CN113563115B - 全数码模具薄型陶瓷板及其制备方法 - Google Patents

全数码模具薄型陶瓷板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种全数码模具薄型陶瓷板及其制备方法。所述制备方法在平面坯体表面完全通过喷墨打印实现模具纹理效果；所述制备方法包括以下步骤：在薄型陶瓷板平面坯体表面喷墨打印底釉形成凹凸模具纹理；在喷墨打印底釉后的坯体表面喷墨打印数码面釉；在喷墨打印数码面釉后的坯体上喷墨打印图案；在喷墨打印图案后的坯体上喷墨打印保护墨水；烧成。所述方法通过全数码工艺有效控制釉料带入的水分含量，保证坯体在釉线的运行强度，工艺具有极强的实用性。

Description

全数码模具薄型陶瓷板及其制备方法
技术领域
本发明涉及全数码模具薄型陶瓷板及其制备方法，属于建筑陶瓷生产制造技术领域。
背景技术
随着全球陶瓷行业进入飞速发展的大时代以及家装行业全屋定制的盛行，全国兴起岩板热潮，由此国内岩板形成百家争鸣的局势。目前模具面陶瓷岩板主要通过以下三种工艺实现：1、在平面坯体表面辊筒印刷凸釉，该装饰效果相对单一，模纹精细程度局限；2、喷墨打印雕刻墨水后施加保护釉，其虽然可以形成立体雕刻纹理，但会导致保护釉剥开，由此保护釉烧成温度相对高且高温粘度大的特点使得保护釉施加量高会导致透感和发色较差，保护釉施加量少会导致雕刻深度低；3、采用传统模具压制成型来制备模具面岩板，存在开模成本高、优等率低的缺陷并严重限制了该工艺在工业生产上的应用。
中国专利CN 105175027A公开一种具有立体装饰效果的陶瓷及其制备方法，所述陶瓷是利用布料器先将粉料布出与面上喷墨图案相对应的花纹，压制成型，经干燥后在坯体表面覆盖一层具有发色助剂的面浆，再次干燥处理后喷印渗透墨水，然后经烧成制得。在所述瓷砖中渗透墨水在面釉层中的渗透深度为0.2-0.5mm。
中国专利CN 108129026A公开一种能够产生亮光凹陷线条效果的瓷砖及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：在坯体上施面釉；使用精雕墨水在面釉上喷墨打印图案；在打印有精雕墨水的坯体表面施哑光保护釉；以及将所得坯体烧成。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种全数码模具薄型陶瓷板及其制备方法，所述方法通过全数码工艺有效控制釉料带入的水分含量，保证坯体在釉线的运行强度，工艺具有极强的实用性。
第一方面，本发明提供一种全数码模具薄型陶瓷板的制备方法。所述制备方法在平面坯体表面完全通过喷墨打印实现模具纹理效果；所述制备方法包括以下步骤：
在薄型陶瓷板平面坯体表面喷墨打印底釉形成凹凸模具纹理；
在喷墨打印底釉后的坯体表面喷墨打印数码面釉；
在喷墨打印数码面釉后的坯体上喷墨打印图案；
在喷墨打印图案后的坯体上喷墨打印保护墨水；
烧成。
区别于采用“物理排开”的方式形成立体模具纹理，本发明采用喷墨打印高比重底釉的方式形成凹凸模具纹理，并和后续的喷墨打印数码面釉和喷墨打印保护墨水工序相互配合，有效减少釉线工艺带入的水份，降低坯体强度的衰减，从而在薄型陶瓷板上实现较好的数码模具效果。
较佳地，所述底釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：55～60％、Al2O3：23～27％、碱土金属氧化物：0.2～1.2％、碱金属氧化物：3.0～9.0％、ZrO2：5.0～10.0％。
较佳地，所述底釉的比重为1.73～1.83g/cm3，施加量为200～400g/m2。
较佳地，所述全数码模具薄型陶瓷板在入窑烧成前的生坯强度为1.20～1.60MPa。
较佳地，所述底釉的始融温度在1150～1180℃之间。
较佳地，所述数码面釉的化学组成可包括：以质量百分比计，SiO2：45～50％、Al2O3：21～24％、碱土金属氧化物：0.2～0.6％、碱金属氧化物：6.0～8.0％、ZrO2：16.0～20.0％。
较佳地，所述数码面釉的比重为1.05～1.10g/cm3，施加量为50～200g/m2。
