CN114474343B - 幻彩布料设备和使用该幻彩布料设备获得的幻彩通体陶瓷板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种幻彩布料设备和使用该幻彩布料设备获得的幻彩通体陶瓷板及其制备方法。所述幻彩布料设备包括：旋转斗，设置在挡板的下方，挡板和旋转斗设置在同一构件上；从粉料斗中释放的粉料在旋转斗中混合，而后打开旋转斗底部的阀门释放混合粉料；旋转过程带动不同粉料相互交叉混合形成条纹；混料槽，设置于旋转斗和输送带之间，承载从旋转斗中释放的混合粉料；输送带，旋转斗设置在压机成型设备的输送带的上方，将落入在混料槽中的混合粉料通过送带运送至压机并成型获得幻彩坯体。
Description
技术领域
本发明涉及一种幻彩布料设备和使用该幻彩布料设备获得的幻彩通体陶瓷板及其制备方法，属于陶瓷产品生产制造技术领域。
背景技术
现有技术主要采用多管布料的方式制备陶瓷产品，通体效果差，质感和天然石材仍然具有差距。不仅如此，多管布料的混料斗和输送皮带之间存在高度差，这导致从混料斗自由落体落入输送皮带的粉料颗粒容易破碎，粉料的流动性变差，在压制成型过程中容易出现分层而严重影响坯体强度。粉料流动性变差还使不同布料位置的粉料层厚度不一致，辊压成型后生坯结构不均匀和生坯的致密度偏差较大，引起烧成后的陶瓷成品切割时容易破裂。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种幻彩布料设备和使用该幻彩布料设备获得的幻彩通体陶瓷板及其制备方法。所述方法能够降低粉料破碎程度，提高生坯结构均匀性，改善生坯致密度，避免陶瓷板切割产生破裂。
第一方面，本发明提供一种幻彩布料设备，包括：
粉料斗，盛放用于布料的基础粉料和带色粉料；
料管，和粉料斗链接，设置在粉料斗的下端；
挡板，多个挡板分别对应地设置在各料管的末端，控制挡板的开启或封闭来控制对应的粉料斗以从料管中释放粉料或者阻止从料管中释放粉料；
旋转斗，设置在挡板的下方，挡板和旋转斗设置在同一构件上；从粉料斗中释放的粉料在旋转斗中混合，而后打开旋转斗底部的阀门释放混合粉料；旋转过程带动不同粉料相互交叉混合形成条纹；
混料槽，设置于旋转斗和输送带之间，承载从旋转斗中释放的混合粉料；
输送带，旋转斗设置在压机成型设备的输送带的上方，将落入在混料槽中的混合粉料通过输送带运送至压机并成型获得幻彩坯体。
第二方面，本发明提供一种幻彩通体陶瓷板的制备方法，包括以下步骤：
使用基础粉料和带色粉料通过所述的幻彩布料设备制备幻彩坯体；
在幻彩坯体表面施面釉；
在施面釉后的坯体表面喷墨打印设计图案；
在喷墨打印设计图案后的坯体表面施保护釉；
将施保护釉后的坯体烧成并抛光，获得所述幻彩通体陶瓷板。
较佳地，基础粉料的矿物组成包括：以质量百分比计，粘土：35-45％、长石：8-18％、硅灰石：5-12％、中温砂：25-52％。
较佳地，带色粉料占基础粉料的质量百分比为1-3％。
较佳地，所述基础粉料的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：60-65％、Al2O3：19-24％、CaO：1.5-3.9％、MgO：0.3-1％、K2O：2.5-3.5％、Na2O：1.8-2.5％、烧失：5.5-6.5％。
较佳地，基础粉料的颗粒级配包括：以质量百分比计，30目以上：18-21％、30-60目：70-73％、60-80目：3-6％、80目以下：3-6％。
较佳地，所述幻彩通体陶瓷板烧成后的强度为40-45MPa，孔隙率为0.3-0.6％，致密度为2.30-2.35g/cm3。
较佳地，幻彩通体陶瓷板的最大致密度和最小致密度的偏差为0.2-0.6g/cm3，优选为0.2-0.4g/cm3。
较佳地，所述面釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：61-65％、Al2O3：19-23％、K2O：3-4％、Na2O、3.1-3.8％、ZrO2：3.2-9.6％、烧失：1.5-2％；优选地，所述面釉的比重为1.3-1.5g/cm3，施釉量为500-600g/m2。
