CN112624733B - 一种低收缩率的ffc泥浆陶瓷素坯及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及陶瓷生产领域，具体公开了一种低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯及其制备工艺。一种低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯，包括以下质量份数的原料混合得到：硅灰石0.5‑2份，章村土10‑14份等泥料，偏铝酸钠水溶液30‑40份，混合用水25‑35份；其制备方法为：通过注浆成型的方式将FFC泥浆形成陶瓷注件，再通过热压烧结的方式将陶瓷注件烧制成陶瓷素坯，本申请的FFC泥浆陶瓷素坯具有低收缩率、烧成密度高的优点。

Description

一种低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯及其制备工艺
技术领域
本申请涉及陶瓷生产领域，更具体地说，它涉及一种低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯及其制备工艺。
背景技术
在陶瓷制备生产过程中，采用注浆成型的方式形成坯体，基于多孔石膏模具能够吸收水分的物理特性，将陶瓷粉料配成具有流动性的泥浆，然后注入多孔石膏模具中，水分在被石膏模具吸入后便形成了具有一定厚度的均匀泥层，脱水干燥过程中同时形成具有一定强度的坯体。
目前，现有的FFC泥浆陶瓷素坯的制备工艺包括以下步骤：
S1:将硅灰石、章村土、宣化瓷石、抚宁瓷石、长石、内蒙黑泥、球土、内蒙木节、后新秋彰武土、沁阳土、围场土、永春土、星子土、瓷粉和水置于球磨机中进行研磨，得到FFC泥浆；
S2:将FFC泥浆高压注入石膏模具中，注浆成型得到陶瓷注件；
S3:陶瓷注件经过高温烧结得到陶瓷素坯。
针对上述中的相关技术，发明人认为由于陶瓷泥浆中的含水量会直接影响陶瓷素坯的收缩率，泥浆在烧结过程中水分蒸发使制成的陶瓷素坯进行收缩，含水量大的泥浆使烧成陶瓷素坯的收缩率大，从而导致烧成的陶瓷素坯易变形，废品率高。
发明内容
为了获得低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯，本申请提供一种低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯。
为了降低FFC泥浆陶瓷素坯的收缩率，本申请提供一种低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯的制备工艺。
本申请提供的一种低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯采用如下的技术方案：
第一方面，本申请提供一种低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯，采用如下的技术方案：
一种低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯，包括以下质量份数的原料通过搅拌混合得到：
硅灰石0.5-2份，章村土10-14份，宣化瓷石7-9份，抚宁瓷石7-9份，长石13-17份，内蒙黑泥1-4份，球土9-12份，内蒙木节9-12份，后新秋彰武土2-5份，沁阳土8-12份，围场土6-8份，永春土2-4份，星子土5-7份，瓷粉4-6份，偏铝酸钠水溶液30-40份，混合用水25-35份。
通过采用上述技术方案，由于偏铝酸钠的水溶液呈碱性，pH值为12.3，偏铝酸钠与水混合后加热会生成氢氧化铝，偏铝酸钠水溶液加入陶瓷泥浆中进行高温烧结进而填充陶瓷泥浆生产过程中产生的气泡，增强FFC泥浆的密度，减小陶瓷素坯的收缩率。
优选的，所述陶瓷泥料还包括碱性物质25-40份。
通过采用上述技术方案，由于偏铝酸钠水溶液的pH值为12.3，而陶瓷泥料的pH值一般为7-9，为避免偏铝酸钠水溶液加入陶瓷泥料后直接与泥料发生反应，因此添加碱性物质提高陶瓷泥料的pH值后再加入偏铝酸钠水溶液，保证偏铝酸钠水溶液在加热过程中生成无机物，增强陶瓷泥浆的密度，减小陶瓷素坯的收缩率。
优选的，所述碱性物质为吡啶。
通过采用上述技术方案，吡啶是一种有机碱，加入吡啶可提高泥料的碱性，使偏铝酸钠水溶液加入后不会立刻与陶瓷浆料进行反应，保证偏铝酸钠在后续的加热过程中进行反应，提高泥浆的密度，减小收缩率。
优选的，还包括减水剂8-12份。