较佳地，所述保护墨水的比重为1.05～1.10g/cm3，施加量为50～100g/m2。
较佳地，最高烧成温度为1180～1220℃，烧成周期为50～120分钟。
第二方面，本发明提供上述任一项所述的制备方法获得的全数码模具薄型陶瓷板。
较佳地，所述全数码模具薄型陶瓷板的规格为长1200～3600mm×宽600～1600mm×厚2.0～20.0mm。
较佳地，所述全数码模具薄型陶瓷板的模具纹理深度为0.5～3.0mm。
附图说明
图1是本发明一实施方式全数码模具薄型陶瓷板的制备流程图；
图2是实施例1的板面效果图；
图3是对比例3的板面效果图。
具体实施方式
通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。在没有特殊说明的情况下，各百分含量指质量百分含量。
以下示例性说明本发明所述全数码模具薄型陶瓷板的制备方法。
“全数码模具”指在平面坯体表面完全通过(数码)喷墨打印实现模具纹理效果。即在釉线工艺中完全没有采用任何传统喷釉或淋釉工艺。
制备薄型陶瓷板坯体。可以通过干压成型以制备薄型陶瓷板坯体。薄型陶瓷板坯体的化学组成不受限制，采用本领域常用的薄型陶瓷板坯体配方即可。一些实施方式中，所述薄型陶瓷板坯体的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：62.0～67.0％、Al2O3：20.0～25.0％、碱土金属氧化物：0.2～2％、碱金属氧化物：4～7％。例如，所述薄型陶瓷板坯体的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：62.0～67.0％、Al2O3：20.0～25.0％、Fe2O3：0.06～0.10％、TiO2：0.1～0.5％、CaO：0.1～0.5％、MgO：0.1～1.0％、K2O：2.0～3.0％、Na2O：2.5～3.5％、烧失：4.5～6.5％。
将薄型陶瓷板坯体干燥。可采用干燥窑干燥。干燥时间可为0.5～1h，干燥后坯体的水分控制在0.3～0.5wt％以内。
在干燥后的坯体表面喷墨打印底釉。底釉的施加位置取决于板面的模具纹理效果，并非在全部板面上进行施加。在需要形成凸起的位置施加底釉，在未施加底釉的位置则相对形成凹陷，如此实现有底釉和没有底釉的区域形成凹凸的模具纹理效果。
对于底釉的要求是具备烧成温度高和高温粘度高的特性。烧成温度和高温粘度比较低会导致底釉在高温条件下熔融而流平从而无法实现凹凸模具纹理或者模具纹理的立体效果较差。所述底釉的化学组成可包括：以质量百分比计，SiO2：55～60％、Al2O3：23～27％、碱土金属氧化物：0.2～1.2％、碱金属氧化物：3.0～9.0％、ZrO2：5.0～10.0％。一些实施方式中，所述底釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：55～60％、Al2O3：23～27％、Fe2O3：0.16～0.46％、TiO2：0.15～0.25％、CaO：0.1～0.7％、MgO：0.1～0.5％、K2O：1.0～4.5％、Na2O：2.0～4.5％、ZrO2：5.0～10.0％、烧失：3.0～4.0％。作为优选，底釉的始融温度在1150～1180℃之间。将底釉的始融温度控制在上述范围，有利于通过喷墨打印形成凹凸的模具纹理。
通过控制底釉在不同位置的施加量以适应性调整模具纹理。所述底釉的比重可为1.73～1.83g/cm3，施加量为200～400g/m2。当底釉的施加量高于400g/m2时，喷墨打印底釉的通道压力较大，易出现拉线、缺墨等；当底釉的施加量低于200g/m2时，尤其是模具纹理的线条较为密集时，会导致立体模具效果不明显。在该范围内，底釉施加量的增加还可以增加模具纹理的深度。而且，同样的施釉量，线条相对密集的模具效果模纹深度相对浅，线条相对稀疏的模具效果模纹深度相对高(立体)。
