CN115677331B

CN115677331B - 一种抗冲击高强度陶瓷岩板及其制备方法

Info

Publication number: CN115677331B
Application number: CN202211465420.8A
Authority: CN
Inventors: 郑国钰; 古战文; 吕正平; 林育成; 蒋永光; 赖文琦; 范建辉; 李映余
Original assignee: Dongguan City Wonderful Ceramics Industrial Park Co Ltd; Jiangxi Hemei Ceramics Co Ltd; Jiangxi Wonderful Ceramics Co Ltd
Current assignee: Dongguan City Wonderful Ceramics Industrial Park Co Ltd; Jiangxi Hemei Ceramics Co Ltd; Jiangxi Wonderful Ceramics Co Ltd
Priority date: 2022-11-22
Filing date: 2022-11-22
Publication date: 2023-09-12
Anticipated expiration: 2042-11-22
Also published as: CN115677331A

Abstract

本发明公开一种抗冲击高强度陶瓷岩板及其制备方法，陶瓷岩板包括岩板坯，按质量百分比计，所述岩板坯的化学成分包括：SiO₂：64.5％～66.5％、AL₂O₃：22.00％～24.00％、Fe₂O₃:0.25％～0.55％、CaO：0.1～0.3％、MgO:0.5～1.3％、K₂O：2.5～3.0％、Na₂O：1.9％～2.3％、酌减3.6％～4.2％。该陶瓷岩板成品抗折强度可达58～65MPa,裸砖抗冲击性能可承受1磅铁球40厘米高的自由落体冲击3次或以上不破裂，明显高于天然石材、常规陶瓷岩板、台面用陶瓷岩板，对照对覆网和背胶的要求下降下仍轻易可满足产品的抗冲击性能。

Description

一种抗冲击高强度陶瓷岩板及其制备方法

技术领域

本发明涉及陶瓷技术领域，尤其涉及一种抗冲击高强度陶瓷岩板及其制备方法。

背景技术

陶瓷板材应用越来越广泛，茶几，酒吧，厨房整装台面等等，其在高端家居产品市场中的占有率将的不断增大。由于石材、人造大理石等等存在耐污、耐久、硬度、耐磨等方面较差的特点，而且其厚度通常达到需15-24mm才能达到破坏强度、抗冲强度等，无形中需加重承重支架的荷载而不利于轻便化。目前，行业为提高产品的抗冲击性能，普遍以底面覆网的方式来提高其抗冲击性能，这种确实可以其抗冲击性能，但与覆网的规格及粘结胶的品种有很大的关系，真正能反映产品抗冲击性能的应是无覆网裸砖的抗冲击性能。

CN114349479B,通过引入表面具有凸起点状结构氧化铝的片状氧化铝，增强大粒径片状氧化铝与建筑陶瓷的界面结合、减弱大粒径片状氧化铝掺加对建筑陶瓷致密化的抑制作用，从而解决大粒径的片状氧化铝显著降低建筑陶瓷致密度、二者界面结合差，不利于提升建筑陶瓷力学强度与韧性的技术难题。其特点为烧成温度高1150-1220℃，最高烧成温度保温时间长20-40分钟。

CN113997681A，通过在陶瓷板的表面覆盖网布和胶黏剂复合的复合网，在受到外力冲击时，薄型陶瓷板先发生应力应变，应变能随后传递到复合网，结合网布和胶黏剂的复合网起到类似钢筋混凝土的作用得以吸收大部分应变能，从而使得薄型陶瓷板的抗冲击性能提升。该方法是通过在陶瓷板的表面覆盖网布和胶黏剂复合的复合网来提高陶瓷岩板的抗冲击性能，产品的抗冲击性能受贴网的要求有影响，不能完全反映出砖的抗冲击性能，且工艺复杂，成本高。

产品的抗冲击性能强弱又和产品厚度成正比关系，业内有极少量的陶瓷岩板厚度达到13mm以上时可满足测试，但由于其烧成周期均在120分钟以上、铝含量均在25以上，烧成温度在1230度以上，造成生产成本偏高而难于市场化。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

基于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抗冲击高强度陶瓷岩板及其制备方法，旨在解决现有陶瓷岩板抗冲击性能差，烧成周期长的问题。