通过采用上述技术方案，由于水加入陶瓷粘土中，会被粘土颗粒吸附，减水剂可改善陶瓷泥浆的性能，加入减水剂使陶瓷泥浆在水分较低的情况下，保持适当的粘度，增强流动性，使泥浆制备过程中混入的气泡更易排出；减水剂同时提高偏铝酸钠水溶液在陶瓷泥料中的分散性，使偏铝酸钠水溶液与陶瓷泥料的混合更加均匀，进而减少添加陶瓷泥料中的水分，减少后续烧结时的水分蒸发，从而减少陶瓷素坯的收缩率。
优选的，所述减水剂为聚丙烯酸钠。
通过采用上述技术方案，聚丙烯酸钠是一种有机减水剂，聚丙烯酸钠含有阴离子极性基团，陶瓷泥料中的原料颗粒上含有金属阳离子，聚丙烯酸钠的阴离子极性端与粘土颗粒上吸附的阳离子通过静电引力相结合，形成保护膜，同时置换出被阳离子吸附的极性水分子，达到减水的效果；同时聚丙烯酸钠作为有机减水剂，在高温加热后逐渐分解成水和二氧化碳，偏铝酸钠在高温下产生氧化钠，氧化钠对二氧化碳进行反应吸收，减少有机物分解挥发产生孔隙，造成烧成陶瓷素坯密度降低的情况，从而减少陶瓷素坯的收缩率。
优选的，还包括滑石粉20-30份。
通过采用上述技术方案，滑石粉可降低陶瓷素坯的烧成温度，在浆料中加入滑石粉，滑石粉吸收伸缩力，填充陶瓷素坯的孔隙，使浆料减少裂缝和孔隙，减水剂提高滑石粉的分散性，使滑石粉更好的分散在陶瓷泥浆中，增加陶瓷素坯的强度。
优选的，所述滑石粉的细度为500目-800目。
通过采用上述技术方案，陶瓷泥料的细度一般大于滑石粉的细度，细度大的泥料与细度小的滑石粉配合使用，对陶瓷泥料中的孔隙进行填充，滑石粉的细度小更能有效的填充孔隙，增强陶瓷素坯的烧成密度，减小陶瓷素坯的收缩率。
第二方面，本申请提供一种低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯的制备工艺，采用如下的技术方案：
根据上述所述的低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯的制备工艺，包括以下步骤，
S1：将陶瓷泥料和混合用水置于球磨机中进行研磨，研磨后加入吡啶混合均匀，得到FFC泥浆；
S2：加入偏铝酸钠水溶液、减水剂、滑石粉与FFC泥浆混合均匀；
S3：将FFC泥浆高压注入石膏模具中，通过注浆成型得到陶瓷注件；
S4：陶瓷注件经过热压烧结得到陶瓷素坯。
通过采用上述技术方案，陶瓷泥料经过研磨后加入吡啶，提高泥料整体的pH值，然后加入偏铝酸钠水溶液，保证偏铝酸钠不会和泥料中的一些物质进行反应，在陶瓷注件进行热压烧结过程中，偏铝酸钠水溶液受热分解产生氢氧化物填充孔隙，增强密度，同时偏铝酸钠在高温下产生的氧化钠可吸收泥料中的二氧化碳，减少二氧化碳的挥发对陶瓷素坯造成孔洞，增强陶瓷素坯的烧成密度，减小陶瓷素坯的收缩率；减水剂保证泥料的流动性，同时减少用水量，减少水分在烧结过程中的挥发量，进而减小陶瓷素坯的收缩率；滑石粉吸收伸缩力，细度大的泥料与细度小的滑石粉配合使用，对陶瓷泥料中的孔隙进行填充，增强陶瓷素坯的烧成密度，减小陶瓷素坯的收缩率。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用偏铝酸钠水溶液，由于偏铝酸钠水溶液受热分解产生氢氧化物填充孔隙，增强密度，同时偏铝酸钠在高温下产生的氧化钠可吸收泥料中的二氧化碳，减少二氧化碳的挥发对陶瓷素坯造成孔洞，增强陶瓷素坯的烧成密度，获得了减小陶瓷素坯的收缩率的效果。
2、本申请中优选采用吡啶，由于偏铝酸钠水溶液的pH值为12.3，而陶瓷泥料的pH值一般为7-9，为避免偏铝酸钠水溶液加入陶瓷泥料后直接与泥料发生反应，因此添加吡啶提高陶瓷泥料的pH值后再加入偏铝酸钠水溶液，保证偏铝酸钠水溶液在加热过程中生成无机物，增强陶瓷泥浆的密度，获得了减小陶瓷素坯的收缩率的效果。
3、本申请的方法，通过注浆成型的方式将FFC泥浆形成陶瓷注件，再通过热压烧结的方式将陶瓷注件烧制成陶瓷素坯，因此获得了低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯。
具体实施方式
原料来源：
原料名称 供应商
硅灰石 唐山东川商贸有限公司
章村土 沙河祥浩矿产品经销部
宣化瓷石 张宏忠宣化孝吉瓷土经销
抚宁瓷石 张宏忠兴隆半壁山建材店
长石 卢龙永民石料场
内蒙黑泥 内蒙古木节矿业有限公司
球土 清远乐陶陶瓷原料经销部
内蒙木节 内蒙古木节矿业有限公司
后新秋彰武土 后新秋双扶福利粘土矿
沁阳土 河南省沁阳市田土粘土矿厂
围场土 承德人和矿业有限公司
永春土 厦门泰达兴科技有限公司
星子土 庐山雨源玻陶有限公司
瓷粉 唐山北方瓷都陶瓷集团有限责任公司
偏铝酸钠 上海澄绍生物科技有限公司，牌号为11138-49-1
吡啶 山东伟明化工有限公司，牌号为110-86-1
聚丙烯酸钠 河北陌槿生物科技有限公司，牌号为9003-04-7
滑石粉 上海金穗生物科技有限公司，牌号为14807-96-6