可以通过单通道或者多通道喷墨打印底釉。多通道的个数根据底釉的施加量进行调整，优选为2～4个。多通道喷墨打印底釉的作用是避免单通道打印大量底釉导致板面产生缺陷而降低板面质量。这因为单通道打印大量底釉会增加供墨泵的负荷，容易造成缺墨。另外单通道打印大量底釉容易出现喷头堵塞，导致板面整体产生线条形状的缺釉缺陷。多通道喷墨打印底釉可以对喷墨打印进行补偿，从而避免此类缺陷。每个通道的打印量可以相同也不可以不同。
淋底釉或者喷底釉的方式不适用于本发明。淋底釉或者喷底釉通常在板面全部位置进行，这无法产生立体模纹。且淋底釉或者喷底釉对底釉的比重要求较高，会导致底釉的施加为板面引入大量水分，这不利于施釉后坯体强度的改善。
在喷墨打印底釉后的坯体表面喷墨打印数码面釉。喷墨打印数码面釉的作用是遮盖坯体未打印底釉的位置的底色，防止板面不同位置发色差异过大而影响装饰。
所述数码面釉(也可以称为“数码面釉墨水”)的化学组成可包括：以质量百分比计，SiO2：45～50％、Al2O3：21～24％、碱土金属氧化物：0.2～0.6％、碱金属氧化物：6.0～8.0％、ZrO2：16.0～20.0％。一些实施方式中，所述数码面釉的化学组成可包括：以质量百分比计，SiO2：45～50％、Al2O3：21～24％、Fe2O3：0.16～0.46％、TiO2：0.15～0.25％、CaO：0.1～0.3％、MgO：0.1～0.3％、K2O：4.0～5.0％、Na2O：2.0～3.0％、ZrO2：16.0～20.0％、烧失：3.0～4.0％。
喷墨打印底釉是为了实现凹凸模具效果，喷墨打印数码面釉是防止板面不同位置发色差异过大而影响整体装饰效果。当在喷墨打印底釉后的坯体表面直接喷墨打印图案时，底釉和坯体对喷墨图案的发色影响具有差异，从而导致颜色存在反差。在喷墨打印底釉后再打印数码面釉，除了可以遮盖坯体未施底釉位置的瑕疵以外，还可以使板面不同位置发色均一。
一些实施方式中，所述数码面釉的比重为1.05～1.10g/cm3，施加量为50～200g/m2。
可以通过单通道或者多通道喷墨打印数码面釉。通道的个数可以根据数码面釉的施加量进行调整，优选为双通道喷墨打印数码面釉。每个通道的打印量可以相同也不可以不同。在此说明的是，通道数量主要取决于施加量。打印底釉是为了实现凹凸模具效果，如果需要较深的模具纹理，底釉的施加量要求高则需要配备较多的打印通道。数码面釉主要目的是遮盖坯体瑕疵以及防止板面不同位置发色差异过大，不需要较高的施加量。
在喷墨打印数码面釉后的坯体上喷墨打印图案。喷墨打印图案的颜色和图案依据设计效果作适应性变化。
在喷墨打印图案后的坯体上喷墨打印保护墨水。喷墨打印保护墨水的作用是提升陶瓷板表面的防污性能以及防止图案磨损。保护墨水的化学组成不受限制，可本领域通用的亮光墨水或者哑光墨水。
所述保护墨水的化学组成可包括：以质量百分比计，SiO2：50～60％、Al2O3：20.0～23.0％、碱土金属氧化物：8.0～16.0％、碱金属氧化物：4.0～10.0％、ZnO：5.0～10.0％。一些实施方式中，所述保护墨水的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：50.0～60.0％、Al2O3：20.0～23.0％、CaO：4.0～8.0％、K2O：2.0～5.0％、Na2O：2.0～5.0％、SrO：4.0～8.0％、ZnO：5.0～10.0％、烧失：2.0～5.0％。
保护墨水的施加量可以根据陶瓷板面的光泽度进行调整。一些实施方式中，所述保护墨水的比重为1.05～1.10g/cm3，施加量为50～100g/m2。一些实施方式中，所述全数码模具薄型陶瓷板的表面光泽度为3～50°。
将喷墨打印保护墨水后的坯体干燥。作用是提高坯体强度。可以使用电干燥或者热风干燥箱干燥。干燥温度为100～150℃，干燥后的坯体水分控制在0.9wt％以内。
烧成。最高烧成温度可为1180～1220℃，烧成周期可为50～120分钟。
本发明所述全数码模具薄型陶瓷板的制备方法，通过全数码喷墨打印技术实现立体的模具效果，适用范围更广，而且能够降低釉线工艺引入的水分，防止薄型陶瓷板坯体因水分过高而引起强度衰减造成烂砖。所述全数码模具薄型陶瓷板在入窑烧成前的生坯强度为1.20～1.60MPa。一些实施方式中，所述全数码模具薄型陶瓷板在入窑烧成前的的水分含量为1～3％，优选为1～2％。
