乳浊剂的条件下实现白釉白度的提高。
附图说明
图1为本发明所述陶瓷砖的结构示意图。
图2为本发明所述陶瓷砖制备方法中的烧成曲线图。
具体实施方式
本发明提供一种白釉与陶瓷砖及陶瓷砖制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种白釉，其中，按重量份计，所述白釉包括以下组分：SiO2 51-53份、Al2O3 23.5-25份、Fe2O3 0-0.4份、CaO 4.5-5.5份、MgO 2-2.5份、K2O 3-3.5份、Na2O 0.5-1份、ZnO 2.5-3.5份、TiO2 0.01份、BaO 4.5-5.5份、SrO 3.5-4.5份。
本发明通过调整基础白釉釉料配方中的各种组分及含量配比，在高温烧成后能够生成大量尺寸长度相近的晶相，所述晶相尺寸小于或接近光波长度，尺寸小于或接近光波长度的晶相的折射率与玻璃相的折射率相差较大，能较好地散射入射光线，使白釉层乳浊从而提高其白度。其中，所述光波是指可见光波，可见光波的光波长度为380-780nm。也就是说，本发明所述白釉中含有大量尺寸为小于或接近380-780nm的晶相。
在研究过程中，发现通过将氧化锶取代现有釉料配方中氧化钙的部分含量，能够避免因氧化钙过量而在烧成过程中与配方中的石英和氧化铝共熔形成大量玻璃相。也就是说，本发明通过降低釉料配方中氧化钙的含量同时引入一定量的氧化锶，能够避免白釉层中大量玻璃相的产生。
在研究过程中，还发现在高温烧成反应过程中，白釉釉料配方中氧化钡，氧化锶在高温时能够起到助熔作用，并在烧成冷却过程中形成微小晶相，通过控制冷却速度，例如冷却时采用急速冷却的烧成制度，能够保证晶相不会异常长大。
在研究过程中，还发现配方中的较多的硅铝成份在高温时形成莫来石晶相、刚玉晶体和残余晶相，这些晶相折射率与玻璃相相差较大，有效地阻隔了光线的透射。也即是，通过合理控制配方中硅铝成份的含量能够降低白釉的光线的透射率，也能进一步提高白釉的白度。
可见，本发明能够通过不添加任何增白剂或乳浊剂的条件下实现白釉白度的提高。同时试验表明，本发明所述白釉的白度可达52度。本发明所述白釉解决普通釉料需要加入大量增白剂或乳浊剂才能获得的理想白度问题，以及可大幅度降低产品因大量引增白剂或乳浊剂而导致放射性偏高的问题；同时由于不添加任何增白剂或乳浊剂从而降低陶瓷砖制造成本。
在本发明的一个实施方式中，所述的白釉，按重量份计，所述白釉包括以下组分：SiO2 52.28份，Al2O3 24.31份，Fe2O3 0.3份，CaO 4.92份，MgO 2.13份，K2O 3.24份，Na2O0.974份，ZnO 2.96份，TiO2 0.01份，BaO 5.2份，SrO 4.01份。本发明所述白釉中含有一定量的氧化锶，其目的是通过添加一定量的氧化锶取代釉料配方中氧化钙的部分含量，能够提高白釉的白度。同时，所述白釉中的二氧化硅和氧化铝的含量占比也相对较高，也能提高白釉的白度效果。进一步，通过控制氧化钡以及氧化锶的含量，有利于实现白釉中晶相尺寸小于或接近光波长度的效果。
在本发明的一个实施方式中，所述的白釉，按重量份计，所述白釉的化学成分包括：SiO2 52.28份，Al2O3 24.31份，Fe2O3 0.3份，CaO 4.92份，MgO 2-2.5份，K2O 3-3.5份，Na2O 0.5-1份，ZnO 2.5-3.5份，TiO2 0.01份，BaO 5.2份，SrO 4.01份。
在本发明的一个实施方式中，所述的白釉，按重量份计，所述白釉的化学成分包括：SiO2 52份，Al2O3 25份，Fe2O3 0.3份，CaO 5.0份，MgO 2.25份，K2O 3.2份，Na2O 0.9份，ZnO 3.0份，TiO2 0.01份，BaO 5.3份，SrO 3.75份。