实施例1
一种低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯，包括以下质量份数的原料通过搅拌混合得到：
硅灰石1份、章村土13份、宣化瓷石8.5份、抚宁瓷石8.5份、长石16份、内蒙黑泥2份、球土10.5份、内蒙木节10.5份、后新秋彰武土3份、沁阳土11份、围场土7.5份、永春土3份、星子土6.5份、瓷粉5份，
偏铝酸钠水溶液35份，
混合用水30份，
碱性物质32份，
减水剂10份，
滑石粉25份，细度为600目，
其中碱性物质为吡啶，
减水剂为聚丙烯酸钠。
以上低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯的制备工艺，包括以下步骤：
S1：将硅灰石、章村土、宣化瓷石、抚宁瓷石、长石、内蒙黑泥、球土、内蒙木节、后新秋彰武土、沁阳土、围场土、永春土、星子土、瓷粉和水置于球磨机中进行研磨，研磨30-32小时，研磨后加入吡啶混合均匀，过325目筛，得到FFC泥浆；
S2：加入偏铝酸钠水溶液、减水剂、滑石粉与FFC泥浆混合均匀；
S3：将FFC泥浆高压注入石膏模具中，通过注浆成型得到陶瓷注件；
S4：陶瓷注件经过热压烧结得到陶瓷素坯，烧成温度为1240℃±10℃、烧成周期为18小时。
实施例2~5
一种低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯，基于实施例1的基础上，其区别在于原料用量不同。
实施例1-实施例5的原料用量如下表所示。
表一，实施例1-实施例5的原料用量
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
硅灰石/kg 1 0.7 0.5 1.5 2
章村土/kg 13 12 10 13.5 14
宣化瓷石/kg 8.5 8 7 8.7 9
抚宁瓷石/kg 8.5 8 7 8.6 9
长石/kg 16 15 13 16.4 17
内蒙黑泥/kg 2 1.3 1 3 4
球土/kg 10.5 10 9 11 12
内蒙木节/kg 10.5 10 9 11 12
后新秋彰武土/kg 3 2.5 2 4 5
沁阳土/kg 11 10 8 11.5 12
围场土/kg 7.5 7 6 7.8 8
永春土/kg 3 2.5 2 3.5 4
星子土/kg 6.5 6 5 6.7 7
瓷粉/kg 5 4.5 4 5.5 6
偏铝酸钠水溶液用量/kg 35 33 30 38 40
混合用水/kg 30 28 25 32 35
吡啶/kg 32 28 25 38 40
聚丙烯酸钠/kg 10 9 8 11 12
滑石粉/kg 25 23 20 28 30
滑石粉的细度/目 600 550 500 700 800
对比例1
一种低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯，基于实施例1的基础上，其区别在于偏铝酸钠水溶液的用量为0kg。
对实施例1-5和对比例1的FFC泥浆陶瓷素坯进行测试。
测试包括：
1.收缩率测试
按照QB/T1548-2015中规定的方法对陶瓷素坯进行测定。
测试结果如下表。
表二，实施例1-5和对比例1的FFC泥浆陶瓷素坯测试结果
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1
收缩率/% 11.5 12.3 13.8 12.9 13.4 14.7
实施例1-5的收缩率优于对比例1，故本申请中加入偏铝酸钠与水混合后加热会生成氢氧化铝，偏铝酸钠水溶液加入陶瓷泥浆中进行高温烧结进而填充陶瓷泥浆生产过程中产生的气泡，增强FFC泥浆的密度，减小陶瓷素坯的收缩率。
实施例6
一种低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯，基于实施例1的基础上，其区别在于碱性物质的用量为0。
实施例7
一种低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯，基于实施例1的基础上，其区别在于碱性物质为氢氧化钙。
实施例8
一种低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯，基于实施例1的基础上，其区别在于减水剂用量为0。
实施例9
一种低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯，基于实施例1的基础上，其区别在于减水剂为木质素磺酸钙。
对实施例6-9的FFC泥浆陶瓷素坯进行测试。
测试结果如下表。
