CN112979273A - 一种高强度高韧性岩板坯体用组合物及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度高韧性岩板坯体用组合物及其应用,所述组合物包括长石粉、高铝粘土、烧滑石、叶腊石、钾钠长石、高钠长石、球土、高岭土、透辉石、高粘土、陶瓷废料和白炭黑。在本发明高强度高韧性岩板坯体用组合物中使用了具有表面严重配位不足,比表面积庞大以及表面欠氧等特点的白炭黑,提高了材料间的结合力,从而使坯体材料的强度,韧性,延展性,抗撕裂性大幅度提高,由此制得的岩板坯体具有较大的抗折强度,较大的韧性和抗应力性,所制得的岩板出现切割裂的情况大幅减小。

Description

一种高强度高韧性岩板坯体用组合物及其应用
技术领域
本发明涉及陶瓷岩板生产技术领域,特别是涉及一种高强度高韧性岩板坯体用组合物,且还涉及由所述坯体组合物制备岩板的方法及其所制备的岩板。
背景技术
随着人们的生活水平日渐提高和科学技术的不断发展,建筑装饰和装修材料越来越向着环保化、多功能、高强轻质化、成品化、控制智能化的新型装饰材料方向发展,同时人们的审美观越来越个性化,风格越来越多样化。
岩板作为一种新型陶瓷产品,是在陶瓷薄板和陶瓷大板的基础上演变而来的全新概念,主要特性有规格大、厚度齐全、表面质感丰富、装饰效果简洁大气、留缝少、施工铺贴效率高,从而短短几年在高端家居产品行业中迅速流行起来,占有率不断增大。陶瓷岩板不同于普通瓷砖,其不仅可以上墙和铺地,还可以作为一种多功能材料加工成不同规格和形状以应用于家居的不同区域,如茶几、桌面、厨台、橱柜、衣柜面板等。特别地,岩板相比于人造石、石英石、大理石、花岗岩等更环保健康,非常符合近年来的环保要求,同时,岩板纹理为人工创作,丰富多样,质感多元化,这些共同决定了岩板越来越受消费者喜爱,有着广阔的应用市场和巨大的经济效益。
然而,自岩板诞生以来,整个岩板行业就存在着冷加工开裂的现象,达到5%-8%,以至于成为损耗大的的行业极大难题,从而生产成本一直居高不下,对于岩板的多领域应用起到了制约性的关键性作用。造成该现象的关键原因是岩板坯体选用石英、粘土、长石类材料作为主要原料,在生产过程中由于石英的晶型转变会产生较大的应力,由于岩板规格大,冷却后残余应力的绝对值也较大,从而在切割和制作过程中,极易破裂。另外,传统的工艺技术难以适应这种大规格岩板的生产,从而导致岩板生产难度增大。鉴于岩板材料的需求剧增,生产商和研究者致力于获得一种易于后期加工的岩板。
申请号为202010864905.9的中国专利申请教导了一种不易碎裂的岩板及其制备方法,所述岩板由以下重量份的原料制成:40-55份硅灰石、25-40份莫来石、15-20份钾长石、10-20份焦宝石、6-12份烧滑石、5-10份高铝土、4-8份改性碳化硅、2-6份白云石、2-5份氧化镁、2-5份碳酸锶、0.8-1 .8份远红外陶瓷粉、10-25份增强剂。该申请通过加入碳化硅和增强剂来提高岩板的断裂模数和破坏强度,由于碳化硅的加入,碳化硅在高温烧成情况下分解会产生气体二氧化碳排出,在快烧的情况下容易产生釉面气泡缺陷,从而导致优等率下降。
申请号为202010954969.8的中国专利申请教导了一种高强度陶瓷岩板及其制备方法,所述高强度陶瓷岩板包括岩板坯、底釉和面釉,所述岩板坯有以下原料组成成:煅烧高岭土8-15份、硅藻土30-35份、长石3-5份、玄武岩5-10份以及蒙脱土20-25份组成,所述的底釉,以重量份数计,原料组成如下:河砂3-5份、蒙脱土8-15份、膨润土10- 12份、水滑石3-5份、高铝土20-25份、锆英砂30-35份、粉煤灰10-15份、方解石5-8份、陶瓷熔块6-10份、氧化锌1-3份以及氧化镁1-3份组成。该申请通过设定岩板坯、底釉和面釉的成分组成来共同实现陶瓷岩板的高强度,需要三者高度匹配才可以达到所述效果,在生产中如果坯料和釉料如有波动,两者结合不理想的情况下,就不容易达到增大岩板强度的目的。
目前,并没有一种成本低且能较好地改善岩板冷加工开裂问题的岩板坯体用组合物。
发明内容
鉴于上述问题,本发明对现有岩板进行研究,经过不断试验和创新,获得一种新型坯体组合物,以引入白炭黑材料代替石英,配合其他成分,从而使岩板坯体强度、韧性、抗弯曲强度大幅度增加,进而大大减少岩板脆性大,冷加工过程中开裂的问题。
本发明的技术方案如下:
一种高强度高韧性岩板坯体用组合物,其特征在于,包括如下重量份的原料:
超白砂 10-20份;
高铝粘土 1-15份;
烧滑石 1-5份;
叶腊石 5-15份;
钾钠长石 15-35份;
高钠长石 3-10份;
球土 4-12份;
高岭土 10-20份;
透辉石 1-8份;
高粘土 0.5-6份;
陶瓷废料 0.5-7份;
白炭黑 0.1-0.9份。
因为岩板规格突破常规陶瓷砖尺寸,生产过程中需要对岩板坯的成型圧力、坯体强度、干燥控制、高温烧成等各方面进行严格管控,而其中岩板坯体配方的合理性对陶瓷岩板坯体能否适应实际生产又有着十分关键的作用。坯料配方的研发涉及到原材料的优选、用料的配比、添加剂的选择等,任一环节的不合理都将导致岩板坯强度过低,进而生产过程中会出现裂纹、烂砖较多等现象,严重限制大批量生产和降低产品的合格率。
本申请组合物添加纳米级的高科技超细无机新材料白炭黑,其具有表面积大,表面吸附力强,表面能大,化学纯度高,分散性能好,超强的流动性的优势,在坯体中只需加入少量即可充分分散到各组分之间以代替部分坯体配方中游离态石英的用量,从而也减少石英在坯体烧制过程中晶型转变而产生的应力。另外白炭黑由于表面严重的配位不足,庞大的比表面积以及表面欠氧等特点,使它表面出现极强的活性,提高了分子间的键力,从而使坯体材料的强度,韧性,延展性,抗撕裂性大幅度提高,进而使制得的岩板坯体具有较大的抗折强度,较大的韧性和抗应力性,故而使所制得的岩板在冷加工过程中开裂问题大幅度降低,可有效解决95%以上存在的冷加工裂现象。
