CN113480298B - 一种高白度高透光度高可塑性陶瓷坯泥的制备及应用方法 - Google Patents

一种高白度高透光度高可塑性陶瓷坯泥的制备及应用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高白度高透光度高可塑性陶瓷坯泥的制备及应用方法，采用临川滑石子、金云母、正长石、美国仙水为原料，经原料预处理、配料、球磨、陈腐、过筛、除铁、脱水、练泥后获得可塑性指标指数大于20的陶瓷坯泥，该陶瓷坯泥经成型、干燥、素烧、补水、施釉、高温烧成后获得白度大于84，透光率大于7.5%/2mm的陶瓷制品。本发明采用常用矿物原料及化工原料进行特定配比，并对临川滑石子进行改性处理，使坯体具有白度高、透光度强、可塑性好、烧结范围宽的同时，还能使得坯体在1240～1310℃高温下一次烧成不变形。解决了现在高白度高透光度陶瓷生产难度高，成型工艺复杂，烧成温度范围狭窄的缺点，因此具有广阔的市场前景。

Description

一种高白度高透光度高可塑性陶瓷坯泥的制备及应用方法
技术领域
本发明属于传统陶瓷制造技术领域，具体涉及一种高白度高透光度高可塑性陶瓷坯泥的制备及应用方法，适用于制造各种高档日用瓷及艺术瓷。
背景技术
日用陶瓷的白度、透光度是影响陶瓷产品优劣的一个重要指标，景德镇自1956年以来通过大量科学实验，吸取国内外陶瓷科学的精化，最后采用江西临川滑石子组成的瓷胎和釉料，使瓷器白度和透明度超越历史高峰，达到中国瓷器制造超越国际和中国历史的最高水平，这种高白高透陶瓷的工艺创烧成功后，称为最高品质标准，占据了中国政府重要首脑机构的陈设瓷和国家礼品瓷。但是这种高白高透陶瓷烧造温度需达1350℃以上，能耗较高，并且变形率极高，烧成温度狭窄且需经过两次烧成，工艺复杂，无法满足大量生产的需要，只能由轻工部陶瓷研究所的实验工厂承制，制约了高白高透陶瓷的生产规模。
近年来，针对高白度高透光度日用陶瓷的研究日益增多，例如公开号为CN103771829A的专利文献公开了一种高可塑性增韧日用陶瓷制品，其特征在于该陶瓷由以下重量份的原料制成：石英砂20-23、钾长石30-34、硬质高岭土10-12、陶土50-55、膨润土23-25、硅灰石粉5-10、氧化锌3-4、氧化镁4-5、黄土粉末20-24、助剂5-6。所述的助剂由以下重量份的原料制成：棕刚玉粉2-3、三聚磷酸钠5-6、玉石粉4-5、硅烷偶联剂KH-550 1-2、碳化硅粉4-5、氢氧化铝8-10；其制备方法是将各物料混合，研磨分散均匀，即得。该专利文献的优点在于在原料配方中添加了硬质高岭土、膨润土、硅灰石粉等原料，增进了胚体的强度和韧性，可塑性增加，促进了各原料的粘结，使得制备的陶瓷制品具有良好的强度和抗弯曲性能，质地细腻致密。但其制作工艺中需在1340-1365℃温度下烧结13-16小时。烧结温度高且烧成温度范围较窄，烧成时间较长，所需能耗相应较大。
公开号为CN 105693202 A的专利文献公开了一种高白高透高强度中温硬质细瓷及其制备方法，该专利在坯体配方中添加硼硅酸盐玻璃用来提高瓷胎透光度，引入由石英石、钾长石、工业废料的电石渣、白云石和五水硼砂混合熔制而成的玻璃熔块以降低坯体的烧结温度并使坯体具有更高的机械强度和较小的热膨胀系数。其坯体配方组成为高岭土33-40份、石英26-32份、钾长石13-20份，氧化铝3-10份、玻璃熔块4-8份、腐殖酸钠0.2-0.6份、水玻璃0.1-0.4份、三聚磷酸钠0.05-0.2份。公开号为CN103951380A的专利文献公开了一种高白高透强化瓷及其制备方法，该专利为有效提高产品的白度、透光度、强度和釉面硬度，采用在坯料基料内添加增强添加剂的方法以提高产品性能。其坯体基料的组成为长石35～50wt％、龙岩高岭土10～25wt％、水洗泥15～30wt％、石英15～30wt％、硼钙石1～3wt％、煅烧滑石0～2wt％、透锂长石1～2wt％，相对于坯体基料，所述坯体添加剂为氧化铝微粉10～15wt％、氧化锆微粉1～2wt％、氧化钇微粉0.5～1wt％。
