CN112851295B - 一种超薄岩板及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于陶瓷技术领域，公开了一种超薄岩板及其制备方法和应用，该岩板由坯体层和釉面层构成，坯体层包括以下原料组分：黑泥、高岭土、瓷砂、铝粉、硅灰石、长石、砂粉和坯体添加剂；坯体添加剂包括磷酸盐、腐植酸盐、硅酸盐和纤维素盐。本发明采用煅烧高岭土(5～8％)代替部分黑泥，减少烧失量，采用六偏磷酸钠、腐植酸钠、水玻璃(900度)和羟甲基纤维素钠作为坯体增强剂，避免了黑泥减少造成的生坯强度降低的不足，更好地满足了产品性能和生产过程的工艺要求。

Description

一种超薄岩板及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于陶瓷技术领域，具体涉及一种超薄岩板及其制备方法和应用。
背景技术
陶瓷制品品种繁多、花色丰富、装饰效果好、易保养，产品花色自然逼真，深受消费者青睐。其中大规格瓷板砖由于经济、美观，色彩品种多而被广泛采用于装饰墙、柱面上。而大规格瓷板砖由于其自身的特点如砖体的厚度薄，具有一定的弹性，平放变形小，能很好的贴附在抛光线操作平台上，所以陶瓷薄板在现在的建筑装饰材料技术领域的应用也越来越广，越来越受到消费者的青睐，特别是具有透光性的陶瓷薄板，然而半透光性陶瓷中有较多的玻璃相，因此韧性较差，易破碎，而且陶瓷薄板厚度比一般陶瓷薄板的厚度要小，一般厚度不大于6mm。
陶瓷薄板是指厚度小于6mm，面积大于1.62m2的陶瓷砖。与同类产品相比，陶瓷薄板单位面积比常规建筑陶瓷材料用量降低一倍以上，可节约60％以上的原料资源和降低综合能耗50％以上，无论是原材料使用量，还是生产过程中的能源消耗，都很好地实现了“节材、节能”的低碳目标；同时，薄板陶瓷轻量化，既节约了物流运输成本，又减轻了建筑物的荷载。但由于陶瓷薄板较薄，而且面积大，在生产过程中易出现生坯和成品强度低、韧性差、密度不均匀等问题。因此无论是生坯的制备、转运，还是烧结，均易造成薄板的变形和破损。
在实际生产中，坯体配方、产品表面装饰工艺技术的合理性对陶瓷大板能否适应实际生产有着十分关键的作用，任一环节设计不合理都可能导致陶瓷大板坯强度过低，从而出现生产过程中裂纹、烂砖较多等现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超薄岩板及其制备方法和应用，该超薄岩板具有高强度、低烧失量，厚度为3mm，韧性好，弯曲度可达45°的优点，强度大于45MPa。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种岩板，由坯体层和釉面层构成，所述坯体层包括以下原料组分：黑泥、高岭土、瓷砂、铝粉、硅灰石、长石、砂粉和坯体添加剂；所述坯体添加剂包括磷酸盐、腐植酸盐、硅酸盐和纤维素盐。
优选地，所述岩板的厚度为2.5-3mm。
优选地，所述磷酸盐为六偏磷酸钠；所述腐植酸盐为腐植酸钠；所述硅酸盐为水玻璃；所述纤维素盐为羟甲基纤维素钠。
优选地，所述磷酸盐、腐植酸盐、硅酸盐和纤维素盐的质量比为(3-5)：(3-8):(3-8):5。
优选地，按质量百分比计，所述坯体层包括以下原料组分：20-30％黑泥、3-7％高岭土、15-25％瓷砂、8-15％铝粉、10-15％硅灰石、8-13％长石、15-25％砂粉和0.01-2％坯体添加剂。
优选地，所述黑泥为惠州黑泥和混合泥。混合泥为白泥和黑泥按质量比为1：(1-4)混合。
优选地，所述高岭土为煅烧高岭土。
优选地，所述坯体层原料的化学成分为：二氧化硅、氧化铝、氧化钾、氧化钠、氧化钙、氧化镁、氧化铁和烧失量。
优选地，按质量百分比计，所述坯体层原料的化学成分为：60-70％二氧化硅、20-25％氧化铝、3-6％氧化钾、0.5-1.5％氧化钠、2.5-5％氧化钙、0.2-1％氧化镁、0.1-1％氧化铁，2-7％烧失量。