较佳地，所述保护釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：45-50％、Al2O3：18-22％、MgO：4-6％、BaO：10-13％、ZnO：2-4％、K2O：4-5％、Na2O：1-2％、烧失：4-6％；优选地，所述保护釉的比重为1.3-1.6g/cm3，施釉量为400-500g/m2。
第三方面，本发明提供上述任一项所述的制备方法获得的幻彩通体陶瓷板。
附图说明
图1是本发明一实施方式的幻彩通体陶瓷板的工艺流程图；
图2是多管布料设备的结构示意图；
图3是幻彩布料设备的结构示意图。
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幻彩通体陶瓷板的制备方法。
制备幻彩坯体。幻彩指的是不同颜色的色粉通过颜色搭配形成的装饰效果。通过基础粉料和带色粉料形成幻彩坯体。基础粉料的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：60-65％、Al2O3：19-24％、碱土金属氧化物：1.8-4.9％、碱金属氧化物：4.3-7.0％。一些实施方式中，所述基础粉料的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：60-65％、Al2O3：19-24％、CaO：1.5-3.9％、MgO：0.3-1％、K2O：2.5-3.5％、Na2O：1.8-2.5％、烧失：5.5-6.5％。作为示例，基础粉料的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：60-65％、Al2O3：19-24％、Fe2O3：0.22-0.6％、TiO2：0.15-0.25％、CaO：1.5-3.9％、MgO：0.3-1％、K2O：2.5-3.5％、Na2O：1.8-2.5％、烧失：5.5-6.5％。不同于传统的K-Na-Si-Al体系，本发明的基础粉料采用Ca-K-Na-Si-Al体系，引入适量的氧化钙作为钙质熔剂，能够快速降低高温粘度，部分气泡来不及排出从而在坯体中形成少量的空隙，这利于陶瓷板机械加工时产生的应力释放。
基础粉料的矿物组成包括：以质量百分比计，粘土：35-45％、长石：8-18％、硅灰石：5-12％、中温砂：25-52％。通过在基础粉料的矿物组成中引入硅灰石，能够使坯体收缩减少，内应力降低，阻止烧后坯体切割时破裂。基础粉料中硅灰石的添加量大于12％，坯体收缩过少，烧后尺码过大，后续的抛光工序难以进行。而且由于硅灰石是强助熔剂，当加入量较多时，坯体的高温粘度降低，部分气泡无法排出，孔隙率增加，体密度降低。但是，基础粉料中硅灰石的添加量小于5％，坯体收缩过大，烧后尺码小，容易抛穿。以及，硅灰石的添加量过少，还容易导致坯体的孔隙率少，体密度大，切割困难。一些实施方式中，坯体烧成前后的收缩率控制在8-10％比较适宜。
基础粉料的制备采用常规方式即可。例如，按照基础粉料的矿物组成称料，加水球磨，喷粉造粒，形成基础粉料。基础粉料的颗粒级配包括：以质量百分比计，30目以上：18-21％、30-60目：70-73％、60-80目：3-6％、80目以下：3-6％。上述颗粒级配的基础粉料细粉适中，不容易分层。
根据版面设计准备带色粉料。带色粉料可通过在基础粉料中添加色料制得。例如，在喷粉前根据产品图案加入一定比例的色料，制备出不同颜色的带色粉料。不同的带色粉料可放置在不同的料斗中备用。
通过对分别位于各粉料斗下方的多个挡板进行控制，从而通过挡板的开启和/或闭合料斗来控制基础粉料和带色粉料的下料。不同于多管布料的辊筒布料，本发明在下料过程中粉料通过旋转斗进行布料。这样不仅可以防止粉料破碎，而且利于改善坯体的厚度和致密度的均匀性，提高幻彩纹理的精细程度。