上述专利文献中坯料配方中石英、氧化铝以及坯料中几种增韧材料均为瘠性原料，将直接影响坯料的可塑性。因此上述专利中的成型方法只适合于注浆成型等模制成型方法而不适合手工拉坯成型。对于高档日用陶瓷而言，手工拉坯成型方法是首选的成型方法，因为手工成型制作的日用陶瓷在艺术表现力上是注浆工艺所无法比拟的，手工制作的陶瓷作品，都具有独一无二的个性，能够满足人们更高层次的需要，特别是在以内涵与意蕴取胜的艺术陶瓷中，手工的传统还是具有独特的艺术表现力。
发明内容
本发明的目的是解决目前高白高透陶瓷生产过程中变形率较高，成型工艺复杂，烧成温度范围较窄导致的生产成本较高的技术难点，提供一种烧成温度范围宽且生产工艺简便的高白度高透光度高可塑性陶瓷坯泥的制备及应用方法。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案是：一种高白度高透光度高可塑性陶瓷坯泥的制备方法，其特征在于：采用临川滑石子、金云母、正长石、美国仙水为原料，经原料预处理、配料、球磨、陈腐、过筛、除铁、脱水、练泥后获得陶瓷坯泥。
所述原料配方的重量百分数为：临川滑石子25～55%、金云母20～40%、正长石20～40%、美国仙水0.1～0.2%。
所述原料预处理工序中对临川滑石子的预处理步骤为：
步骤一粉碎：用雷蒙磨粉机将临川滑石子原矿进行粉碎2小时，并过200目筛，筛余量0.15%以下；
步骤二淘洗：将粉碎后的临川滑石子粉料倒入盛有水的大型容器A中，容器A中水与粉料的比例为三比一，充分搅拌均匀，静置10～20分钟后待上层悬浮泥水稍澄清，即将表面的一层含有细颗粒的泥水舀入另一容器B中；过1～2小时，等到容器B中细粒泥质完全沉淀后，再将上层的清水舀回容器A中，重新进行搅拌进行第二次淘洗，按以上方法反复淘洗5～8次，直到容器A中下层的粗粒部分已无细颗粒为止，容器B中淘洗好的精泥经过24小时的沉淀后，即可将上面的清水弃去，只留下浓缩的泥浆，将泥浆充分干燥后待用；
步骤三煅烧：将淘洗后的容器B内临川滑石子粉料放入高温电炉中进行煅烧2小时，煅烧温度为1000～1050℃；
步骤四改性：按重量百分数加入0.5%聚乙烯醇、5%尿素、3%次氯酸钠至煅烧后的临川滑石子当中，然后湿法球磨90min后出料，得到的浆料放入烘箱内经105℃烘干，最后经过研磨过筛得到改性后的临川滑石子粉料。
所述球磨工序中料：球：水比例为1：1.5：0.8～1.0，球磨时间为16小时；陈腐工序中陈腐的时间为24小时；所述过筛工序中筛网的目数为100目。
所述陶瓷坯泥的可塑性指标指数大于20。
上述陶瓷坯泥的应用方法，其特征在于，所述陶瓷坯泥经成型、干燥、素烧、补水、施釉、高温烧成后获得陶瓷制品。
所述素烧工序中的工艺参数为由常温升至700～800℃，保温20分钟后，自然冷却至室温。
所述高温烧成工序中包括五个阶段，第一为干燥阶段：用2～3小时使窑温升至580～600℃；第二氧化阶段：用3～4小时使窑温升至980℃，保温10分钟；第三强还原阶段：用1.5～2小时使窑温升至1120～1140℃；第四弱还原阶段：用1～1.5小时使窑温升至烧成温度1240～1310℃；第五冷却阶段：用5分钟使窑温从最高烧成温度急冷100℃，然后自然冷却至室温。
