CN113735448A - 一种玻璃瓷及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玻璃瓷及其制备方法,包括以下按重量份计的原料:粘土10~20份、石英10~20份和熔块60~80份;该玻璃瓷不选用废玻璃粉作为原料,采用同样具有透明质感的熔块替代玻璃粉,再配以粘土以增强生坯的强度,以及加入石英来提高坯体的烧制温度并降低成本,使得符合后续装饰釉料的温度要求,从而达到延长生坯保存时间,提高生坯坯体强度、提高成品的烧制温度以及成品烧成白度且易保持稳定性的效果。本发明通过以下步骤制备玻璃瓷:混料、球磨、造粒、干燥、模压成型、坯面装饰和烧制半成品,适应性地采用干法造粒工艺,通过球磨和造粒来限定原料的粒径,提高原料混合的均匀度,从而提高坯体成型过程中的合格率。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃瓷制品的技术领域,具体涉及一种玻璃瓷及其制备方法。
背景技术
因近年来欧美市场对中国陶瓷建材的各种限制,迫使以玻璃为材质的类似于陶瓷但又不是陶瓷材质的马赛克产品需求量巨增,一种新的马赛克产品被称为"玻璃瓷"马赛克应运而生。市场对"玻璃瓷"产品的要求主要有两点:一是材质判定必须是玻璃;二是表面装饰效果必须接近或者更优于传统陶瓷材质的同类产品,即可以完全取代原来多年之前积累下来的客户需求。
市场上大多数厂家都是采取以废玻璃为原料加工而成的玻璃粉,通过干压成型方式来生产"玻璃瓷"产品。这种原料配方和工艺存在显著的以下缺陷:
A:单纯由玻璃粉为主体原料配方生坯坯体强度极差,原料保存时间极短(一般不能超过6小时以上);无法实现间歇性生产和喷釉装饰一次性烧成的生产需求;
B:大量以废玻璃为原料来源,会导致原料品质不易保持长期的稳定性(主要是白度);
C:因市场上现有的废玻璃材料熔点极低(一般低于750度),致使原有的应用于陶瓷材料坯体上的装饰釉料难以适应这种过低的温度要求,从而限制了很多陶瓷材质的产品,无法找到替代品;
D:由于废玻璃粉物质表面活性极强,粉料润滑性太强会使得造粒机的螺杆打滑,从而导致该配方材料难以适应先进的"干粉造粒工艺",也使得干压造粒工艺过程中,坯体品质的稳定性受到较大影响,并最降低了产品的合格率,增加了生产成本。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明的目的之一在于提供一种玻璃瓷,能有效提高生坯坯体强度、坯体熔点,降低成本又不影响以玻璃材质为主体的判定标准;本发明的目的之二在于提供一种玻璃瓷的制备方法,采用干法造粒工艺制备,提高原料混合的均匀度,从而提高成型坯体的合格率。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现:
一种玻璃瓷,包括以下按重量份计的原料:粘土10~20份、石英10~20份和熔块60~80份;其中,所述熔块包括以下按重量份计的原料:石英砂50~55份、方解石5~10份、白云石15~20份和纯碱15~20份。
进一步,所述熔块包括以下按重量份计的原料:石英砂50~55份、方解石5~10份、白云石15~20份、纯碱15~20份和氧化铝1~2份。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现:
上述玻璃瓷的制备方法,包括以下步骤:
1)将配方量的原料混合,得到混合物;
2)将混合物进行球磨,得到粉料;
3)将粉料进行造粒,得到生坯原料后,进行干燥;
4)将干燥后的生坯原料进行模具压制成型,得到生坯;
5)在生坯的坯体表面进行装饰,得到半成品;
6)将半成品烧制,得到玻璃瓷。
进一步,步骤2)中,所述球磨为干法球磨。
再进一步,步骤3)中,所述造粒为干法造粒,造粒的具体操作为:以旋转造粒和喷雾造粒的方法结合对粉料进行颗粒物分级,得到生坯原料。
进一步,步骤3)中,所述干燥为流化干燥。
再进一步,步骤3)中,干燥后的生坯原料的水分百分比为4~6%。
进一步,步骤5)中,所述装饰的方式为喷墨打印、喷釉或淋釉中的一种或两种以上组合。
再进一步,步骤6)中,烧制温度为900~1100℃。
相比现有技术,本发明的有益效果在于:
(1)本发明的玻璃瓷的主要成分仅为熔块、粘土和石英三种,不选用废玻璃粉作为原料,采用同样具有透明质感的熔块替代玻璃粉,再配以粘土以增强生坯的强度,以及加入石英来提高坯体的烧制温度并大幅度降低原料成本,使得符合后续装饰釉料的温度要求,从而达到延长生坯保存时间,提高生坯坯体强度、提高成品的烧制温度以及成品烧成白度且易保持稳定性的效果。
