CN116395969A - 一种闪光陶瓷干粒釉、陶瓷砖及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于本发明属于建筑陶瓷技术领域，具体公开了一种闪光陶瓷干粒釉、陶瓷砖及其制备方法。闪光陶瓷干粒的原料组成包括熔块干粒和闪光材料，其中：闪光材料包括CeO2，熔块干粒的化学组成中含有ZrO2；熔块干粒的颗粒级配为10‑30目15‑20wt％、30‑60目45‑55wt％、60‑120目30‑35wt％。本发明的闪光陶瓷干粒釉在烧成的过程，将析出CeO2和锆英石晶体，两者共同作用，在不同的晶面形成反射，从而实现不同角度的晶闪效果。同时，熔块干粒由不同粒径的熔块粒子组成，不仅有利于进一步提升釉面的闪光效果，还有利于提升釉面的温润、细腻质感，并提高釉面的耐磨及防滑性能。
Description
技术领域
本发明属于建筑陶瓷技术领域，具体涉及一种闪光陶瓷干粒釉、陶瓷砖及其制备方法。
背景技术
自数码喷墨机的应用与普及后，建筑陶瓷砖的装饰方法大多靠喷墨图案来装饰陶瓷砖的表面，其装饰效果可以模仿自然界的各种材质的表面纹理和颜色，模仿技术已经达到了与天然石材媲美的程度。虽然现在的建筑陶瓷装饰技术能高度逼真还原天然材质的图案纹理和色彩，但是部分材质的表面质感是难以模仿的。如部分天然石材中会有自然结晶的闪光粒子，这种质感在不同的角度观察会产生不同方向强弱的反光，从而形成了闪光效果。
为了能与天然石材的质感更加接近，陶瓷砖的制作中也一般会在陶瓷釉中添加一些天然或人工制备的具有闪光颗粒状的材料，与陶瓷砖釉料一起经过高温烧成，希望获得这种反光的闪光效果。
目前的工艺操作方式主要有以下几种：一是在陶瓷釉中添加一定比例的人工制备的各种干粒，如珠光干粒，闪光干粒，但人工制备的干粒烧制后不具有晶体闪光质感或闪光效果不明显；二是在陶瓷釉料中添加天然闪光原料，如白云母，黑云母，金云母，锂云母等，但各种干粒和天然闪光原料都是应用在釉中，且各种干粒和天然闪光原料的特性不同，使用难度较大，难以呈现所需要的效果；三是将人工制备的干粒和天然闪光原料混合，加入陶瓷釉料中，其闪光效果有限，还会带来一些类似针孔、釉面凹坑等缺陷；四是在釉料中直接添加锆英砂和长余辉发光粉，通过湿法球磨制备成闪光釉料。但锆英砂具有放射性，发光粉抗湿性差，在水溶液中极易水解，使其发光效果大打折扣。
因此，亟需开发一种闪光陶瓷釉料，使其在不影响瓷砖整体性能和釉面质量的前提下，具有良好的闪光效果。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种闪光陶瓷干粒釉、陶瓷砖及其制备方法，该闪光陶瓷干粒釉主要由熔块干粒和闪光材料组成，通过选择特定的闪光材料CeO2，并在熔块干粒中添加一定量的氧化锆，同时控制熔块干粒的颗粒级配，获得了闪光粒子边界清晰、干粒面质感温润的闪光效果。
为解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种闪光陶瓷干粒釉，所述闪光陶瓷干粒的原料组成包括熔块干粒和闪光材料，所述闪光材料包括CeO2，所述熔块干粒的化学组成中含有ZrO2；所述熔块干粒的颗粒级配为10-30目15-20wt％、30-60目45-55wt％、60-120目30-35wt％。
具体地，本发明的闪光陶瓷干粒釉以含锆熔块干粒和闪光材料CeO2为主要原料，以获得良好的闪光釉面效果；并通过控制熔块干粒的颗粒级配，以提升釉面的质感，并进一步提高其闪光效果。其中：CeO2在釉烧过程中将析出具有面心立方结构的CeO2晶体，其(200)面为原子的密积面，界面能较低，当CeO2从熔体中析出时，该面易于发育长大。因而在釉烧过程中析出并长大的CeO2晶体以(200)面为主要的显露面。在一定的晶体生长条件(如温度场)下，CeO2晶体将从釉熔体中定向析出，并在釉层表面以(200)面平行于釉面择优取向，形成宏观有序的结构。同时，由于(200)面为原子的密积面，对可见光具有良好的反射特性，从而可使釉面呈现特殊的镜面反光效果，即闪光效果。
