CN114988857A - 一种密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及陶瓷砖领域，具体而言，涉及一种密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖及其制备方法。本发明由下至上依次包括坯体层和釉层；所述坯体层包括如下质量份数的组分：长石20～25份，石英12~16份，粘土12~16份，矿物盐12~16份，铝矾土6~8份，含锂陶瓷粉料20~40份；所述釉层包括如下质量份数的组分：长石35~43份，石英18~23份，粘土13~20份，煅烧氧化铝7~11份，霞石1~4份，烧滑石3~5份，熔块2~5份。本发明用于降低地暖瓷砖的膨胀系数，提高地暖瓷砖的性能。

Description

一种密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷砖领域，特别涉及一种密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖及其制备方法。
背景技术
地暖瓷砖是一种专门为铺设地暖的家庭设计的，区别于普通的瓷砖，地暖瓷砖能够更好的承受地暖长时间加热而膨胀现象，但是，目前地暖瓷砖的生产工艺存在较多差异，在一些北方地区，由于温差较大，普通的地暖瓷砖不能够承受地暖加热造成的温差变化，仍会出现瓷砖之间相互“拥挤”，造成崩边、崩角、翘起等问题，大大影响了人们的日常生活。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖及其制备方法，用于降低地暖瓷砖的膨胀系数，提高地暖瓷砖的性能。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖，由下至上依次包括坯体层和釉层；
所述坯体层包括如下质量份数的组分：
长石20～25份，石英12~16份，粘土12~16份，矿物盐12~16份，铝矾土6~8份，含锂陶瓷粉料20~40份；
所述釉层包括如下质量份数的组分：
长石25~43份，石英18~23份，粘土13~20份，煅烧氧化铝7~11份，霞石1~4份，烧滑石3~5份，熔块 2~5份。
优选地，所述含锂陶瓷粉料中至少包含有锂辉石、透锂长石、锂瓷石其中一种。
优选地，所述釉层的粘土主要由如下质量份数的组分组成：高岭土9~13份，煅烧高岭土 4~7份。
优选地，所述釉层的长石主要由如下质量份数的组分组成：透锂长石28~33份，钠长石7~10份。
优选地，所述含锂陶瓷粉料包括如下质量百分比的组成：SiO2：73~79%，Al2O3：10~14%，Fe2O3：0.05~0.20%，TiO2：0~0.03%，CaO：0.4~0.8%，MgO ：0.01~0.03%，K2O：3~6%，Na2O：2~5%，Li2O：0~4%。
优选地，密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖制备方法包括以下步骤：
1）对坯体原料进行球磨,获得坯浆，所述原料球磨时间为15~18小时。
所述坯浆细度为0.5~0.6%。
2）对坯浆进行喷雾造粒，获得坯体粉料；
3）对坯体粉料进行压制成型，获得坯体。
4）干燥；
5）布施底釉、喷墨打印图案、布施保护釉和抛釉；
6）入窑烧成。烧成温度为1150~1220度，烧成周期为80~90分钟；
优选地，所述烧成步骤中，烧成周期为83~86分钟，烧成温度为1150~1205℃。
优选地，延长窑炉急冷时间为15～18分钟，并在原55米长缓冷段增加9～11米缓冷管。
优选地，所述釉层膨胀系数为43～49×10-7/K。
优选地，所述釉层热膨胀系数≤坯体层热膨胀系数，釉层与坯体层热膨胀系数差控制在1～3×10-7/K 范围内。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过调整坯、釉原料配方，在高温烧成中可充分发生物理化学反应，两者相互渗透，形成整体，坯、釉结合紧密一体；同时，通过高温慢烧、延长氧化时间等方式控制烧结度，大幅度降低坯、釉热膨胀系数，吸水率控制在0.03%以下，解决产品后期物理反应，大大降低了后期吸湿膨胀，防止二次变形。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。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。