本发明的技术方案如下：

本发明的第一方面，提供一种抗冲击高强度陶瓷岩板，其中，包括岩板坯，按质量百分比计，所述岩板坯的化学成分包括：

SiO₂：64.5％～66.5％、AL₂O₃：22.00％～24.00％、Fe₂O₃:0.25％～0.55％、CaO：0.1～0.3％、MgO:0.5～1.3％、K₂O：2.5～3.0％、Na₂1.9％～2.3％、酌减3.6％～4.2％。

可选地，所述的抗冲击高强度陶瓷岩板，其中，所述抗冲击高强度陶瓷岩板还包括设置在所述岩板坯表面的釉层，构成所述釉层的釉料的膨胀系数与构成所述岩板坯的坯料的膨胀系数的差值范围为0～5.9×10^-7I/K。

本发明的第二方面，提供一种上述所述的抗冲击高强度陶瓷岩板的制备方法，其中，方法包括如下步骤：

提供预磨混合料，所述预磨混合料的细度D50小于2.5微米；所述预磨混合料包括：α氧化铝粉，所述α氧化铝粉的粒径为1～2.0微米；

将所述预磨混合料分散湿至所述坯料中，按所需尺寸和厚度压制成型，干燥后入窑烧结，得到所述抗冲击高强度陶瓷岩板。

可选地，所述的抗冲击高强度陶瓷岩板的制备方法，其中，按质量百分比计，所述预磨混合料包括以下组分：

高岭土20～35％、强塑土5～15％、高硅钾长石30～45％、煅烧滑石粉1～4％、高钠高铝长石粉8～11％，α氧化铝粉6～12％；其中所述高岭土中碳含量小于等于0.2％；所述强塑土中碳含量小于等于0.5％；所述高硅钾长石的莫氏硬度大于6级。

可选地，所述的抗冲击高强度陶瓷岩板的制备方法，其中，所述预磨混合料的制备方法包括：

按配方比例高岭土20～45％、强塑土6～20％、高硅钾长石50～60％，称取所述高岭土、强塑土、高硅钾长石；

将所述高岭土、强塑土、高硅钾长石相混合，得到混合料；

将减水剂加入到所述混合料中，研磨处理，得到所述预磨混合料；其中，所述减水剂的加入量为所述混合料总重量的0.2～0.35％；所述高硅钾长石细度为30～80目。

可选地，所述的抗冲击高强度陶瓷岩板的制备方法，其中，在入窑烧结之前还包括在压制成型后的坯体表面喷淋釉料。

可选地，所述的抗冲击高强度陶瓷岩板的制备方法，其中，所述入窑烧结的烧结温度为1130～1150℃。

可选地，所述的抗冲击高强度陶瓷岩板的制备方法，其中，所述坯体的烧结温度与所述釉料的烧结温度之差小于20℃。

可选地，所述的抗冲击高强度陶瓷岩板的制备方法，其中，所述高岭土中氧化锂含量小于等于0.1％，所述强塑土中氧化锂含量小于等于0.1％。

可选地，所述的抗冲击高强度陶瓷岩板的制备方法，其中，所述抗冲击高强度陶瓷岩板的厚度为12～12.5mm。

有益效果：与现有技术相比，本发明所提供的陶瓷岩板，成品抗折强度可达58～65MPa,裸砖抗冲击性能可承受1磅铁球40厘米高的自由落体冲击3次或以上不破裂，明显高于天然石材、常规陶瓷岩板、台面用陶瓷岩板，对照对覆网和背胶的要求下降下仍轻易可满足产品的抗冲击性能。

附图说明

图1为实施例1制备得到的陶瓷岩板放大倍数为1000的扫描电镜图；

图2为实施例1制备得到的陶瓷岩板放大倍数为2000的扫描电镜图；

图3为实施例1制备得到的陶瓷岩板放大倍数为5000的扫描电镜图。

具体实施方式

本发明提供一种抗冲击高强度陶瓷岩板及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语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方式的目的，不是旨在于限制本发明。

为了提升陶瓷岩板的抗冲击性，现有技术通常采用底面覆网、表面覆盖网布和胶黏剂复合的复合网或者在坯料中引入表面具有凸起点状结构氧化铝的片状氧化铝。经发明人研究发现，虽然通过覆网可以替身陶瓷岩板的抗冲击性能，但是，在实际的生产中需要考虑覆网的规格及粘结剂的品种性能等因素，使得生产成本增加，生产工艺步骤繁琐，而引入表面具有凸起点状结构氧化铝的片状氧化铝，导致烧成温度要达到1150～1220℃，最高烧成温度保温时间长20～40分钟。造成生产成本偏高而难于市场化。