同时，本发明的熔块干粒选择含锆熔块干粒，即在制备时添加了一定量的氧化锆，氧化锆烧结后将在釉面形成锆英石晶体，锆英石晶体与CeO2晶体共同作用，在不同晶面形成反射，从而实现了不同角度的闪光效果，即晶闪效果。
此外，本发明的熔块干粒由不同粒径的熔块干粒组成，一方面不同粒径的熔块粒子将在烧成后形成更多的反射面，以进一步提升釉面的闪光效果；另一方面，不同粒径的熔块干粒，其烧结温度存在一定的差异，釉面的颗粒质感也会有所不同，大颗粒太多，烧后釉面粗糙，略有不平；小颗粒太多，烧后干粒被完全熔平、手感过于光滑、质感略差；特定级配的熔块干粒更有利于釉面质感的温润、细腻，并有利于提高釉面的耐磨及防滑性能。
作为上述方案的进一步改进，所述熔块干粒的化学组成，按重量百分比计包括：50-65％的SiO2，5-10％的Al2O3，8-12％的CaO，1-3％的MgO，2-5％的K2O，1-3％的Na2O，2-7％的B2O3，8-12的ZnO，3-5％的ZrO2。
作为上述方案的进一步改进，所述熔块干粒与所述闪光材料的质量比为(12-24)：1。
具体地，一定含量的CeO2更有利于获得最佳的闪光效果，CeO2含量过低时，烧成获得形态合适的CeO2晶体数量太少；只有在有足够量的CeO2时，CeO2晶体方能在釉表面形成连续的铺展；但CeO2含量过高，在釉烧温度下闪光陶瓷干粒的粘度增加，CeO2晶体取向困难，闪光效果也将随之下降。
作为上述方案的进一步改进，所述闪光陶瓷干粒的原料组成中还包括发光材料，所述发光材料为硅酸盐系长余辉发光粉，所述闪光材料与所述发光材料的质量比为(1-4)：1。
具体地，长余辉发光材料按材质不同可分为：硫化物发光材料、铝酸盐发光材料和硅酸盐发光材料。其中：硫化物发光材料的余辉时间短、耐高温性能差，很难与釉料、干粒混合使用；铝酸盐发光材料颜色单一、热稳定性差，900℃以上使会丧失发光性能，且遇水易潮解；硅酸盐发光材料化学稳定性好，可用于制备中温釉甚至高温釉，且硅酸盐发光材料与本发明的闪光陶瓷干粒釉具有良好的相容性。同时，闪光陶瓷干粒釉中较高含量的硅可以抑制硅酸盐发光材料熔融，因此不会影响发光材料的发光性能。
优选的，所述硅酸盐系长余辉发光粉选自Eu和Dy共掺杂的Sr2MgSi2O7或Eu和Dy共掺杂的Sr2CaSi2O7。
本发明的第二方面提供了一种闪光陶瓷干粒釉的制备方法，所述制备方法用于制备本发明第一方面所述的闪光陶瓷干粒釉，包括以下步骤：
(1)将制备熔块干粒的各原料混合，经熔融后倒入水中淬冷，得熔块粒；
(2)将所述熔块粒进行破碎，分级处理，得熔块干粒；
(3)将闪光材料、发光材料与所述熔块干粒干法混合，得所述闪光陶瓷干粒釉。
具体地，传统的闪光陶瓷砖制备时大多是将闪光粉、发光粉与釉料通过湿法球磨的的方式混合，再进行施釉；但发光粉抗湿性差，在水溶液中极易水解，使其发光效果大打折扣。本发明采用干法混合，可大大提高闪光釉层的发光效果，使其在白天、夜晚均具有良好的闪光效果。
作为上述方案的进一步改进，步骤(1)中，所述熔融的温度为1450-1550℃，所述熔融的时间为8-12小时。
作为上述方案的进一步改进，步骤(2)中，所述分级处理是指将破碎后的熔块粒按粒径大小进行分级，使其符合10-30目15-20wt％、30-60目45-55wt％、60-120目30-35wt％的颗粒级配。