本发明的密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖，由下至上依次包括坯体层和釉层；
所述坯体层包括如下质量份数的组分：
长石20～25份，石英12~16份，粘土12~16份，矿物盐12~16份，铝矾土6~8份，含锂陶瓷粉料20~40份；
所述矿物盐为硅灰石和透辉石，或至少其中一种。
所述含锂陶瓷粉料中至少包含有锂辉石、透锂长石、锂瓷石其中一种。
所述含锂陶瓷粉料包括如下质量百分比的组成：SiO2：73~79%，Al2O3：10~14%，Fe2O3：0.05~0.20%，TiO2：0~0.03%，CaO：0.4~0.8%，MgO ：0.01~0.03%，K2O：3~6%，Na2O：2~5%，Li2O：0~4%。
通过引进20~40%含锂陶瓷粉料，并通过对配方配比调整，适度提高粘土、铝矾土等配比，确保配方中的铝含量提高。本发明配方调整后，通过氧化硅在高温下与氧化铝结合产生更多的莫来石晶体，部分的氧化硅与碱性金属氧化物在高温下产生玻璃相，一部分的锂辉石与游离硅结合形成锂辉石固溶体，最终得到烧结物主要成分为低膨胀系数的莫来石、玻璃晶相和锂辉石固溶体；坯体热膨胀系数急速降低，坯体更加致密，强度提高。
所述釉层包括如下质量份数的组分：
透锂长石25~43份，石英18~23份，粘土13~20份，煅烧氧化铝7~11份，霞石1~4份，烧滑石3~5份，熔块 2~5份。
所述釉层的粘土主要由如下质量份数的组分组成：高岭土9~13份，煅烧高岭土 4~7份。
所述釉层的长石主要由如下质量份数的组分组成：透锂长石28~33份，钠长石7~10份。
所述釉层膨胀系数为43～49×10-7。
该系列高硅高铝高钾系列釉料配方，配制出膨胀系数为43～49×10-7范围的可施于低膨胀坯体的低膨胀釉，在高温烧成中可充分发生物理化学反应，两者相互渗透，形成整体，坯、釉结合紧密一体，不易出现后期物理反应。
所述釉层热膨胀系数≤坯体层热膨胀系数，釉层与坯体层热膨胀系数差控制在1～3×10-7 范围内。
对坯体配方引进一种含锂含锂陶瓷粉料，并对坯料配方进行适当调整；确保配方铝含量同时，可降低坯体热膨胀系数30%，强度提高3倍。为了坯釉热膨胀系数更加匹配，本发明要求釉热膨胀系数≤坯热膨胀系数，坯釉热膨胀系数差控制在1～3×10-7范围内，确保坯釉结合更加稳定。
密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖制备方法包括以下步骤：
1）对坯体原料进行球磨15~18小时,获得坯浆，坯体粉料细度为0.5~0.6%。
2）对坯浆进行喷雾造粒，获得坯体粉料；
3）对坯体粉料进行压制成型，获得坯体。成型坯体平整度误差在±0.3mm，厚度误差在±0.1mm。
在压机阶段严格控制压机冲压次数和压力，确保砖坯平整度误差在±0.3mm（传统误差±0.75mm），厚度误差±0.1mm（传统误差±0.3mm），确保粉料分布均匀一致，坯体致密度一致，减少烧成后大小头、变形等缺陷。
4）干燥压制成型后坯体；
5）布施底釉、喷墨打印图案、布施保护釉和抛釉；
6）入窑烧成。烧成温度为1150~1220度，烧成周期为80~90分钟；
本发明窑炉烧成周期为80~90分钟（传统50~60分钟），烧成温度为1150~1220℃，通过提高烧成温度和延长烧成周期，第一：让有机物充分均匀挥发，有利于矿物晶型转化一致；第二：提高烧结度，让产品结构更加稳定，产品强度更高。
延长窑炉急冷时间为15～18分钟，并在原55米长缓冷段增加9～11米缓冷管。
本发明延长窑炉急冷时间为16分钟（传统为10分钟），让砖坯表面与砖坯中心晶型转变更加均匀一致，并在原55米长缓冷段增加10米缓冷管，让砖坯缓慢充分释放热应力，减少砖坯破裂。
通过高温慢烧、延长氧化时间等方式控制烧结度，大幅度降低坯、釉热膨胀系数，及吸水率控制在0.03%以下，解决产品后期物理反应，大大降低了后期吸湿膨胀，防止二次变形。
