CN114956566B - 一种面釉及其制备方法、釉面砖 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种面釉及其制备方法、釉面砖，涉及建筑陶瓷技术领域。所述面釉以重量份计，包括如下原料组分：高白氧化铝15份~19份、硅酸锆4.5份~6.5份以及矿物料67份~89份；所述矿物料包括铝钠水磨料、水洗球土、霞石粉、石英粉、滑石以及煅烧高岭土。所述面釉中硅酸锆的使用量小，同时白度高、发色好。

Description

一种面釉及其制备方法、釉面砖

技术领域

本发明涉及建筑陶瓷技术领域，特别是涉及一种面釉及其制备方法、釉面砖。

背景技术

市面上现有的全抛光类的釉面砖，其釉料组成可分为面釉、保护釉和抛釉，其中面釉作为坯釉结合的中间层，起着至关重要的衔接作用，除了遮盖底坯瑕疵，保证足够的白度使其更好发色之外，对于砖型、釉面针孔、痱子等缺陷都有着决定性的作用。传统方法生产所用的全抛面釉，基本上都是采购专门加工制作釉料的生产厂家精加工制成的合成粉料（成釉），然后加水和添加剂以及超过8%以上比例的硅酸锆进行球磨制成釉料，而其中的硅酸锆在烧成后具有乳浊增白的效果，并且对陶瓷墨水中的硅酸盐色料亦起着稳定作用，保证色料晶相在高温下稳定呈色，且传统方法中都是将面釉白度提升到70度左右来保证遮掩瑕疵和发色要求。但由于硅酸锆是由自然高纯度锆英砂精矿经超细粉碎、除铁、钛加工、外表改性处置等工艺加工而成，且各地锆英砂原矿限量减产，以致市场上锆砂资源严重短缺，价格也一路上扬，造成了这一重要原材料成本大幅上涨以及货源不稳定的状态。另外，随着人们越来越注重资源节约、绿色智造等发展方向，而成釉则属于是对原料的一次提炼精选及破碎加工成粉，在供给给陶瓷生产厂家使用时，又将成釉入球球磨制得釉浆料，其前期的成釉制备过程则是一种重复浪费，且对各企业来说也是一种成本控制点所在。而且，从原料属性上来说，硅酸锆本身带有一定的放射性，因而在开采和添加使用中遵循的原则也是越少越好，这也是以后技术发展的方向趋势。

发明内容

基于此，本发明提供一种硅酸锆的使用量小，同时白度高、发色好的面釉及其制备方法、釉面砖。

本发明的第一方面，提供一种面釉，以重量份计，包括如下原料组分：

高白氧化铝15份~19份、硅酸锆4.5份~6.5份以及矿物料67份~89份；

所述矿物料包括铝钠水磨料、水洗球土、霞石粉、石英粉、滑石以及煅烧高岭土。

在其中一个实施例中，所述的面釉以重量份计，包括如下原料组分：

高白氧化铝15份~19份、硅酸锆4.5份~6.5份、铝钠水磨料22份~25.5份、水洗球土5份~9份、霞石粉12份~16.5份、石英粉22份~28份、滑石2份~4份以及煅烧高岭土4份~6份。

在其中一个实施例中，所述高白氧化铝与所述硅酸锆的质量比为(2.5~3.5):1。

在其中一个实施例中，以质量百分比计，所述面釉包括以下化学成分：

SiO₂ 57%~61%、Al₂O₃ 27%~31%、CaO 0.35%~0.5%、MgO 1%~1.4%、K₂O 0.4%~0.7%、Na₂O 4%~6%以及ZrO₂ 2%~3.8%。