所述施釉工序中的釉料为烧成温度范围为1240～1310℃的透明陶瓷釉料。
所述陶瓷制品的白度大于84，透光率大于7.5%/2mm。
本发明所涉及的高白高透陶瓷坯体，使用了临川滑石子、金云母以及钾长石作为主要原料。临川滑石子是一种纯度极高的高岭土原料，纯度愈高的高岭土其耐火度愈高，烧后愈洁白，莫来石晶体发育愈多，从而其力学强度、热稳定性、化学稳定性则愈好，但其分散度较小，可塑性较差。因此需对临川滑石子进行改性处理，改性的目的是在临川滑石子颗粒表面形成一层水化膜，使粒子间容易产生滑移，同时又保持一定的引力，从而提高整体的可塑性；另外还可以临川滑石子表面Si-O键和Al-(O,OH)键合形式，提高临川滑石子的粘结力、干燥强度与分散性改变高岭土表面Si-O键和Al-(O,OH)键合形式，提高临川滑石子的粘结力、干燥强度与分散性。引入金云母的目的是提高坯体中氧化镁、氧化钾的含量，较好的解决了临川滑石子中氧化铝较高而导致烧成温度较高的影响。引入长石原料是利用长石在较低温度下正熔融形成高粘度的液相的特征，使坯体具有高透光性，并且长石原料的高温粘度大，能显著拓宽烧成温度范围，减少烧成工艺复杂程度，降低生产成本。
本发明的有益效果是：
本发明公开的高白度高透光度高可塑性陶瓷坯泥具有白度高、透光度强、可塑性好、烧结范围宽的同时，还能使得坯体在1240～1310℃高温下一次烧成不变形，解决了现在高白高透陶瓷生产难度高，成型工艺复杂，烧成范围狭窄的缺点，适合于各种手工拉坯成型方法，因此具有广阔的市场前景。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种高白度高透光度高可塑性陶瓷坯泥的制备及应用方法的具体实施方式、步骤、特征及其功效，详细说明如下：
本发明以下实施例中高白度高透光度高可塑性陶瓷坯泥所使用的矿物原料临川滑石子、金云母、正长石，其化学成分如下：
矿物名称 Na<sub>2</sub>O MgO Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> SiO<sub>2</sub> K<sub>2</sub>O CaO TiO<sub>2</sub> Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 烧失量
临川滑石子 0.65 0.55 43.13 53.59 0.20 0.06 0.10 0.71 1.01
金云母 1.40 22.3 15.41 49.25 9.85 0.18 0.03 0.85 0.73
正长石 4.46 0.04 15.97 71.64 5.37 0.58 0.04 0.90 1.00
实施例1：
一种高白度高透光度高可塑性陶瓷坯泥的制备方法，其特征在于：采用临川滑石子、金云母、正长石、美国仙水为原料，经原料预处理、配料、球磨、陈腐、过筛、除铁、脱水、练泥后获得陶瓷坯泥。
所述原料配方的重量百分数为：临川滑石子25%、金云母37%、正长石37.9%、美国仙水0.1%。
所述原料预处理工序中对临川滑石子的预处理步骤为：
步骤一粉碎：用雷蒙磨粉机将临川滑石子原矿进行粉碎2小时，并过200目筛，筛余量0.15%以下；