为了解决上述技术问题，本发明的发明人提出了一种抗冲击高强度陶瓷岩板的制备方法，即在坯体配方中引入预磨混合料，粒径为1-2.0微米的α氧化铝粉，降低原料中带入的游离石英粒径，并保证较低塑性料情况下的坯料足够的塑性和强度，实现烧成温度低于1170度、烧成时间小于90分钟、最高烧成温度保温时间5-8分钟的低温快烧。具体来说，方法包括如下步骤：

S10、提供预磨混合料，所述预磨混合料的细度D50小于2.5微米；所述预磨混合料包括：α氧化铝粉，所述α氧化铝粉的粒径为1～2.0微米。通过将α氧化铝粉细度控制在1～2.0微米，使得其在坯体中充分分散性和易于坯体烧结，以及不会由于粒径过细而参与玻化反应形成玻璃相而降低抗冲击强度。如果引入的α氧化铝粒度偏粗，同比例情况下一方面会明显提高烧结温度，而且分散均匀性明显下降时会导致抗冲击性能下降；偏细则容易造成被玻化反应成玻璃相而达不到效果。

在步骤S10之后包括步骤S20、将所述预磨混合料分散至坯料中，按所需尺寸和厚度压制成型，干燥后入窑烧结，得到所述抗冲击高强度陶瓷岩板。其中，入窑烧结的烧结温度为1130～1150℃。

在本实施例中，预磨混合料的制备方法包括：按配方比例(高岭土25～45％、膨润土6～20％、高硅钾长石50～60％)称取物料，并将称取得到的物料进行混合，接着按总配料量的0.2～0.35％加入三聚作为减水剂进行研磨，研磨到细度D50小于2.5微米，得到预磨混合料。其中，将高硅钾长石的占比小于50％时，达不到预磨效果(高硅钾长石本身为球磨辅助介质)；高硅钾长石的占比大于60％时，会影响坯体的塑性和强度。

高硅钾长石莫氏硬度6级或以上以及和粒径在30～80目范围，起到辅助球磨介质的作用。高硅钾长石硬度不够对作为球磨辅助介质的效果明显减弱，或者完全起不到效果，导致粒径基本无法达到，或者球磨时间需增加多倍以上才能达到预期粒径。作为球磨辅助介质的瘠高硅钾长石粒径粗或过细也是影响球磨效率，或者将无法达到预磨混合料预期粒径。

在本实施例一种实现方式中，步骤S10中按质量百分比计，所述预磨混合料包括：高岭土20～35％、强塑土5～15％、高硅钾长石30～45％、煅烧滑石粉1～4％、高钠高铝长石粉8～11％，α氧化铝粉6～12％；其中所述高岭土中碳含量小于等于0.2％；所述强塑土中碳含量小于等于0.5％；所述高硅钾长石的莫氏硬度大于6级。所述高岭土中氧化锂含量小于等于0.1％，所述强塑土中氧化锂含量小于等于0.1％。通过在坯料中引入预磨混合料，降低了塑性料使用比例，有利于低温快烧。通过改变和控制煅烧α氧化铝以及氧化硅的粒径细度，并改变其活性，使其有利于形成最合理的晶相，并减少游离硅的存在，从而减少产品中微裂纹的数量，增强了产品抗冲击性能，大大降低了对背胶和覆网的技术要求。

在本实施例中，在坯料中引入预磨混合料，使得生坯强度和干坯强度分别可达到1.5MPa和4.0MPa以上，完全可满足生产大规岩板的塑性和强度要求。预磨混合料中的氧化硅粒径基本小于3.5微米，超细粒径游离硅将加快高温下的玻化反应速度，游离硅被玻化后将降低石英晶型转变导致的微裂纹产生，影响冲击性能，所以尽量降低配方中氧化硅粒径将有效提高产品的冲击性能。预磨混合料粒径小有利于提高强度和塑性，但过细则会造成坯体收缩过大，有可能导致出窑尺寸不能满足产品尺寸要求。