需要说明的是，所述的白釉，还包含一定量的灼减。具体地，在上述白釉的化学成分的基础上，按重量份计，所述的白釉，还包括：灼减0.05-0.2份，更具体地，灼减0.1份。
进一步地，本发明还公开了所述白釉的釉料配方或者说原料配方。具体地，所述白釉的原料包括：氧化锌，碳酸钡，碳酸锶，钾长石，烧滑，水洗高岭土，熔块，煅烧土，硅灰石。通过将上述原料按照合理的配比经球磨后可制备得到白釉釉浆，再将所述白釉釉浆烧成后即可制备得到所述白釉。
更具体地，本发明提供了一种用于实现所述白釉的原料各组分的含量比例，按重量份计，所述白釉的原料包括：氧化锌：2-5份、碳酸钡：5-6份、碳酸锶：3-5份、钾长石：23-25份、烧滑石：4-5份、水洗高岭土：17-18份、熔块：10-12份、煅烧土：20-25份、硅灰石：6-8份。
在本发明的一个实现方式中，按重量份计，所述白釉的原料包括：氧化锌：2份、碳酸钡：5份、碳酸锶：5份、钾长石：23份、烧滑石：5份、水洗高岭土：17份、熔块：12份、煅烧土：25份、硅灰石：6份。
本发明中所述白釉的原料中完全不含有或不添加增白剂和乳浊剂，并能够实现所制备得到的白釉的高白度以及避免现有白釉存在放射性问题。而且所述白釉的原料中各组分容易获取且成本低廉，能够降低生产制造的成本。
此外，所述熔块具有降低烧成温度，扩大烧成范围的效果。具体地，按重量份计，所述熔块可以包括：SiO2 36份、Al2O3 5份、BaO 3份、MgO 4份、B2O3 1份、Na2O+K2O 12份、CaF20.2份、ZnO 2份。
本发明是在常规原料的基础上，通过大量实验优化出一种新的陶瓷砖原料配方，不需另外投入人力和物力，即可获得一种高白低成本白釉。由于不添加常用的增白剂或乳浊剂有TiO2，ZrO2，从这个角度来说，本发明所述白釉是一种无锆无钛的低成本白釉。
本发明白釉的白度高，在不添加任何增白剂或乳浊剂时，白度可达52度。而且本发明所述白釉的灵活性好，根据产品的白度需求，可在本发明的白釉的原料中添加一定量的增白剂，在同等剂量下对比，白釉的白度可迅速增加到68度，且不影响白釉本身的性能。
如图1所示，本发明提供一种陶瓷砖，其中，包括：依次层叠设置的生坯层1、白釉层2、图案装饰层3、保护釉层4；所述白釉层由如上所述白釉组成。更具体地，所述陶瓷砖包括，依次层叠设置的生坯层1、白釉层2、图案装饰层3、保护釉层4。其中，所述白釉层2也可称为基础面釉层，所述白釉层2即为如上所述的白釉。本发明中所述白釉层2通过其较高的白度，达到提升装饰图案的色彩明度和饱和度的效果。
本发明还提供一种如上所述陶瓷砖的制备方法，其中，包括：
S100、提供生坯层1；
S200、在所述生坯层1上形成白釉层2；；
S300、在所述白釉层2上形成图案装饰层3；
S400、在所述图案装饰层3上形成保护釉层4，制备得到陶瓷砖；
所述S100中，具体是将坯料压制成坯体砖，作为制备陶瓷砖的生坯层1。
在本发明的一个实施方式中，所述S200中，所述在生坯层1上布施白釉具体包括：
将白釉原料混合后，进行湿法球磨，然后过筛，得到白釉釉浆；
采用淋釉法将所述白釉釉浆布施在所述生坯层上，进行烧结，得到所述白釉层2。
所述S200中，具体是采用但不限于淋釉法将所述白釉釉浆布施在所述生坯层1上，制备得到白釉层2，其中施釉釉量为220-250g/m2。
在本发明的一个实施方式中，所述白釉釉浆的原料包括：氧化锌，碳酸钡，碳酸锶，钾长石，烧滑石，水洗高岭土，熔块，煅烧土、硅灰石。所述白釉釉料中各组分的配比，在上文已经进行了说明，不再赘述。
在本发明的一个实施方式中，所述白釉釉浆是通过将上述原料和球磨介质在球磨设备中球磨，最终制备得到白釉釉浆。在球磨过程中通过添加一定量的介质可以提高白釉的釉料的球磨效果。在本发明的一个实施方式中，所述球磨介质为二氧化锆。
本发明通过白釉釉浆的细度控制釉浆颗粒的尺寸，可以达到提高烧成效果的目的。在本发明的一个实施方式中，所述白釉釉浆的细度为过325目筛筛余小于0.2％。本发明白釉釉浆中的釉浆颗粒具有较小的颗粒尺寸，使得釉料在进行烧成过程中可提前开始烧成，也即是在烧成工艺不变的情况下相当于延长了烧成时间。