优选地，所述岩板的坯体密度为2.09-2.12kg/m3。
优选地，所述坯体层的厚度为3-3.3mm。
优选地，所述釉面层分为釉面底层、图案层和釉面面层，釉面底层均匀覆盖在坯体层的正面，图案层印刷在釉面底层的上面，釉面面层覆盖在图案层和釉面底层。
优选地，所述釉面底层包括以下原料组分：钾长石、钠长石、石英、高岭土、氧化铝、硅灰石和硅酸锆；所述高岭土和硅酸锆的质量比为2：(2-3)。
优选地，所述釉面底层还包括以下原料组分：添加剂；所述添加剂为粘土。
优选地，所述釉面底层制成底釉的方法：将所述釉面底层的原料进行预处理，球磨，过筛，制浆，得到底釉。
优选地，所述釉面面层包括以下原料组分：钾长石、钠长石、石英、高岭土、烧滑石、锆英砂；所述烧滑石和锆英砂的质量比为1：(1-3)。
优选地，所述釉面面层还包括以下原料组分：添加剂、抗菌粉；所述添加剂为膨润土、二氧化硅；所述抗菌粉为纳米银。
优选地，所述二氧化硅的原生粒径≤500nm，比表面积≥11m2/g。
优选地，所述釉面面层制成面釉的方法：将所述釉面面层的原料进行预处理，球磨，过筛，制浆，得到面釉。
一种岩板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将所述坯体的原料进行预处理，球磨，磁选除铁，过筛，制浆，得到浆料；
(2)将所述浆料均化，喷雾造粒，陈腐，布料，干压成型，切边，干燥，得到坯体层；
(3)在所述坯体层上施加底釉，喷墨印花，再喷涂面釉，煅烧，抛光，即得所述岩板。
优选地，所述球磨是将原料球磨至粒径为0.06-0.065mm。
优选地，所述过筛的目数为60-80目。
优选地，所述浆料的质量浓度为31-33％，流动性为40-50S。
优选地，所述喷雾造粒中使用高压喷雾，所述高压的压力2.0～2.2Mpa。
优选地，所述成型的压力为550-560kg/cm2，成型的速度为1-1.5次/分。
优选地，所述干燥的温度为250℃-300℃，干燥至水分≤0.3％。
优选地，所述坯体层的厚度为3-3.3mm。
优选地，所述底釉的釉浆流动性为30-35s，釉浆密度为1680-1700kg/m3，施釉量为350-380g/m2。
优选地，所述喷墨过程使用数码釉和墨水；所述数码釉和墨水的质量比为(100-110)：30。所述喷墨是先喷涂一层数码釉再喷涂一层墨水，最后喷涂一层数码釉。这样的印花效果，由之前的300万像素提高到1200万像素以上。
优选地，所述煅烧的温度为1210℃-1240℃，所述煅烧的时间为90-120min。
优选地，所述煅烧采用辊道窑，所述辊道窑采用双层反辐射窑体保温结构，在最外一层轻质保温砖内壁铺贴“高温反辐射合金铝箔”。实现有效提高窑内辐射，窑内温差≤10℃，窑外壁温度≤60℃。在温差小的环境下煅烧，可使得岩板的强度大于45MPa，可达60MPa。
本发明还提供上述超薄岩板在建筑装饰或家具、家电的装饰面板中的应用。
有益效果：
1.本发明采用煅烧高岭土(5～8％)代替部分黑泥，减少烧失量，采用六偏磷酸钠、腐植酸钠、水玻璃(900度)和羟甲基纤维素钠作为坯体添加剂，避免了黑泥减少造成的生坯强度降低的不足，更好地满足了产品性能和生产过程的工艺要求。
2.本发明利用高压成型制备高强度生坯，生坯强度可达2.5-3MPa，通过良好流动性、厚度均匀的粉料得到密度均匀的生坯，生坯的密度为2.09-2.12，得到高弯曲度(韧性好)的超薄岩板，弯曲度可达45°。
3.本发明的坯体层具有高铝、高钾、高钙镁，低烧失量的特点，在温差小的环境下煅烧，制备得到的产品强度大于45MPa。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：
图1为本发明实施例1的岩板板烧成温度曲线图；