在其中一个实施例中，SiO₂与Al₂O₃的质量比为(1.8~2.3):1。

在其中一个实施例中，所述高白氧化铝的粒径的中位径D50=2.85µm~2.95µm。

在其中一个实施例中，所述硅酸锆的粒径的中位径D50=1.28µm~1.3µm。

在其中一个实施例中，所述面釉的原料组分还包括水、粘结剂、悬浮稳定剂和防腐剂。

本发明的第二方面，提供第一方面所述的面釉的制备方法，包括如下步骤：

将所述原料组分混合，进行球磨、过筛和陈腐，制备所述面釉。

本发明的第三方面，提供一种釉面砖，包括底坯以及面釉层，所述面釉层通过第一方面所述的面釉制备得到。

上述面釉通过采用特定组成的矿物料，并合理控制其与硅酸锆、高白氧化铝之间的比例，能够在减少硅酸锆的使用量的情况下，保证面釉具有较高的白度以及较好的发色效果。

另外，上述面釉采用的原料来源广泛、成本低，能够降低制作成本和原料依赖性，且减少硅酸锆的使用量，使得具有放射性物质的用量降低，在加工及使用成本上，矿物类原料相比成釉少了一个提炼精选及加工成粉的过程，节约了工序和成本。

上述面釉的制备方法，将所需原料组分直接球磨过筛便可使用，取消了传统面釉方案中的先采用精选提炼及粉碎加工成粉料的成釉配以硅酸锆加水及添加剂，再球磨成釉浆的方式，有效的减少了精选提炼及粉碎加工成成釉这个过程的重复操作成本，更符合绿色环保的智造方向。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的一种面釉及其制备方法、釉面砖作进一步详细的说明。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方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。

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”、“或/和”、“及/或”的可选范围包括两个或两个以上相关所列项目中任一个项目，也包括相关所列项目的任意的和所有的组合，所述任意的和所有的组合包括任意的两个相关所列项目、任意的更多个相关所列项目、或者全部相关所列项目的组合。

本发明中，“第一方面”、“第二方面”、“第三方面”等仅用于描述目的，不能理解为指示或暗示相对重要性或数量，也不能理解为隐含指明所指示的技术特征的重要性或数量。而且“第一”、“第二”、“第三”等仅起到非穷举式的列举描述目的，应当理解并不构成对数量的封闭式限定。

本发明中，以开放式描述的技术特征中，包括所列举特征组成的封闭式技术方案，也包括包含所列举特征的开放式技术方案。

本发明中，涉及到数值区间，如无特别说明，上述数值区间内视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。进一步地，当范围是指整数时，包括该范围的最小值与最大值之间的每一个整数。此外，当提供多个范围描述特征或特性时，可以合并该范围。换言之，除非另有指明，否则本文中所公开之所有范围应理解为包括其中所归入的任何及所有的子范围。

本发明中涉及的百分比含量，如无特别说明，对于固液混合和固相-固相混合均指质量百分比，对于液相-液相混合指体积百分比。

本发明中涉及的百分比浓度，如无特别说明，均指终浓度。所述终浓度，指添加成分在添加该成分后的体系中的占比。

本发明中的温度参数，如无特别限定，既允许为恒温处理，也允许在一定温度区间内进行处理。所述的恒温处理允许温度在仪器控制的精度范围内进行波动。

本发明中的室温一般指4℃~30℃，较佳地指20±5℃。

本发明提供一种面釉，以重量份计，包括如下原料组分：

高白氧化铝15份~19份、硅酸锆4.5份~6.5份以及矿物料67份~89份；

所述矿物料包括铝钠水磨料、水洗球土、霞石粉、石英粉、滑石以及煅烧高岭土。

在其中一个示例中，所述的面釉以重量份计，包括如下原料组分：

高白氧化铝15份~19份、硅酸锆4.5份~6.5份、铝钠水磨料22份~25.5份、水洗球土5份~9份、霞石粉12份~16.5份、石英粉22份~28份、滑石2份~4份以及煅烧高岭土4份~6份。