(2)本发明通过以下步骤制备玻璃瓷:混料、球磨、造粒、干燥、模压成型、坯面装饰和烧制半成品,本发明的玻璃瓷能适应性地采用干法造粒工艺,通过球磨和造粒来限定原料的粒径,提高原料混合的均匀度,从而提高坯体成型过程中的合格率。
(3)利用本发明的配方和制备方法制成的玻璃瓷,生坯原料可存放3~6天不变质,生坯(半成品)的储存时间可达到72小时以上,满足了釉面装饰时间需要和排产灵活的需求,实现了间隔性生产需要,规避了能源浪费;生坯的坯体强度达到0.5~0.6mpa,而一般玻璃粉制品只有<0.2mpa,触碰即散架,生坯的坯体可以满足生产过程中的搬运需要和表面装饰的要求;半成品烧制的温度范围为900~1100℃,符合市场施釉温度的要求,增强产品的可开发广度,玻璃瓷成品的烧成白度可达到74度以上且易保持稳定性,较一般烧成白度为65度以下且不稳定的以玻璃粉为原料制备的玻璃瓷产品相比,性能更优,更具市场价值。
具体实施方式
下面,结合具体实施方式,对本发明做进一步描述,需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
实施例1
一种玻璃瓷,由以下按重量份计的原料组成:粘土10份、石英10份和熔块80份。其中,熔块包括以下按重量份计的原料组成:石英砂50份、方解石5份、白云石15份、纯碱15份和氧化铝1份。
上述玻璃瓷的制备方法,包括以下步骤:
1)将配方量的原料混合,得到混合物;
2)将混合物在干法球磨机中球磨,得到粉料;
3)将粉料进行干法造粒,具体操作为:以旋转造粒和喷雾造粒的方法结合对粉料进行颗粒物分级,得到生坯原料;得到生坯原料后,进行流化干燥,干燥至生坯原料的水分百分比为4%;
4)将干燥后的生坯原料进行模具压制成型,得到生坯;
5)在生坯的坯体表面进行喷釉装饰,得到半成品;
6)将半成品在1005℃下烧制,得到玻璃瓷。
实施例2
一种玻璃瓷,由以下按重量份计的原料组成:粘土20份、石英20份和熔块60份。其中,熔块包括以下按重量份计的原料组成:石英砂55份、方解石10份、白云石20份、纯碱20份和氧化铝2份。
上述玻璃瓷的制备方法,包括以下步骤:
1)将配方量的原料混合,得到混合物;
2)将混合物在干法球磨机中球磨,得到粉料;
3)将粉料进行干法造粒,具体操作为:以旋转造粒和喷雾造粒的方法结合对粉料进行颗粒物分级,得到生坯原料;得到生坯原料后,进行流化干燥,干燥至生坯原料的水分百分比为6%;
4)将干燥后的生坯原料进行模具压制成型,得到生坯;
5)在生坯的坯体表面进行淋釉装饰,得到半成品;
6)将半成品在1000℃下烧制,得到玻璃瓷。
实施例3
一种玻璃瓷,由以下按重量份计的原料组成:粘土20份、石英20份和熔块80份。其中,熔块包括以下按重量份计的原料组成:石英砂55份、方解石5份、白云石15份、纯碱15份和氧化铝1份。
上述玻璃瓷的制备方法,包括以下步骤:
1)将配方量的原料混合,得到混合物;
2)将混合物在干法球磨机中球磨,得到粉料;
3)将粉料进行干法造粒,具体操作为:以旋转造粒和喷雾造粒的方法结合对粉料进行颗粒物分级,得到生坯原料;得到生坯原料后,进行流化干燥,干燥至生坯原料的水分百分比为5%;
4)将干燥后的生坯原料进行模具压制成型,得到生坯;
5)在生坯的坯体表面进行喷墨打印装饰,得到半成品;
6)将半成品在995℃下烧制,得到玻璃瓷。
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处在于:对比例1中将熔块替换为等量的玻璃粉。
对比例2
对比例2与实施例1的不同之处在于:对比例2不添加石英。其余组分和制备方法与实施例1相同。
对比例3
对比例3与实施例1的不同之处在于:对比例3不添加粘土。其余组分和制备方法与实施例1相同。
对比例4
对比例4与实施例1的不同之处在于:对比例4不包括高速造粒步骤,其余步骤与原料均与实施例1相同。
性能测试
1、生坯的储存时间测试:将实施例1~3和对比例1~4在模具压制成型步骤后制备得到的生坯取出,在常温中放置,测试发生开裂的时间。
2、生坯坯体的坯体强度:将实施例1~3和对比例1~4在模具压制成型步骤后制备得到的半成品取出,测量生坯坯体的强度,具体如表1所示。
表1实施例1~3和对比例1~4的半成品的稳定储存时间和生坯坯体强度
稳定储存时间h | 生坯强度MPa | |
实施例1 | 96 | 0.6 |
实施例2 | 120 | 0.62 |
实施例3 | 144 | 0.62 |
对比例1 | 0.2 | 0.1 |