图2为本发明实施例1的岩板配方体系相图；
图3为本发明实施例1的岩板粉料和对比例1的粉料的示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例的岩板，由坯体层和釉面层构成，坯体层包括以下质量百分比的原料组分：21％黑泥、5％高岭土、18％瓷砂、10％铝粉、11％硅灰石、10％长石、18％砂粉、0.3％六偏磷酸钠、0.5％腐植酸钠、0.5％水玻璃(900度)、0.5％羟甲基纤维素钠。
按质量百分比计，坯体层原料的化学成分为：66.4％二氧化硅、22.5％氧化铝、4.2％氧化钾、1.0％氧化钠、3.8％氧化钙、0.8％氧化镁、0.3％氧化铁，5％烧失量。
釉面层分为釉面底层、图案层和釉面面层，釉面底层均匀覆盖在坯体层的正面，图案层印刷在釉面底层的上面，釉面面层覆盖在图案层和釉面底层；所述釉面底层为喷涂底釉浆料，釉面面层为喷涂面釉浆料。
釉面底层包括以下原料组分：钾长石、钠长石、石英、高岭土、氧化铝、硅灰石和硅酸锆；高岭土和硅酸锆的质量比为2：3。
釉面底层还包括以下原料组分：粘土。
釉面底层制成底釉的方法：将釉面底层的原料进行预处理，球磨，过筛，制浆，得到底釉。
釉面面层包括以下原料组分：钾长石、钠长石、石英、高岭土、烧滑石、锆英砂；烧滑石和锆英砂的质量比为1：2。
釉面面层还包括以下原料组分：膨润土、二氧化硅、纳米银。二氧化硅的原生粒径≤500nm，比表面积≥11m2/g。
釉面面层制成面釉的方法：将釉面面层的原料进行预处理，球磨，过筛，制浆，得到面釉。
本实施例岩板的制备方法，具体过程为：
(1)将黑泥、煅烧高岭土、瓷砂、铝粉、硅灰石、长石、砂粉进行预处理，加入六偏磷酸钠、腐植酸钠、水玻璃(900度)、羟甲基纤维素钠，再进行球磨至细度为0.063mm，孔径筛余0.8-1.0％，磁选除铁，过60目筛，制浆，得到水分含量31％、流动性为40-50s的浆料；
(2)将浆料均化，喷雾干燥所得粉料水分含量5.5～6.5％，陈腐24h，布料，在550kg/cm2干压成型，切边，在300℃下干燥至水分≤0.3％，得到长为2700mm、宽为1200mm、厚为3.2mm的坯体层；
(3)在坯体层上施加350g/m2底釉，釉浆密度为1680kg/m3，喷墨是先喷涂一层数码釉再喷涂一层墨水，最后喷涂一层数码釉，再施面釉，在1210℃下煅烧100min，抛光，即得长为2700mm、宽为1200mm、厚为3mm的岩板。
实施例2
本实施例的岩板，由坯体层和釉面层构成，坯体层包括以下质量百分比的原料组分：20％黑泥、5.8％高岭土、18％瓷砂、10％铝粉、11％硅灰石、10％长石、18％砂粉、0.3％六偏磷酸钠、0.5％腐植酸钠、0.5％水玻璃(900度)、0.7％羟甲基纤维素钠。
按质量百分比计，坯体层原料的化学成分为：66.0％二氧化硅、22.85％氧化铝、4.2％氧化钾、1.0％氧化钠、3.8％氧化钙、0.8％氧化镁、0.35％氧化铁、5％烧失量。
本实施例的釉面层与实施例1的一致。
本实施例岩板的制备方法，具体过程为：
(1)将黑泥、煅烧高岭土、瓷砂、铝粉、硅灰石、长石、砂粉进行预处理，加入六偏磷酸钠、腐植酸钠、水玻璃(900度)、羟甲基纤维素钠，再进行球磨至细度为0.063mm，孔径筛余0.8-1.0％，磁选除铁，过60目筛，制浆，得到水分含量31％、流动性为40-50s的浆料；
(2)将浆料均化，喷雾干燥所得粉料水分含量5.5～6.5％，陈腐24h，布料，在550kg/cm2干压成型，切边，在300℃下干燥至水分≤0.3％，得到长为2700mm、宽为1200mm、厚为3.2mm的坯体层；
(3)在坯体层上施加350g/m2底釉，釉浆密度为1680kg/m3，喷墨是先喷涂一层数码釉再喷涂一层墨水，最后喷涂一层数码釉，再施面釉，在1230℃下煅烧100min，抛光，即得长为2700mm、宽为1200mm、厚为3mm的岩板。