可以理解地，高白氧化铝是指白度≥97的氧化铝。

具体地，所述面釉的原料组分中：

高白氧化铝的重量份包括但不限于：15份、15.5份、15.6份、16份、16.5份、17份、17.2份、17.5份、18份、18.5份、19份。

硅酸锆的重量份包括但不限于：4.5份、5份、5.3份、5.5份、5.7份、6份、6.2份、6.5份。

铝钠水磨料的重量份包括但不限于：22份、22.5份、23份、23.5份、23.7份、24份、24.2份、24.5份、25份、25.5份。

水洗球土的重量份包括但不限于：5份、5.5份、6份、6.5份、7份、7.1份、7.5份、8份、8.5份、9份。

霞石粉的重量份包括但不限于：12份、12.5份、13份、13.5份、13.7份、14份、14.2份、14.5份、15份、15.5份、16份、16.5份。

石英粉的重量份包括但不限于：22份、22.5份、23份、23.5份、24份、24.6份、25份、26份、26.5份、27份、27.5份、28份。

滑石的重量份包括但不限于：2份、2.5份、2.7份、2.8份、3份、3.5份、4份。

煅烧高岭土的重量份包括但不限于：4份、4.3份、4.5份、4.7份、4.8份、5份、5.5份、6份。

在其中一个示例中，所述高白氧化铝与所述硅酸锆的质量比为(2.5~3.5):1。通过合理控制二者的质量比，除了利用硅酸锆自身的增白作用外，在烧制过程中还能有效的稳定色料主晶相的呈色，因而对发色有更好的保证，也使得在图案发色效果上以及整体成本控制上得到最佳的体现。

在其中一个示例中，以质量百分比计，所述面釉包括以下化学成分：

SiO₂ 57%~61%、Al₂O₃ 27%~31%、CaO 0.35%~0.5%、MgO 1%~1.4%、K₂O 0.4%~0.7%、Na₂O 4%~6%以及ZrO₂ 2%~3.8%。

配方的化学成分中占比更大的氧化铝含量使釉层烧结相对高温，对乳浊增白有一定的增幅作用。可以理解地，所述面釉的化学成分中包含一定的灼减值和微量杂质，其质量百分比可为 1.8%~3.5%。

在其中一个示例中，SiO₂与Al₂O₃的质量比为(1.8~2.3):1。

在其中一个示例中，所述高白氧化铝的粒径的中位径D50=2.85µm~2.95µm。

在其中一个示例中，所述硅酸锆的粒径的中位径D50=1.28µm~1.3µm。

所述硅酸锆和高白氧化铝的粒径的中位径D50大于可见光波长（0.4µm~0.76µm），因此可见光并不能绕开硅酸锆和高白氧化铝而继续传送，从而实现遮盖作用，而相对小的粒径能够促使其在相同的重量百分比下在釉层中的分散度更广，散射的面积越多，因而其遮盖底色及增白作用也更明显，另外，硅酸锆晶体折射率达2.0，高白氧化铝晶体折射率达1.6，与面釉的玻璃相形成更大差异的折射，散射更强，乳浊效果也更好，也保证了遮盖底色及达到增白作用。

在其中一个示例中，所述高白氧化铝的熔点＞1800℃。

在其中一个示例中，所述硅酸锆的熔点＞1800℃。

控制所述高白氧化铝和硅酸锆的熔点＞1800℃，能够使得其在烧制中很好地保持化学稳定性，所以这两者均匀分散在釉层中主要是进行烧结组合，从而直接遮盖底色而达到增白作用。

在其中一个示例中，所述高白氧化铝的化学成分中Al₂O₃的质量百分比为99.5%±0.1%。

在其中一个示例中，所述面釉的原料组分还包括水、粘结剂、悬浮稳定剂和防腐剂。不作限制地，粘结剂可以举例如甲基纤维素，悬浮稳定剂可以举例如三聚磷酸钠，防腐剂可以举例如苯甲酸类防腐剂。

在其中一个示例中，以所述高白氧化铝、硅酸锆以及矿物料总量为100份计，所述水的重量份为30份~40份，所述粘结剂为0.05份~0.5份，所述悬浮稳定剂为0.1份~0.8份，所述防腐剂为0.1份~0.5份。