一些实施方式中，幻彩布料设备包括：粉料斗、料管(图中未示出)、挡板、旋转斗、输送带和混料槽。粉料斗设置在旋转斗的上方，旋转斗设置在压机成型设备的输送带的上方，且旋转斗和输送带之间设置有混料槽。粉料斗的作用是盛放用于布料的基础粉料和带色粉料。可根据实际需要设置粉料斗的数目。例如在图3中具有三个粉料斗。多个挡板分别对应地设置在各料管的末端，通过本领域常规方式开启或封闭对应的料斗，开启挡板时粉料从料管(图中未示出)中释放。料管和粉料斗链接，料管在粉料斗下端。通过控制挡板开启和闭合时间来调整粉料的下料量。挡板和旋转斗设置在同一构件上。从粉料斗中释放的粉料在旋转斗中混合，而后打开旋转斗底部的阀门释放混合后的混合粉料。主要作用是旋转过程带动不同色粉间交叉混合。旋转斗的旋转速度可为10-60转/分钟，例如40转/分钟。通过挡板控制不同的粉料的下料，旋转斗不间断旋转，通过旋转惯性，不同色粉交叉混合，形成条纹。不同于通体坯的层状效果，幻彩坯体的粉料间互交错，具有线条效果。
混合粉料落入混料槽中。旋转斗是采取不间断的旋转，当下料过程中，由于旋转的惯性，可将不同粉料甩出，同时挡板控制不同粉料的下料，可使不同粉料交叉混合，形成一定的线条效果。落入在混料槽中的混合料通过输送带运动至压机并进行辊压成型。混料槽中的混合料落入皮带上之后直接输送至压机。本发明通过控制粉料的下料量并使其经过旋转料斗进行布料，避免辊筒出料自由落体落入待输送的混合粉料槽(见图2)来减轻对粉料的破坏，促使成型时基本不出现压制分层，且布料厚度均匀，布料纹理精细。
多管布料所得陶瓷板的最大致密度和最小致密度的偏差为0.5-0.8g/cm3。但是，本发明的幻彩通体陶瓷板的最大致密度和最小致密度的偏差为0.2-0.6g/cm3，优选为0.2-0.4g/cm3。本发明的施釉基本不会影响陶瓷板的致密度偏差。因此，此处的致密度偏差也可以指的是幻彩坯体的致密度偏差。幻彩坯体在布料过程中，粉料粒子被粉碎的可能性降低，粉料流动性得以保证，不同区域处布料厚度差被控制，致密度偏差减小，降低了压制分层和烧后割裂的可能性。这是因为旋转斗旋转速率较低，没有加速旋砖，对粉料破坏程度较小。
现有技术提及控制料斗的下料量使得不同颜色粉料堆砌，然后填充到带有花纹的格栅中，这种布料方式使得不同颜色粉料相互堆砌成层状结构，纹理较为单调。同理，采用可沿导轨副反复移动的落料机构将不同色料组层层排布，同样只是简单地将不同色粉层状相叠，根本无法形成线条纹理。本发明通过控制挡板释放规定量的粉料而后在旋转斗内混合，并通过旋转斗布料，在实现通体效果的同时还能够获得精细的线条纹理。
如上所述旋转斗是采取不间断的旋转，当下料过程中，由于旋转的惯性，可将不同粉料甩出，同时挡板控制不同粉料的下料，可使不同粉料交叉混合，形成一定的线条效果。
将幻彩坯体压制成型。优选为辊压成型。辊压成型的压力可为200-250bar。
将幻彩坯体干燥。干燥温度可为130-200℃，干燥坯水分可在0.2-0.4wt％以内。
在幻彩坯体表面施面釉，作用是遮盖坯体底色和瑕疵，并促进喷墨图案发色。所述面釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：61-65％、Al2O3：19-23％、K2O：3-4％、Na2O、3.1-3.8％、ZrO2：3.2-9.6％、烧失：1.5-2％。例如，所述面釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：61-65％、Al2O3：19-23％、Fe2O3：0.22-0.4％、TiO2：0.1-0.3％、CaO：0.2-0.4％、MgO：0.1-0.2％、K2O：3-4％、Na2O、3.1-3.8％、ZrO2：3.2-9.6％、烧失：1.5-2％。
所述面釉的施加方式是喷釉。一些实施方式中，所述面釉的比重为1.3-1.5g/cm3，施釉量为500-600g/m2。
在施面釉后的坯体表面喷墨打印设计图案。喷墨打印设计图案的纹理和颜色可以根据版面效果作出适应性变化。
在喷墨打印设计图案后的坯体表面施保护釉，作用是增强喷墨图案发色，并保护图案不被磨损，增加釉层的耐磨性能和透明性能。所述保护釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：45-50％、Al2O3：18-22％、MgO：4-6％、BaO：10-13％、ZnO：2-4％、K2O：4-5％、Na2O：1-2％、烧失：4-6％。例如，所述保护釉的化学组成包括：以质量百分比计，以质量百分比计，SiO2：45-50％、Al2O3：18-22％、Fe2O3：0.08-0.15％、TiO2：0.1-0.2％、CaO：0.1-0.3％、MgO：4-6％、BaO：10-13％、ZnO：2-4％、K2O：4-5％、Na2O：1-2％、烧失：4-6％。
