CN113121199B - 一种超厚岩板及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超厚岩板及其制备方法和应用，该超厚岩板包括坯体层和釉面层，坯体层包括以下原料：膨润土、高岭土、瓷砂、砂粉、铝粉、硅灰石、长石和坯体添加剂，坯体添加剂包括磷酸盐、腐植酸盐、硅酸盐和纤维素盐；膨润土和高岭土的质量比为（1‑2.5）：（1‑2）。本发明采用膨润土代替部分高岭土，减少烧失量，增加氧化性能和硬度，采用磷酸盐、腐植酸盐、硅酸盐和纤维素盐作为坯体添加剂，避免了高岭土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

一种超厚岩板及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于陶瓷装饰材料技术领域，具体涉及一种超厚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厚，具有很高的强度，尤其是长为3200，宽为1600，高为20mm的大规格厚板，厚度为高度，其厚度可以和天然大理石的厚度一致，能很好替代天然大理石用于家居装修，又由于此类产品具有很好的热稳定性，可替代石英石用于厨房台面，所以前景广阔。
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厚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强度不够、烧成收缩率过大、密度不均匀、热稳定性不好等问题。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种超厚岩板及其制备方法和应用，该超厚岩板的厚度在19~21mm（而目前岩板的厚度一般为6mm），具有高强度、低烧失量、密度均匀、热稳定性好、可加工性能好等优点。
根据本发明的一个方面，提出了一种岩板，包括坯体层和釉面层，所述坯体层包括以下原料：膨润土、高岭土、瓷砂、砂粉、铝粉、硅灰石、长石和坯体添加剂；所述坯体添加剂包括磷酸盐、腐植酸盐、硅酸盐和纤维素盐；所述膨润土和高岭土的质量比为（1-2.5）：（1-2）。
在本发明的一些实施方式中，所述岩板的厚度为19~21mm，强度值>10000N，断裂模数值>50MPa。
在本发明的一些实施方式中，所述岩板的厚度为19~21mm，强度值<15000N，断裂模数值<60MPa。
在本发明的一些实施方式中，按以下质量百分比计，所述坯体层包括原料组分：膨润土10-25%、高岭土10-20%、瓷砂10-20%、铝粉8-15%、硅灰石10-15%、长石8-13%、砂粉15-25%和坯体添加剂0.01-2%。
在本发明的一些实施方式中，所述磷酸盐、腐植酸盐、硅酸盐和纤维素盐的质量比为（3-5）：（3-5）:（3-8）:（3-5）。
在本发明的一些实施方式中，所述磷酸盐为六偏磷酸钠或三聚磷酸钠；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。
在本发明的一些实施方式中，所述膨润土为河南优级信阳膨润土；所述高岭土为煅烧高岭土。
在本发明的一些实施方式中，所述坯体层的原料的化学成分为：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。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述坯体层的原料的化学成分按如下质量百分比计：二氧化硅60-70%、氧化铝20-25%、氧化钾3-6%、氧化钠0.5-1.5%、氧化钙2.5-5%、氧化镁0.2-1%、氧化铁0.1-1%、烧失量2-7%。
在本发明的一些实施方式中，所述坯体层是若干种不同颜色的粉料通过布料设备按喷墨文件打印布料而成，优选为3~4种颜色。
在本发明的一些实施方式中，所述釉面层包括釉面底层、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。
在本发明的一些实施方式中，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。
在本发明的一些实施方式中，所述高岭土和硅酸锆的质量比为2：（1-3）。
在本发明的一些实施方式中，所述釉面底层还包括以下原料组分：粘土。
在本发明的一些实施方式中，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、烧滑石和锆英砂。
在本发明的一些实施方式中，所述烧滑石和锆英砂的质量比为1：（1-3）。
在本发明的一些实施方式中，所述釉面面层还包括以下原料组分：膨润土、二氧化硅和抗菌粉；所述二氧化硅的原生粒径≤500nm，比表面积≥11m2/g，所述抗菌粉为纳米抗菌粉。