在其中一个示例中，所述面釉的白度为70±2。可以理解地，该白度为完成烧成后的白度。

本发明还提供如上所述的面釉的制备方法，包括如下步骤：

将所述原料组分混合，进行球磨、过筛和陈腐，制备所述面釉。

在其中一个示例中，将所述原料组分混合后，按照原料组分：水=(2.5~3.5):1的质量比加入水。

在其中一个示例中，过筛是指过300目~350目筛。进一步地，筛余为0.3%~0.7%。

在其中一个示例中，陈腐的时间为24~48小时。

本发明还提供一种釉面砖，包括底坯以及面釉层，所述面釉层通过如上所述的面釉制备得到。

以下为具体的实施例。

实施例中采用的高白氧化铝的熔点为2050℃，Al₂O₃含量为99.5%，D50=2.9µm。

硅酸锆的熔点为2500℃，D50=1.29µm。

实施例1

本实施例为一种高白面釉，制备方法如下：

按高白面釉的原料组成称取各组分：铝钠水磨料23.7份、水洗球土7.1份、霞石粉14.2份、石英粉24.6份、滑石2.8份、煅烧高岭土4.7份、高白氧化铝17.2份、硅酸锆5.7份；

取混合后的原料为100份，加入水34份、甲基纤维素0.15份、三聚磷酸钠0.35份、苯甲酸类防腐剂0.2份，球磨12小时后过325目筛，测得筛余为0.5%，接着过325目筛后陈腐38小时，得高白面釉，比重为1.88±0.02g/cm³，流速为40s（涂-4杯）。

所述高白面釉的化学组成按质量百分数计为：SiO₂ 59.10%、Al₂O₃ 29.06%、CaO0.42%、MgO 1.18%、K₂O 0.56%、Na₂O 4.9%、ZrO₂ 2.78%，灼减值和微量杂质2%；原料配方中高白氧化铝:硅酸锆=3.02:1，化学成分中SiO₂:Al₂O₃=2.03:1。

实施例2

本实施例为一种高白面釉，制备方法如下：

按高白面釉的原料组成称取各组分：铝钠水磨料23.7份、水洗球土7.5份、霞石粉14.5份、石英粉23份、滑石2.8份、煅烧高岭土4.7份、高白氧化铝18.5份、硅酸锆5.3份；

取混合后的原料为100份，加入水34份、甲基纤维素0.15份、三聚磷酸钠0.35份、苯甲酸类防腐剂0.2份，球磨12小时后过325目筛，测得筛余为0.5%，接着过325目筛后陈腐38小时，得高白面釉，比重为1.88±0.02g/cm³，流速为40s（涂-4杯）。

所述高白面釉的化学组成按质量百分数计为：SiO₂ 58.3%、Al₂O₃ 29.85%、CaO0.41%、MgO 1.2%、K₂O 0.53%、Na₂O 4.9%、ZrO₂ 2.43%，灼减值和微量杂质2.38%；原料配方中高白氧化铝:硅酸锆=3.49:1，化学成分中SiO₂:Al₂O₃=1.95:1。

实施例3

本实施例为一种高白面釉，制备方法如下：

按高白面釉的原料组成称取各组分：铝钠水磨料24份、水洗球土6.5份、霞石粉13.7份、石英粉27份、滑石2.7份、煅烧高岭土4.5份、高白氧化铝15.6份、硅酸锆6份；

取混合后的原料为100份，加入水34份、甲基纤维素0.15份、三聚磷酸钠0.35份、苯甲酸类防腐剂0.2份，球磨12小时后过325目筛，测得筛余为0.5%，接着过325目筛后陈腐38小时，得高白面釉，比重为1.88±0.02g/cm³，流速为40s（涂-4杯）。

所述高白面釉的化学组成按质量百分数计为：SiO₂ 60.17%、Al₂O₃ 27.72%、CaO0.42%、MgO 1.17%、K₂O 0.55%、Na₂O 4.97%、ZrO₂ 2.89%，灼减值和微量杂质2.11%；原料配方中高白氧化铝:硅酸锆=2.6:1，化学成分中SiO₂:Al₂O₃=2.17:1。

