CN113800882B - 一种仿玉石质感陶瓷砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种仿玉石质感陶瓷砖及其制备方法，所述陶瓷砖使用辊道窑烧制而成，所述陶瓷砖的砖坯原料包括生釉料粉和熔块；所述生釉料粉包括以下重量份的原料：60～75份低铝白泥、10～20份方解石、10～20份钠长石和1～4份氧化锌；所述熔块的原料包括低铝白泥、石英、方解石、硝酸钾、碳酸钠和氧化锌。所述仿玉石质感的陶瓷砖通过生釉料粉和熔块配合，能提高黏土材料的含量，使得坯体的韧性及粘结性增加，有利于后续压制成型，使仿玉石质感的陶瓷砖能应用于辊道窑烧制，避免坯体受到辊道拉动而破损的问题，采用辊道窑烧制的方式制备，与现有的匝钵装填入窑烧制的生产方式相比，提高生产效率和降低能耗。

Description

一种仿玉石质感陶瓷砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑陶瓷领域，尤其涉及一种仿玉石质感陶瓷砖及其制备方法。
背景技术
建筑陶瓷作为一种装饰材料具有表面图案丰富美观，耐磨性能好而受到广大消费者的喜爱。目前，市面上出现了一种仿玉石质感陶瓷砖，与现有的透光陶瓷砖相比，仿玉石质感陶瓷砖具有良好的透光性，并表现出玉石的晶莹质感。
现有的仿玉通体砖由于配方中黏土的含量较低，坯体生坯强度较低，坯体在辊道窑拉动时容易出现裂砖，因此，不适应辊道窑烧制。目前仿玉通体砖主要通过匝钵装填、装窑烧制的方式生产，即将纯熔块料装填在匝钵中，随后将匝钵装入窑中进行烧制；熔块料在高温熔融后流平，填充在模具中，冷却后玻化成型，打磨、抛光后形成玉石砖。但是熔块料在高温条件下流平、熔化后容易侵蚀匝钵，脱模的过程中容易损坏模具。而且，装窑烧制的生产方式与辊道窑烧制相比，产量低能耗高。
发明内容
本发明的目的在于提出一种仿玉石质感陶瓷砖及其制备方法，以解决现有仿玉通体砖因不适应辊道窑烧制而导致产量低能耗高的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种仿玉石质感的陶瓷砖，所述陶瓷砖使用辊道窑烧制而成，所述陶瓷砖的砖坯原料包括生釉料粉和熔块；
所述生釉料粉包括以下重量份的原料：60～75份低铝白泥、10～20份方解石、10～20份钠长石和1～4份氧化锌；
所述熔块的原料包括低铝白泥、石英、方解石、硝酸钾、碳酸钠和氧化锌。
所述仿玉石质感的陶瓷砖中，所述熔块包括以下重量份的原料：35～45份石英、18～25份低铝白泥、8～15份方解石、15～25份硝酸钾、5～10份碳酸钠、1～5份氧化锌和1～5份萤石。
所述仿玉石质感的陶瓷砖中，所述熔块的原料还包括0～5份磷灰石和0～3份氧化锡。
所述仿玉石质感的陶瓷砖中，所述低铝白泥化学成分以质量百分比计算，包括：70～78％SiO2、10～16％Al2O3、2～4％Na2O和4～6.5％K2O。
所述仿玉石质感的陶瓷砖中，所述生釉料粉和熔块的重量比为(1：3)～(7：13)。
本发明还提供了一种仿玉石质感陶瓷砖的制备方法，用于制备上述的仿玉石质感的陶瓷砖，包括以下步骤：
制备熔块；
按照配比称取生釉料粉的原料和熔块，并将熔块和生釉料粉的原料均匀混合；
加入羧甲基纤维素钠、三聚磷酸钠和水，并进行球磨，得到球磨液；
将球磨液过滤，并收集滤液，再将滤液制成粉料；
将粉料压制成生坯，并进窑烧制，得到毛坯砖；
对毛坯砖进行抛光，得到仿玉石质感陶瓷砖。
所述仿玉石质感陶瓷砖的制备方法中，所述制备熔块包括以下步骤制备：
按照配比称取熔块的原料，并混合均匀；
将上述原料进行高温烧制，随后出料至冷水槽中，破碎并烘干，获得所述熔块。
所述仿玉石质感陶瓷砖的制备方法中，所述高温烧制的温度曲线包括：
(1)从常温升至300℃，耗时90min；