下面将结合具体的实施例和对比例对本发明作进一步的解释说明。
实施例1
密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖坯体，所述坯体包括如下质量份数的组分：
钾钠长石18份，石英12份，粘土16份，硅灰石11份，高铝土8份，含锂陶瓷粉料35份；
所述含锂陶瓷粉料包括如下质量百分比的组成：
SiO2：73%，Al2O3：13%，Fe2O3：0.20%，TiO2：0.03%，CaO：3.8%，MgO ：0.03%，K2O：5%，Na2O：3.44%，Li2O：1.5%。
其中采用透锂长石引入锂。
所述釉层的质量分数组分为：
透锂长石43份，石英21份，粘土15份，煅烧氧化铝7份，霞石4份，烧滑石5份，熔块 5份。
生产过程步骤为：
1）对坯体原料进行球磨16小时,获得坯浆，坯体粉料细度为0.56%。
2）对坯浆进行喷雾造粒，获得坯体粉料；
3）对坯体粉料进行压制成型，获得坯体。成型坯体平整度误差在±0.3mm，厚度误差在±0.1mm。
在压机阶段严格控制压机冲压次数和压力，确保砖坯平整度误差在±0.3mm（传统误差±0.75mm），厚度误差±0.1mm（传统误差±0.3mm），确保粉料分布均匀一致，坯体致密度一致，减少烧成后大小头、变形等缺陷。
4）干燥压制成型后坯体；
5）布施底釉、喷墨打印图案、布施保护釉和抛釉；
6）入窑烧成。烧成温度为1195度，烧成周期为82分钟；
通过上述步骤，所得坯体热膨胀系数为48×10-7，釉层膨胀系数为46×10-7。
延长窑炉急冷时间为15分钟，并在原55米长缓冷段增加10米缓冷管。
本发明延长窑炉急冷时间为15分钟（传统为10分钟），让砖坯表面与砖坯中心晶型转变更加均匀一致，并在原55米长缓冷段增加10米缓冷管，让砖坯缓慢充分释放热应力，减少砖坯破裂。
实施例2：
密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖坯体，所述坯体包括如下质量份数的组分：
钾钠长石22份，石英12份，粘土16份，透辉石11份，高铝土9份，含锂陶瓷粉料30份；
所述含锂陶瓷粉料包括如下质量百分比的组成：
SiO2：73.34%，Al2O3：13%，Fe2O3：0.20%，TiO2：0.03%，CaO：0.8%，MgO ：2.03%，K2O：5.5%，Na2O：3.8%，Li2O：1.3%。
其中采用锂辉石引入锂。
所述釉层的质量分数组分为：
透锂长石28份，钾长石15，石英21份，粘土15份，煅烧氧化铝7份，霞石4份，烧滑石5份，熔块 5份。
生产过程步骤为：
1）对坯体原料进行球磨16小时,获得坯浆，坯体粉料细度为0.53%。
2）对坯浆进行喷雾造粒，获得坯体粉料；
3）对坯体粉料进行压制成型，获得坯体。成型坯体平整度误差在±0.3mm，厚度误差在±0.1mm。
在压机阶段严格控制压机冲压次数和压力，确保砖坯平整度误差在±0.3mm（传统误差±0.75mm），厚度误差±0.1mm（传统误差±0.3mm），确保粉料分布均匀一致，坯体致密度一致，减少烧成后大小头、变形等缺陷。
4）干燥压制成型后坯体；
5）布施底釉、喷墨打印图案、布施保护釉和抛釉；
6）入窑烧成。烧成温度为1200度，烧成周期为83分钟；
通过上述步骤，所得坯体热膨胀系数为51×10-7，釉层热膨胀系数为50×10-7。
延长窑炉急冷时间为16分钟，并在原55米长缓冷段增加10米缓冷管。
本发明延长窑炉急冷时间为16分钟（传统为10分钟），让砖坯表面与砖坯中心晶型转变更加均匀一致，并在原55米长缓冷段增加10米缓冷管，让砖坯缓慢充分释放热应力，减少砖坯破裂。
实施例3：
密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖坯体，所述坯体包括如下质量份数的组分：
钾钠长石18份，石英12份，粘土16份，硅灰石5份，透辉石6，高铝土4份，含锂陶瓷粉料39份；
所述含锂陶瓷粉料包括如下质量百分比的组成：
SiO2：73%，Al2O3：12%，Fe2O3：0.20%，TiO2：0.03%，CaO：1.8%，MgO ：1.03%，K2O：5.8%，Na2O：3.44%，Li2O：1.7%。