优选地,在上述高强度高韧性岩板坯体用组合物中,所述超白砂的化学成分中SiO2的重量百分比≥60%,烧后白度为80度以上。超白砂为坯体化学成分中的SiO2主要来源,是岩板坯体中莫来石晶相形成的主要成分,莫来石晶相形成量越大坯体强度越高。超白砂在所述岩板坯体中含量较大,所以烧后白度方面要达到80度以上,白度越高越有助于喷墨图案的表现。
优选地,在上述高强度高韧性岩板坯体用组合物中,所述高铝粘土的化学成分中Al2O3的重量百分比为35.5%以上。所述高铝粘土为坯体化学成分中Al2O3的主要来源,为坯体主要骨架,高温下同SiO2形成莫来石晶相,且由于其悬浮性和塑性的特征,增加了成型后生坯坯体的强度,保证了生坯在输送及施釉喷墨过程中不破损。
优选地,在上述高强度高韧性岩板坯体用组合物中,所述烧滑石的化学成分中MgO的重量百分比为33%以上,粒径为10目以下。烧滑石是一种经过煅烧之后的滑石,其主要成分是MgO,通过氧化镁高温助融,使得坯体原料中含有的铁钛等呈色物质与之形成固熔体,降低其坯体中着色氧化物的含量,使得岩板发色更为自然,利用MgO助熔的特性加速Al2O3和SiO2的熔融及莫来石晶相的形成。
优选地,在上述高强度高韧性岩板坯体用组合物中,所述叶腊石的化学成分中Al2O3的重量百分比≥18%,SiO2的重量百分比≤75%。
优选地,在上述高强度高韧性岩板坯体用组合物中,所述叶腊石的烧后白度为85度以上。
所述叶腊石可部分取代传统配方中的石英,进而减少石英晶型转变带来的较大的应力积累,同时叶腊石在高温下可产生莫来石晶相,进而能够提升岩板的强度,降低后期的加工开裂率。
优选地,在上述高强度高韧性岩板坯体用组合物中,叶腊石为坯体化学成分中Al2O3的另一主要来源。所述叶腊石的质量份数为6-12份。当叶腊石用量太低时无法实现部分取代石英的目的,进而使所生产的岩板中仍然存在较大的应力积累;但如果用量过高,由于其结构特征的影响,不利于砖坯成型。此外,岩板普遍要求白度比较高,所以叶腊石烧后白度不能低于上述要求。
优选地,在上述高强度高韧性岩板坯体用组合物中,所述钾钠长石由四川钾钠长石水磨料和广西钾钠长石水磨料组成,其中二者的重量比为1:(0.6-2.4)。
所述四川钾钠长石水磨料是将四川钾钠长石进行湿法球磨、酸洗、除铁工序处理后所得的加工料,其为包含钾、钠、钙等碱金属化合物组成的长石混合物,其主要化学成分中K2O和Na2O的重量百分比之和需≥8%。
更优选地,所述四川钾钠长石水磨料的粒径为10目以下,烧后白度为55度以上。
进一步优选地,所述四川钾钠长石水磨料的的化学成分的质量百分比为Al2O3:17.4%,SiO2:68.4%,K2O:3.6%,Na2O:5.2% ,Fe2O3:0.1%,TiO2:0.09%,CaO:1.2%,MgO:0.8%,酌减:3.21%。所述四川钾钠长石水磨料主要作用是利用碱金属钾钠氧化物的助熔性能来降低坯体的烧成温度,加快液相的形成,钾钠的含量越高越有助于坯体向着所述要求进行。另外,所述四川钾钠长石水磨料由于熔融会造成坯体白度的一定的下降,故要求其自身的白度不能太低,以防烧成后影响坯体的整体白度。
所述广西钾钠长石水磨料是将产自广西梧州钾钠长石进行湿法球磨、酸洗、除铁工序处理后所得的加工料,其为包含钾、钠、钙等碱金属化合物组成的长石混合物,其化学成分中K2O和Na2O的重量百分比之和为≥8%。
更优选地,所述广西钾钠长石水磨料的粒径为10目以下,烧后白度为55度以上。
进一步优选地,所述广西钾钠长石水磨料的的化学成分的质量百分比为Al2O3:16.8%,SiO2:69.5%,K2O:5.3%,Na2O:3.2%,Fe2O3:0.15%,TiO2:0.21,CaO:1.5%,MgO:0.9%,酌减:2.44%。所述广西钾钠长石水磨料主要作用同四川钾钠长石水磨料一样,是利用碱金属钾钠氧化物的助熔性能来降低坯体的烧成温度,加快液相的形成,钾钠的含量越高越有助于坯体向着所述要求进行。另外,所述广西钾钠长石水磨料由于熔融会造成坯体白度的一定的下降,故要求其自身的白度不能太低,以防烧成后影响坯体的整体白度。
最优选地,在上述高强度高韧性岩板坯体用组合物中,所述四川钾钠长石水磨料的重量份数为7-13份,所述广西钾钠长石水磨料的重量份数为10-16份,此两种水磨料主要作用为助熔,加快烧成速度,其组分太低的情况下助熔的作用不够明显,故设置了用量的下限,由于其经过酸洗此物料本身不具备塑性,用量太大会影响生坯强度,不利于生坯生产过程中的输送,故设置了用量上限的要求。
优选地,在上述高强度高韧性岩板坯体用组合物中,所述高钠长石的化学成分中Na2O的重量百分比为9%以上,烧后白度为50度以上。Na2O有超强的助熔作用,岩板坯体中Al2O3的含量较高,需要较多的助熔剂来助熔,Na2O的含量需要较大。所述高钠长石降低坯体配方温度的同时也会对白度有所降低,所以要求其自身白度稍高。
更优选地,所述高钠长石以水磨料的形式使用,其为经过湿法球磨、酸洗、除铁工序处理后所得的加工料。
上述钾钠长石和高钠长石在本申请组合物中作为助熔物使用,其可促进烧成得到低吸水率的岩板成品,能够提升岩板的强度,减少微气孔,提升耐污能力。
最优选地,在上述高强度高韧性岩板坯体用组合物中,所述高钠长石的重量份数为4-8份。其组分过低时助熔作用不够明显,由于钠含量过高也会增加坯体的脆性,所以也设置了此材料的使用上限。
优选地,在上述高强度高韧性岩板坯体用组合物中,所述球土的重量份数为6-9份。所述球土具有较好的悬浮性和可塑性,能够增强坯体的成型性能及压制后的坯体强度,当球土含量过高时 坯体内有机物含量会过高,坯体不易氧化,且制粉后的流动性偏差,不易成型;过低时由于脊性原料比例增大,塑性原料减少,坯体强度会变弱从而影响坯体强度。
优选地,在上述高强度高韧性岩板坯体用组合物中,所述高岭土的重量份数为12-18份,其粒径为100目以下。所述高岭土在后续坯体烧成过程中会形成大量的莫来石晶相,从而增加坯体的抗弯曲强度和韧性,当高岭土含量过高时坯体成熟温度过高,且坯体膨胀系数会偏小不利于和釉料的结合。由于其为坯体中的Al2O3的主要来源,用量过低时铝含量不足,对形成莫来石晶相不利。所述高岭土中含有一定量的游离态石英,所以需控制其细度在100目以下,高岭土过100目筛网可把有害的颗粒状态的游离态石英除去,有利于陶瓷岩板坯体的韧性和强度。