本发明的第三方面提供了一种闪光陶瓷砖，由下至上依次包括坯体、面釉层、图案层、透明釉层、胶水层和闪光釉层，所述闪光釉层由本发明第一方面所述的闪光陶瓷干粒釉烧制而成。
本发明的第四方面提供了一种闪光陶瓷砖的制备方法，所述制备方法用于制备本发明第三方面所述的闪光陶瓷砖，包括以下步骤：
(1)在坯体上依次施面釉、喷墨打印图案、施透明釉、喷胶水、布施闪光陶瓷干粒釉，然后吸走多余的所述胶水和闪光陶瓷干粒釉，形成面釉层、图案层、透明釉层、胶水层和闪光釉层，得半成品；
(2)将所述半成品入窑烧成、抛光，得所述闪光陶瓷砖。
具体地，本发明通过多功能喷墨机喷施胶水，并按图案纹理将闪光陶瓷干粒釉布施于胶水上，然后用抽风机将多余的胶水和闪光陶瓷干粒釉抽掉，以形成凹凸纹理，可进一步增强釉面的闪光效果。
作为上述方案的进一步改进，所述闪光釉层的厚度为1-2mm。
具体地，闪光釉层的厚度对析出晶体的形态和数量具有较大影响，只有当闪光釉层的厚度适当时，才能通过烧成获得数量、形态合适的CeO2和氧化锆晶体，从而产生良好的闪光效果；闪光釉层过薄，晶体生长发育的空间不足；釉层过厚，晶体则生长过大，均不利于获得较佳的闪光釉面。
作为上述方案的进一步改进，所述烧成的温度为1200-1250℃，所述烧成的周期为50-70分钟。
优选的，所述胶水为普通喷墨打印用的数码胶水，所述数码胶水的黏度为15-20mPas。
本发明对坯体、面釉和透明透均没有特别的要求，采用普通抛釉陶瓷砖的坯体、面釉和透明釉即可。
本发明的上述技术方案相对于现有技术，至少具有如下技术效果或优点：
(1)本发明的闪光陶瓷干粒釉以含锆熔块干粒和闪光材料CeO2为主要原料，在烧成的过程，将析出CeO2和锆英石晶体，两者共同作用，在不同的晶面形成反射，从而实现不同角度的晶闪效果。同时，本发明的熔块干粒由不同粒径的熔块粒子组成，不仅有利于进一步提升釉面的闪光效果，还有利于提升釉面的温润、细腻质感，并提高釉面的耐磨及防滑性能。
(2)本发明的闪光陶瓷干粒釉在制备时，采用干法混合工艺，相对于传统的湿法球磨，可防止发光材料的水解，从而提高釉料的发光效果，使其在白天、夜晚均具有明显的闪光效果。
(3)本发明的闪光陶瓷砖在制备时，按图案纹理将闪光陶瓷干粒釉布施于胶水上，然后将多余的胶水及闪光陶瓷干粒釉抽掉，以使釉面形成凹凸纹理，从而进一步增强釉面的闪光效果。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述发明内容对本发明作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或制备方法均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。
本发明实施例和对比例所采用的坯体、面釉和透明釉均为普通抛釉陶瓷砖的坯体、面釉和透明釉。
实施例1
一种闪光陶瓷干粒釉，其原料组成为熔块干粒、CeO2和发光粉(Eu和Dy共掺杂的Sr2MgSi2O7)，三者的质量比为94：4：2。
其中：所述熔块干粒的化学组成，按重量百分比计包括：58.7％的SiO2，7.8％的Al2O3，10.5％的CaO，1.6％的MgO，3.8％的K2O，1.5％的Na2O，3.7％的B2O3，9.4的ZnO，3％的ZrO2。熔块干粒的颗粒级配为10-30目18.3wt％、30-60目50wt％、60-120目31.7wt％。
一种闪光陶瓷干粒釉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将制备熔块干粒的各原料混合，经1500℃熔融10小时后倒入水中淬冷，得熔块粒；
(2)将步骤(1)制得的熔块粒进行破碎，按本实施例的颗粒级配进行分级处理，得熔块干粒；
