CN115246709A - 一种高平整度的瓷砖及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及建筑材料技术领域，具体公开了一种高平整度的瓷砖及其生产工艺。一种高平整度的瓷砖，包括坯体、底釉层、面釉层，其特征在于：所述面釉层包括以下重量份原料：钾长石25‑27份、石英1‑3份、石灰石2‑4份、烧滑石5‑7份、氧化锌6‑8份、氧化铝6‑8份、硅灰石10‑12份、高岭土17‑19份；所述面釉层的化学组成为：SiO2 46.2‑48.9wt%、Al2O3 19.4‑22.3wt%、CaO+MgO 9.9‑11.7wt%、K2O+Na2O 6.5‑7.0wt%；其生产工艺包括备料、坯体制备、底釉层制备、面釉层制备、烧结、冷却。本申请的瓷砖具有较高的平整度与光泽度。
Description
技术领域
本申请涉及建筑材料技术领域，更具体地说，它涉及一种高平整度的瓷砖及其生产工艺。
背景技术
瓷砖，是以耐火的金属氧化物及半金属氧化物，经由研磨、混合、压制、施釉、烧结等过程，而形成的一种耐酸碱的瓷质或石质的建筑或装饰材料。按照品种分可以分为抛光砖、仿古砖、瓷片、全抛釉、抛晶砖、微晶石、劈开砖、广场砖等。
全抛釉陶瓷砖是传统抛光砖在表层施釉后抛光的产物，与传统抛光砖相比，全抛釉陶瓷砖产品不仅具有良好的抗污性，而且在花色上更为丰富，瓷砖高温烧制后，具有花纹色彩鲜艳，花色品种多样，纹理自然等特点。自从2010年喷墨印刷技术和镜面全抛工艺在建筑陶瓷生产中广泛使用后，全抛釉陶瓷砖的性能得到完美升级，产品集合了抛光砖、仿古砖、瓷片三种产品的优势，具备了抛光砖的光泽度、瓷质硬度，同时也拥有仿古砖的釉面高仿效果，以及瓷片釉面丰富的视觉效果。
针对上述相关技术，申请人发现全抛釉陶瓷砖存在表面平整度欠佳的问题。
发明内容
为了提高瓷砖表面平整度，本申请提供一种高平整度的瓷砖及其生产工艺。
第一方面，本申请提供一种高平整度的瓷砖，采用如下的技术方案：
一种高平整度的瓷砖，包括坯体、底釉层、面釉层，其特征在于：
所述面釉层包括以下重量份原料：钾长石25-27份、石英1-3份、石灰石2-4份、烧滑石5-7份、氧化锌6-8份、氧化铝6-8份、硅灰石10-12份、高岭土17-19份；
所述面釉层的化学组成为：SiO2 46.2-48.9wt％、Al2O3 19.4-22.3wt％、CaO+MgO9.9-11.7wt％、K2O+Na2O6.5-7.0wt％。
通过采用上述技术方案，通过原料调节对面釉层中的成分进行调节，其中，SiO2是生成玻璃质的主要成分，调整面釉层釉料中石英含量，减少面釉的热膨胀系数，K2O、Na2O、CaO、MgO起着熔剂的作用，K2O、Na2O、CaO、MgO的含量配比，避免在高温时，釉料粘度过大，提高高温时釉料的流动性，SiO2、K2O、Na2O、CaO、MgO之间相协同，保证面釉层的成型条件，降低面釉层成型时发生釉料堆积等现象，有利于提高面釉层成型后的光泽度与平整度。Al2O3是形成釉的网络中间体，既能与SiO2结合，也能与K2O、Na2O、CaO、MgO等碱性氧化物结合，调整各成分之间的配比，可以提高面釉层的化学稳定性、表面硬度和平整度。
优选的，所述氧化锌以纳米Ag/ZnO复合粉料的形式添加。