优选地,在上述高强度高韧性岩板坯体用组合物中,所述透辉石的重量份数为2-6份,其粒径为10目以下。控制所述透辉石的粒径的主要原因是减少球磨时间,从而减少一同入球磨的已经很细的白炭黑的球磨时间,防止过磨。透辉石主要成分为CaO,起到助熔及提高坯体白度的作用,当透辉石含量过高时坯体的始熔点过低,过低时又达不到助熔作用。
优选地,在上述高强度高韧性岩板坯体用组合物中,所述高粘土的重量份数为1-3份,其粒径为100目以下。为控制浆料球磨时间,需要控制粘土的颗粒细度,防止过磨。当高粘土含量过高时粉料粘性过大不易成型,过低时坯体强度偏小,易造成生坯坯体运输过程中破损。
优选地,在上述高强度高韧性岩板坯体用组合物中,所述陶瓷废料是岩板生产过程产生的陶瓷废品经过破碎之后过8目筛网后的陶瓷粉体废料,该陶瓷废料的使用显著降低了生产成本,实现了废料的循环利用。岩板由于对白度有较高的要求,因此,所述组合物中的陶瓷废料只限于岩板坯体生产过程中产生的废料。
优选地,在上述高强度高韧性岩板坯体用组合物中,所述白炭黑的粒径为150纳米以下。
更优选地,在上述高强度高韧性岩板坯体用组合物中,所述白炭黑的重量份数为0.2-0.4份。
进一步优选地,在上述高强度高韧性岩板坯体用组合物中,所述白炭黑的重量占所述高强度高韧性岩板坯体用组合物的重量的百分比为0.2%-0.35%,更优选0.3%。
进一步优选地,在上述高强度高韧性岩板坯体用组合物中,所述白炭黑为通过化学气相沉积法制备的纳米二氧化硅和/或以煤矸石或粉煤灰为原料通过沉淀法所制备的二氧化硅。
所述通过化学气相沉积法制备的纳米二氧化硅又称通过热解法、干法或燃烧法,原料一般为四氯化硅、氧气(或空气)和氢气,在高温下反应而成。整个过程的化学反应式为:
SiCl4+ 2H2+ O2—>SiO2+4HCl
其中空气和氢气分别经过加压、分离、冷却脱水、硅胶干燥、除尘过滤后送入合成水解炉,同时原料四氯化硅被送至精馏塔精馏后在蒸发器中加热蒸发,并以干燥、过滤后的空气为载体,送至合成水解炉。在水解炉中,四氯化硅在高温下气化(火焰温度1000-1800℃)后与一定量的氢气和氧气(或空气)在1800℃左右的高温下进行气相水解。该法生成的气相二氧化硅颗粒极细,与气体形成气溶胶,不易捕集,故需要使其先在聚集器中聚集成较大颗粒,然后经旋风分离器收集,再送入脱酸炉,并用含氮空气吹洗气相二氧化硅至其pH值为4~6即为白炭黑(纳米级SiO2)成品。
所述以煤矸石或粉煤灰为原料通过沉淀法所制备的二氧化硅的制备过程如下:
先将煤矸石或粉煤灰粉碎至粒度小于120目,然后分两步:
第一步生产硅酸钠:将粉碎的煤矸石或粉煤灰与纯碱(NaOH)按重量比1:50混合均匀,然后经高温冶融(1400-1500℃,1小时)、水淬浸溶(100℃以上,4-5小时)、过滤去杂质后浓缩滤液到45-46波美度即得到硅酸钠;
第二步生产白炭黑:先将硅酸钠配成水玻璃溶液(该水玻璃溶液模数为2.4-3.6且SiO2含量为4-10重量%),然后在5-20%的硫酸中酸浸(温度为28-32℃,时间为8-16小时),再升温至80℃,随后进行搅拌并调节pH值为5-7,之后熟化20分钟,再经过滤洗涤、干燥、分选,即可得到白炭黑。
以上为所需白炭黑的制作方法,选任意一种或者两种方法共同所得的白炭黑都可以,这两种不同方法所得白炭黑并不影响所述高强度高韧性岩板坯体的最终所要求性能。
为改善岩板的冷加工开裂性,岩板的生产者大多调整坯体配方,以增加坯体中氧化铝的含量并调整窑炉烧成曲线,从而增加烧成后的成品中的莫来石晶相,以此提高岩板成品强度,进而改善冷加工开裂性,但此种方法由于追求快烧的过程莫来石晶相形成量不够,且游离态石英含量高的情况下坯体脆性很大,故而加工过程中开裂问题得不到根本上解决。在本申请的高强度高韧性岩板坯体用组合物中,添加纳米级的高科技超细无机新材料白炭黑并配合超白砂、高铝粘土、烧滑石、叶腊石、钾钠长石、高钠长石、球土等组分,合理调整各种原料配比,从而降低游离石英的含量,提高烧成后产品中的莫来石晶相的量,进而提高所制得的岩板的强度,最终使所制得的岩板在冷加工过程中开裂问题大幅度降低。
优选地,在上述高强度高韧性岩板坯体用组合物中,包括如下重量份的原料:
超白砂 12-17份;
高铝粘土 5-9份;
烧滑石 2-3份;
叶腊石 6-12份;
四川钾钠长石水磨料 7-13份;
广西钾钠长石水磨料 10-16份;
高钠长石水磨料 4-8份;
球土 6-9份;
高岭土 12-18份;
透辉石 2-6份;
高粘土 1-3份;
陶瓷废料 1-5份;
白炭黑 0.2-0.4份。
更优选地,在上述高强度高韧性岩板坯体用组合物中,包括如下重量份的原料:
超白砂 16.5份;
高铝粘土 8份;
烧滑石 2.2份;
叶腊石 10份;
四川钾钠长石水磨料 11份;
广西钾钠长石水磨料 14.5份;
高钠长石水磨料 7份;
球土 7.5份;
高岭土 15份;
透辉石 3份;
高粘土 2份;
陶瓷废料 3份;
白炭黑 0.3份。
本申请的岩板坯体用配方所需材料均为常规材料,岩板生产过程不需要特殊设备也不需另外增加设备,不需改变常规岩板生产工艺,即可达到所需目的,故而本申请坯体配方是种通用配方。
此外,本申请还提供一种上述高强度高韧性岩板坯体用组合物的应用,其特征在于,所述应用为利用所述高强度高韧性岩板坯体用组合物制备高强度高韧性岩板。
优选地,在上述应用中,所述制备高强度高韧性岩板的过程包括以下步骤:
(1)坯体配料:称取上述原料,具体为超白砂、高铝粘土、烧滑石、叶腊石、钾钠长石、高钠长石、球土、高岭土、透辉石、高粘土、陶瓷废料和白炭黑;
(2)坯料加工:将上述原料进行混料,然后加入水后进行球磨,制得料浆;
(3)料浆过筛和除铁:将步骤(2)获得的料浆进行过筛并除铁以去除粗颗粒和含铁的杂质;
(4)喷雾制粉:将步骤(3)所获得的料浆进行喷雾干燥,然后进行陈腐即可获得岩板所用的坯体粉料;
(5)压制成型:将步骤(4)所得的坯体粉料压制成型并干燥,获得生坯;