可见，本发明提供了一种白釉釉浆的制备方法，具体是是使用球磨设备将釉料和合适的二氧化锆介质进行加工，获得釉浆细度为325目筛筛余小于0.2％，性能优良，符合使用标准的浆体材料。
在本发明的一个实施方式中，所述白釉釉浆的比重为1.70-1.80，有利于提高烧成效果，获得高品质的陶瓷砖。
在本发明的一个实施方式中，所述白釉釉浆的釉浆流速为26-35s，有利于提高所制备的白釉层2的产品性能稳定。
在本发明的一个实施方式中，在布施所述白釉釉浆的过程中，施釉釉量为220～250g/m2。当施釉釉量为220～250g/m2时，已经可以使白釉层具有良好的白度，提高达到提升装饰图案的色彩明度和饱和度的效果。
表1为制备白釉层2的釉浆及工艺参数。
表1，釉浆及工艺参数
所述S300中，在白釉层2上进行图案装饰，从而使制备的陶瓷砖呈现出各式的花纹图案。例如，采用喷墨打印的方法形成所述图案装饰层3，具体是采用喷墨打印机在白釉层2上进行色彩的转印，制备得到图案装饰层3。
在制备方法中，在完成了图案装饰(工艺装饰)后，即获得的陶瓷砖半成品，可以直接进入烧成步骤。在本发明的一个实施方式中，陶瓷砖半成品是指在生坯层1上施加白釉釉浆并应用喷墨打印机进行文件色彩转印后制备得到，换句话说，所述陶瓷砖半成品包括依次层叠设置的生坯层1、白釉层2、图案装饰层3。需要说明的是，当所制备的陶瓷砖对图案不作要求时，也可以取消图案层的制备，得到白釉陶瓷砖。
在本发明的一个实施方式中，所述进行图案装饰的设备为喷墨打印机。具体地，所述喷墨打印机的型号是:EFI Cretaprinter PX3，最大打印宽度700mm，单个喷头打印宽度70.05mm，喷头型号为赛尔1002 GS12和赛尔1002 GS40，其中赛尔1002 GS12为普通色彩打印喷头，赛尔1002 GS40为功能墨水打印喷头。
所述S400中，所述保护釉层4可以作为保护图案装饰层3以及白釉层2的保护层，而且所述保护釉层4是一种透明保护釉层4，所述图案装饰层3的图案可以通过透明的保护釉层4展示出来。在一个实施方式中，所述透明釉的化学组成以质量百分比计，包括：SiO242.8％，Al2O3 18.4％，Fe2O3 0.1％，CaO 6.4％，MgO 6.9％，K2O 0.3％，Na2O 3.0％，B2O33.1％，ZnO 7.4％，ZrO2 0.2％，PbO 0.3％，BaO 4.2％，灼减6.9％。
最后，进入烧成步骤，烧成后获得成品陶瓷砖。其中，烧成参数会对陶瓷砖的强度、硬度、颜色有重要影响，还要避免陶瓷砖在烧成过程开裂的问题。通常来说，陶瓷砖烧成包括：干燥阶段、预热阶段、氧化分解阶段、高温烧成阶段、冷却阶段。
在本发明的一个实施方式中，所述烧成温度为1100-1400℃。具体地，所述烧成温度为1200℃。
在本发明的一个实施方式中，所述烧成的冷却过程中，上温的下降速度快于下温的下降速度。与现有的烧成制度不同，本发明在烧成过程中上温下降速度较快，能很好地限制釉层中晶相的异常长大，保持其微观尺寸且符合要求。
在本发明的一个实施方式中，在冷却过程中，所述上温的降温速度为30-70℃/min。具体地，在冷却过程中，所述上温的降温速度为50℃/min，而对应地，下温的降温速度为20℃/min。
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案进行说明。
实施例1
制备白釉釉浆
配方：氧化锌：2kg、碳酸钡：5kg、碳酸锶：5kg、钾长石：23kg、烧滑石：5kg、水洗高岭土：17kg、熔块：12kg、煅烧土：25kg、硅灰石：6kg。