表三，实施例6-9的FFC泥浆陶瓷素坯测试结果
实施例6 实施例7 实施例8 实施例9
收缩率/% 13.1 12.8 12.0 12.5
结合实施例1和实施例6并结合表二、三可以看出，本申请中为避免偏铝酸钠水溶液加入陶瓷泥料后直接与泥料发生反应，因此添加碱性物质提高陶瓷泥料的pH值后再加入偏铝酸钠水溶液，保证偏铝酸钠水溶液在加热过程中生成无机物，增强陶瓷泥浆的密度，减小陶瓷素坯的收缩率。
结合实施例1和实施例7并结合表二、三可以看出，本申请中加入吡啶可提高泥料的碱性，使偏铝酸钠水溶液加入后不会立刻与陶瓷浆料进行反应，保证偏铝酸钠在后续的加热过程中进行反应，提高泥浆的密度，减小收缩率。
结合实施例1和实施例8并结合表二、三可以看出，本申请中由于水加入陶瓷粘土中，会被粘土颗粒吸附，减水剂可改善陶瓷泥浆的性能，加入减水剂使陶瓷泥浆在水分较低的情况下，保持适当的粘度，增强流动性，使泥浆制备过程中混入的气泡更易排出；减水剂同时提高偏铝酸钠水溶液在陶瓷泥料中的分散性，使偏铝酸钠水溶液与陶瓷泥料的混合更加均匀，进而减少添加陶瓷泥料中的水分，减少后续烧结时的水分蒸发，从而减少陶瓷素坯的收缩率。
结合实施例1和实施例9并结合表二、三可以看出，本申请中聚丙烯酸钠含有阴离子极性基团，陶瓷泥料中的原料颗粒上含有金属阳离子，聚丙烯酸钠的阴离子极性端与粘土颗粒上吸附的阳离子通过静电引力相结合，形成保护膜，同时置换出被阳离子吸附的极性水分子，达到减水的效果；同时聚丙烯酸钠作为有机减水剂，在高温加热后逐渐分解成水和二氧化碳，偏铝酸钠在高温下产生氧化钠，氧化钠对二氧化碳进行反应吸收，减少有机物分解挥发产生孔隙，造成烧成陶瓷素坯密度降低的情况，从而减少陶瓷素坯的收缩率。
实施例10
一种低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯，基于实施例1的基础上，其区别在于滑石粉用量为0。
实施例11
一种低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯，基于实施例1的基础上，其区别在于滑石粉的细度为300目。
对实施例10-11的FFC泥浆陶瓷素坯进行测试。
测试结果如下表。
表四，实施例10-11的FFC泥浆陶瓷素坯测试结果
实施例10 实施例11
收缩率/% 12.3 11.8
结合实施例1和实施例10并结合表二、四可以看出，本申请中滑石粉可降低陶瓷素坯的烧成温度，在浆料中加入滑石粉，滑石粉吸收伸缩力，填充陶瓷素坯的孔隙，使浆料减少裂缝和孔隙，减水剂提高滑石粉的分散性，使滑石粉更好的分散在陶瓷泥浆中，增加陶瓷素坯的强度。
结合实施例1和实施例11并结合表二、四可以看出，本申请中陶瓷泥料的细度一般大于滑石粉的细度，细度大的泥料与细度小的滑石粉配合使用，对陶瓷泥料中的孔隙进行填充，滑石粉的细度小更能有效的填充孔隙，增强陶瓷素坯的烧成密度，减小陶瓷素坯的收缩率。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (2)

1.一种低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯，其特征在于，由以下质量份数的原料通过搅拌混合得到：
硅灰石0.5-2份，章村土10-14份，宣化瓷石7-9份，抚宁瓷石7-9份，长石13-17份，内蒙黑泥1-4份，球土9-12份，内蒙木节9-12份，后新秋彰武土2-5份，沁阳土8-12份，围场土6-8份，永春土2-4份，星子土5-7份，瓷粉4-6份，偏铝酸钠水溶液30-40份，混合用水25-35份；
碱性物质25-40份，所述碱性物质为吡啶；
减水剂8-12份，所述减水剂为聚丙烯酸钠；
滑石粉20-30份；
所述低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯的制备工艺，包括以下步骤：
S1：将硅灰石、章村土、宣化瓷石、抚宁瓷石、长石、内蒙黑泥、球土、内蒙木节、后新秋彰武土、沁阳土、围场土、永春土、星子土、瓷粉和水置于球磨机中进行研磨，研磨30-32小时，研磨后加入吡啶混合均匀，过325目筛，得到FFC泥浆；
S2：加入偏铝酸钠水溶液、减水剂、滑石粉与FFC泥浆混合均匀；
S3：将FFC泥浆高压注入石膏模具中，通过注浆成型得到陶瓷注件；
S4：陶瓷注件经过热压烧结得到陶瓷素坯，烧成温度为1240℃±10℃、烧成周期为18小时。
2.根据权利要求1所述的一种低收缩率的FFC泥浆陶瓷素坯，其特征在于：所述滑石粉的细度为500目-800目。
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