(2)从300℃升至1100℃，耗时90min；
(3)从1100℃升至1400℃，耗时30min；
(4)从1400℃降至1350℃，耗时10min；
(5)在1350℃保温30min。
所述仿玉石质感陶瓷砖的制备方法中，所述生坯的烧制温度为1000℃～1200℃。
所述仿玉石质感陶瓷砖的制备方法中，所述滤液在制成粉料之前还包括陈腐工序，所述粉料送入压制步骤之前还包括陈腐工艺。
本发明中的一个技术方案可以具有以下有益效果：
所述仿玉石质感的陶瓷砖通过生釉料粉和熔块配合，能提高黏土材料的含量，使得坯体的韧性及粘结性增加，有利于后续压制成型，使仿玉石质感的陶瓷砖能应用于辊道窑烧制，避免坯体受到辊道拉动而破损的问题。而且，仿玉石质感的陶瓷砖采用辊道窑烧制的方式制备，与现有的匝钵装填入窑烧制的生产方式相比，提高生产效率和降低能耗。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。为了便于理解本发明，下面对本发明进行更全面的描述。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明提供了一种仿玉石质感的陶瓷砖，所述陶瓷砖使用辊道窑烧制而成，所述陶瓷砖的砖坯原料包括生釉料粉和熔块；
所述生釉料粉包括以下重量份的原料：60～75份低铝白泥、10～20份方解石、10～20份钠长石和1～4份氧化锌；
所述熔块的原料包括低铝白泥、石英、方解石、硝酸钾、碳酸钠和氧化锌。
所述仿玉石质感的陶瓷砖中熔块的原料包括石英、方解石、硝酸钾、碳酸钠和氧化锌，在高温条件下形成微晶钙长石和玻璃体，在烧制后增加仿玉石质感的陶瓷砖的硬度和透光性；此外，熔块中含有低铝白泥，通过低铝白泥增强白度，使所述仿玉石质感的陶瓷砖获得玉石质感。
所述仿玉石质感的陶瓷砖中的生釉料粉引入低铝白泥，目的是调节坯体浆料的流动性及悬浮性能，从而增加坯体压制后的生坯强度。熔块为脊性材料，缺乏黏土材料改善触变及粘结性能，导致压机压制成型后脊性坯体无韧性及粘结性，容易出现裂砖。生釉料粉配合熔块使用，能提高黏土材料的含量，使得坯体的韧性及粘结性增加，有利于后续压制成型，使仿玉石质感的陶瓷砖能应用于辊道窑烧制，避免坯体受到辊道拉动而破损的问题，采用辊道窑烧制的方式制备，与现有的匝钵装填入窑烧制的生产方式相比，提高生产效率和降低能耗。
《辞海》将玉定义为“温润而有光泽的美石”，玉石带有较高透光率，同时又带有一定乳浊度。所述仿玉石质感的陶瓷砖包括生釉料粉和熔块，通过预先制备熔块的方式，预先高温烧制熔块，使挥发物挥发，使得陶瓷砖表面致密光滑，且无毛孔、气泡，防污性能优异，模拟出玉石表面光滑温润的触感。此外，生釉料粉和熔块均引入低铝白泥，降低了氧化铝的含量，避免氧化铝过多而降低玻璃体的全透性能，提高陶瓷砖的透光率；同时，生釉料粉和熔块在引入低铝白泥后，提高了乳浊度，模拟出玉石如膏似脂的观感。
具体地，所述熔块包括以下重量份的原料：35～45份石英、18～25份低铝白泥、8～15份方解石、15～25份硝酸钾、5～10份碳酸钠、1～5份氧化锌和1～5份萤石。
所述熔块的原料包含低铝白泥、方解石、硝酸钾和碳酸钠，引入低铝白泥后降低了熔块中氧化铝的含量，并且低铝白泥、钙长石与钾钠长石混熔，使得熔块中钙、钾和钠含量高，铝含量低。
陶瓷砖产品中都会存在玻璃相和石英晶相，玻璃相是一种高温的无机粘结剂成分，而石英晶相是硅酸盐制品高温网络形成体的主要成分。石英在烧制时能与体系中的CaO、Na2O和K2O等易熔物熔融生成透明状玻璃相，能够提高透光性，还能增加陶瓷砖的机械强度，提高陶陶瓷砖的硬度。