本发明所述制备方法获得的全数码模具薄型陶瓷板的模具纹理深度可为0.5～3.0mm。该模具纹理深度具体为从模纹从表面(板面)向底部方向的深度。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1
步骤(1)：压机干压成型制备薄型陶瓷板坯体；
步骤(2)：将坯体干燥，干燥时间为0.5～1h，干燥后坯体的水分控制在0.3～0.5wt％以内；
步骤(3)：在干燥后的坯体表面多通道喷墨打印底釉；底釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：55～60％、Al2O3：23～27％、Fe2O3：0.16～0.46％、TiO2：0.15～0.25％、CaO：0.1～0.7％、MgO：0.1～0.5％、K2O：1.0～4.5％、Na2O：2.0～4.5％、ZrO2：5.0～10.0％、烧失：3.0～4.0％；底釉的比重为1.73～1.83g/cm3，施加量为200～400g/m2；打印通道数量为2～4个通道；
步骤(4)：在喷墨打印底釉后的坯体表面双通道喷墨打印数码面釉；数码面釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：45～50％、Al2O3：21～24％、Fe2O3：0.16～0.46％、TiO2：0.15～0.25％、CaO：0.1～0.3％、MgO：0.1～0.3％、K2O：4.0～5.0％、Na2O：2.0～3.0％、ZrO2：16.0～20.0％、烧失：3.0～4.0％；数码面釉的比重为1.05～1.10g/cm3，施加量为50～200g/m2；
步骤(5)：在喷墨打印数码面釉后的坯体表面喷墨打印图案；
步骤(6)：在喷墨打印图案后的坯体表面喷墨打印保护墨水；保护墨水的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：50.0～60.0％、Al2O3：20.0～23.0％、CaO：4.0～8.0％、K2O：2.0～5.0％、Na2O：2.0～5.0％、SrO：4.0～8.0％、ZnO：5.0～10.0％、烧失：2.0～5.0％；保护墨水的比重为1.05～1.10g/cm3，施加量为50～100g/m2；
步骤(7)：将喷墨打印保护墨水后的坯体干燥，干燥温度100～150℃，干燥后的坯体水分控制在0.9wt％以内；
步骤(8)：烧成；最高烧成温度1220℃，烧成周期50～120分钟；
步骤(9)：磨边分级；
步骤(10)：打包入库。
陶瓷生坯测试参照GB/T 3810.4-2016陶瓷砖断裂模数试验方法。所述全数码模具薄型陶瓷板在步骤(8)入窑烧成前的生坯强度为1.20～1.60MPa。
从图2可以看出全数码模具薄型陶瓷板的板面呈现立体的模具纹理效果。
对比例1
与实施例1基本相同，区别仅在于：
步骤(3)：在干燥后的坯体表面喷墨打印数码模具墨水50～120g g/m2；数码模具墨水的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：31.0～36.0％、Al2O3：50.0～53.0％、CaO：1.0～2.5％、K2O：1.0～2.0％、Na2O：2.0～3.0％、BaO：1.0～2.5％、ZnO：3.0～8.0％、烧失：1.0～2.5％；
步骤(4)：在喷墨打印数码模具墨水后的坯体表面喷锆白底釉；锆白底釉的比重为1.40～1.50g/cm3，施加量为100～300g/m2；锆白底釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：55～60％、Al2O3：23～27％、Fe2O3：0.16～0.46％、TiO2：0.15～0.25％、CaO：0.1～0.7％、MgO：0.1～0.5％、K2O：1.0～4.5％、Na2O：2.0～4.5％、ZrO2：5.0～10.0％、烧失：3.0～4.0％。
