CN115745568B - 耐磨陶瓷砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于陶瓷砖制备技术领域，具体的涉及一种耐磨陶瓷砖及其制备方法。所述的耐磨陶瓷砖，包括坯体、面釉和耐磨层；所述的耐磨层，以重量份数计，由以下原料组成：高岭土8‑12份、霞石23‑25份、白云石2‑4份、纳米二氧化硅5‑7份、氧化锌晶须4‑8份、硼酸镁晶须0.5‑1.5份、氮化铝2‑5份、二硼化钛1‑3份。本发明所述的耐磨陶瓷砖，通过在坯体中添加碳酸锶、氧化铈和磷酸钙等原料，提高坯体的机械强度；通过在面釉层中添加硅酸锆以及氮化硅等原料，提高面釉的硬度和耐磨性能；通过在耐磨层中添加氧化锌晶须、硼酸镁晶须、氮化铝和二硼化钛等原料，提高耐磨层的耐磨和防滑性能。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷砖制备技术领域，具体的涉及一种耐磨陶瓷砖及其制备方法。
背景技术
陶瓷砖在公共建筑和办公场所的装修运用上，充分发挥了美化环境，便于清洁打理的优势特点，被广泛应用在办公写字楼等高档建筑的装修建设中。陶瓷砖虽然在环境美化效果中发挥了重要作用，但是由于陶瓷的光滑表面，容易产生污渍，并且容易产生打滑等现象，走在陶瓷砖上更容易摔倒，造成安全隐患。经过数据调查，在公共场所每年都有因为地面打滑造成的人员伤亡现象。且市场上的陶瓷砖普遍存在表面耐磨强度不够，容易出现划痕，易磨损从而影响了产品的美观和档次，进而影响使用效果。
针对这些因素，有必要对陶瓷砖的原料和制备工艺进行综合研究，制备出新的生产技术，促进陶瓷工艺的发展。
发明内容
本发明的目的是：提供一种耐磨陶瓷砖。所述的耐磨陶瓷砖表面耐磨强度以及摩擦系数高，耐磨性以及防滑性好；本发明同时提供了其制备方法。
本发明所述的耐磨陶瓷砖，包括坯体、面釉和耐磨层；所述的耐磨层，以重量份数计，由以下原料组成：高岭土8-12份、霞石23-25份、白云石2-4份、纳米二氧化硅5-7份、氧化锌晶须4-8份、硼酸镁晶须0.5-1.5份、氮化铝2-5份、二硼化钛1-3份。
在耐磨层中，纳米二氧化硅的添加能够起到填充气孔性、改善浆料的流动性和烧结性，提高耐磨层的结构致密性、耐磨性和抗侵蚀性；氧化锌晶须和硼酸镁晶须复配使用，氧化锌晶须具有良好的耐磨和防滑性能，硼酸镁晶须用于提高耐磨层的硬度和耐磨性，此外，添加了氮化铝和二硼化钛，两者相互作用，与氧化物陶瓷材料复合，提高制备的陶瓷的机械强度。
所述的耐磨陶瓷砖的坯体，以重量份数计，由以下原料组成：高岭土20-23份、硅灰石7-12份、方解石9-14份、锂瓷石12-16份、铝矾土17-20份、石英砂10-12份、磷酸钙4-6份、氧化铈2-3份、碳酸锶1-2份。
在坯体中创造性的添加碳酸锶，所述碳酸锶在烧成过程中分解为二氧化碳和氧化锶，其中的氧化锶不仅可以减小陶瓷坯体的收缩率，降低陶瓷的变形率，而且还能够增加陶瓷坯体的机械强度。
磷酸钙的添加改善陶瓷坯体的白度，提高陶瓷坯体的强度，促进钙长石的形成，从而提高陶瓷坯体的致密度，在本申请所述的烧成温度下，陶瓷坯体中莫来石相与钙长石相相互作用，能够有效的强化玻璃相，阻止裂纹的发展，提高陶瓷坯体的强度。
氧化铈在坯体烧成过程中起到一定的矿化剂的作用，降低坯体的烧成温度，使坯体在高温时产生大量的液相，提高坯体的致密度，从而使陶瓷坯体具有很好的基体强度。