通过采用上述技术方案，纳米Ag/ZnO复合粉料的加入，可以对面釉层的烧结起到明显促进作用，提高面釉层的致密性；降低钾长石和石英晶相的转化温度，促进锌尖晶石在较低温生成，有利于降低面釉层的烧结温度，提高面釉层质量；另外，纳米Ag/ZnO复合粉体中由于银的掺杂及材料的纳米级尺寸能够更显著提高釉面性能，有效避免釉面的针孔缺陷，使得高温制备的釉面陶瓷釉层气泡少且小，促进釉面平滑光润，提高釉面平整度。
优选的，所述纳米Ag/ZnO复合粉料的制备方法为：
以七水硫酸锌和硝酸银配制混合溶液，边搅拌边加入草酸溶液，搅拌后静置陈化、抽滤、洗涤、干燥、焙烧得到纳米Ag/ZnO复合粉料，其中银/锌离子浓度摩尔比1：(15-25)。
优选的，所述银/锌离子浓度摩尔比1：20。
通过采用上述技术方案，对银/锌离子浓度摩尔比进行限定调节，从而对纳米Ag/ZnO复合粉料中Ag与ZnO的的比例，调整Ag与ZnO在面釉层中的配比，充分发挥Ag对ZnO协效作用，进一步有效避免釉面的针孔缺陷，使得高温制备的釉面陶瓷釉层气泡少且小，促进釉面平滑光润，提高釉面平整度。
优选的，所述底釉层包括以下重量份原料：所述底釉层包括以下重量份原料：钠长石25-30份、石英9-15份、石灰石5-8份、烧滑石7-10份、氧化锌3-5份、氧化铝6-9份、硅灰石5-8份、高岭土10-15份。
通过采用上述技术方案，对底釉与面釉的原料配比进行调节，使得底釉的化学组成应与面釉的化学组成既相近，但又要保持适当的差别，这样，釉与坯体在高温下相互作用，使釉中的组分，特别是碱性氧化物和坯体充分反应而渗入坯体，同时也促进坯体中的成分进入釉层，形成坯釉结合层，提高瓷砖的表面平整度。
优选的，所述面釉层的厚度为0.6-0.7mm，所述底釉层的厚度为0.4-0.5mm。
坯体与釉层之间存在一定的膨胀系数差，釉层的厚度不同时，坯、釉之间产生的应力也发生变化，可能会造成瓷砖表面平整度较差。通过采用上述技术方案，对底釉层的厚度与面釉层的厚度进行调节限定，降低底釉层与坯体之间、底釉层与面釉层之间产生膨胀差异，保证烧结成型后瓷砖的平整度。
优选的，所述坯体包括以下重量份原料：水洗泥30-40份、高岭土40-50份、石英25-35份、高铝粉8-10份、钾长石20-30份、钠长石20-30份、聚丙烯酸钠0.3-0.5份、硅酸钠0.1-0.3份。
通过采用上述技术方案，对坯体原料进行限定，与底釉层进行配合，降低坯体与底釉层之间的膨胀系数差，有利于提高烧结成型后瓷砖的平整度。聚丙烯酸钠与硅酸钠配合，有助于提高坯体粉料的分散性，使得粉料在填充时更加均匀，降低在烧成过程中，由于砖坯各部分致密度不同，而产生不同程度的收缩，使素坯产生不规则变形，从而引起釉烧产品的不规则变形的几率，有利于提高瓷砖的平整度。
优选的，所述坯体还包括10-15重量份废瓷粉。
通过采用上述技术方案，在坯体中添加废瓷粉，使坯体的膨胀系数与底釉层更为接近，并且，废瓷粉还能加速水分的排除，提高坯体与底釉层的结合力，从而降低形变的发生，保证烧结成型后瓷砖的平整度。
第二方面，本申请提供一种高平整度的瓷砖的生产工艺，采用如下的技术方案：一种高平整度的瓷砖的生产工艺，包括以下步骤：
S1.备料：将坯体原料、底釉层原料、面釉层原料分别进行混合、球磨备用；
S2.坯体制备：将S1球磨后的胚体原料进行压制成型，得到坯体；
S3.底釉层制备：在S2得到的坯体上喷淋S1得到的底釉层原料，得到底釉层；
S4.面釉层制备：在S3得到的底釉层上喷淋S1得到的面釉层原料，得到面釉层；