实施例3
本实施例的岩板，由坯体层和釉面层构成，坯体层包括以下质量百分比的原料组分：21％黑泥、5％高岭土、18％瓷砂、10％铝粉、11％硅灰石、10％长石、18％砂粉、0.3％六偏磷酸钠、0.5％腐植酸钠、0.5％水玻璃(900度)、0.5％羟甲基纤维素钠。
按质量百分比计，坯体层原料的化学成分为：66.4％二氧化硅、22.5％氧化铝、4.2％氧化钾、1.0％氧化钠、3.8％氧化钙、0.8％氧化镁、0.3％氧化铁，5％烧失量。
本实施例的釉面层与实施例1的一致。
本实施例岩板的制备方法，具体过程为：
(1)将黑泥、煅烧高岭土、瓷砂、铝粉、硅灰石、长石、砂粉进行预处理，加入六偏磷酸钠、腐植酸钠、水玻璃(900度)、羟甲基纤维素钠，再进行球磨至细度为0.063mm，孔径筛余0.8-1.0％，磁选除铁，过60目筛，制浆，得到水分含量31％、流动性为40-50s的浆料；
(2)将浆料均化，喷雾干燥所得粉料水分含量5.5～6.5％，陈腐24h，布料，在550kg/cm2干压成型，切边，在300℃下干燥至水分≤0.3％，得到长为2700mm、宽为1200mm、厚为3.2mm的坯体层；
(3)在坯体层上施加350g/m2底釉，釉浆密度为1680kg/m3，喷墨是先喷涂一层数码釉再喷涂一层墨水，最后喷涂一层数码釉，再施面釉，在1220℃下煅烧100min，抛光，即得长为2700mm、宽为1200mm、厚为3mm的岩板。
对比例1
本对比例的岩板，由坯体层和釉面层构成，坯体层包括以下质量百分比的原料组分：21.7％黑泥、5％高岭土、18％瓷砂、10％铝粉、11％硅灰石、10％长石、18％砂粉、0.3％三聚磷酸钠、0.5％腐植酸钠、0.3％羟甲基纤维素钠。
按质量百分比计，所述坯体层原料的化学成分为：66.4％二氧化硅、22.5％氧化铝、4.2％氧化钾、1.0％氧化钠、3.8％氧化钙、0.8％氧化镁、0.3％氧化铁，5％烧失量。
本对比例的釉面层与实施例1的一致。
本实施例的岩板的制备方法，具体过程为：
(1)将黑泥、煅烧高岭土、瓷砂、铝粉、硅灰石、长石、砂粉进行预处理，加入六偏磷酸钠、腐植酸钠、水玻璃(900度)、羟甲基纤维素钠，再进行球磨至细度为0.063mm，孔径筛余0.8-1.0％，磁选除铁，过60目筛，制浆，得到水分含量31％、流动性为40-50s的浆料；
(2)将浆料均化，喷雾干燥所得粉料水分含量5.5～6.5％，陈腐24h，布料，在550kg/cm2干压成型，切边，在300℃下干燥至水分≤0.3％，得到长为2700mm、宽为1200mm、厚为3.2mm的坯体层；
(3)在坯体层上施加350g/m2底釉，釉浆密度为1680kg/m3，喷墨是先喷涂一层数码釉再喷涂一层墨水，最后喷涂一层数码釉，再施面釉，在1200℃下煅烧100min，抛光，即得长为2700mm、宽为1200mm、厚为3mm的岩板。
对比例2
市面上的陶瓷岩板。
表1实施例1的超薄岩板坯料配方体系与市面陶瓷砖配方体系性能比较
Figure BDA0002911423040000081
Figure BDA0002911423040000091
注：上述指标为制成300×300mm试样，在相同条件下试验结果。
表2实施例1的岩板粉料与普通陶瓷砖粉料性能比较
Figure BDA0002911423040000092
注：上述指标为制成300×300mm试样，在相同条件下试验结果。
从表2可得，本发明实施例1的岩板的粉料自然堆积密度为1000～1050(kg/m3)，粉料显微形状更接近球形，粉料强度(生坯)可达2.5～3.0(MPa)，优于对比例2。
图1为本发明实施例1的岩板板烧成温度曲线图；烧成温度较高，冷却段通过延长保温，多点精准控温实现产品综合性能。