步骤二淘洗：将粉碎后的临川滑石子粉料倒入盛有水的大型容器A中，容器A中水与粉料的比例为三比一，充分搅拌均匀，静置10分钟后待上层悬浮泥水稍澄清，即将表面的一层含有细颗粒的泥水舀入另一容器B中；过1小时，等到容器B中细粒泥质完全沉淀后，再将上层的清水舀回容器A中，重新进行搅拌进行第二次淘洗，按以上方法反复淘洗5次，直到容器A中下层的粗粒部分已无细颗粒为止，容器B中淘洗好的精泥经过24小时的沉淀后，即可将上面的清水弃去，只留下浓缩的泥浆，将泥浆充分干燥后待用；
步骤三煅烧：将淘洗后的容器B内临川滑石子粉料放入高温电炉中进行煅烧2小时，煅烧温度为1000℃；
步骤四改性：按重量百分数加入0.5%聚乙烯醇、5%尿素、3%次氯酸钠至煅烧后的临川滑石子当中，然后湿法球磨90min后出料，得到的浆料放入烘箱内经105℃烘干，最后经过研磨过筛得到改性后的临川滑石子粉料。
所述球磨工序中料：球：水比例为1：1.5：0.8，球磨时间为16小时；陈腐工序中陈腐的时间为24小时；所述过筛工序中筛网的目数为100目。
所述陶瓷坯泥的可塑性指标指数为21。
上述陶瓷坯泥的应用方法，其特征在于，所述陶瓷坯泥经成型、干燥、素烧、补水、施釉、高温烧成后获得陶瓷制品。
所述成型工序的方式为手工拉坯成型。
所述素烧工序中的工艺参数为由常温升至700℃，保温20分钟后，自然冷却至室温。
所述高温烧成工序中包括五个阶段，第一为干燥阶段：用2小时使窑温升至580℃；第二氧化阶段：用3小时使窑温升至980℃，保温10分钟；第三强还原阶段：用1.5小时使窑温升至1120℃；第四弱还原阶段：用1小时使窑温升至烧成温度1240℃；第五冷却阶段：用5分钟使窑温从最高烧成温度急冷100℃，然后自然冷却至室温。
所述施釉工序中的釉料为烧成温度范围为1240～1310℃的透明陶瓷釉料（景德镇台达陶瓷原料有限公司，136-1#透明釉），釉层厚度为0.5mm。
所述陶瓷制品的白度为85%，透光率为7.5%/2mm。
实施例2：
一种高白度高透光度高可塑性陶瓷坯泥的制备方法，其特征在于：采用临川滑石子、金云母、正长石、美国仙水为原料，经原料预处理、配料、球磨、陈腐、过筛、除铁、脱水、练泥后获得陶瓷坯泥。
所述原料配方的重量百分数为：临川滑石子55%、金云母21%、正长石23.8%、美国仙水0.2%。
所述原料预处理工序中对临川滑石子的预处理步骤为：
步骤一粉碎：用雷蒙磨粉机将临川滑石子原矿进行粉碎2小时，并过200目筛，筛余量0.15%以下；
步骤二淘洗：将粉碎后的临川滑石子粉料倒入盛有水的大型容器A中，容器A中水与粉料的比例为三比一，充分搅拌均匀，静置15分钟后待上层悬浮泥水稍澄清，即将表面的一层含有细颗粒的泥水舀入另一容器B中；过1.5小时，等到容器B中细粒泥质完全沉淀后，再将上层的清水舀回容器A中，重新进行搅拌进行第二次淘洗，按以上方法反复淘洗7次，直到容器A中下层的粗粒部分已无细颗粒为止，容器B中淘洗好的精泥经过24小时的沉淀后，即可将上面的清水弃去，只留下浓缩的泥浆，将泥浆充分干燥后待用；
步骤三煅烧：将淘洗后的容器B内临川滑石子粉料放入高温电炉中进行煅烧2小时，煅烧温度为1020℃；
步骤四改性：按重量百分数加入0.5%聚乙烯醇、5%尿素、3%次氯酸钠至煅烧后的临川滑石子当中，然后湿法球磨90min后出料，得到的浆料放入烘箱内经105℃烘干，最后经过研磨过筛得到改性后的临川滑石子粉料。
所述球磨工序中料：球：水比例为1：1.5：0.9，球磨时间为16小时；陈腐工序中陈腐的时间为24小时；所述过筛工序中筛网的目数为100目。
所述陶瓷坯泥的可塑性指标指数为23。