所述的面釉层，以重量份数计，由以下原料组成：高岭土13-17份、滑石7-12份、钾长石15-18份、电熔白刚玉9-14份、石英砂17-22份、硅酸锆6-8份、氮化硅3-5份、氧化钡3-4份、氧化硼1-2份。
滑石中的MgO及CaO含量高，高温时Ca2+容易进入莫来石晶格中，充当矿化剂的作用，促使二次莫来石的形成。
硅酸锆的添加能够改善面釉的抗龟裂性能，额外添加氮化硅，与硅酸锆相互作用，提高面釉的硬度和耐磨性能，改善陶瓷釉料的流动性。氧化钡与氧化硼相互作用，对于面釉而言，降低釉料粘度的温度范围宽，而且，随着温度的变化，降低粘度大小的变化也较小，且氧化钡的助熔作用因为氧化硼的存在，更为强烈；而且氧化钡的添加能够提高釉料的抗压强度；氧化硼作为一种强熔剂添加，会大大加速、强化熔化过程，且会降低面釉的粘度。
本发明所述的耐磨陶瓷砖的制备方法，由以下步骤组成：
(1)按照重量份数比称取坯体原料，经湿法球磨后干燥制备得到坯体粉料；
(2)将粉料压制成型制备得到耐磨陶瓷砖坯体，然后对耐磨陶瓷砖坯体进行干燥处理；
(3)向陶瓷砖坯体表面布施面釉浆料形成面釉层；
(4)向面釉层表面布施耐磨层浆料形成耐磨层；
(5)最后进行干燥和烧成，制备得到耐磨陶瓷砖。
其中：
步骤(1)中球磨时间为25-28h，坯体浆料的密度为1.65-1.68g/cm3。
步骤(2)中压制成型的压力为60-65MPa；干燥处理温度为150-155℃，时间为2-2.5h。
步骤(3)中按照重量份数比称取面釉原料，然后将面釉原料、羧甲基纤维素钠和水于球磨机中球磨至270目，制备得到面釉浆料，加入水的质量占面釉原料和水的质量和的38-40％，羧甲基纤维素钠占面釉原料总质量的0.3％。
步骤(4)中按照重量份数比称取耐磨层原料，然后将耐磨层原料、羧甲基纤维素钠和水于球磨机中球磨至270目，制备得到耐磨层浆料，加入水的质量占耐磨层原料和水的质量和的42-44％，羧甲基纤维素钠占面釉原料总质量的0.4％。
步骤(5)中干燥温度为180-185℃，干燥时间为30-35min。
步骤(5)中烧成温度为1185-1200℃，烧成时间为2.5-3h。
与现有技术相比，本发明所述的耐磨陶瓷砖具有以下有益效果：
(1)本发明所述的耐磨陶瓷砖，坯体、面釉和耐磨层之间协同作用，使得制备的陶瓷砖表面耐磨强度以及摩擦系数高，具有很好的耐磨性和防滑性。
(2)本发明所述的耐磨陶瓷砖，通过在坯体中添加碳酸锶、氧化铈和磷酸钙等原料，提高坯体的机械强度；通过在面釉层中添加硅酸锆以及氮化硅等原料，提高面釉的硬度和耐磨性能；通过在耐磨层中添加氧化锌晶须、硼酸镁晶须、氮化铝和二硼化钛等原料，提高耐磨层的耐磨和防滑性能。
(3)本发明所述的耐磨陶瓷砖的制备方法，原料的来源广泛，制备工艺简单，易于实现，且制备的陶瓷砖的耐磨和防滑性能优异。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本实施例1所述的耐磨陶瓷砖，包括坯体、面釉和耐磨层；所述的耐磨层，以重量份数计，由以下原料组成：高岭土10份、霞石25份、白云石2份、纳米二氧化硅7份、氧化锌晶须6份、硼酸镁晶须1.5份、氮化铝4份、二硼化钛1.5份。
所述的耐磨陶瓷砖的坯体，以重量份数计，由以下原料组成：高岭土21份、硅灰石10份、方解石12份、锂瓷石14份、铝矾土19份、石英砂11份、磷酸钙6份、氧化铈2.5份、碳酸锶1.5份。
所述的面釉层，以重量份数计，由以下原料组成：高岭土15份、滑石10份、钾长石18份、电熔白刚玉12份、石英砂20份、硅酸锆8份、氮化硅5份、氧化钡3.5份、氧化硼1.5份。