图2为本发明实施例1的岩板配方体系相图，使用了部份煅烧高岭土(5～8％)代替广东黑泥，采用羟甲基纤维素钠作为坯体增强剂，避免了黑泥减少造成的生坯强度降低的不足，更好地满足了产品性能和生产过程的工艺要求。
图3为本发明实施例1的岩板粉料和对比例1的粉料的示意图，从图中可以看出，实施例1的粉料形状更接近球形，流动性更好。对比例1的粉料的形状更接近苹果状、滴水状，流动性稍差。
表3实施例1的岩板与普通陶瓷砖弯曲度比较
Figure BDA0002911423040000101
从表3可以看出本发明的产品具有高弯曲度柔韧性好的优点。
由于岩板规格大，对产品的物理性能要求更高。3mm的超薄工艺，生产出的“岩板”，强度高、韧性好，还具有更强的弯曲度。断裂模数达到52Mpa，远远大于GB/T4100-2015、GB/T23266-2009规定的标准值。本发明的“岩板”属于国家标准中“瓷质砖”类产品。经第三方机构检测，产品其他各项尺寸、物理和化学性能指标均达到或优于国家标准GB/T 4100-2015(附录G)《陶瓷砖附录G干压陶瓷砖E≤0.5％Bla类瓷质砖》、GB/T23266-2009《陶瓷板》的各项指标要求。放射性达到GB6566-2010《建筑材料放射性核素限量》A类要求，如表4所示。
表4
Figure BDA0002911423040000111
Figure BDA0002911423040000121
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (8)

1.一种岩板，其特征在于，由坯体层和釉面层构成，所述坯体层包括以下质量百分比的原料组分：20-30%黑泥、3-7%高岭土、15-25%瓷砂、8-15%铝粉、10-15%硅灰石、8-13%长石、15-25%砂粉和0.01-2%坯体添加剂；所述坯体添加剂包括磷酸盐、腐植酸盐、硅酸盐和纤维素盐，所述磷酸盐为六偏磷酸钠；所述腐植酸盐为腐植酸钠；所述硅酸盐为900度水玻璃；所述纤维素盐为羟甲基纤维素钠；所述岩板的厚度为3mm，弯曲度可达45°，强度大于45MPa。
2.根据权利要求1所述的岩板，其特征在于，所述磷酸盐、腐植酸盐、硅酸盐和纤维素盐的质量比为（3-5）：（3-8）:（3-8）:5。
3.根据权利要求1所述的岩板，其特征在于，所述釉面层分为釉面底层、图案层和釉面面层，釉面底层均匀覆盖在坯体层的正面，图案层印刷在釉面底层的上面，釉面面层覆盖在图案层和釉面底层上。
4.根据权利要求3所述的岩板，其特征在于，所述釉面底层包括以下原料组分：钾长石、钠长石、石英、高岭土、氧化铝、硅灰石和硅酸锆，所述高岭土和硅酸锆的质量比为2：（2-3）。
5.根据权利要求3所述的岩板，其特征在于，所述釉面面层包括以下原料组分：钾长石、钠长石、石英、高岭土、烧滑石、锆英砂；所述烧滑石和锆英砂的质量比为1：（1-3）。
6.权利要求1-5任一项所述的岩板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将所述坯体层的原料进行预处理，球磨，磁选除铁，过筛，制浆，得到浆料；
（2）将所述浆料均化，喷雾造粒，陈腐，布料，干压成型，切边，干燥，得到坯体层；
（3）在所述坯体层上施加底釉，喷墨印花，再喷涂面釉，煅烧，抛光，即得所述岩板。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述浆料的质量浓度为31-33%，流动性为40-50S；所述喷雾造粒中使用高压喷雾，所述高压的压力2.0~2.2MP a；所述底釉的釉浆流动性为30-35S，釉浆密度为1680-1700kg/m3，施釉量为350-380g/m2。
8.权利要求1-5任一项所述的岩板在建筑装饰或家具、家电的装饰面板中的应用。
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