上述陶瓷坯泥的应用方法，其特征在于，所述陶瓷坯泥经成型、干燥、素烧、补水、施釉、高温烧成后获得陶瓷制品。
所述成型工序的方式为机器滚压成型。
所述素烧工序中的工艺参数为由常温升至750℃，保温20分钟后，自然冷却至室温。
所述高温烧成工序中包括五个阶段，第一为干燥阶段：用2.5小时使窑温升至590℃；第二氧化阶段：用3.5小时使窑温升至980℃，保温10分钟；第三强还原阶段：用1.7小时使窑温升至1130℃；第四弱还原阶段：用1.2小时使窑温升至烧成温度1270℃；第五冷却阶段：用5分钟使窑温从最高烧成温度急冷100℃，然后自然冷却至室温。
所述施釉工序中的釉料为烧成温度范围为1240～1310℃的透明陶瓷釉料（景德镇台达陶瓷原料有限公司，136-2#透明釉），釉层厚度为0.5mm。
所述陶瓷制品的白度为86%，透光率为7.6%/2mm。
实施例3：
一种高白度高透光度高可塑性陶瓷坯泥的制备方法，其特征在于：采用临川滑石子、金云母、正长石、美国仙水为原料，经原料预处理、配料、球磨、陈腐、过筛、除铁、脱水、练泥后获得陶瓷坯泥。
所述原料配方的重量百分数为：临川滑石子38%、金云母30%、正长石31.9%、美国仙水0.1%。
所述原料预处理工序中对临川滑石子的预处理步骤为：
步骤一粉碎：用雷蒙磨粉机将临川滑石子原矿进行粉碎2小时，并过200目筛，筛余量0.15%以下；
步骤二淘洗：将粉碎后的临川滑石子粉料倒入盛有水的大型容器A中，容器A中水与粉料的比例为三比一，充分搅拌均匀，静置20分钟后待上层悬浮泥水稍澄清，即将表面的一层含有细颗粒的泥水舀入另一容器B中；过2小时，等到容器B中细粒泥质完全沉淀后，再将上层的清水舀回容器A中，重新进行搅拌进行第二次淘洗，按以上方法反复淘洗8次，直到容器A中下层的粗粒部分已无细颗粒为止，容器B中淘洗好的精泥经过24小时的沉淀后，即可将上面的清水弃去，只留下浓缩的泥浆，将泥浆充分干燥后待用；
步骤三煅烧：将淘洗后的容器B内临川滑石子粉料放入高温电炉中进行煅烧2小时，煅烧温度为1050℃；
步骤四改性：按重量百分数加入0.5%聚乙烯醇、5%尿素、3%次氯酸钠至煅烧后的临川滑石子当中，然后湿法球磨90min后出料，得到的浆料放入烘箱内经105℃烘干，最后经过研磨过筛得到改性后的临川滑石子粉料。
所述球磨工序中料：球：水比例为1：1.5：1.0，球磨时间为16小时；陈腐工序中陈腐的时间为24小时；所述过筛工序中筛网的目数为100目。
所述陶瓷坯泥的可塑性指标指数为22。
上述陶瓷坯泥的应用方法，其特征在于，所述陶瓷坯泥经成型、干燥、素烧、补水、施釉、高温烧成后获得陶瓷制品。
所述成型工序的方式为手工拉坯成型。
所述素烧工序中的工艺参数为由常温升至800℃，保温20分钟后，自然冷却至室温。
所述高温烧成工序中包括五个阶段，第一为干燥阶段：用3小时使窑温升至600℃；第二氧化阶段：用4小时使窑温升至980℃，保温10分钟；第三强还原阶段：用2小时使窑温升至1140℃；第四弱还原阶段：用1.5小时使窑温升至烧成温度1310℃；第五冷却阶段：用5分钟使窑温从最高烧成温度急冷100℃，然后自然冷却至室温。
所述施釉工序中的釉料为烧成温度范围为1240～1310℃的透明陶瓷釉料（景德镇台达陶瓷原料有限公司，136-3#透明釉），釉层厚度为0.5mm。