根据本发明的再一个方面，提出了一种所述岩板的制备方法，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）将所述浆料均分，进行调色，再分别喷雾造粒，陈腐，得到若干种不同颜色的粉料；
（3）将若干种不同颜色的粉料进行布料，干压成型，切边，干燥，得到坯体层；
（4）在所述坯体层上施加釉面层，煅烧，抛光，即得所述岩板。
在本发明的一些实施方式中，步骤（4）中，所述施加釉面层的过程为：在所述坯体层上施加底釉浆料，喷墨印花，再喷涂面釉浆料；所述底釉浆料是将所述釉面底层的原料进行预处理，球磨，过筛和制浆，得到所述底釉浆料；所述面釉浆料是将所述釉面面层的原料进行预处理，球磨，过筛和制浆，得到所述面釉浆料。
在本发明的一些实施方式中，布料的喷粉打印文件和喷墨印花文件要相对应，保证坯体层和釉面层的纹理基本一致。
在本发明的一些实施方式中，坯体层由3~4种不同颜色的粉料组合，其比例跟据喷墨印花文件调节。
在本发明的一些实施方式中，步骤（1）中，所述球磨是将原料球磨至粒径为0.06-0.065mm。
在本发明的一些实施方式中，步骤（1）中，所述过筛的目数为60-80目。
在本发明的一些实施方式中，步骤（1）中，所述浆料的质量浓度为31-33%，流动性为40-50S。
在本发明的一些实施方式中，步骤（2）中，按质量百分比计，所述坯用色料的用量为相对于浆料的0.1~5.0%。
在本发明的一些实施方式中，步骤（2）中，所述喷雾造粒采用压力为2.0~2.2Mpa的高压喷雾。
在本发明的一些实施方式中，步骤（3）中，所述布料过程使用的设备为喷墨布料机。喷墨布料机是赛普飞特所生产的，采用本发明的粉料和喷墨布料机的结合，可使得岩板内部也有颜色图案。
在本发明的一些实施方式中，步骤（3）中，所述成型的压力为550-560kg/cm2，成型的速度为1-1.5次/分。
在本发明的一些实施方式中，步骤（3）中，所述干燥的温度为250~300℃，干燥至水分≤0.3%。
在本发明的一些实施方式中，步骤（3）中，所述坯体层的密度为2.09-2.12kg/m3；所述坯体层的厚度为21.5-22.5mm。
在本发明的一些实施方式中，步骤（4）中，所述底釉浆料的流动性为30-35s，密度为1680-1700kg/m3，施釉量为350-380g/m2。
在本发明的一些实施方式中，步骤（4）中，所述喷墨使用数码釉和墨水；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图一层墨水，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。
在本发明的一些实施方式中，步骤（4）中，所述煅烧的温度为1150-1250℃，煅烧的时间为90-120min。
在本发明的一些实施方式中，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，在最外一层的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，可提高岩板的强度，使得岩板的强度大于50MPa，可达60MPa。
根据本发明的再一个方面，提出了所述岩板在家居装修中的应用。
有益效果：
1.本发明采用膨润土代替部分高岭土，减少烧失量，增加氧化性能和硬度，采用磷酸盐、腐植酸盐、硅酸盐和纤维素盐作为坯体添加剂，避免了高岭土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.利用高压成型方法制备高强度坯体层，煅烧前坯体层的强度可达2.5-3MPa，通过良好流动性、厚度均匀的粉料得到密度均匀的坯体层，其密度为2.09-2.12kg/m3，煅烧后可以得到高强度、热稳定性好的超厚岩板，可加工性能好，强度值>10000N，断裂模数值>50MPa；与同类产品相比，本发明的岩板厚度与天然大理石相近，厚度在19~21mm，可完全替代大理石用于家居装修，同时强度比天然大理石高，能够很好地实现国家关于禁止滥采天然石材的相关法律法规的合理实施。
附图说明
图1为本发明实施例1的岩板的示意图；
图2为本发明实施例2的岩板的示意图。
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，坯体层由以下重量百分比的原料组成：18%膨润土、13%煅烧高岭土、18%瓷砂、10%铝粉、11%硅灰石、10%长石、18%砂粉、0.5%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：62.4%二氧化硅、21.5%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。