(6)施釉、喷墨及烧成:将步骤(5)获得的生坯进行施釉和喷墨印刷,然后烧制成型,即可获得本发明高强度高韧性岩板。
利用本发明高强度高韧性岩板坯体用组合物经过上述过程所制得的岩板在冷加工过程中开裂问题大幅度降低,可有效解决95%以上存在的冷加工裂现象。
优选地,在上述制备高强度高韧性岩板的过程中,所述步骤(2)中所添加的水的重量份数为35-38份。
优选地,在上述制备高强度高韧性岩板的过程中,所述步骤(2)球磨料浆之前还添加分散剂和坯体增强剂,所述分散剂为本领域常规分散剂,例如磷酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠,所述坯体增强剂为甲基纤维素钠(CMC),所述分散剂和坯体增强剂的用量为本领域常规用量。
更优选地,在上述制备高强度高韧性岩板的过程中,所述分散剂为三聚磷酸钠,坯体增强剂为甲基纤维素钠(CMC)。
优选地,在上述制备高强度高韧性岩板的过程中,所述分散剂和坯体增强剂的总重量占所述料浆的总重量的百分比为0.15%-0.45%。
优选地,在上述制备高强度高韧性岩板的过程中,所述分散剂为三聚磷酸钠,坯体增强剂为甲基纤维素钠,其中三聚磷酸钠的重量占所述料浆的总重量的百分比为0.10-0.19%,所述甲基纤维素钠的重量占所述料浆的总重量的百分比为0.10-0.19%。
在制备过程中,加入分散剂保证了料浆的流动性,加入坯体增强剂保证了浆料的悬浮性,有助于其稳定,为后续加工提供更稳定的物料性质。
优选地,在上述制备高强度高韧性岩板的过程中,所述步骤(2)获得的料浆的加工细度为250目筛余0.8-1.0%,比重为1.65-1.7g/ml。
所述料浆经球磨后的加工细度直接影响后续烧成后岩板中莫来石晶相的形成及其同白炭黑的结合程度。一般情况下,料浆颗粒细度越细,比表面积越大,和同样表面积大的白炭黑结合率就越高,所产生的键能结合力就越强,对裂纹扩展的阻力就越大,或是对外加负荷衰减就越多,因此断裂模数就越大,所生产出的岩板就具有高的破坏强度,高的韧性和高的抗开裂性能。
优选的,所述步骤(3)中,所述料浆进行过筛是过80-100目振筛,更优选通过振筛两层80目筛网剔除粗颗粒,使得料浆粒径分布均匀,对有助于后期烧成产品的烧结度,从而改善产品的强度和韧性。
优选的,所述步骤(3)中,所述料浆除铁是通过配置有强力磁铁的除铁设备进行的,更优选通过高频高斯全自动磁选除铁机进行,能够去除料浆中残存的有害的细小铁质,从而能够提高产品的白度,改善后期烧成过程中的氧化性能。
在上述制备高强度高韧性岩板的过程中,通过去除粗颗粒和含铁杂质,能够排除坯体在烧成过程中出现熔洞及杂质的可能性,从而有助于烧成后整个产品的强度和韧性。
优选的,所述步骤(4)中,所述喷雾干燥是通过高压柱塞泵加压雾化步骤(3)所获得的料浆,雾化后的料浆进入温度为100-200℃的塔体中,得到含水率为6.5-7.0%的粉料。
优选的,所述步骤(4)中,所述喷雾干燥后获得的粉料的颗粒级配为:
20目以上占比为0.5-1%,40目以上占比为20-25%,60目以上占比为60-70%,80目以上占比为70-75%,80-90目占比为20-25%,90-100目占比为3-5%。此颗粒级配粗细颗粒搭配适中,粉料流动性比较好,适合滚压成型和液压模具成型两种成型方式。
优选的,所述步骤(4)中,所述喷雾干燥后陈腐是将粉料置入粉箱中陈腐24小时以上即可获得岩板所用的坯体粉料。
优选的,所述步骤(5)中所述压制成型是将步骤(4)获得的岩板所用的坯体粉料输送到压制成型设备中进行,压制的压力为不小于370bar,岩板压制成型一般采用16000吨位液压压机或33000吨滚压压机进行,其中成型砖坯厚度为3mm-13mm,规格为:宽度为900mm-1600mm,长度为1600-3200mm。
优选的,所述步骤(5)中所述压制成型后获得的坯体进行干燥是在干燥窑中进行,其中干燥窑的温度为150-180℃,干燥时间为60-90min,干燥后坯体的含水率为0.1-0.8%。
优选的,所述步骤(6)中,所述施釉的方式为本领域常规施釉方式,如高压喷枪喷釉、钟罩淋釉、布施干粒釉、喷墨机喷数码保护釉,在施釉过程可任选一种施釉方式或多种施釉方式结合。
优选的,所述步骤(6)中,所述喷墨的方式为本领域常规喷墨方式。所述步骤(6)中喷墨和施釉与常规岩板生产无异,施釉和喷墨所涉及的参数设置均是按照所要实现的效果进行限定。
优选的,所述步骤(6)中,所述烧成在烧成窑炉进行,其中窑炉温度设置为1200-1300℃,烧成时间为60-145分钟,经过烧成后即可得到所述高强度高韧性岩板产品。
之外,本发明还提供通过上述制备过程利用上述组合物制备的高强度高韧性岩板。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
1.本发明调整岩板坯体配方,并在其中加入无机材料白炭黑,由于白炭黑是纳米级SiO2,其具有非常大的表面积,少量白炭黑即可代替大部分原配方中石英的使用量,而游离态石英减少后,坯体的脆性将大大减少,从而增大坯体的韧性。
2.在传统岩板生产过程中,石英晶型的转变会产生较大的应力,而且由于岩板规格大的特点,成品后残余应力比较多,就会造成后期冷加工过程中应力的释放而产生开裂。而本发明由于采用通过合理调整组合物配方,使其降低晶型转换过程中的应力残余,增加莫来石晶相的量,提高了岩板的强度和韧性。
3.本发明岩板坯体组合物中使用了具有表面严重配位不足,比表面积庞大以及表面欠氧等特点的白炭黑,提高了材料间的结合力,从而使坯体材料的强度,韧性,延展性,抗撕裂性大幅度提高,由此制得的岩板坯体具有较大的抗折强度,较大的韧性和抗应力性,所制得的岩板出现切割裂的情况大幅减小。
4.本发明所公开的岩板坯体组合物大部分为本领域常规岩板坯体所用材料,生产岩板的过程中不需另外增加设备,也不需大幅改变常规岩板生产工艺,即可达到所需目的。
具体实施方式
为使本发明技术方案和优点更加清晰明了,下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行更清楚完整的说明。在所述实施例中,所用设备如无做特殊说明的,即同常规岩板所用生产设备相同。