碳酸钠、硝酸钾及有机质中碳酸根、硝酸根和有机物在800℃左右氧化分解成CO2，NO2和SO2等挥发性气体。通过预先制备熔块的方式，在高温条件下将各组分融合在一起，并使挥发性气体挥发，从而增加仿玉石质感的陶瓷砖的致密度，形成玻璃熔体，拓宽了烧成温度范围，防止上述组分在陶瓷砖的烧制的过程中因高温而挥发出气体，导致陶瓷砖产生气泡，影响陶瓷砖的表面平整性，从而避免防污性能降低和玉石质感的效果降低。
氧化锌起到助熔剂的作用，增加陶瓷砖的光泽和白度，增强釉面发色，增大釉力学弹性和增加釉的强度，使陶瓷砖接近玉石的质感。
萤石的主要成分为氟化钙有降低熔块高温粘度的作用，使熔块能够完全从加热设备中排出，提高熔块的产量。但萤石的含量不能多高，否则容易腐蚀熔块炉，降低熔块炉的寿命。
可选地，所述熔块的原料还包括0～5份磷灰石和0～3份氧化锡。在本发明较优的实施例中，熔块还引入少量磷灰石及氧化锡。少量的磷灰石，既起到了溶剂的作用，也起到辅助乳浊剂的作用，使陶瓷砖的色调接近温雅的玉石感觉。氧化锡起到乳浊剂的作用，增加熔块乳浊度，并提升釉料白度及玉质感。
具体地，所述低铝白泥化学成分以质量百分比计算，包括：70～78％SiO2、10～16％Al2O3、2～4％Na2O和4～6.5％K2O。
低铝白泥俗称玉泥，是属于球土，也是粘土的一种，化学成分中氧化铝含量比普通白泥低，外观颜色偏灰白色，具有强度高白度好的特点。玉泥的钾钠含量大于6％，烧出来的瓷器玻璃相含量很高，所以透光度高，再加上低铝白泥白度高，应用于陶瓷砖原料中可以带来天然的玉质感。
在较佳的实施例中，所述生釉料粉和熔块的重量比为(1：3)～(7：13)。仿玉石质感的陶瓷砖的透光率、防污性能和硬度等性能较好。在最优选实施例中，生釉料粉和熔块的重量比为3:7。
本发明还提供了一种仿玉石质感陶瓷砖的制备方法，用于制备上述的仿玉石质感的陶瓷砖，包括以下步骤：
制备熔块；
按照配比称取生釉料粉的原料和熔块，并将熔块和生釉料粉的原料均匀混合；
加入羧甲基纤维素钠、三聚磷酸钠和水，并进行球磨，得到球磨液；
将球磨液过滤，并收集滤液，再将滤液制成粉料；
将粉料压制成生坯，并进窑烧制，得到毛坯砖；
对毛坯砖进行抛光，得到仿玉石质感陶瓷砖。
在本发明中的一个实施例中，在进行球磨前，按照所述仿玉石质感陶瓷砖的总重量份计算，加入0.1份羧甲基纤维素钠、0.3份三聚磷酸钠和40份水。羧甲基纤维素钠、三聚磷酸钠和水的添加量为额外添加量，实际用量可根据实际情况进行调整。随后，对上述组分、熔块和生釉料粉的原料进行14h球磨，得到球磨液；再对球磨液进行过滤，得到滤液。所述滤液的流速为40～60s(涂-4杯)，釉浆比重为1.8～1.9g/cm3。
进一步地，所述制备熔块包括以下步骤制备：
按照配比称取熔块的原料，并混合均匀；
将上述原料进行高温烧制，随后出料至冷水槽中，熔块破碎过20目筛网，再进行烘干，获得所述熔块。
碳酸钠、硝酸钾及有机质中碳酸根、硝酸根和有机物在800℃左右氧化分解成CO2，NO2和SO2等挥发性气体，萤石在高温条件下也会生产气泡。通过预先烧制熔块，再与生釉料粉混合的方式，可在制备熔块时，排出挥发性气体，减少仿玉石质感陶瓷砖在烧制过程中出现气孔的几率，使仿玉石质感陶瓷砖表面保持光滑，提升釉面的抗污能力。
更进一步地，所述高温烧制的温度曲线包括：
(1)从常温升至300℃，耗时90min；
(2)从300℃升至1100℃，耗时90min；
(3)从1100℃升至1400℃，耗时30min；
(4)从1400℃降至1350℃，耗时10min；
(5)在1350℃保温30min。
在熔块高温烧制的温度曲线中包含了4个阶段，依次为预热阶段、升温阶段、降温阶段和保温阶段。
预热阶段分为从常温升至300℃和从300℃升至1100℃两个过程。从常温升至300℃的过程起到排除自由水的作用，同时保护加热装置急冷急热，从而避免急冷急热带来的损耗；从300℃升至1100℃的过程起到排除结晶水的作用，此时，钾、钠和钙元素等助溶剂溶解；在这个过程中，碳酸钠、硝酸钾及有机质中碳酸根、硝酸根和有机物在800℃左右氧化分解成CO2，NO2和SO2等挥发性气体。