本实施例1所述的耐磨陶瓷砖的制备方法，由以下步骤组成：
(1)按照重量份数比称取坯体原料，经湿法球磨后干燥制备得到坯体粉料；
(2)将粉料压制成型制备得到耐磨陶瓷砖坯体，然后对耐磨陶瓷砖坯体进行干燥处理；
(3)向陶瓷砖坯体表面布施面釉浆料形成面釉层；
(4)向面釉层表面布施耐磨层浆料形成耐磨层；
(5)最后进行干燥和烧成，制备得到耐磨陶瓷砖。
其中：
步骤(1)中球磨时间为27h，坯体浆料的密度为1.67g/cm3。
步骤(2)中压制成型的压力为65MPa；干燥处理温度为155℃，时间为2h。
步骤(3)中按照重量份数比称取面釉原料，然后将面釉原料、羧甲基纤维素钠和水于球磨机中球磨至270目，制备得到面釉浆料，加入水的质量占面釉原料和水的质量和的39％，羧甲基纤维素钠占面釉原料总质量的0.3％。
步骤(4)中按照重量份数比称取耐磨层原料，然后将耐磨层原料、羧甲基纤维素钠和水于球磨机中球磨至270目，制备得到耐磨层浆料，加入水的质量占耐磨层原料和水的质量和的43％，羧甲基纤维素钠占面釉原料总质量的0.4％。
步骤(5)中干燥温度为185℃，干燥时间为35min。
步骤(5)中烧成温度为1200℃，烧成时间为2.5h。
实施例1所得的陶瓷砖的湿水静摩擦系数为1.19，釉面耐磨度为12000转，5级，耐污染性5级(采用GB/T 4100测试湿水静摩擦系数，采用GB/T 3810.7测试耐磨性分级，采用GB/T 3810.14测试釉面耐污染性)。
实施例2
本实施例2所述的耐磨陶瓷砖，包括坯体、面釉和耐磨层；所述的耐磨层，以重量份数计，由以下原料组成：高岭土8份、霞石24份、白云石3份、纳米二氧化硅5份、氧化锌晶须4份、硼酸镁晶须1.0份、氮化铝2份、二硼化钛3份。
所述的耐磨陶瓷砖的坯体，以重量份数计，由以下原料组成：高岭土20份、硅灰石12份、方解石14份、锂瓷石12份、铝矾土20份、石英砂10份、磷酸钙4份、氧化铈3份、碳酸锶2份。
所述的面釉层，以重量份数计，由以下原料组成：高岭土13份、滑石12份、钾长石15份、电熔白刚玉9份、石英砂22份、硅酸锆6份、氮化硅3份、氧化钡3份、氧化硼2份。
本实施例2所述的耐磨陶瓷砖的制备方法，由以下步骤组成：
(1)按照重量份数比称取坯体原料，经湿法球磨后干燥制备得到坯体粉料；
(2)将粉料压制成型制备得到耐磨陶瓷砖坯体，然后对耐磨陶瓷砖坯体进行干燥处理；
(3)向陶瓷砖坯体表面布施面釉浆料形成面釉层；
(4)向面釉层表面布施耐磨层浆料形成耐磨层；
(5)最后进行干燥和烧成，制备得到耐磨陶瓷砖。
其中：
步骤(1)中球磨时间为25h，坯体浆料的密度为1.68g/cm3。
步骤(2)中压制成型的压力为60MPa；干燥处理温度为150℃，时间为2.5h。
步骤(3)中按照重量份数比称取面釉原料，然后将面釉原料、羧甲基纤维素钠和水于球磨机中球磨至270目，制备得到面釉浆料，加入水的质量占面釉原料和水的质量和的38％，羧甲基纤维素钠占面釉原料总质量的0.3％。
步骤(4)中按照重量份数比称取耐磨层原料，然后将耐磨层原料、羧甲基纤维素钠和水于球磨机中球磨至270目，制备得到耐磨层浆料，加入水的质量占耐磨层原料和水的质量和的42％，羧甲基纤维素钠占面釉原料总质量的0.4％。
步骤(5)中干燥温度为180℃，干燥时间为30min。
步骤(5)中烧成温度为1185℃，烧成时间为3h。
实施例2所得的陶瓷砖的湿水静摩擦系数为1.13，釉面耐磨度为12000转，5级，耐污染性5级(采用GB/T 4100测试湿水静摩擦系数，采用GB/T 3810.7测试耐磨性分级，采用GB/T 3810.14测试釉面耐污染性)。