在以下实施例中所用原料均为市售,其中超白砂购自佛山金林达化工有限公司 ,SiO2含量为65%,烧后白度为82度;高铝粘土购自 西樵科友公司,Al2O3含量为35.5%;烧滑石购自金林达化工有限公司,MgO含量为33.2%,粒径为为6目以下;叶腊石购自河北恒光矿产有限公司,SiO2含量为65.4%,Al2O3含量为22.3%,烧后白度为85度;四川钾钠长石水磨料购自夹江奥斯博矿业公司,Al2O3含量为17.4%,K2O和Na2O含量为8.8%,粒径为10目以下,烧后白度为60度;广西钾钠长石水磨料购自广西宏伟矿业,K2O和Na2O含量为8.5%,粒径为10目以下,烧后白度为63度;高钠长石水磨料购自豫金源矿业,Na2O含量为9.2%,烧后白度为50度;球土购自西樵科友原料公司,粒径为100目以下;高岭土购自西樵科友公司,粒径为100目以下;透辉石购自西樵科友公司,粒径为10目以下;高粘土购自西樵科友公司,粒径为100目以下;陶瓷废料来源为本发明人生产岩板所产生的废品,粒径为8目以下;所述气相法白炭黑购自山东赛立科公司,粒径为100-150纳米;沉积法白炭黑购自奥创化工,粒径为100-150纳米;普通二氧化硅购自新宏润石英公司,粒径为100目。
制备实施例
制备实施例1
(1)坯体配料:按下表1所示称取本发明高强度高韧性岩板坯体用组合物各原料:
(2)坯料加工:将步骤(1)称取好的各原料进行混料使其混合均匀,然后加入表1所示的量的水、三聚磷酸钠和甲基纤维素钠然后置于球磨机中进行球磨,直到料浆的加工细度为250目筛余0.8%,比重为1.67g/ml;
(3)料浆过筛和除铁:将步骤(2)获得的料浆过100目振筛两次去除粗颗粒,然后将料浆置入高频高斯全自动磁选除铁机进行除铁,获得去除了粗颗粒和含铁细小杂质的料浆;
(4)喷雾制粉:将步骤(3)获得的料浆通过高压柱塞泵进行雾化,然后进行温度为120℃的喷雾塔中进行脱水干燥,得到含水率7%的粉料,所述粉料的颗粒级配为:20目以上占比为0.5%,40目以上占比为22%,60目以上占比为60%,80目以上占比为70%,80-90目占比为20%,90-100目占比为3%。随后将粉料置入粉箱中陈腐36小时,即得岩板所用的坯体粉料;
(5)压制成型:将步骤(4)获得的坯体粉料输送至33000吨滚压成型压机中,压制压力为370bar,其中成型岩板坯体的厚度为6mm,长度为2700mm,宽度为1200mm,压制成型后将坯体送入干燥窑中进行干燥,其中干燥窑温度为180℃,干燥时间为70分钟,经干燥后坯体的含水率为0.3%,即得生坯;
(6)施釉、喷墨及烧成:在步骤(5)所获得的生坯在钟罩淋釉器内进行淋面釉,然后再利用高清喷墨机进行喷墨,随后在将面釉和图案墨水干燥固化,随后将施釉和喷墨后的生坯置入烧成窑中,在烧成温度为1200℃的条件下烧制70min,即得本发明高强度高韧性岩板,记作P1。
制备实施例2
(1)坯体配料:按下表1所示称取本发明高强度高韧性岩板坯体用组合物各原料:
(2)坯料加工:将步骤(1)称取好的各原料进行混料使其混合均匀,然后加入表1所示的量的水、三聚磷酸钠和甲基纤维素钠,然后置于球磨机中进行球磨,直到料浆的加工细度为250目筛余0.9%,比重为1.68g/ml;
(3)料浆过筛和除铁:将步骤(2)获得的料浆过90目振筛两次去除粗颗粒,然后将料浆置入高频高斯全自动磁选除铁机进行除铁,获得去除了粗颗粒和含铁细小杂质的料浆;
(4)喷雾制粉:将步骤(3)获得的料浆通过高压柱塞泵进行雾化,然后进行温度为120℃的喷雾塔中进行脱水干燥,得到含水率6.5%的粉料,所述粉料的颗粒级配为:20目以上占比为1%,40目以上占比为25%,60目以上占比为70%,80目以上占比为75%,80-90目占比为25%,90-100目占比为5%。随后将粉料置入粉箱中陈腐36小时,即得岩板所用的坯体粉料;
(5)压制成型:将步骤(4)获得的坯体粉料转移至33000吨滚压成型压机中,压制压力为370bar, 其中成型岩板坯体的厚度为6mm,长度为2700mm,宽度为1200mm,成型后将坯体送入干燥窑中进行干燥,其中干燥窑温度为180℃,干燥时间为70分钟,经干燥后坯体的含水率为0.2%,即得生坯;
(6)施釉、喷墨及烧成:在步骤(5)所获得的生坯在钟罩淋釉器内进行淋面釉,然后再利用高清喷墨机进行喷墨,随后在将面釉和图案墨水干燥固化,随后将施釉和喷墨后的生坯置入烧成窑中,在烧成温度为1200℃的条件下烧制70min,即得本发明高强度高韧性岩板,记作P2。
制备实施例3
(1)坯体配料:按下表1所示称取本发明高强度高韧性岩板坯体用组合物各原料:
(2)坯料加工:将步骤(1)称取好的各原料进行混料使其混合均匀,然后加入表1所示的量的水、三聚磷酸钠和甲基纤维素钠,然后置于球磨机中进行球磨,直到料浆的加工细度为250目筛余1.0%,比重为1.69g/ml;
(3)料浆过筛和除铁:将步骤(2)获得的料浆过80目振筛两次去除粗颗粒,然后将料浆置入高频高斯全自动磁选除铁机进行除铁,获得去除了粗颗粒和含铁细小杂质的料浆;
(4)喷雾制粉:将步骤(3)获得的料浆通过高压柱塞泵进行雾化,然后进行温度为120℃的喷雾塔中进行脱水干燥,得到含水率6.7%的粉料,所述粉料的颗粒级配为:20目以上占比为0.8%,40目以上占比为23%,60目以上占比为65%,80目以上占比为75%,80-90目占比为23%,90-100目占比为4%。随后将粉料置入粉箱中陈腐36小时,即得岩板所用的坯体粉料;
(5)压制成型:将步骤(4)获得的坯体粉料转移至33000吨的滚压成型压机中,压制压力为370bar, 其中成型岩板坯体的厚度为6mm,长度为2700mm,宽度为1200mm,压制成型后将坯体送入干燥窑中进行干燥,其中干燥窑温度为180℃,干燥时间为70分钟,经干燥后坯体的含水率为0.2%,即得生坯;