从1100℃升至1400℃的过程为升温阶段，此时，熔块各个组分均已开始熔融，并参与反应。
从1400℃降至1350℃的过程为降温阶段，降温阶段有利于钙长石微晶化形成。
在1350℃保温30min的过程为保温阶段，保温30分钟后下料，融熔态成分更加稳定，均匀性好，方便出料。
具体地，生坯的烧制温度范围为1000℃～1200℃，在本发明中的一个较优实施例中，生坯的烧制温度为1100℃，在此温度下，生釉料粉和熔块处于熔融状态，有利于生釉料粉和熔块的致密化和显微结构的形成。
优选地，所述滤液在制成粉料之前还包括陈腐工序，所述粉料送入压制步骤之前还包括陈腐工艺。
在本发明中的具体实施例中，所述滤液需要陈腐12h后，再制成粉料；所述粉料需要陈腐24h后，再进行压制。陈腐滤液是为了使滤液更均匀，进过12h的陈腐，水分和有机物经过扩散，滤液中的气体成分向外排出，滤液的悬浮性、流动性更好。在本发明中的具体实施例中，滤液通过喷雾干燥塔喷粉的方式制成粉料，对粉料进行24h陈腐，可强粉料的塑性，便于后续压制成生坯。
实施例组A
一种仿玉石质感陶瓷砖的制备方法，包括以下步骤：
按照表1中熔块的矿物组成称取原料，并混合均匀；
按照以下温度曲线进行高温烧制：
(1)从常温升至300℃，耗时90min；
(2)从300℃升至1100℃，耗时90min；
(3)从1100℃升至1400℃，耗时30min；
(4)从1400℃降至1350℃，耗时10min；
(5)在1350℃保温30min；
随后出料至冷水槽中，熔块破碎过20目筛网，再进行烘干，获得所述熔块。
按照表2中生釉料粉的矿物组成称取原料，并按照配比将熔块和生釉料粉的原料均匀混合；
向熔块和生釉料粉的原料加入0.1份羧甲基纤维素钠、0.3份三聚磷酸钠和40份水，随后，进行14h球磨，得到球磨液；
将球磨液过滤，并收集滤液，将滤液陈腐12h，再将滤液制成粉料，将粉料陈腐24h'；
将粉料压制成生坯，并进窑烧制，烧制温度为1100℃，得到毛坯砖；
对毛坯砖进行抛光，得到仿玉石质感陶瓷砖。
表1-熔块的矿物组成：
Figure BDA0003338742840000101
表2-生釉料粉的矿物组成：
Figure BDA0003338742840000102
生釉料粉与熔块的比例见表3。
表3-生釉料粉和熔块的配比：
Figure BDA0003338742840000111
对比例组1
对比例组1与实施例组A的制备方法相同，且生釉料粉和熔块的矿物组成与实施例1相同，其中，对比例1中生釉料粉的总重量占比为40％，熔块的总重量占比为60％。
对比例组2
对比例组2与实施例组A的制备方法相同，且生釉料粉和熔块的矿物组成与实施例1相同，其中，对比例2中生釉料粉的总重量占比为20％，熔块的总重量占比为80％。
对比例组3
对比例组3与实施例组A的制备方法相同，熔块的矿物组成与实施例1相同，但生釉料粉的矿物组成为50份低铝白泥、20份方解石、20份钠长石和4份氧化锌；对比例3中生釉料粉的总重量占比为30％，熔块的总重量占比为70％。
将实施例组A与对比例组1～3制备的仿玉石质感陶瓷砖进行性能测试，制得表4。
所述性能测试包括：
1、白度测定：使用白度仪，按GB/T5950建筑材料与非金属矿产品白度测量方法测试白度值。
2、防污等级测定：测试瓷砖耐污染性的污染剂包含膏状污染剂、可发生氧化反应的污染剂、能生成薄膜的污染剂、橄榄油等多种，按清洗的难易度将耐污染性分为1-5级，等级越高表示防污性越好。