对比例1

本对比例为一种面釉，制备方法如下：

按面釉的原料组成称取各组分：铝钠水磨料23.5份、水洗球土7份、霞石粉14份、石英粉24.5份、滑石3份、煅烧高岭土5份、高白氧化铝20份、硅酸锆3份；

取混合后的原料为100份，加入水34份、甲基纤维素0.15份、三聚磷酸钠0.35份、苯甲酸类防腐剂0.2份，球磨12小时后过325目筛，测得筛余为0.5%，接着过325目筛后陈腐38小时，得面釉，比重为1.88±0.02g/cm³，流速为40s（涂-4杯）。

所述面釉的化学组成按质量百分数计为：SiO₂ 58.9%、Al₂O₃ 30.51%、CaO 0.4%、MgO 1.31%、K₂O 0.53%、Na₂O 4.84%、ZrO₂ 1.49%，灼减值和微量杂质2.02%；原料配方中高白氧化铝:硅酸锆=6.67:1，化学成分中SiO₂:Al₂O₃=1.93:1。

对比例2

本对比例为一种面釉，制备方法如下：

按面釉的原料组成称取各组分：铝钠水磨料30份、水洗球土9.5份、霞石粉14份、石英粉29份、滑石2.8份、煅烧高岭土4.7份、硅酸锆10份；

取混合后的原料为100份，加入水34份、甲基纤维素0.15份、三聚磷酸钠0.35份、苯甲酸类防腐剂0.2份，球磨12小时后过325目筛，测得筛余为0.5%，接着过325目筛后陈腐38小时，得面釉，比重为1.88±0.02g/cm³，流速为40s（涂-4杯）。

所述面釉的化学组成按质量百分数计为：SiO₂ 59.81 %、Al₂O₃ 25.5%、CaO 0.43%、MgO 1.21%、K₂O 0.57%、Na₂O 5%、ZrO₂ 5.12%，灼减值和微量杂质2.36%；原料配方中硅酸锆为10份，化学成分中SiO₂:Al₂O₃=2.35:1。

对比例3

本对比例为一种面釉，制备方法如下：

按面釉的原料组成称取各组分：铝钠水磨料23.7份、水洗球土7.1份、钾钠长石粉14.2份、石英粉24.6份、滑石2.8份、煅烧高岭土4.7份、高白氧化铝17.2份、硅酸锆5.7份；

取混合后的原料为100份，加入水34份、甲基纤维素0.15份、三聚磷酸钠0.35份、苯甲酸类防腐剂0.2份，球磨12小时后过325目筛，测得筛余为0.5%，接着过325目筛后陈腐38小时，得面釉，比重为1.88±0.02g/cm³，流速为40s（涂-4杯）。

所述面釉的化学组成按质量百分数计为：SiO₂ 61.87%、Al₂O₃ 27.23%、CaO 0.4%、MgO 1.16%、K₂O 0.44%、Na₂O 4.6%、ZrO₂ 2.78%，灼减值和微量杂质1.52%；原料配方中高白氧化铝:硅酸锆=3.02:1，化学成分中SiO₂:Al₂O₃=2.27:1。

测试例：

采用实施例1-3制备的高白面釉和对比例1-3制备的面釉分别制成釉面砖进行性能测试（制品厚度8mm）。

釉面砖的制备步骤为：将上述面釉淋施于坯体表面并干燥，按照传统方法进行窑炉烧制（最高温达1140℃~1220℃）。

检测结果如下表1所示：

表1

从对比例1与实施例1之间的比较可以看出，对比例1中原料的组成减少了硅酸锆的占比，增加了高白氧化铝的占比，使得高白氧化铝与硅酸锆的比值过大且超出了设定的范围，增白效果较实施例1差。另外，发色上少了足够比例的硅酸锆进行呈色，喷墨图案的发色效果欠缺。