(3)将CeO2、发光材料与步骤(2)制得的熔块干粒按质量比混合，得本实施例的闪光陶瓷干粒釉。
一种闪光陶瓷砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用多功能喷墨机在坯体上依次施面釉、喷墨打印图案、施透明釉、喷胶水、布施本实施例的闪光陶瓷干粒釉，然后吸走多余的胶水和闪光陶瓷干粒釉，形成面釉层、图案层、透明釉层、胶水层和闪光釉层，得半成品；其中闪光釉层的厚度为1mm；
(2)将步骤(1)制得的半成品入窑在1200℃烧成50分钟，经抛光后，得本实施例的闪光陶瓷砖。
实施例2
一种闪光陶瓷干粒釉，其原料组成为熔块干粒、CeO2和发光粉(Eu和Dy共掺杂的Sr2CaSi2O7)，三者的质量比为92：5：3。
其中：所述熔块干粒的化学组成，按重量百分比计包括：57.7％的SiO2，7.8％的Al2O3，10.5％的CaO，1.6％的MgO，3.8％的K2O，1.5％的Na2O，3.7％的B2O3，9.4的ZnO，4％的ZrO2。熔块干粒的颗粒级配为10-30目15.5wt％、30-60目53wt％、60-120目31.5wt％。
一种闪光陶瓷干粒釉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将制备熔块干粒的各原料混合，经1520℃熔融12小时后倒入水中淬冷，得熔块粒；
(2)将步骤(1)制得的熔块粒进行破碎，按本实施例的颗粒级配进行分级处理，得熔块干粒；
(3)将CeO2、发光材料与步骤(2)制得的熔块干粒按质量比混合，得本实施例的闪光陶瓷干粒釉。
一种闪光陶瓷砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用多功能喷墨机在坯体上依次施面釉、喷墨打印图案、施透明釉、喷胶水、布施本实施例的闪光陶瓷干粒釉，然后吸走多余的胶水和闪光陶瓷干粒釉，形成面釉层、图案层、透明釉层、胶水层和闪光釉层，得半成品；其中闪光釉层的厚度为1.5mm；
(2)将步骤(1)制得的半成品入窑在1230℃烧成60分钟，经抛光后，得本实施例的闪光陶瓷砖。
实施例3
一种闪光陶瓷干粒釉，其原料组成为熔块干粒、CeO2和发光粉(Eu和Dy共掺杂的Sr2MgSi2O7)，三者的质量比为89：7：4。
其中：所述熔块干粒的化学组成，按重量百分比计包括：56.7％的SiO2，7.8％的Al2O3，10.5％的CaO，1.6％的MgO，3.8％的K2O，1.5％的Na2O，3.7％的B2O3，9.4的ZnO，5％的ZrO2。熔块干粒的颗粒级配为10-30目20wt％、30-60目47.5wt％、60-120目32.5wt％。
一种闪光陶瓷干粒釉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将制备熔块干粒的各原料混合，经1550℃熔融8小时后倒入水中淬冷，得熔块粒；
(2)将步骤(1)制得的熔块粒进行破碎，按本实施例的颗粒级配进行分级处理，得熔块干粒；
(3)将CeO2、发光材料与步骤(2)制得的熔块干粒按质量比混合，得本实施例的闪光陶瓷干粒釉。
一种闪光陶瓷砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用多功能喷墨机在坯体上依次施面釉、喷墨打印图案、施透明釉、喷胶水、布施本实施例的闪光陶瓷干粒釉，然后吸走多余的胶水和闪光陶瓷干粒釉，形成面釉层、图案层、透明釉层、胶水层和闪光釉层，得半成品；其中闪光釉层的厚度为2mm；
(2)将步骤(1)制得的半成品入窑在1250℃烧成55分钟，经抛光后，得本实施例的闪光陶瓷砖。
实施例4