其中采用锂辉石和透锂长石引入锂。
所述釉层的质量分数组分为：
透锂长石28份，钾长石15，石英21份，粘土15份，煅烧氧化铝7份，霞石4份，烧滑石5份，熔块 5份。
生产过程步骤为：
1）对坯体原料进行球磨17小时,获得坯浆，坯体粉料细度为0.58%。
2）对坯浆进行喷雾造粒，获得坯体粉料；
3）对坯体粉料进行压制成型，获得坯体。成型坯体平整度误差在±0.3mm，厚度误差在±0.1mm。
在压机阶段严格控制压机冲压次数和压力，确保砖坯平整度误差在±0.3mm（传统误差±0.75mm），厚度误差±0.1mm（传统误差±0.3mm），确保粉料分布均匀一致，坯体致密度一致，减少烧成后大小头、变形等缺陷。
4）干燥压制成型后坯体；
5）布施底釉、喷墨打印图案、布施保护釉和抛釉；
6）入窑烧成。烧成温度为1180度，烧成周期为85分钟；
通过上述步骤，所得坯体热膨胀系数为45×10-7，釉层热膨胀系数为44×10-7。
延长窑炉急冷时间为17分钟，并在原55米长缓冷段增加10米缓冷管。
本发明延长窑炉急冷时间为17分钟（传统为10分钟），让砖坯表面与砖坯中心晶型转变更加均匀一致，并在原55米长缓冷段增加10米缓冷管，让砖坯缓慢充分释放热应力，减少砖坯破裂。
实施例4：
密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖坯体，所述坯体包括如下质量份数的组分：
钾钠长石26份，石英12份，粘土16份，硅灰石5份，透辉石6，高铝土4份，含锂陶瓷粉料31份；
所述含锂陶瓷粉料包括如下质量百分比的组成：
SiO2：73%，Al2O3：12%，Fe2O3：0.20%，TiO2：0.03%，CaO：2.2%，MgO ：1.03%，K2O：5.8%，Na2O：3.24%，Li2O：1.5%。
其中采用锂辉石和透锂长石引入锂。
所述釉层的质量分数组分为：
透锂长石33份，钾长石10，石英21份，粘土15份，煅烧氧化铝7份，霞石4份，烧滑石5份，熔块 5份。
生产过程步骤为：
1）对坯体原料进行球磨18小时,获得坯浆，坯体粉料细度为0.5%。
2）对坯浆进行喷雾造粒，获得坯体粉料；
3）对坯体粉料进行压制成型，获得坯体。成型坯体平整度误差在±0.3mm，厚度误差在±0.1mm。
在压机阶段严格控制压机冲压次数和压力，确保砖坯平整度误差在±0.3mm（传统误差±0.75mm），厚度误差±0.1mm（传统误差±0.3mm），确保粉料分布均匀一致，坯体致密度一致，减少烧成后大小头、变形等缺陷。
4）干燥压制成型后坯体；
5）布施底釉、喷墨打印图案、布施保护釉和抛釉；
6）入窑烧成。烧成温度为1150度，烧成周期为80分钟；
通过上述步骤，所得坯体热膨胀系数为52×10-7，釉层热膨胀系数为50×10-7。
延长窑炉急冷时间为18分钟，并在原55米长缓冷段增加10米缓冷管。
本发明延长窑炉急冷时间为18分钟（传统为10分钟），让砖坯表面与砖坯中心晶型转变更加均匀一致，并在原55米长缓冷段增加10米缓冷管，让砖坯缓慢充分释放热应力，减少砖坯破裂。
实施例5：
密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖坯体，所述坯体包括如下质量份数的组分：
钾钠长石18份，石英12份，粘土16份，硅灰石5份，透辉石6，高铝土8份，含锂陶瓷粉料35份；
所述含锂陶瓷粉料包括如下质量百分比的组成：
SiO2：73%，Al2O3：13.5%，Fe2O3：0.20%，TiO2：0.03%，CaO：1.8%，MgO ：1.03%，K2O：4.3%，Na2O：3.44%，Li2O：1.7%。
其中采用锂辉石和透锂长石引入锂。
透锂长石35份，钾长石13，石英21份，粘土15份，煅烧氧化铝7份，霞石4份，烧滑石5份，熔块 5份。
生产过程步骤为：
1）对坯体原料进行球磨15小时,获得坯浆，坯体粉料细度为0.6%。
2）对坯浆进行喷雾造粒，获得坯体粉料；
3）对坯体粉料进行压制成型，获得坯体。成型坯体平整度误差在±0.3mm，厚度误差在±0.1mm。