一些实施方式中，所述保护釉的施加方式为喷釉。例如，所述保护釉的比重为1.3-1.6g/cm3，施釉量为400-500g/m2。
将施保护釉后的坯体烧成。最高烧成温度为1160-1180℃，烧成时间为100-150min。将烧成后的陶瓷板抛光。
所述陶瓷板的规格为长2400-9000mm×宽900-1800mm×厚8.5-15.5mm。
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
幻彩通体陶瓷板的制备方法包括以下步骤：
根据产品图案设置盛放有不同粉料(不同色粉与基础粉料)的粉料斗对应的挡板开闭时间。根据挡板的开闭时间控制粉料的下料比例。不同粉料下落至旋转斗中，旋转斗旋转，粉料进行混合。旋转完成后具有条纹的粉料下落至混合槽。混料槽中的混合料落入皮带上之后直接输送至压机进行辊压成型制得幻彩坯体。
在幻彩坯体表面喷面釉。所述面釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：61.9-64.15％、Al2O3：19.78-22.08％、Fe2O3：0.22-0.4％、TiO2：0.15-0.25％、CaO：0.2-0.4％、MgO：0.1-0.2％、K2O：3-4％、Na2O：3.15-3.77％、ZrO2：3.2-9.6％、烧失：1.5-2％。所述面釉的比重为1.3-1.5g/cm3，施釉量为500-600g/m2。
在喷面釉后的幻彩坯体表面喷墨打印设计图案。
在喷墨打印设计图案后的坯体表面喷保护釉。所述保护釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：45-50％、Al2O3：18-22％、Fe2O3：0.08-0.15％、TiO2：0.1-0.2％、CaO：0.1-0.3％、MgO：4-6％、BaO：10-13％、ZnO：2-4％、K2O：4-5％％、Na2O：1-2％、烧失：4-6％。所述保护釉的比重为1.3-1.6g/cm3，施釉量为400-500g/m2。
将喷保护釉后的坯体烧成。最高烧成温度为1160-1180℃，烧成时间为100-150min。
将烧成后的坯体抛光。
烧成收缩率为烧成前后尺码变化率。烧成收缩率＝(烧成前尺码-烧成后尺码)/烧成前尺码，吸水率和断裂模数根据GBT23266-2009进行测试。
所述幻彩通体陶瓷板烧成后的吸水率为0.02-0.05％，断裂模数为40-45MPa，最大致密度和最小致密度的偏差为0.2-0.6g/cm3，烧成收缩率为9.0％。该陶瓷板在切割过程中不会产生割裂现象。
对比例1
与实施例1基本相同，区别仅在于将幻彩布料替换为多管布料。
采用多管布料方式所用的粉料是喷雾干燥形成的不同颗粒的粉料粒子。布料完成后采用辊压成型方式将粉料压制成坯体。不同的粉料通过料管同时下落到不同的滚筒，滚筒将粉料甩出使粉料混合。混合后的粉料落入输送带，输送带将粉料带入辊压成型压机进行压制。粉料的颗粒级配为：以质量百分比计，30目上：14-18％、30-60目：65-70％、60-80目：10-13％、80目下：8-11％。为了混合均匀，多管布料的甩出速度较快。而且，多管布料的混料斗和输送皮带之间存在高度差。以上导致从混料斗自由落体落入输送皮带的粉料颗粒容易破碎，且不同位置的致密度偏差较大。本发明的幻彩布料采用控制挡板的方式和旋转斗缓慢的旋转混合，对粉料破坏性小，布料均匀，所得陶瓷板不同位置的致密度偏差小。
对比例2
与实施例1基本相同，区别仅在于：坯体采用传统配方K-Na-Si-Al体系。所述坯体的基础粉料的原料组成包括：以质量百分比计，粘土：35-45％、长石：13-30％、中温砂：25-52％。坯体的基础粉料的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：60-65％、Al2O3：19-24％、Fe2O3：0.22-0.6％、TiO2：0.15-0.25％、CaO：0.3-0.6％、MgO：0.3-1％、K2O：2.5-3.5％、Na2O：2.7-3.2％、烧失：5.5-6.5％。