S5.烧结：在1100-1150℃的温度下进行烧结；
S6.冷却。
优选的，所述冷却包括极冷期和缓冷期，极冷期温度为煅烧温度至900-920℃、降温速率为145-155℃，缓冷期温度为900-920℃至180-200℃、降温速率为68-72℃/min。
通过采用上述技术方案，煅烧后的胚体处于熔融状态，处于一个松软的状态，煅烧完成后，直接从松软状态以较高的降温速率进行急速冷却，使得坯体快速成型，可以降低坯体发生变形的几率，同时还可以降低坯体表面产生坑洼的几率；急速冷却成型后，以较低的降温速率进行缓慢冷却，可以对坯体更好的进行定型，有利于提高瓷砖表面的平整度。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请对SiO2、K2O、Na2O、CaO、MgO、Al2O3的配比进行调节限定，SiO2减少面釉的热膨胀系数，K2O、Na2O、CaO、MgO起着熔剂的作用，避免在高温时，釉料粘度过大，提高高温时釉料的流动性，Al2O3是形成釉的网络中间体，既能与SiO2结合，也能与K2O、Na2O、CaO、MgO等碱性氧化物结合，各成分之间相协同，生产的瓷砖中心弯曲度可以达到0.33-0.14％、边弯曲度可以达到0.24-0.05％、翘曲度可以达到0.1％、光泽度可以达到83.5-93.3。
2、本申请中优选采用氧化锌以纳米Ag/ZnO复合粉料的形式添加，生产的瓷砖中心弯曲度可以达到0.20-0.14％、边弯曲度可以达到0.11-0.05％、翘曲度可以达到0.1％、光泽度可以达到91.1-93.3，进一步提高了瓷砖平整度。
3、本申请采用急速冷却与缓慢冷却相结合，急速冷却使得坯体快速成型，可以降低坯体发生变形、产生坑洼的几率；急速冷却成型后，缓慢冷却，可以对坯体更好的进行定型，有利于提高瓷砖表面的平整度。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
原料和中间体的制备例
原料
钾长石的化学组成为：SiO271.65％、Al2O315.54％、Fe2O30.17％、CaO0.50％、MgO0.02％、K2O8.79％、Na2O2.82％、TiO0.01％、I.L0.45％；
石英的化学组成为：SiO298.43％、Al2O30.92％、Fe2O30.12％、CaO0.04％、MgO0.03％、K2O0.12％、Na2O0.01％、I.L0.32％；
石灰石的化学组成为：SiO20.67％、Al2O30.26％、Fe2O30.04％、CaO55.97％、MgO0.98％、K2O0.01％、Na2O0.01％、TiO0.03％、I.L42.00％；
烧滑石的化学组成为：SiO264.53％、Fe2O30.04％、CaO4.57％、MgO30.27％、K2O0.02％、Na2O0.04％、TiO0.04％、I.L0.43％；
硅灰石的化学组成为：SiO250.52％、Al2O30.31％、Fe2O30.09％、CaO42.56％、MgO2.51％、K2O0.08％、Na2O0.09％、TiO0.12％、I.L4.6％；
高岭土的化学组成为：SiO255.56％、Al2O332.48％、Fe2O30.29％、CaO0.08％、MgO0.65％、K2O0.07％、Na2O0.09％、TiO0.05％、I.L10.2％.