釉面底层包括以下原料组分：12份钾长石、15份钠长石、11份石英、10份高岭土、13份氧化铝、7份硅灰石、15份硅酸锆和10份粘土，高岭土和硅酸锆的质量比为2：3，将釉面底层的原料进行预处理（预处理为将原料先筛分、再破碎，清洗，即得预处理的原料），球磨，过筛和制浆，得到所述底釉浆料。
釉面面层包括以下原料组分：10份钾长石、15份钠长石、12份石英、18份高岭土、12烧滑石、12份锆英砂、10份膨润土、2份二氧化硅和0.5份抗菌粉；烧滑石和锆英砂的质量比为1：1，将釉面面层的原料进行预处理（预处理为将原料先筛分、再破碎，清洗，即得预处理的原料），球磨，过筛和制浆，得到所述面釉浆料。
本实施例岩板的制备方法，具体过程为：
（1）将膨润土、煅烧高岭土、瓷砂、铝粉、硅灰石、长石、砂粉进行预处理（预处理为将原料先筛分、再破碎，清洗，即得预处理的原料），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）将浆料均分成4份，每份浆料分别加入不同颜色的坯用色料调色，分别喷雾干燥所得粉料水分含量5.5~6.5％，陈腐24h，通过专用喷墨布料机（厂家：赛普飞特）将几种粉料布料，在550kg/cm2干压成型，切边，在300℃下干燥至水分≤0.3%，得到长为3580mm、宽为1800mm、厚为22mm的坯体层；
（3）在坯体层上施加350g/m2底釉浆料，釉浆密度为1680kg/m3，再喷墨印花，喷墨是先喷涂一层数码釉再喷图一层墨水，最后喷涂一层数码釉，再施面釉浆料，在1200℃下煅烧100min，抛光，即得长为3200mm、宽为1600mm、厚为20mm的超厚大规格岩板。
实施例2
本实施例的岩板，由坯体层和釉面层构成，坯体层由以下重量百分比的原料组成：13%膨润土、20%煅烧高岭土、16%瓷砂、10%铝粉、11%硅灰石、10%长石、18%砂粉、0.3%六偏磷酸钠、0.7%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：62.6%二氧化硅、22.05%氧化铝、4.1%氧化钾、1.0%氧化钠、3.3%氧化钙、0.6%氧化镁、0.35%氧化铁，6%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）将膨润土、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）将浆料均分成4份，每份浆料分别加入不同颜色的坯用色料调色，分别喷雾干燥所得粉料水分含量5.5~6.5％，陈腐24h，通过专用喷墨布料机将几种粉料布料，在550kg/cm2干压成型，切边，在300℃下干燥至水分≤0.3%，得到长为3580mm、宽为1800mm、厚为22mm的坯体层；
（3）在坯体层上施加350g/m2底釉浆料，釉浆密度为1680kg/m3，再喷墨印花，喷墨是先喷涂一层数码釉再喷图一层墨水，最后喷涂一层数码釉，再施面釉浆料，在1200℃下煅烧100min，抛光，即得长为3200mm、宽为1600mm、厚为20mm的超厚大规格岩板。
实施例3
本实施例的岩板，由坯体层和釉面层构成，坯体层由以下重量百分比的原料组成：21.7%膨润土、11.3%煅烧高岭土、16%瓷砂、10%铝粉、11%硅灰石、10%长石、18%砂粉、0.3%三聚磷酸钠、0.7%腐植酸钠、0.7%水玻璃（900度）、0.3%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：65.4%二氧化硅、21.5%氧化铝、4.0%氧化钾、1.0%氧化钠、3.7%氧化钙、0.8%氧化镁、0.3%氧化铁，3.3%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）将膨润土、煅烧高岭土、瓷砂、铝粉、硅灰石、长石、砂粉进行预处理，加入三聚磷酸钠、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）将浆料均分成4份，每份浆料分别加入不同颜色的坯用色料调色，分别喷雾干燥所得粉料水分含量5.5~6.5％，陈腐24h，通过专用喷墨布料机将几种粉料布料，在550kg/cm2干压成型，切边，在300℃下干燥至水分≤0.3%，得到长为3580mm、宽为1800mm、厚为22mm的坯体层；
（3）在坯体层上施加350g/m2底釉浆料，釉浆密度为1680kg/m3，再喷墨印花，喷墨是先喷涂一层数码釉再喷图一层墨水，最后喷涂一层数码釉，再施面釉浆料，在1200℃下煅烧100min，抛光，即得长为3200mm、宽为1600mm、厚为20mm的超厚大规格岩板。
对比例1
本对比例制备了一种岩板，与实施例1的区别在于将膨润土都替换成高岭土，且不加入坯体添加剂，具体地，该岩板的坯体层由以下重量份数的原料组成：煅烧高岭土31份、瓷砂18份、铝粉10份、硅灰石11份、长石10份、砂粉18份。