幻彩通体陶瓷板的断裂模数相较于实施例1降低，最大致密度和最小致密度的偏差超出0.6g/cm3，产品加工过程中容易出现切割裂现象。
Claims (9)
1.一种幻彩布料设备在制备幻彩通体陶瓷板中的应用，其特征在于，使用基础粉料和带色粉料通过所述幻彩布料设备制备幻彩坯体；所述基础粉料的矿物组成包括：以质量百分比计，粘土：35-45%、长石：8-18%、硅灰石：5-12%、中温砂：25-52%；所述幻彩布料设备包括：
粉料斗，盛放用于布料的基础粉料和带色粉料；
料管，和粉料斗链接，设置在粉料斗的下端；
挡板，多个挡板分别对应地设置在各料管的末端，控制挡板的开启或封闭来控制对应的粉料斗以从料管中释放粉料或者阻止从料管中释放粉料；通过控制挡板开启和闭合时间来调整粉料的下料量；
旋转斗，设置在挡板的下方，挡板和旋转斗设置在同一构件上；从粉料斗中释放的粉料在旋转斗中混合，而后打开旋转斗底部的阀门释放混合粉料；不间断旋转，通过旋转惯性，不同粉料相互交叉混合形成条纹；
混料槽，设置于旋转斗和输送带之间，承载从旋转斗中释放的混合粉料；
输送带，旋转斗设置在压机成型设备的输送带的上方，将落入在混料槽中的混合粉料通过输送带运送至压机并成型获得幻彩坯体；
在幻彩坯体表面施面釉；
在施面釉后的坯体表面喷墨打印设计图案；
在喷墨打印设计图案后的坯体表面施保护釉；
将施保护釉后的坯体烧成并抛光，获得所述幻彩通体陶瓷板。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述基础粉料的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：60-65%、Al2O3：19-24%、CaO：1.5-3.9%、MgO：0.3-1%、K2O：2.5-3.5%、Na2O：1.8-2.5%、烧失：5.5-6.5%。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，基础粉料的颗粒级配包括：以质量百分比计，30目以上：18-21%、30-60目：70-73%、60-80目：3-6%、80目以下：3-6%。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述幻彩通体陶瓷板烧成后的强度为40-45MPa，孔隙率为0.3-0.6%，致密度为2.30-2.35g/cm3。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，幻彩通体陶瓷板的最大致密度和最小致密度的偏差为0.2-0.6g/cm3。
6. 根据权利要求5所述的应用，其特征在于，幻彩通体陶瓷板的最大致密度和最小致密度的偏差为0.2-0.4 g/cm3。
7.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述面釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：61-65%、Al2O3：19-23%、K2O：3-4%、Na2O、3.1-3.8%、ZrO2：3.2-9.6%、烧失：1.5-2%；所述面釉的比重为1.3-1.5g/cm3，施釉量为500-600g/m2。
8.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述保护釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：45-50%、Al2O3：18-22%、MgO：4-6%、BaO：10-13%、ZnO：2-4%、K2O：4-5%、Na2O：1-2%、烧失：4-6%；所述保护釉的比重为1.3-1.6g/cm3，施釉量为400-500g/m2。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的应用获得的幻彩通体陶瓷板。
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