对比例2 | 10 | 0.37 |
对比例3 | 6 | 0.13 |
对比例4 | 4.8 | 霉变作废 |
3、测量玻璃瓷的烧成温度:先将实施例1~3和对比例1~4的玻璃瓷成品进行切割,并在磨片机上把釉磨掉,再加工成5×5×35mm的长条,然后置于高温膨胀仪上,一面加热,一面自动记录其膨胀曲线,当加热温度达到样品原来的烧成温度时,由于坯体内部产生了更多的玻璃相,膨胀曲线的走向会发生一定的变化,此时的温度即可作为古陶瓷的烧成温度。记录的烧成温度在表2。
4、测定玻璃瓷的烧成白度:采用QB/T1503-2011日用陶瓷白度测定方法标准来测量实施例1~3和对比例1~4的玻璃瓷的白度,特别地,送检的实施例1~3和对比例1~4的玻璃瓷的坯体表面无进行装饰处理。具体如表2所示。
表2实施例1~3和对比例1~7的成品烧制温度和白度
由表1可知,实施例1~3的生坯稳定储存时间均高于96h,生坯强度均高于0.6MPa,具有充足的釉面装饰时间,可实现间隔性生产需要,排产灵活,还可满足生产过程中的搬运需要和表面装饰的要求。对比例1以玻璃粉替代熔块制备的玻璃瓷,生坯保存时间远低于实施例1~3,无法实现间歇性生产和喷釉装饰一次性烧成的生产需求,生坯的坯体强度较低,触碰即散架,增大转移的负担。不添加石英的对比例2和不添加粘土的对比例3的稳定储存时间均比实施例1~3短,说明实施例1~3中将粘土、石英和熔块配合能大幅度延长生坯存储时间和生坯强度。对比例3中由于不添加粘土,所以生坯强度较对比例2低。而对比例4是不经过造粒步骤就直接模压成型、表面装饰和烧制得到玻璃瓷,原料混合均匀度较低,导致原料结块,影响玻璃瓷成品的成型,而且在放置4h后生坯产生霉变,说明原料混合的均匀度是决定成型生坯合格率高低的重要标准。
由表2可知,实施例1~3的玻璃瓷烧制温度均高于900℃,常见的烧釉温度为900℃,故实施例1~3和对比例4均能达到要求。实施例1~3的成品的白度均高于70度。对比例1~4的玻璃瓷烧制温度和烧成白度均低于实施例1~3。因为对比例1采用熔点低的废玻璃替换熔块,所以使得对比例1的玻璃瓷烧成温度仅为720℃,使得装饰釉料难以适应这种过低的温度要求。不添加石英的对比例2和不添加粘土的对比例3的烧制温度均有所降低,说明成分的删减会影响烧制温度和成分白度。对比例4没有经过造粒步骤就直接模压成型、表面装饰和烧制得到玻璃瓷,原料混合均匀度较低,导致原料结块,影响玻璃瓷成品的成型,从而影响产品的白度。
综上所述,本发明结合玻璃瓷的配方和制备方法能制备得到稳定存储时间长、生坯的坯体强度高、烧制温度高以及烧成白度高的玻璃瓷。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种玻璃瓷,其特征在于,包括以下按重量份计的原料:粘土10~20份、石英10~20份和熔块60~80份;其中,所述熔块包括以下按重量份计的原料:石英砂50~55份、方解石5~10份、白云石15~20份和纯碱15~20份。
2.如权利要求1所述的玻璃瓷,其特征在于,所述熔块包括以下按重量份计的原料:石英砂50~55份、方解石5~10份、白云石15~20份、纯碱15~20份和氧化铝1~2份。
3.权利要求1~2任一项所述的玻璃瓷的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将配方量的原料混合,得到混合物;
2)将混合物进行球磨,得到粉料;
3)将粉料进行造粒,得到生坯原料后,进行干燥;
4)将干燥后的生坯原料进行模具压制成型,得到生坯;
5)在生坯的坯体表面进行装饰,得到半成品;
6)将半成品烧制,得到玻璃瓷。
4.如权利要求3所述的玻璃瓷的制备方法,其特征在于,步骤2)中,所述球磨为干法球磨。
5.如权利要求3所述的玻璃瓷的制备方法,其特征在于,步骤3)中,所述造粒为干法造粒,造粒的具体操作为:以旋转造粒和喷雾造粒的方法结合对粉料进行颗粒物分级,得到生坯原料。
6.如权利要求3所述的玻璃瓷的制备方法,其特征在于,步骤3)中,所述干燥为流化干燥。
7.如权利要求6所述的玻璃瓷的制备方法,其特征在于,步骤3)中,干燥后的生坯原料的水分百分比为4~6%。
8.如权利要求3所述的玻璃瓷的制备方法,其特征在于,步骤5)中,所述装饰的方式为喷墨打印、喷釉或淋釉中的一种或两种以上组合。
9.如权利要求3所述的玻璃瓷的制备方法,其特征在于,步骤6)中,烧制温度为900~1100℃。
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