实施例3
本实施例3所述的耐磨陶瓷砖，包括坯体、面釉和耐磨层；所述的耐磨层，以重量份数计，由以下原料组成：高岭土12份、霞石23份、白云石4份、纳米二氧化硅6份、氧化锌晶须8份、硼酸镁晶须0.5份、氮化铝5份、二硼化钛1份。
所述的耐磨陶瓷砖的坯体，以重量份数计，由以下原料组成：高岭土23份、硅灰石7份、方解石9份、锂瓷石16份、铝矾土17份、石英砂12份、磷酸钙5份、氧化铈2份、碳酸锶1份。
所述的面釉层，以重量份数计，由以下原料组成：高岭土17份、滑石7份、钾长石16份、电熔白刚玉14份、石英砂17份、硅酸锆7份、氮化硅4份、氧化钡4份、氧化硼1份。
本实施例3所述的耐磨陶瓷砖的制备方法，由以下步骤组成：
(1)按照重量份数比称取坯体原料，经湿法球磨后干燥制备得到坯体粉料；
(2)将粉料压制成型制备得到耐磨陶瓷砖坯体，然后对耐磨陶瓷砖坯体进行干燥处理；
(3)向陶瓷砖坯体表面布施面釉浆料形成面釉层；
(4)向面釉层表面布施耐磨层浆料形成耐磨层；
(5)最后进行干燥和烧成，制备得到耐磨陶瓷砖。
其中：
步骤(1)中球磨时间为28h，坯体浆料的密度为1.65g/cm3。
步骤(2)中压制成型的压力为63MPa；干燥处理温度为153℃，时间为2.3h。
步骤(3)中按照重量份数比称取面釉原料，然后将面釉原料、羧甲基纤维素钠和水于球磨机中球磨至270目，制备得到面釉浆料，加入水的质量占面釉原料和水的质量和的40％，羧甲基纤维素钠占面釉原料总质量的0.3％。
步骤(4)中按照重量份数比称取耐磨层原料，然后将耐磨层原料、羧甲基纤维素钠和水于球磨机中球磨至270目，制备得到耐磨层浆料，加入水的质量占耐磨层原料和水的质量和的44％，羧甲基纤维素钠占面釉原料总质量的0.4％。
步骤(5)中干燥温度为183℃，干燥时间为33min。
步骤(5)中烧成温度为1194℃，烧成时间为2.7h。
实施例3所得的陶瓷砖的湿水静摩擦系数为1.17，釉面耐磨度为12000转，5级，耐污染性5级(采用GB/T 4100测试湿水静摩擦系数，采用GB/T 3810.7测试耐磨性分级，采用GB/T 3810.14测试釉面耐污染性)。
对比例1
本对比例1所述的耐磨陶瓷砖的制备方法与实施例1相同，对比例1所述的耐磨陶瓷砖，也包括坯体、面釉和耐磨层；且坯体和面釉层的原料以及原料组成均与实施例1相同，唯一的不同点在于，耐磨层的组成与实施例1不同；对比例1中所述的耐磨层，以重量份数计，由以下原料组成：高岭土10份、霞石25份、白云石2份、纳米二氧化硅7份、氧化锌晶须6份、二硼化钛1.5份。
对比例1所得的陶瓷砖的湿水静摩擦系数为0.72，釉面耐磨度为12000转，3级，耐污染性4级(采用GB/T 4100测试湿水静摩擦系数，采用GB/T 3810.7测试耐磨性分级，采用GB/T 3810.14测试釉面耐污染性)。
对比例2
本对比例2所述的耐磨陶瓷砖的制备方法与实施例1相同，对比例2所述的耐磨陶瓷砖，也包括坯体、面釉和耐磨层；且耐磨层和面釉层的原料以及原料组成均与实施例1相同，唯一的不同点在于，坯体的组成与实施例1不同；所述的耐磨陶瓷砖的坯体，以重量份数计，由以下原料组成：高岭土21份、硅灰石10份、方解石12份、锂瓷石14份、铝矾土19份、石英砂11份。
对比例2所得的陶瓷砖的湿水静摩擦系数为0.88，釉面耐磨度为12000转，4级，耐污染性4级(采用GB/T 4100测试湿水静摩擦系数，采用GB/T 3810.7测试耐磨性分级，采用GB/T 3810.14测试釉面耐污染性)。