实施例4与实施例1的区别仅在于，实施例4的闪光陶瓷干粒釉中熔块干粒、CeO2和发光粉(Eu和Dy共掺杂的Sr2MgSi2O7)，三者的质量比为96：2：2，其他原料的种类和添加量以及闪光陶瓷干粒釉和闪光陶瓷砖的制备方法均与实施例1相同。
实施例5
实施例5与实施例1的区别仅在于，实施例5的闪光陶瓷砖在制备时，闪光釉层的厚度为0.5mm，闪光陶瓷干粒釉采用湿法球磨的方式制备，闪光陶瓷干粒釉的原料组成及闪光陶干粒釉的制备方法均与实施例1相同。
对比例1
对比例1与实施例1的区别仅在于，对比例1的闪光陶瓷干粒釉中熔块干料的颗粒级配为10-30目40wt％、30-60目40wt％、60-120目20wt％，其他原料的种类和添加量以及闪光陶瓷干粒釉和闪光陶瓷砖的制备方法均与实施例1相同。
对比例2
对比例2与实施例1的区别仅在于，对比例2的闪光陶瓷干粒釉中闪光材料采用白云母，其他原料的种类和添加量以及闪光陶瓷干粒釉和闪光陶瓷砖的制备方法均与实施例1相同。
对比例3
对比例3与实施例1的区别仅在于，对比例3的闪光陶瓷干粒釉中熔块干粒的化学组成中不含氧化锆，熔块干粒的化学组成，按重量百分比计包括：61.7％的SiO2，7.8％的Al2O3，10.5％的CaO，1.6％的MgO，3.8％的K2O，1.5％的Na2O，3.7％的B2O3，9.4的ZnO。其他原料的种类和添加量以及闪光陶瓷干粒釉和闪光陶瓷砖的制备方法均与实施例1相同。
对比例4
一种闪光陶瓷干粒釉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将制备熔块干粒的各原料混合，经1500℃熔融10小时后倒入水中淬冷，得熔块粒；
(2)将步骤(1)制得的熔块粒进行破碎，按本实施例的颗粒级配进行分级处理，得熔块干粒；
(3)将CeO2、发光材料与步骤(2)制得的熔块干粒按质量比混合后加入水中(料与水的质量比为100：35)进行湿法球磨，得本对比例的闪光陶瓷釉浆。
一种闪光陶瓷砖的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用多功能喷墨机在坯体上依次施面釉、喷墨打印图案、施透明釉、施本实施例的闪光陶瓷釉浆，形成面釉层、图案层、透明釉层、胶水层和闪光釉层，得半成品；
(2)将步骤(1)制得的半成品入窑在1200℃烧成50分钟，经抛光后，得本实施例的闪光陶瓷砖。
对比例4与实施例1的区别仅在于，对比例4的闪光陶瓷干粒釉和闪光陶瓷砖的制备方法采用湿法球磨，闪光陶瓷干粒釉的原料组成与实施例1相同。
性能测试
将上述实施例1-5及对比例1-4制备的闪光陶瓷砖样品进行耐磨等级、静摩擦系数、衰减时间的测试，并测量釉面的凸起高度，观察其釉面闪光情况。其中：样品的耐磨等级、静摩擦系数依据《GB/T 4100-2015陶瓷砖》进行测试，发光衰减时间依据《GB/T24981.2-2020稀土长余辉荧光粉实验方法》进行测试，测试结果如表1所示。
表1：实施例1-5及对比例1-4的样品的性能对比表
从表1可知：实施例1-3制备的闪光陶瓷砖样品，其釉面闪光晶粒的边界清晰、釉面质感温润、细腻，呈现明显的晶钻闪光效果，且具有良好的耐磨和防滑性能，以及长效发光效果。
实施例4和5分别由于CeO2含量过低和闪光釉层过薄，导致闪光晶粒数量不足，所以闪光效果不及实施例1。
对比例1由于干粒颗粒级配中大颗粒比例增加，致使釉面粗糙不平，闪光效果也随之下降。
对比例2-3由于采用其他种类的闪光材料或熔块干粒的化学组成中不含氧化锆，釉面的闪光效果均不及实施例1。
对比例4由于闪光陶瓷干粒釉采用湿法球磨的制备而成，不仅釉面没有凹凸纹理，闪光效果也较实施例1明显下降，同时耐磨、防滑及发光性能均不及实施例1。