在压机阶段严格控制压机冲压次数和压力，确保砖坯平整度误差在±0.3mm（传统误差±0.75mm），厚度误差±0.1mm（传统误差±0.3mm），确保粉料分布均匀一致，坯体致密度一致，减少烧成后大小头、变形等缺陷。
4）干燥压制成型后坯体；
5）布施底釉、喷墨打印图案、布施保护釉和抛釉；
6）入窑烧成。烧成温度为1170度，烧成周期为86分钟；
通过上述步骤，所得坯体热膨胀系数为49×10-7，釉层热膨胀系数为48×10-7。
延长窑炉急冷时间为16分钟，并在原55米长缓冷段增加10米缓冷管。
本发明延长窑炉急冷时间为16分钟（传统为10分钟），让砖坯表面与砖坯中心晶型转变更加均匀一致，并在原55米长缓冷段增加10米缓冷管，让砖坯缓慢充分释放热应力，减少砖坯破裂。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖，其特征在于，由下至上依次包括坯体层和釉层；
所述坯体层包括如下质量份数的组分：
长石20～25份，石英12~16份，粘土12~16份，矿物盐12~16份，铝矾土6~8份，含锂陶瓷粉料20~40份；
所述釉层包括如下质量份数的组分：
长石25~43份，石英18~23份，粘土13~20份，煅烧氧化铝7~11份，霞石1~4份，烧滑石3~5份，熔块 2~5份。
2.根据权利要求1所述的密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖，其特征在于，所述含锂陶瓷粉料中至少包含有锂辉石、透锂长石、锂瓷石其中一种。
3.根据权利要求2所述的密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖，其特征在于，所述釉层的粘土主要由如下质量份数的组分组成：高岭土9~13份，煅烧高岭土 4~7份。
4.根据权利要求2所述的密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖，其特征在于，所述釉层的长石主要由如下质量份数的组分组成：透锂长石28~33份，钠长石7~10份。
5.根据权利要求1所述的密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖，其特征在于，所述含锂陶瓷粉料包括如下质量百分比的组成：SiO2：73~79%，Al2O3：10~14%，Fe2O3：0.05~0.20%，TiO2：0~0.03%，CaO：0.4~0.8%，MgO ：0.01~0.03%，K2O：3~6%，Na2O：2~5%，Li2O：0~4%。
6.根据权利要求1-5任一项所述的密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）对坯体原料进行球磨,获得坯浆，所述原料球磨时间为15~18小时；
所述坯浆细度为0.5~0.6%；
2）对坯浆进行喷雾造粒，获得坯体粉料；
3）对坯体粉料进行压制成型，获得坯体；
4）干燥；
5）布施底釉、喷墨打印图案、布施保护釉和抛釉；
6）入窑烧成；
所述坯体层热膨胀系数为44～52×10-7/K。
7.根据权利要求6所述的密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖的制备方法，其特征在于，所述烧成步骤中，烧成周期为80~90分钟，烧成温度为1150~1220℃。
8.根据权利要求7所述的密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖的制备方法，其特征在于，延长窑炉急冷时间为15～18分钟，并在原55米长缓冷段增加 9～11米缓冷管。
9.根据权利要求8所述的密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖，其特征在于，所述釉层膨胀系数为43～49×10-7/K。
10.根据权利要求9所述的密缝连纹低膨胀系数地暖瓷砖，其特征在于，所述釉层热膨胀系数≤坯体层热膨胀系数，釉层与坯体层热膨胀系数差控制在1～3×10-7/K 范围内。
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