从对比例2与实施例1之间的比较可以看出，对比例2中在原料直接采用硅酸锆作为增白，烧成后白度达到70度，虽然图案效果呈色上优异，但更多的硅酸锆却导致了原料成本相应增加。虽然其整体化学组成中硅铝比值较接近设定范围值，但铝含量偏低也使得釉料偏低温，其在应用中容易出现缩釉以及耐磨性不足等问题，同时亦伴有强度略有下降现象。

从对比例3与实施例1之间的比较可以看出，对比例3中原料的组成采用钾钠长石粉替换霞石粉，虽然其整体化学组成中硅铝比值还在设定范围值内，但烧成白度稍有降低，其热稳定性、破坏强度及变形方面都比实施例1要差。

另外，将实施例1的高白面釉与市售产品进行比较，结果如下表2所示：

表2

从上表可见，实施例1的高白面釉白度更好，且在达到白度的要求及保证发色和各项性能的基础上，相比普通全抛面釉可以节省约50%的硅酸锆使用量，综合成本可降低633.82元/吨，从而大大地节省了生产原材料成本。

另外，因砂类材料以及单一矿物料与底坯的原材料性质相类似，在烧结过程中氧化、排气能达到一致，使坯釉在烧制过程中反应更平和，中间结合层也更容易生成，从而更利于整体的坯釉一体化和完美烧结，并且对砖型、釉面针孔、痱子等缺陷都有着很好的改善作用。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，便于具体和详细地理解本发明的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。应当理解，本领域技术人员在本发明提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑的分析、推理或者有限的试验得到的技术方案，均在本发明所附权利要求的保护范围内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书可以用于解释权利要求的内容。

Claims (9)

1.一种面釉，其特征在于，以重量份计，由如下原料组分组成：

高白氧化铝15份~19份、硅酸锆4.5份~6.5份、铝钠水磨料22份~25.5份、水洗球土5份~9份、霞石粉12份~16.5份、石英粉22份~28份、滑石2份~4份以及煅烧高岭土4份~6份。

2.根据权利要求1所述的面釉，其特征在于，所述高白氧化铝与所述硅酸锆的质量比为(2.5~3.5):1。

3.根据权利要求1或2所述的面釉，其特征在于，以质量百分比计，所述面釉包括以下化学成分：

SiO₂ 57%~61%、Al₂O₃ 27%~31%、CaO 0.35%~0.5%、MgO 1%~1.4%、K₂O 0.4%~0.7%、Na₂O 4%~6%以及ZrO₂ 2%~3.8%。

4.根据权利要求1或2所述的面釉，其特征在于，所述高白氧化铝的粒径的中位径D50=2.85µm~2.95µm。

5.根据权利要求1或2所述的面釉，其特征在于，所述硅酸锆的粒径的中位径D50=1.28µm~1.3µm。

6.一种面釉，其特征在于，以重量份计，由如下原料组分组成：

高白氧化铝15份~19份、硅酸锆4.5份~6.5份、铝钠水磨料22份~25.5份、水洗球土5份~9份、霞石粉12份~16.5份、石英粉22份~28份、滑石2份~4份、煅烧高岭土4份~6份，以及水、粘结剂、悬浮稳定剂和防腐剂。

7.根据权利要求6所述的面釉，其特征在于，以所述高白氧化铝、硅酸锆以及铝钠水磨料、水洗球土、霞石粉、石英粉、滑石、煅烧高岭土总量为100份计，所述水的重量份为30份~40份，所述粘结剂为0.05份~0.5份，所述悬浮稳定剂为0.1份~0.8份，所述防腐剂为0.1份~0.5份。

8.权利要求1~7任一项所述的面釉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将所述原料组分混合，进行球磨、过筛和陈腐，制备所述面釉。

9.一种釉面砖，其特征在于，包括底坯以及面釉层，所述面釉层通过权利要求1~7任一项所述的面釉制备得到。