对比例3
本对比例3所述的耐磨陶瓷砖的制备方法与实施例1相同，对比例3所述的耐磨陶瓷砖，也包括坯体、面釉和耐磨层；且耐磨层和坯体的原料以及原料组成均与实施例1相同，唯一的不同点在于，面釉层的组成与实施例1不同；所述的面釉层，以重量份数计，由以下原料组成：高岭土15份、滑石10份、钾长石18份、电熔白刚玉12份、石英砂20份、硅酸锆8份、氧化钡3.5份。
对比例3所得的陶瓷砖的湿水静摩擦系数为0.83，釉面耐磨度为12000转，3级，耐污染性4级(采用GB/T 4100测试湿水静摩擦系数，采用GB/T 3810.7测试耐磨性分级，采用GB/T 3810.14测试釉面耐污染性)。
Claims (8)
1.一种耐磨陶瓷砖，包括坯体、面釉和耐磨层，其特征在于：所述的耐磨层，以重量份数计，由以下原料组成：高岭土8-12份、霞石23-25份、白云石2-4份、纳米二氧化硅5-7份、氧化锌晶须4-8份、硼酸镁晶须0.5-1.5份、氮化铝2-5份、二硼化钛1-3份；
所述的耐磨陶瓷砖的坯体，以重量份数计，由以下原料组成：高岭土20-23份、硅灰石7-12份、方解石9-14份、锂瓷石12-16份、铝矾土17-20份、石英砂10-12份、磷酸钙4-6份、氧化铈2-3份、碳酸锶1-2份；
所述的面釉层，以重量份数计，由以下原料组成：高岭土13-17份、滑石7-12份、钾长石15-18份、电熔白刚玉9-14份、石英砂17-22份、硅酸锆6-8份、氮化硅3-5份、氧化钡3-4份、氧化硼1-2份。
2.一种权利要求1所述的耐磨陶瓷砖的制备方法，其特征在于：由以下步骤组成：
（1）按照重量份数比称取坯体原料，经湿法球磨后干燥制备得到坯体粉料；
（2）将粉料压制成型制备得到耐磨陶瓷砖坯体，然后对耐磨陶瓷砖坯体进行干燥处理；
（3）向陶瓷砖坯体表面布施面釉浆料形成面釉层；
（4）向面釉层表面布施耐磨层浆料形成耐磨层；
（5）最后进行干燥和烧成，制备得到耐磨陶瓷砖。
3.根据权利要求2所述的耐磨陶瓷砖的制备方法，其特征在于：步骤（1）中球磨时间为25-28h，坯体浆料的密度为1.65-1.68g/cm3。
4.根据权利要求2所述的耐磨陶瓷砖的制备方法，其特征在于：步骤（2）中压制成型的压力为60-65MPa；干燥处理温度为150-155℃，时间为2-2.5h。
5.根据权利要求2所述的耐磨陶瓷砖的制备方法，其特征在于：步骤（3）中按照重量份数比称取面釉原料，然后将面釉原料、羧甲基纤维素钠和水于球磨机中球磨至270目，制备得到面釉浆料，加入水的质量占面釉原料和水的质量和的38-40%，羧甲基纤维素钠占面釉原料总质量的0.3%。
6.根据权利要求2所述的耐磨陶瓷砖的制备方法，其特征在于：步骤（4）中按照重量份数比称取耐磨层原料，然后将耐磨层原料、羧甲基纤维素钠和水于球磨机中球磨至270目，制备得到耐磨层浆料，加入水的质量占耐磨层原料和水的质量和的42-44%，羧甲基纤维素钠占面釉原料总质量的0.4%。
7.根据权利要求2所述的耐磨陶瓷砖的制备方法，其特征在于：步骤（5）中干燥温度为180-185℃，干燥时间为30-35min。
8.根据权利要求2所述的耐磨陶瓷砖的制备方法，其特征在于： 步骤（5）中烧成温度为1185-1200℃，烧成时间为2.5-3h。
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