(6)施釉、喷墨及烧成:在步骤(5)所获得的生坯在钟罩淋釉器内进行淋面釉,然后再利用高清喷墨机进行喷墨,随后在将面釉和图案墨水干燥固化,随后将施釉和喷墨后的生坯置入烧成窑中,在烧成温度为1200℃的条件下烧制70min,即得本发明高强度高韧性岩板,记作P3。
制备实施例4
(1)坯体配料:按下表1所示称取本发明高强度高韧性岩板坯体用组合物各原料:
(2)坯料加工:将步骤(1)称取好的各原料进行混料使其混合均匀,然后加入表1所示的量的水、三聚磷酸钠和甲基纤维素钠,然后置于球磨机中进行球磨,直到料浆的加工细度为250目筛余1.0%,比重为1.70g/ml;
(3)料浆过筛和除铁:将步骤(2)获得的料浆过80目振筛两次去除粗颗粒,然后将料浆置入高频高斯全自动磁选除铁机进行除铁,获得去除了粗颗粒和含铁细小杂质的料浆;
(4)喷雾制粉:将步骤(3)获得的料浆通过高压柱塞泵进行雾化,然后进行温度为120℃的喷雾塔中进行脱水干燥,得到含水率6.8%的粉料,所述粉料的颗粒级配为:20目以上占比为0.7%,40目以上占比为24%,60目以上占比为68%,80目以上占比为72%,80-90目占比为24%,90-100目占比为3%。随后将粉料置入粉箱中陈腐36小时,即得岩板所用的坯体粉料;
(5)压制成型:将步骤(4)获得的坯体粉料转移至33000吨滚压成型压机中,压制压力为370bar, 其中成型岩板坯体的厚度为6mm,长度为2700mm,宽度为1200mm,压制成型后将坯体送入干燥窑中进行干燥,其中干燥窑温度为180℃,干燥时间为70分钟,经干燥后坯体的含水率为0.2%,即得生坯;
(6)施釉、喷墨及烧成:在步骤(5)所获得的生坯在钟罩淋釉器内进行淋面釉,然后再利用高清喷墨机进行喷墨,随后在将面釉和图案墨水干燥固化,随后将施釉和喷墨后的生坯置入烧成窑中,在烧成温度为1200℃的条件下烧制70min,即得本发明高强度高韧性岩板,记作P4。
制备实施例5
(1)坯体配料:按下表1所示称取本发明高强度高韧性岩板坯体用组合物各原料:
(2)坯料加工:将步骤(1)称取好的各原料进行混料使其混合均匀,然后加入表1所示的量的水、三聚磷酸钠和甲基纤维素钠,然后置于球磨机中进行球磨,直到料浆的加工细度为250目筛余0.8%,比重为1.65g/ml;
(3)料浆过筛和除铁:将步骤(2)获得的料浆过80目振筛两次去除粗颗粒,然后将料浆置入高频高斯全自动磁选除铁机进行除铁,获得去除了粗颗粒和含铁细小杂质的料浆;
(4)喷雾制粉:将步骤(3)获得的料浆通过高压柱塞泵进行雾化,然后进行温度为150℃的喷雾塔中进行脱水干燥,得到含水率6.7%的粉料,所述粉料的颗粒级配为:20目以上占比为0.7%,40目以上占比为24%,60目以上占比为68%,80目以上占比为72%,80-90目占比为24%,90-100目占比为3%。随后将粉料置入粉箱中陈腐36小时,即得岩板所用的坯体粉料;
(5)压制成型:将步骤(4)获得的坯体粉料转移至33000吨的滚压成型压机中,压制压力为370bar, 其中成型岩板坯体的厚度为6mm,长度为2700mm,宽度为1200mm,压制成型后将坯体送入干燥窑中进行干燥,其中干燥窑温度为180℃,干燥时间为70分钟,经干燥后坯体的含水率为0.2%,即得生坯;
(6)施釉、喷墨及烧成:在步骤(5)所获得的生坯在钟罩淋釉器内进行淋面釉,然后再利用高清喷墨机进行喷墨,随后在将面釉和图案墨水干燥固化,随后将施釉和喷墨后的生坯置入烧成窑中,在烧成温度为1200℃的条件下烧制75min,即得本发明高强度高韧性岩板,记作P5。
对比实施例
对比实施例1
(1)坯体配料:按下表1所示称取本发明高强度高韧性岩板坯体用组合物各原料:
(2)坯料加工:将步骤(1)称取好的各原料进行混料使其混合均匀,然后加入表1所示的量的水、三聚磷酸钠和甲基纤维素钠,然后置于球磨机中进行球磨,直到料浆的加工细度为250目筛余0.8%,比重为1.66g/ml;
(3)料浆过筛和除铁:将步骤(2)获得的料浆过100目振筛两次去除粗颗粒,然后将料浆置入高频高斯全自动磁选除铁机进行除铁,获得去除了粗颗粒和含铁细小杂质的料浆;
(4)喷雾制粉:将步骤(3)获得的料浆通过高压柱塞泵进行雾化,然后进行温度为150℃的喷雾塔中进行脱水干燥,得到含水率6.9%的粉料,所述粉料的颗粒级配为:20目以上占比为0.7%,40目以上占比为24%,60目以上占比为68%,80目以上占比为72%,80-90目占比为24%,90-100目占比为3%。随后将粉料置入粉箱中陈腐36小时,即得岩板所用的坯体粉料;
(5)压制成型:将步骤(4)获得的坯体粉料转移至33000吨的滚压成型压机中,压制压力为370bar, 其中成型岩板坯体的厚度为6mm,长度为2700mm,宽度为1200mm,压制成型后将坯体送入干燥窑中进行干燥,其中干燥窑温度为180℃,干燥时间为70分钟,经干燥后坯体的含水率为0.2%,即得生坯;
(6)施釉、喷墨及烧成:在步骤(5)所获得的生坯在钟罩淋釉器内进行淋面釉,然后再利用高清喷墨机进行喷墨,随后在将面釉和图案墨水干燥固化,随后将施釉和喷墨后的生坯置入烧成窑中,在烧成温度为1200℃的条件下烧制70min,即得岩板,记作C1。
对比实施例2
(1)坯体配料:按下表1所示称取本发明高强度高韧性岩板坯体用组合物各原料:
(2)坯料加工:将步骤(1)称取好的各原料进行混料使其混合均匀,然后加入表1所示的量的水、三聚磷酸钠和甲基纤维素钠,然后置于球磨机中进行球磨,直到料浆的加工细度为250目筛余0.9%,比重为1.67g/ml;
(3)料浆过筛和除铁:将步骤(2)获得的料浆过90目振筛两次去除粗颗粒,然后将料浆置入高频高斯全自动磁选除铁机进行除铁,获得去除了粗颗粒和含铁细小杂质的料浆;
(4)喷雾制粉:将步骤(3)获得的料浆通过高压柱塞泵进行雾化,然后进行温度为130℃的喷雾塔中进行脱水干燥,得到含水率6.8%的粉料,所述粉料的颗粒级配为:20目以上占比为0.7%,40目以上占比为24%,60目以上占比为68%,80目以上占比为72%,80-90目占比为24%,90-100目占比为3%。随后将粉料置入粉箱中陈腐36小时,即得岩板所用的坯体粉料;