制备例
制备例1
一种纳米Ag/ZnO复合粉料，其制备方法为：
将七水硫酸锌和硝酸银混合配制混合液，使得混合液中银/锌离子浓度摩尔比1：15，在磁力搅拌作用下加入草酸溶液，草酸溶液与混合液等体积加入，草酸溶液加入后继续搅拌3min，然后静置陈化、抽滤，抽滤得到的沉淀经过水洗。乙醇清洗，然后在105℃环境下干燥2h，干燥后进行焙烧，得到纳米Ag/ZnO复合粉料。
制备例2
与制备例1不同的是，制备例2中银/锌离子浓度摩尔比1：20。
制备例3
与制备例1不同的是，制备例2中银/锌离子浓度摩尔比1：25。
实施例
实施例1
一种高平整度的瓷砖，其生产工艺为：
S1.备料：按照表1中的原料配比将坯体原料、底釉层原料、面釉层原料分别进行混合、球磨备用；
S2.坯体制备：将S1球磨后的胚体原料进行压制成型，得到坯体；
S3.底釉层制备：在S2得到的坯体上喷淋S1得到的底釉层原料，得到底釉层，底釉层厚度为0.4mm；
S4.面釉层制备：在S3得到的底釉层上喷淋S1得到的面釉层原料，得到面釉层，面釉层的厚度为0.7mm；
S5.烧结：在1130℃的温度下进行烧结；
S6.冷却，以68℃/min的降温速率进行冷却。
表1实施例1-5中原料配比表(kg)
表2实施例1-5中面釉层的化学组成(％)
| SiO2 | Al2O3 | CaO+MgO | K2O+Na2O | |
| 实施例1 | 48.8 | 22.3 | 9.9 | 6.5 |
| 实施例2 | 48.8 | 22.3 | 9.9 | 6.5 |
| 实施例3 | 48.8 | 22.3 | 9.9 | 6.5 |
| 实施例4 | 47.5 | 20.8 | 10.8 | 6.7 |
| 实施例5 | 46.2 | 19.4 | 11.7 | 7.0 |
实施例6
与实施例4不同的的是，实施例6中底釉层厚度为0.5mm，面釉层厚度为0.6mm。
实施例7
与实施例4不同的是，实施例7中底釉层厚度为0.5mm，面釉层厚度为0.4mm。
实施例8-10
与实施例4不同的是，实施例8-10中的坯体还分别包括10kg、15kg、20kg废瓷粉。
实施例11-13
与实施例9不同的是，实施例11-13中的氧化锌分别以制备例1-3中的纳米Ag/ZnO复合粉料的形式添加。
实施例14
与实施例12不同的是，实施例14中步骤S6冷却包括极冷期和缓冷期，极冷期温度为煅烧温度至900℃、降温速率为145℃，缓冷期温度为900℃至200℃、降温速率为72℃/min。
实施例15
与实施例12不同的是，实施例15中步骤S6冷却包括极冷期和缓冷期，极冷期温度为煅烧温度至910℃、降温速率为150℃，缓冷期温度为910℃至190℃、降温速率为70℃/min。
实施例16
与实施例12不同的是，实施例16中步骤S6冷却包括极冷期和缓冷期，极冷期温度为煅烧温度至920℃、降温速率为155℃，缓冷期温度为920℃至180℃、降温速率为68℃/min。
实施例17
与实施例12不同的是，实施例16中步骤S6冷却，以150℃/min的降温速率进行冷却。
对比例
对比例1
与实施例1不同的是，对比例1中石灰石的添加量为1kg、烧滑石的添加量为5kg，调整CaO+MgO的重量百分比为8.7％、K2O+Na2O的重量百分比为6.7wt％。
对比例2
与实施例1不同的是，对比例2中钾长石的添加量为23kg、石灰石的添加量为7kg，调整CaO+MgO的重量百分比为13.0％、K2O+Na2O的重量百分比为5.7wt％。
性能检测试验
检测方法
按照《陶瓷砖试验方法第2部分：尺寸和表面质量的检验》GB/T3810.2-2016中的方法对实施例1-17以及对比例1-2中的瓷砖的平整度进行检测，检测结果见表3。
按照《建筑饰面材料镜向光泽度测定方法》GB/T 13891-2008中的方法对实施例1-17以及对比例1-2中的瓷砖的光泽度进行检测，检测结果见表3。
表3性能检测结果
结合实施例1-17和对比例1-2，并结合表3可以看出，实施例1-17中生产的瓷砖的平整度以及光泽度均优于对比例1-2，这说明本申请生产的瓷砖在平整度方面表现更优。