所述陶瓷制品的白度为87%，透光率为7.7%/2mm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则和精神之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均就包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高白度高透光度高可塑性陶瓷坯泥的制备方法，其特征在于：采用临川滑石子、金云母、正长石、美国仙水为原料，经原料预处理、配料、球磨、陈腐、过筛、除铁、脱水、练泥后获得陶瓷坯泥；
所述原料配方的重量百分数为：临川滑石子25～55%、金云母20～40%、正长石20～40%、美国仙水0.1～0.2%；
所述原料预处理工序中对临川滑石子的预处理步骤为：
步骤一粉碎：用雷蒙磨粉机将临川滑石子原矿进行粉碎2小时，并过200目筛，筛余量0.15%以下；
步骤二淘洗：将粉碎后的临川滑石子粉料倒入盛有水的大型容器A中，容器A中水与粉料的比例为三比一，充分搅拌均匀，静置10～20分钟后待上层悬浮泥水稍澄清，即将表面的一层含有细颗粒的泥水舀入另一容器B中；过1～2小时，等到容器B中细粒泥质完全沉淀后，再将上层的清水舀回容器A中，重新进行搅拌进行第二次淘洗，按以上方法反复淘洗5～8次，直到容器A中下层的粗粒部分已无细颗粒为止，容器B中淘洗好的精泥经过24小时的沉淀后，即可将上面的清水弃去，只留下浓缩的泥浆，将泥浆充分干燥后待用；
步骤三煅烧：将淘洗后的容器B内临川滑石子粉料放入高温电炉中进行煅烧2小时，煅烧温度为1000～1050℃；
步骤四改性：按重量百分数加入0.5%聚乙烯醇、5%尿素、3%次氯酸钠至煅烧后的临川滑石子当中，然后湿法球磨90min后出料，得到的浆料放入烘箱内经105℃烘干，最后经过研磨过筛得到改性后的临川滑石子粉料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述球磨工序中料：球：水比例为1：1.5：0.8～1.0，球磨时间为16小时；陈腐工序中陈腐的时间为24小时；所述过筛工序中筛网的目数为100目。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于， 所述陶瓷坯泥的可塑性指标指数大于20。
4.一种由权利要求1所述方法制得的陶瓷坯泥的应用，其特征在于，所述陶瓷坯泥经成型、干燥、素烧、补水、施釉、高温烧成后获得陶瓷制品。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述素烧工序中的工艺参数为由常温升至700～800℃，保温20分钟后，自然冷却至室温。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述高温烧成工序中包括五个阶段，第一为干燥阶段：用2～3小时使窑温升至580～600℃；第二氧化阶段：用3～4小时使窑温升至980℃，保温10分钟；第三强还原阶段：用1.5～2小时使窑温升至1120～1140℃；第四弱还原阶段：用1～1.5小时使窑温升至烧成温度1240～1310℃；第五冷却阶段：用5分钟使窑温从最高烧成温度急冷100℃，然后自然冷却至室温。
7.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述施釉工序中的釉料为烧成温度范围为1240～1310℃的透明陶瓷釉料。
8.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述陶瓷制品的白度大于84，透光率大于7.5%/2mm。
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