(5)压制成型:将步骤(4)获得的坯体粉料转移至33000吨的滚压成型压机中,压制压力为370bar,其中成型岩板坯体的厚度为6mm,长度为2700mm,宽度为1200mm,压制成型后将坯体送入干燥窑中进行干燥,其中干燥窑温度为180℃,干燥时间为70分钟,经干燥后坯体的含水率为0.2%,即得生坯;
(6)施釉、喷墨及烧成:在步骤(5)所获得的生坯在钟罩淋釉器内进行淋面釉,然后再利用高清喷墨机进行喷墨,随后在将面釉和图案墨水干燥固化,随后将施釉和喷墨后的生坯置入烧成窑中,在烧成温度为1210℃的条件下烧制70min,即得岩板,记作C2。
对比实施例3
(1)坯体配料:按下表1所示称取本发明高强度高韧性岩板坯体用组合物各原料:
(2)坯料加工:将步骤(1)称取好的各原料进行混料使其混合均匀,然后加入表1所示的量的水、三聚磷酸钠和甲基纤维素钠,然后置于球磨机中进行球磨,直到料浆的加工细度为250目筛余1.0%,比重为1.69g/ml;
(3)料浆过筛和除铁:将步骤(2)获得的料浆过90目振筛两次去除粗颗粒,然后将料浆置入高频高斯全自动磁选除铁机进行除铁,获得去除了粗颗粒和含铁细小杂质的料浆;
(4)喷雾制粉:将步骤(3)获得的料浆通过高压柱塞泵进行雾化,然后进行温度为140℃的喷雾塔中进行脱水干燥,得到含水率6.8%的粉料,所述粉料的颗粒级配为:20目以上占比为0.7%,40目以上占比为24%,60目以上占比为68%,80目以上占比为72%,80-90目占比为24%,90-100目占比为3%。随后将粉料置入粉箱中陈腐36小时,即得岩板所用的坯体粉料;
(5)压制成型:将步骤(4)获得的坯体粉料转移至33000吨滚压成型压机中,压制压力为370bar, 其中成型岩板坯体的厚度为6mm,长度为2700mm,宽度为1200mm,压制成型后将坯体送入干燥窑中进行干燥,其中干燥窑温度为180℃,干燥时间为70分钟,经干燥后坯体的含水率为0.2%,即得生坯;
(6)施釉、喷墨及烧成:在步骤(5)所获得的生坯在钟罩淋釉器内进行淋面釉,然后再利用高清喷墨机进行喷墨,随后在将面釉和图案墨水干燥固化,随后将施釉和喷墨后的生坯置入烧成窑中,在烧成温度为1210℃的条件下烧制70min,即得岩板,记作C3。
对比实施例4
(1)坯体配料:按下表1所示称取本发明高强度高韧性岩板坯体用组合物各原料:
(2)坯料加工:将步骤(1)称取好的各原料进行混料使其混合均匀,然后加入表1所示的量的水、三聚磷酸钠和甲基纤维素钠,然后置于球磨机中进行球磨,直到料浆的加工细度为250目筛余0.8%,比重为1.67g/ml;
(3)料浆过筛和除铁:将步骤(2)获得的料浆过80目振筛两次去除粗颗粒,然后将料浆置入高频高斯全自动磁选除铁机进行除铁,获得去除了粗颗粒和含铁细小杂质的料浆;
(4)喷雾制粉:将步骤(3)获得的料浆通过高压柱塞泵进行雾化,然后进行温度为140℃的喷雾塔中进行脱水干燥,得到含水率6.7%的粉料,所述粉料的颗粒级配为:20目以上占比为0.7%,40目以上占比为24%,60目以上占比为68%,80目以上占比为72%,80-90目占比为24%,90-100目占比为3%。随后将粉料置入粉箱中陈腐36小时,即得岩板所用的坯体粉料;
(5)压制成型:将步骤(4)获得的坯体粉料转移至33000吨希斯特姆公司的滚压成型压机中,压制压力为370bar, 其中成型岩板坯体的厚度为6mm,长度为2700mm,宽度为1200mm,压制成型后将坯体送入干燥窑中进行干燥,其中干燥窑温度为180℃,干燥时间为70分钟,经干燥后坯体的含水率为0.2%,即得生坯;
(6)施釉、喷墨及烧成:在步骤(5)所获得的生坯在钟罩淋釉器内进行淋面釉,然后再利用高清喷墨机进行喷墨,随后在将面釉和图案墨水干燥固化,随后将施釉和喷墨后的生坯置入烧成窑中,在烧成温度为1200℃的条件下烧制70min,即得岩板,记作C4。
对比实施例5
(1)坯体配料:按下表1所示称取本发明高强度高韧性岩板坯体用组合物各原料:
(2)坯料加工:将步骤(1)称取好的各原料进行混料使其混合均匀,然后加入表1所示的量的水、三聚磷酸钠和甲基纤维素钠,然后置于球磨机中进行球磨,直到料浆的加工细度为250目筛余0.9%,比重为1.68g/ml;
(3)料浆过筛和除铁:将步骤(2)获得的料浆过80目振筛两次去除粗颗粒,然后将料浆置入高频高斯全自动磁选除铁机进行除铁,获得去除了粗颗粒和含铁细小杂质的料浆;
(4)喷雾制粉:将步骤(3)获得的料浆通过高压柱塞泵进行雾化,然后进行温度为150℃的喷雾塔中进行脱水干燥,得到含水率6.5%的粉料,所述粉料的颗粒级配为:20目以上占比为0.7%,40目以上占比为24%,60目以上占比为68%,80目以上占比为72%,80-90目占比为24%,90-100目占比为3%。随后将粉料置入粉箱中陈腐36小时,即得岩板所用的坯体粉料;
(5)压制成型:将步骤(4)获得的坯体粉料转移至33000吨的滚压成型压机中,压制压力为370bar, 其中成型岩板坯体的厚度为6mm,长度为2700mm,宽度为1200mm,压制成型后将坯体送入干燥窑中进行干燥,其中干燥窑温度为180℃,干燥时间为70分钟,经干燥后坯体的含水率为0.2%,即得生坯;
(6)施釉、喷墨及烧成:在步骤(5)所获得的生坯在钟罩淋釉器内进行淋面釉,然后再利用高清喷墨机进行喷墨,随后在将面釉和图案墨水干燥固化,随后将施釉和喷墨后的生坯置入烧成窑中,在烧成温度为1200℃的条件下烧制70min,即得岩板,记作C5。
表1 高强度高韧性岩板用坯体组合物原料组成
性能测试实施例
性能测试实施例1
分别取制备实施例1-5和对比实施例1-5所制备的岩板和普通市售的岩板按照以下标准进行以下性能测试,结果示于下表2中。
破坏强度:选取样品岩板,截成600mm*600mm规格正方形形状,置入抗折仪器测量破坏强度,跨距设置为580mm,逐步加压,当样品断裂时需要的力度数据即为破坏强度;
断裂模数:断裂模数检测方法同上述破坏强度测试方法一样,得出破坏强度数据后按公式:破坏强度*580(跨距)*1.5/600(样砖边长)*样品厚度的平方,即可算出断裂模数,此数据越大表明岩板的强度和韧性越高,此项和岩板的致密度及结构有关。