按照上述配方将氧化锌、碳酸钡、碳酸锶、钾长石、烧滑石、水洗高岭土、熔块、煅烧土、硅灰石以及二氧化锆介质送入球磨机中进行球磨混合，再加水球磨后制备得到细度为325目筛筛余小于0.2％，比重为1.75，釉浆流速为30s的白釉釉浆。
制备陶瓷砖
S100、将坯料压制成坯体砖，作为制备陶瓷砖的生坯层1；
S200、将所述白釉釉浆通过淋釉的方式布施在所述生坯层1上，制备得到白釉层2，其中施釉釉量为230g/m2；
S300、在所述白釉层2上应用喷墨打印机进行文件色彩的转印图案，得到图案装饰层3，其中所述喷墨打印机的型号为EFI Cretaprinter PX3；
S400、采用淋釉的方式在所述图案图案装饰层3上布施保护釉浆，得到保护釉层4，其中施釉釉量为80g/m2；
S500、将所述生坯层1、白釉层(基础面釉层)2、图案装饰层3、保护釉层4进行烧成，制备得到陶瓷砖，其中，所述高温烧成曲线如图2所示。
由图2可知，与现有的烧成制度不同，本发明在烧成过程中上温下降速度较快，能很好地限制釉层中晶相的异常长大，保持晶相微观尺寸且符合要求。
陶瓷砖性能检测
将制备得到陶瓷砖产品性能检测，采用白度仪检测产品表面白度，以及专用仪器检测放射性。所述陶瓷砖性能检测结果如表2所示。
表2，陶瓷砖性能检测结果
本发明能够在不添加任何增白剂或乳浊剂的条件下实现白釉白度的提高。同时试验表明，本发明所述白釉的白度可达52度。可见，本发明白釉可大幅度降低乳浊剂的加入量，降低生产制造成本；本发明所制备的陶瓷砖放射性比常规配方低50％，减少了环境污染；将本发明所述白釉作为面釉料后，比常规釉料更有利于提升装饰图案的色彩明度和饱和度。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种白釉，其特征在于，按重量份计，所述白釉包括以下组分：SiO2 51-53份、Al2O323.5-25份、Fe2O3 0-0.4份、CaO 4.5-5.5份、MgO 2-2.5份、K2O 3-3.5份、Na2O 0.5-1份、ZnO2.5-3.5份、TiO2 0.01份、BaO 4.5-5.5份、SrO 3.5-4.5份；
所述白釉在烧成冷却时上温的下降温度快于下温的下降速度。
2.根据权利要求1所述的白釉，其特征在于，按重量份计，所述白釉包括以下组分：SiO252.28份、Al2O3 24.31份、Fe2O3 0.3份、CaO 4.92份、MgO 2.13份、K2O 3.24份、Na2O 0.974份、ZnO 2.96份、TiO2 0.01份、BaO 5.2份、SrO4.01份。
3.一种陶瓷砖，其特征在于，包括：依次层叠设置的生坯层、白釉层、图案装饰层、保护釉层；
所述白釉层由权利要求1-2任一所述白釉组成。
4.一种如权利要求3所述的陶瓷砖的制备方法，其特征在于，包括：
提供生坯层；
在所述生坯层上形成白釉层；
在所述白釉层上形成图案装饰层；
在所述图案装饰层上形成保护釉层，制备得到陶瓷砖。
5.根据权利要求4所述的陶瓷砖的制备方法，其特征在于，所述在所述生坯层上形成白釉层的方法包括：
将白釉原料混合后，进行湿法球磨，然后过筛，得到白釉釉浆；
采用淋釉法将所述白釉釉浆布施在所述生坯层上，进行烧结，得到所述白釉层。
6.根据权利要求5所述的陶瓷砖的制备方法，其特征在于，所述白釉原料包括：氧化锌、碳酸钡、碳酸锶、钾长石、烧滑石、水洗高岭土、熔块、煅烧土、硅灰石。
7.根据权利要求5所述的陶瓷砖的制备方法，其特征在于，所述白釉釉浆的细度为过325目筛，筛余小于0.2％。
8.根据权利要求5所述的陶瓷砖的制备方法，其特征在于，所述白釉釉浆的比重为1.70-1.80。
9.根据权利要求5所述的陶瓷砖的制备方法，其特征在于，所述湿法球磨采用的球磨介质为二氧化锆。
10.根据权利要求4所述的陶瓷砖的制备方法，其特征在于，采用喷墨打印的方法形成所述图案装饰层。
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