在本实施例中，步骤S20中坯料细度控制在325目筛余≤0.2～0.5％，坯料的过筛除铁、制粉、成型、干燥等工艺无特殊要求，可按本行业公知的流程和方法进行。由于本发明对塑性料进行了超细预处理，按行业常规成型设备和压力，生坯和干坯强度分别可达到1.0MPa和2.8MPa，完全满足厚度为12mm或以上的1600×3200及以下规格的塑性和强度生产要求。

在本实施例中，由于本发明使用了低碳及较低占比含量的塑性原料，烧成可根据产能需要进行快烧，产品吸水率需严格控制在0.05～0.5％，体密度控制≥2.43克/立方厘米，烧成收缩率可能会达到11％或以上。吸水率过小，将会促使α氧化铝玻化过多，明显降低抗冲击性能，吸水率过大，烧结度不够，产品体密度偏低，也会造成强度偏低，同样抗冲击性能达不到。12～12.5mm厚度的大规格产品烧成时间可缩短到90分钟之内仍具有较好的抗冲击性能；烧成温度可以在“福禄小环”环温1130～1150度内进行，成品抗折强度可达58～65MPa,裸砖抗冲击性能可承受1磅铁球40厘米高的自由落体冲击3次或以上不破裂，明显高于天然石材、常规陶瓷岩板、台面用陶瓷岩板，对照对覆网和背胶的要求下降下仍轻易可满足产品的抗冲击性能。

在本实施例一种实现方式中，在入窑烧结之前还包括在压制成型后的坯体表面喷淋釉料。即可根据釉面装饰需要对坯体表面进行施釉和喷墨等装饰，控制釉料的膨胀系数与坯的匹配性，坯的膨胀系数差值控制在0～5.9*10^-7I/K内，坯釉的烧结温度差异小于20度，坯釉膨胀系数和烧结温度偏差过大，明显影响抗冲击性能。坯釉膨胀系数与温度差异越大，釉量的影响也越明显，故施釉量和喷墨量均宜控制较小为佳。需要说明的是，对半成品进行磨边、抛光等处理，不影响其抗冲击性能，可以按需要进行。

下面通过具体的制备实施例来对本发明所提供的抗冲击高强度陶瓷岩板的制备方法做进一步的解释说明。

实施例1

预磨混合料配方按照质量百分百计组成如下：

高岭土20％、强塑土6％、高硅钾长石30％、煅烧滑石粉1％、高钠高铝长石粉8％，α氧化铝粉6％，粒径为1微米；其中所述高岭土中碳含量0.2％；所述强塑土中碳含量0.5％；所述高硅钾长石的莫氏硬度6级。

将上述预磨混合料以浆料的形式加入到坯料配方中，所得到的粉料，其成分按照质量百分百计，组成如下：

SiO₂：64.5％、AL₂O₃：22.00％、Fe₂O₃:0.25％、CaO：0.1％、MgO:0.5％、K₂O：2.5％、Na₂1.9％、酌减3.6％。

将上述粉料按1600mm×3200mm和按12.0-12.5mm的出窑厚度压制成型，干燥后入窑烧结，烧结温度为1130℃，烧结时间75分钟，得到抗冲击高强度陶瓷岩板，其扫描电镜图如图1至图3所示，可以看到陶瓷岩板的内部有一些孔洞。

实施例2

预磨混合料配方按照质量百分百计组成如下：

高岭土35％、强塑土15％、高硅钾长石45％、煅烧滑石粉4％、高钠高铝长石粉11％，α氧化铝粉12％，粒径为2.0微米；其中所述高岭土中碳含量0.1％；所述强塑土中碳含量0.4％；所述高硅钾长石的莫氏硬度6级。

SiO₂：66.5％、AL₂O₃：24.00％、Fe₂O₃:0.55％、CaO：0.3％、MgO:1.3％、K₂O：3.0％、Na₂2.3％、酌减4.2％。

将上述粉料按1600mm×3200mm和按12.0-12.5mm的出窑厚度压制成型，干燥后入窑烧结，烧结温度为1150℃，烧结时间85分钟，得到抗冲击高强度陶瓷岩板。

对实施例1制备得到的产品切割成660*810的标准进行测试，454克(1磅)重量的钢球落球冲击性能测试借鉴JC/T908-2013人造石的抗冲击性能测试方法，对比抗冲击陶瓷板和其它产品抗冲击性能：