断裂韧性:采用压痕法进行测试,具体过程如下:
测试试样表面先抛光成镜面,在显微硬度仪上,以10Kg负载在抛光表面用硬度计的锥形金刚石压头产生一压痕,这样在压痕的四个顶点就产生了预制裂纹。根据压痕载荷P和压痕裂纹扩展长度C计算出断裂韧性数值(KIC)。计算公式为:
其中E为杨氏模量,公式中载荷P单位为N,裂纹长度C单位为mm,显微硬度HV单位为GPa。
维氏硬度:以500N的负荷,将相对面夹角为136°的方锥形金刚石压入器压材料表面,保持10分钟后,用测量压痕对角线长度,再按公式来计算硬度的大小。
F= 负荷(牛顿力)
S= 压痕表面积(平方毫米)
α= 压头相对面夹角=136°
d= 平均压痕对角线长度(毫米)。
维氏硬度的大小体现着岩板耐磨的程度的大小,同岩板中莫来石晶相的多少有直接关系,数值越大莫来石晶相越多。
表2 性能测试结果
决定岩板坯体的高强度、高韧性、抗加工裂的最主要数据为断裂模数和断裂韧性这两项数据,从上表中可以看出制备实施例1-5制备的岩板P1—P5在断裂模数和断裂韧性数据都比较大,而对比实施例所制备的岩板C1—C5的断裂模数和断裂韧性数据都偏低,以上数据客观地反映了本发明组合物明显提高了岩板断裂模数和断裂韧性,进而能够改善岩板的冷加工开裂性能,特别是制备实施例5制备的岩板具有较高的断裂模数和断裂韧性。
性能测试实施例2
分别选取100片制备实施例1-5和对比实施例1-5所制备的岩板和普通市售的岩板,然后进行切割加工破裂率测试,其具体测试过程如下:
采用金刚石砂轮切割机对岩板边部(1/3边长以内)、中心(中心线)分别进行贯穿切割。若切割后,产生除切割纹以外的破裂或断裂纹路,则计为破裂。若切割后,未产生肉眼可见裂纹,则测定切割后陶瓷岩板的断裂模数;若断裂模数变化为原断裂模数的90%以下,则计算为破裂;否则,计为不破裂。
测试结果示于下表3中。
表3 岩板冷加工开裂性能测试结果
P1 P2 P3 P4 P5 C1 C2 C3 C4 C5 市售岩板
切割破裂率 1% 1% 1% 0 0 5% 6% 4% 5% 4% 7%
对实物进行切割判断样品是否具有抗切割破裂性能最为直观,从上述试验中可以看出制备实施例1-5所制备的岩板的切割破裂率明显比对比实施例和市售岩板低,特别是制备实施例4和5制备的岩板P4和P5在切割过程中可达到零破损,充分说明了本发明的可行性以及具有的明显优势。
根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此,本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式,对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种高强度高韧性岩板坯体用组合物,其特征在于,包括如下重量份的原料:
超白砂 10-20份;
高铝粘土 1-15份;
烧滑石 1-5份;
叶腊石 5-15份;
钾钠长石 15-35份;
高钠长石 3-10份;
球土 4-12份;
高岭土 10-20份;
透辉石 1-8份;
高粘土 0.5-6份;
陶瓷废料 0.5-7份;
白炭黑 0.1-0.9份。
2.根据权利要求1所述的高强度高韧性岩板坯体用组合物,其特征在于,所述超白砂的化学成分中SiO2的重量百分比≥60%,烧后白度为80度以上。
3.根据权利要求1所述的高强度高韧性岩板坯体用组合物,其特征在于,所述叶腊石的化学成分中Al2O3的重量百分比≥18%,SiO2的重量百分比≤75%,烧后白度为85度以上。
4.根据权利要求1所述的高强度高韧性岩板坯体用组合物,其特征在于,所述钾钠长石由四川钾钠长石水磨料和广西钾钠长石水磨料组成,其中二者的重量比为1:(0.6-2.4)。
5.根据权利要求4所述的高强度高韧性岩板坯体用组合物,其特征在于,所述四川钾钠长石水磨料的重量份数为7-13份,所述广西钾钠长石水磨料的重量份数为10-16份。
6.根据权利要求5所述的高强度高韧性岩板坯体用组合物,其特征在于,所述球土的重量份数为6-9份。
7.根据权利要求5所述的高强度高韧性岩板坯体用组合物,其特征在于,包括如下重量份的原料:
超白砂 12-17份;
高铝粘土 5-9份;
烧滑石 2-3份;
叶腊石 6-12份;
四川钾钠长石水磨料 7-13份;
广西钾钠长石水磨料 10-16份;
高钠长石水磨料 4-8份;
球土 6-9份;
高岭土 12-18份;
透辉石 2-6份;
高粘土 1-3份;
陶瓷废料 1-5份;
白炭黑 0.2-0.4份。
8.根据权利要求1所述的高强度高韧性岩板坯体用组合物,其特征在于,包括如下重量份的原料:
超白砂 16.5份;
高铝粘土 8份;
烧滑石 2.2份;
叶腊石 10份;
四川钾钠长石水磨料 11份;
广西钾钠长石水磨料 14.5份;
高钠长石水磨料 7份;
球土 7.5份;
高岭土 15份;
透辉石 3份;
高粘土 2份;
陶瓷废料 3份;
白炭黑 0.3份。
9.权利要求1-8中任一项所述的高强度高韧性岩板坯体用组合物的应用,其特征在于,所述应用为利用所述高强度高韧性岩板坯体用组合物制备高强度高韧性岩板,所述制备高强度高韧性岩板的过程包括以下步骤:
(1)坯体配料:称取原料,具体为超白砂、高铝粘土、烧滑石、叶腊石、钾钠长石、高钠长石、球土、高岭土、透辉石、高粘土、陶瓷废料和白炭黑;
(2)坯料加工:将上述原料进行混料,然后加入水后进行球磨,制得料浆;
(3)料浆过筛和除铁:将步骤(2)获得的料浆进行过筛并除铁以去除粗颗粒和含铁的杂质;
(4)喷雾制粉:将步骤(3)所获得的料浆进行喷雾干燥,然后进行陈腐即可获得岩板所用的坯体粉料;
(5)压制成型:将步骤(4)所得的坯体粉料压制成型并干燥,获得生坯;
(6)施釉、喷墨及烧成:将步骤(5)获得的生坯进行施釉和喷墨印刷,然后烧制成型,即可获得本发明高强度高韧性岩板。
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