按质量百分比计，坯体层原料的化学成分为：60.3%二氧化硅、20.2%氧化铝、4.2%氧化钾、0.9%氧化钠、3.6%氧化钙、0.8%氧化镁、0.5%氧化铁，9%烧失量。
本对比例的釉面层与实施例1的一致。
本对比例岩板的制备方法，具体过程为：
（1）将煅烧高岭土、瓷砂、铝粉、硅灰石、长石、砂粉进行预处理，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）将浆料均分成4份，每份浆料分别加入不同颜色的坯用色料调色，分别喷雾干燥所得粉料水分含量5.5~6.5％，陈腐24h，通过专用喷墨布料机将几种粉料布料，在550kg/cm2干压成型，切边，在300℃下干燥至水分≤0.3%，得到长为3580mm、宽为1800mm、厚为22mm的坯体层；
（3）在坯体层上施加350g/m2底釉浆料，釉浆密度为1680kg/m3，再喷墨印花，喷墨是先喷涂一层数码釉再喷图一层墨水，最后喷涂一层数码釉，再施面釉浆料，在1200℃下煅烧100min，抛光，即得长为3200mm、宽为1600、厚为20的岩板。
试验例
将实施例1、实施例3、对比例1所得岩板和市面普通陶瓷砖的性能进行比较，结果如表1所示。
表1
由表1可以看出，对比例1的烧成收缩率明显比实施例1低，说明不添加膨润土的对比例1的烧失量比实施例1要高，烧失量也高，氧化性能差，排气性能也差，就会导致强度降低，比较普通大理石和实施例1和3的性能，实施例1的断裂模数值明显高于普通大理石，其他性能跟大理石差不多，可以代替大理石的应用。
实施例1的岩板粉料与普通陶瓷砖粉料的性能比较如表2所示。
表2
从表2可得，本发明实施例1的超厚岩板粉料的粉料自然堆积密度为1000~1050kg/m3，且实施例1的粉料显微形状更接近球形，粉料强度（生坯）可达2.5~3.0MPa，均优于普通陶瓷砖粉料。
实施例1的岩板与普通陶瓷砖的热稳定比较如表3所示。
表3
从表3可以看出，本发明的超厚岩板的热稳定性比普通陶瓷砖要好。
图1为本发明实施例1的岩板的示意图，从图中可以看出，纹路清晰，适合家居装修。
图2为本发明实施例2的岩板的示意图，从图中可以看出本发明制备的岩板内部也有图案，岩板厚度与天然大理石相近，可完全替代大理石用于家居装修。
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 (7)

1.一种岩板，其特征在于，包括坯体层和釉面层，所述坯体层包括以下按质量百分比计的原料组分：膨润土10-25％、高岭土10-20％、瓷砂10-20％、砂粉15-25％、铝粉8-15％、硅灰石10-15％、长石8-13％和坯体添加剂0.01-2％；所述坯体添加剂包括磷酸盐、腐植酸盐、硅酸盐和纤维素盐；所述膨润土和高岭土的质量比为(1-2.5)：(1-2)；
所述岩板的厚度为19～21mm，强度值>10000N，断裂模数值>50MPa；所述硅酸盐为水玻璃；
所述岩板由以下制备方法制得：
(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)将所述浆料均分，进行调色，再分别喷雾造粒，陈腐，得到若干种不同颜色的粉料；
(3)将若干种不同颜色的粉料进行布料，干压成型，切边，干燥，得到坯体层；
(4)在所述坯体层上施加釉面层，煅烧，抛光，即得所述岩板；
其中，步骤(3)中，所述布料过程使用的设备为喷墨布料机；
步骤(4)中，所述釉面层包括釉面底层、图案层和釉面面层。
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)：(3-5):(3-8):(3-5)。
3.根据权利要求1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：(1-3)。
4.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、烧滑石和锆英砂；所述烧滑石和锆英砂的质量比为1：(1-3)。
5.根据权利要求4所述的岩板，其特征在于，所述釉面面层还包括以下原料组分：膨润土、二氧化硅和抗菌粉；所述抗菌粉为纳米银抗菌粉。
6.根据权利要求1所述的岩板，其特征在于，步骤(4)中，所述施加釉面层的过程为：在所述坯体层上施加底釉浆料，喷墨印花，再喷涂面釉浆料，即得；所述底釉浆料是将所述釉面底层的原料进行预处理，球磨，过筛和制浆，得到所述底釉浆料；所述面釉浆料是将所述釉面面层的原料进行预处理，球磨，过筛和制浆，得到所述面釉浆料。
7.权利要求1-5任一项所述的岩板在建筑物装修中的应用。
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