球体自由落体冲击性能测试(均不覆网)如下表：

名称	规格/mm	厚度/mm	冲击高度/CM	球重/克
						天然石材	660*810	12.0-12.5	25	454	1次裂
普通岩板	660*810	12.0-12.5	30	454	1次裂
						台面用陶瓷岩板	660*810	12.0-12.5	35	454	1次裂
抗冲击陶瓷板	660*810	12.0-12.5	40	454	3次不裂

根据GB/T 3810.4-2016《陶瓷砖试验方法第4部分：断裂模数和破坏强度的测定》测得抗冲击陶瓷岩板断裂模数为63MPa、破坏强度为6122N。

	规格/mm	厚度/mm	破坏强度(KN)	断裂模数(MPa)
					天然石材	660*810	12.0-12.5	2658	28
普通岩板	660*810	12.0-12.5	4037	42
					台面用陶瓷岩板	660*810	12.0-12.5	5763	48
抗冲击陶瓷板	660*810	12.0-12.5	6122	63

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种抗冲击高强度陶瓷岩板的制备方法，其特征在于，方法包括如下步骤：

提供预磨混合料，所述预磨混合料的细度D50小于2.5微米；所述预磨混合料包括：高岭土、强塑土、高硅钾长石、煅烧滑石粉、高钠高铝长石粉和α氧化铝粉，所述α氧化铝粉的粒径为1～2.0微米；

将所述预磨混合料分散至坯料中，按所需尺寸和厚度压制成型，干燥后入窑烧结，得到所述抗冲击高强度陶瓷岩板；其中，所述预磨混合料占所述坯料质量比的75～90%；

所述预磨混合料包括以下组分：

高岭土20～35%、强塑土5～15%、高硅钾长石30～45%、煅烧滑石粉1～4% 、高钠高铝长石粉 8～11%，α氧化铝粉 6～12%；其中所述高岭土中碳含量小于等于0.2%；所述强塑土中碳含量小于等于0.5%；

按质量百分比计，岩板坯的化学成分包括：

SiO₂：64.5%～66.5%、Al₂O₃：22.00%～24.00%、Fe₂O₃:0.25%～0.55%、CaO：0.1%～0.3%、MgO:0.5%～1.3%、K₂O：2.5%～3.0%、Na₂O:1.9%～2.3%、酌减3.6%～4.2%。

2.根据权利要求1所述的抗冲击高强度陶瓷岩板的制备方法，其特征在于，所述预磨混合料的制备方法包括：

按配方比例称取所述高岭土、强塑土、高硅钾长石、煅烧滑石粉、高钠高铝长石粉以及α氧化铝粉；

将所述高岭土、强塑土、高硅钾长石、煅烧滑石粉、高钠高铝长石粉以及α氧化铝粉相混合，得到混合料；

将减水剂加入到所述混合料中，研磨处理，得到所述预磨混合料；其中，所述减水剂的加入量为所述混合料总重量的0.2～0.35%；所述高硅钾长石细度为30～80目。

3.根据权利要求1所述的抗冲击高强度陶瓷岩板的制备方法，其特征在于，在入窑烧结之前还包括在压制成型后的坯体表面喷淋釉料。

4.根据权利要求3所述的抗冲击高强度陶瓷岩板的制备方法，其特征在于，所述入窑烧结的烧结温度为1130～1150℃。

5.根据权利要求4所述的抗冲击高强度陶瓷岩板的制备方法，其特征在于，所述坯体的烧结温度与所述釉料的烧结温度之差小于20℃。

6.根据权利要求1所述的抗冲击高强度陶瓷岩板的制备方法，其特征在于，所述高岭土中氧化锂含量小于等于0.1%，所述强塑土中氧化锂含量小于等于0.1%。

7.一种抗冲击高强度陶瓷岩板，其特征在于，所述抗冲击高强度陶瓷岩板采用权利要求1-6任一所述的制备方法制备得到。

8.根据权利要求7所述的抗冲击高强度陶瓷岩板，其特征在于，所述抗冲击高强度陶瓷岩板包括：岩板坯和设置在所述岩板坯表面的釉层，构成所述釉层的釉料的膨胀系数与构成所述岩板坯的坯料的膨胀系数的差值范围为0～5.9×10^-71/℃。

9.根据权利要求7所述的抗冲击高强度陶瓷岩板，其特征在于，所述抗冲击高强度陶瓷岩板的厚度为12～12.5mm。