对比例1的陶瓷板在步骤(8)入窑烧成前的生坯强度为0.6～0.8MPa。该对比例的生坯强度相较于实施例1明显降低，原因是对比例1通过水性釉和油性墨物理排开的方式形成凹凸模具纹理，由此大量水性釉料的施加导致带入过多水分引起坯体强度急剧衰减，从而在釉线工艺施加完毕后出现大量烂砖。
对比例2
与实施例1基本相同，区别仅在于：
步骤(6)：在喷墨打印图案后的坯体表面喷保护釉。保护釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：43.0～48.0％、Al2O3：21.0～23.0％、Fe2O3：0.1～0.5％、TiO2：0.1～0.5％、CaO：12.5～13.5％、MgO：1.0～2.0％、K2O：0.8～1.3％、Na2O：3.5～4.5％、ZnO：5.0～6.0％、烧失：5.5～6.5％。所述保护釉的比重为1.20～1.30g/cm3，施加量为150～200g/m2。
对比例2的陶瓷板在步骤(8)入窑烧成前的生坯强度为0.40～0.60MPa。对比例2的陶瓷板釉线施加完毕后同样出现较多烂砖，这是因为喷保护釉工艺为坯体表面也带来大量水分，这也使薄型陶瓷板的坯体强度下降。
对比例3
与实施例1基本相同，区别仅在于：
步骤(3)：底釉的比重为1.73～1.83g/cm3，施加量为100～150g/m2。
如图3所示可以看出对比例3的模具纹理立体感差。

Claims (9)

1.一种全数码模具薄型陶瓷板的制备方法，其特征在于，所述制备方法在平面坯体表面完全通过喷墨打印实现模具纹理效果；所述制备方法包括以下步骤：
在薄型陶瓷板平面坯体表面喷墨打印底釉形成凹凸模具纹理；在需要形成凸起的位置施加底釉，在未施加底釉的位置则相对形成凹陷；所述底釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：55～60%、Al2O3：23～27%、碱土金属氧化物：0.2～1.2%、碱金属氧化物：3.0～9.0%、ZrO2：5.0～10.0%；
在喷墨打印底釉后的坯体表面喷墨打印数码面釉；
在喷墨打印数码面釉后的坯体上喷墨打印图案；
在喷墨打印图案后的坯体上喷墨打印保护墨水；
烧成。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述底釉的比重为1.73～1.83g/cm3，施加量为200～400g/m2。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述全数码模具薄型陶瓷板在入窑烧成前的生坯强度为1.20～1.60MPa。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述底釉的始融温度在1150~1180℃之间。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述数码面釉的比重为1.05～1.10g/cm3，施加量为50～200 g/m2。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述保护墨水的比重为1.05～1.10g/cm3，施加量为50～100 g/m2。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，最高烧成温度为1180～1220℃，烧成周期为50～120分钟。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的制备方法获得的全数码模具薄型陶瓷板，其特征在于，所述全数码模具薄型陶瓷板的模具纹理深度为0.5～3.0mm。
9.根据权利要求8所述的全数码模具薄型陶瓷板，其特征在于，所述全数码模具薄型陶瓷板的规格为长1200～3600mm✕宽600～1600mm✕厚2.0～20.0mm。
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