3、透光性测定：依据GB/2680-94《建筑玻璃可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外光透射比及有关窗玻璃参数的测定》测试太阳光直接透射比(％)。
4、观察仿玉石效果：在相同灯光环境下观察样品，对比自然玉质石材，评价仿玉石效果，良好表示较为仿玉石效果较好，接近玉石质感，一般表示仿玉石效果符合要求，接近玉石质感，较差表示仿玉石效果较差。
表4-测试结果：
Figure BDA0003338742840000121
通过比较实施例组1～3之间的测试结果可知，当生釉料粉和熔块的重量比为3:7时，仿玉石质感陶瓷砖的防滑性能最佳，且透光性良好，仿玉石效果较好，接近玉石质感。
结合实施例组1～3与对比例组1可知，当生釉料粉的比重过大时，透光性会下降，导致仿玉石效果会降低。
对比例组2在制备过程中，由于生釉料粉的比重过小，熔块的比重过大，熔块作为脊性材料，缺乏黏土材料改善触变及粘结性能，导致压机压制成型后脊性坯体无韧性及粘结性，容易出现裂砖的问题。因此，熔块不能单独使用，需要结合生釉料粉。
通过比较实施例组2与实施例组4可知，当缺少磷灰石和氧化锡时，仿玉石效果会降低。
结合实施例组1～3与对比例组3可知，当生釉料粉中低铝白泥的含量过低时，也会导致仿玉石质感陶瓷砖的体系中缺乏黏土材料，无法有效善触变及粘结性能，导致坯体在辊道窑拉动时容易出现裂砖的问题。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种仿玉石质感的陶瓷砖，其特征在于：所述陶瓷砖使用辊道窑烧制而成，所述陶瓷砖的砖坯原料包括生釉料粉和熔块；所述生釉料粉和熔块的重量比为（1：3）～（7：13）；
所述生釉料粉包括以下重量份的原料：60～75份低铝白泥、10～20份方解石、10～20份钠长石和1～4份氧化锌；
所述熔块包括以下重量份的原料：35～45份石英、18～25份低铝白泥、8～15份方解石、15～25份硝酸钾、5～10份碳酸钠、1～5份氧化锌和1～5份萤石；
所述低铝白泥化学成分以质量百分比计算，包括：70～78%SiO2、10～16%Al2O3、2～4%Na2O和4～6.5%K2O。
2.根据权利要求1所述的一种仿玉石质感的陶瓷砖，其特征在于：所述熔块的原料还包括0～5份磷灰石和0～3份氧化锡。
3.一种仿玉石质感陶瓷砖的制备方法，用于制备如权利要求1和2任一项所述的仿玉石质感的陶瓷砖，其特征在于，包括以下步骤：
制备熔块；
按照配比称取生釉料粉的原料和熔块，并将熔块和生釉料粉的原料均匀混合；
加入羧甲基纤维素钠、三聚磷酸钠和水，并进行球磨，得到球磨液；
将球磨液过滤，并收集滤液，再将滤液制成粉料；
将粉料压制成生坯，并进窑烧制，得到毛坯砖；
对毛坯砖进行抛光，得到仿玉石质感陶瓷砖。
4.根据权利要求3所述的一种仿玉石质感陶瓷砖的制备方法，其特征在于：所述制备熔块包括以下步骤制备：
按照配比称取熔块的原料，并混合均匀；
将上述原料进行高温烧制，随后出料至冷水槽中，破碎并烘干，获得所述熔块。
5.根据权利要求4所述的一种仿玉石质感陶瓷砖的制备方法，其特征在于：所述高温烧制的温度曲线包括：
（1）从常温升至300℃，耗时90min；
（2）从300℃升至1100℃，耗时90min；
（3）从1100℃升至1400℃，耗时30min；
（4）从1400℃降至1350℃，耗时10min；
（5）在1350℃保温30min。
6.根据权利要求3所述的一种仿玉石质感陶瓷砖的制备方法，其特征在于：所述生坯的烧制温度为1000℃～1200℃。
7.根据权利要求3所述的一种仿玉石质感陶瓷砖的制备方法，其特征在于：所述滤液在制成粉料之前还包括陈腐工序，所述粉料送入压制步骤之前还包括陈腐工艺。
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