结合实施例1-5与对比例1-3，并结合表3可以看出，对面釉层的面料进行调节，生产的瓷砖的平整度也会随之变化，其中实施例1-5中生产的瓷砖的平整度优于对比例1-2，这可能是因为，SiO2减少面釉的热膨胀系数，K2O、Na2O、CaO、MgO起着熔剂的作用，避免在高温时，釉料粘度过大，提高高温时釉料的流动性，Al2O3是形成釉的网络中间体，既能与SiO2结合，也能与K2O、Na2O、CaO、MgO等碱性氧化物结合，调整各成分之间的配比在本申请限定的范围内，提高了瓷砖平整度。
结合实施例4与实施例8-10，并结合表3可以看出，实施例8-10中生产的瓷砖的平整度优于实施例4，这可能是因为在坯体中添加废瓷粉，使坯体的膨胀系数与底釉层更为接近，并且，废瓷粉还能加速水分的排除，提高坯体与底釉层的结合力，从而降低形变的发生，提高了瓷砖的平整度。
结合实施例9与实施例12-13，并结合表3可以看出，实施例12-13中生产的瓷砖的平整度优于实施例9，这可能是因为纳米Ag/ZnO复合粉体不仅保持了ZnO的功能作用，同时由于银的掺杂及材料的纳米级尺寸能够更显著提高釉面性能，有效避免釉面的针孔缺陷，使得高温制备的釉面陶瓷釉层气泡少且小，促进釉面平滑光润，提高了瓷砖平整度。
结合实施例12与实施例14-17，并结合表3可以看出，实施例14-16中生产的瓷砖的平整度优于实施例12与实施例17，这可能是采用急速冷却与缓慢冷却相结合，急速冷却使得坯体快速成型，可以降低坯体发生变形、产生坑洼的几率；急速冷却成型后，缓慢冷却，可以对坯体更好的进行定型，有利于提高瓷砖表面的平整度。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种高平整度的瓷砖，包括坯体、底釉层、面釉层，其特征在于：
所述面釉层包括以下重量份原料：钾长石25-27份、石英1-3份、石灰石2-4份、烧滑石5-7份、氧化锌6-8份、氧化铝6-8份、硅灰石10-12份、高岭土17-19份；
所述面釉层的化学组成为：SiO2 46.2-48.9wt%、Al2O3 19.4-22.3wt%、CaO+MgO9.9-11.7wt%、K2O+Na2O6.5-7.0wt%。
2.根据权利要求1所述的一种高平整度的瓷砖，其特征在于：所述氧化锌以纳米Ag/ZnO复合粉料的形式添加。
3.根据权利要求2所述的一种高平整度的瓷砖，其特征在于：所述纳米Ag/ZnO复合粉料的制备方法为：
以七水硫酸锌和硝酸银配制混合溶液，边搅拌边加入草酸溶液，搅拌后静置陈化、抽滤、洗涤、干燥、焙烧得到纳米 Ag/ZnO复合粉料，其中银/锌离子浓度摩尔比1：（15-25）。
4.根据权利要求2所述的一种高平整度的瓷砖，其特征在于：所述银/锌离子浓度摩尔比1：20。
5.根据权利要求1所述的一种高平整度的瓷砖，其特征在于：所述底釉层包括以下重量份原料：钠长石25-30份、石英9-15份、石灰石5-8份、烧滑石7-10份、氧化锌3-5份、氧化铝6-9份、硅灰石5-8份、高岭土10-15份。
6.根据权利要求1所述的一种高平整度的瓷砖，其特征在于：所述面釉层的厚度为0.6-0.7mm，所述底釉层的厚度为0.4-0.5mm。
7.根据权利要求1所述的一种高平整度的瓷砖，其特征在于：所述坯体包括以下重量份原料：水洗泥30-40份、高岭土40-50份、石英25-35份、高铝粉8-10份、钾长石20-30份、钠长石20-30份、聚丙烯酸钠0.3-0.5份、硅酸钠0.1-0.3份。
8.根据权利要求1所述的一种高平整度的瓷砖，其特征在于：所述坯体还包括10-15重量份废瓷粉。
9.一种权利要求1-8任一所述的高平整度的瓷砖的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1.备料：将坯体原料、底釉层原料、面釉层原料分别进行混合、球磨备用；
S2.坯体制备：将S1球磨后的胚体原料进行压制成型，得到坯体；
S3.底釉层制备：在S2得到的坯体上喷淋S1得到的底釉层原料，得到底釉层；
S4.面釉层制备：在S3得到的底釉层上喷淋S1得到的面釉层原料，得到面釉层；
S5.烧结：在1100-1150℃的温度下进行烧结；
S6.冷却。
10.根据权要要求9所述的一种高平整度的瓷砖的生产工艺，其特征在于，所述冷却包括极冷期和缓冷期，极冷期温度为煅烧温度至900-920℃、降温速率为145-155℃，缓冷期温度为900-920℃至180-200℃、降温速率为68-72℃/min。
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