对于本发明所属技术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简单推演或替换，而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本发明的揭示，对本发明做出的简单改进都应该在本发明的保护范围之内。上述实施例为本发明的优选实施例，凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。
Claims (10)
1.一种闪光陶瓷干粒釉，其特征在于，所述闪光陶瓷干粒的原料组成包括熔块干粒和闪光材料，所述闪光材料包括CeO2，所述熔块干粒的化学组成中含有ZrO2；所述熔块干粒的颗粒级配为10-30目15-20wt％、30-60目45-55wt％、60-120目30-35wt％。
2.根据权利要求1所述的闪光陶瓷干粒釉，其特征在于，所述熔块干粒的化学组成，按重量百分比计包括：50-65％的SiO2，5-10％的Al2O3，8-12％的CaO，1-3％的MgO，2-5％的K2O，1-3％的Na2O，2-7％的B2O3，8-12的ZnO，3-5％的ZrO2。
3.根据权利要求1或2所述的闪光陶瓷干粒釉，其特征在于，所述熔块干粒与所述闪光材料的质量比为(12-24)：1。
4.根据权利要求3所述的闪光陶瓷干粒釉，其特征在于，所述闪光陶瓷干粒的原料组成中还包括发光材料，所述发光材料为硅酸盐系长余辉发光粉，所述闪光材料与所述发光材料的质量比为(1-4)：1。
5.根据权利要求4所述的闪光陶瓷干粒釉，其特征在于，所述硅酸盐系长余辉发光粉选自Eu和Dy共掺杂的Sr2MgSi2O7或Eu和Dy共掺杂的Sr2CaSi2O7。
6.一种闪光陶瓷干粒釉的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求4或5所述的闪光陶瓷干粒釉，包括以下步骤：
(1)将制备熔块干粒的各原料混合，经熔融后倒入水中淬冷，得熔块粒；
(2)将所述熔块粒进行破碎，分级处理，得熔块干粒；
(3)将闪光材料、发光材料与所述熔块干粒干法混合，得所述闪光陶瓷干粒釉。
7.一种闪光陶瓷砖，其特征在于，由下至上依次包括坯体、面釉层、图案层、透明釉层、胶水层和闪光釉层，所述闪光釉层由权利要求1至5任意一项所述的闪光陶瓷干粒釉烧制而成。
8.一种闪光陶瓷砖的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求7所述的闪光陶瓷砖，包括以下步骤：
(1)在坯体上依次施面釉、喷墨打印图案、施透明釉、喷胶水、布施闪光陶瓷干粒釉，然后吸走多余的所述胶水和闪光陶瓷干粒釉，形成面釉层、图案层、透明釉层、胶水层和闪光釉层，得半成品；
(2)将所述半成品入窑烧成、抛光，得所述闪光陶瓷砖。
9.根据权利要求8所述的闪光陶瓷砖的制备方法，其特征在于，所述闪光釉层的厚度为1-2mm。
10.根据权利要求8所述的闪光陶瓷砖的制备方法，其特征在于，所述烧成的温度为1200-1250℃，所述烧成的周期为50-70分钟。
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Cited By (1)
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| CN117700258A (zh) * | 2024-02-05 | 2024-03-15 | 佛山市东鹏陶瓷有限公司 | 一种金属闪光釉及其制备方法、釉面砖 |
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