CN117362067B - 通体具有立体孔洞的无釉瓷质砖及其制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于绿色陶瓷建材领域，具体涉及一种通体具有立体孔洞的无釉瓷质砖及其制作工艺。该种通体具有立体孔洞的无釉瓷质砖，包括瓷质砖本体，瓷质砖本体的原料组分包括：黑土、白云土、膨润土、长石、水洗土、煤矸石、发泡剂、分散剂、有机颗粒、助熔低温熔块、废瓷颗粒。本专利中的通体具有立体孔洞的无釉瓷质砖及其制作工艺，瓷质砖的陶瓷砖表面无釉层，光泽接近于天然的石材，瓷质砖本体通体具有不规则布置的发泡成型孔、溶剂成型孔、废瓷颗粒，通过发泡成型孔、溶剂成型孔可实现透水、透气、隔热保温、吸音的作用，表面孔洞提高转地理，整体质量轻，可运用为外墙装饰、地面砖、室外防滑砖、外墙砖等进行使用，其运用场景广泛。
Description
技术领域
本发明属于绿色陶瓷建材领域，具体涉及一种通体具有立体孔洞的无釉瓷质砖及其制作工艺。
背景技术
洞石是一种名贵的天然石材，洞石表面和内部分布着大量天然的无规则的孔洞，表现出独特的历史与文化韵味,在世界知名建筑上均有使用。但是天然洞石取材有限，而且不可再生，不但价格较贵，而且质地酥松，强度较低，弯曲强度一般只有2-7MPa，使得其在建筑材料领域的使用也受到限制。因此，为了保护环境和减少对天然洞石的开采，因此开发出一种不失天然洞石艺术装饰效果，又具有较好力学性能的天然洞石替代品便成为了陶瓷生产企业不断进行研发和探索的目标。
为了在陶瓷砖上实现洞石的多孔结构，通常会采用发泡材料在高温烧成时发泡形成孔洞的工艺来制备仿洞石结构的陶瓷砖。但该技术存在以下不足：一是砖体孔洞形成型结构的控制，作为发泡材料的高温烧成下发泡产生的孔洞大小及形状难以控制，对制备工艺要求较高；二是由于砖体开孔而导致的瓷质砖本体强度问题，贯穿孔洞会对瓷质砖力学性能造成影响，使得瓷质砖的使用可靠性降低。
为解决上述问题，专利号为CN202210305156.5的中国发明专利申请公开了一种具有洞石结构的陶瓷砖及其制备方法，通在坯体的粉料中加入有机颗粒，过调整有机物颗粒的大小，通过将洞石结构分成无孔洞的底料层和有孔洞的面料层来提高瓷质砖本体的硬度，但该种结构解决了瓷质砖本体的强度问题，但是在需要铺、切割时，双层结构的使用会受到限制。又如专利申请号为CN202310096062.6公开的设有大敞开不规则孔洞和小敞开孔洞的仿洞石陶瓷砖及其制备方法，其开孔只在面料层，降低了对整体的轻质结构和隔热保温作用。因此如何能同时解决开孔可控、并且提高瓷质砖本体的强度，同时能够尽可能的还原天然洞石的肌理效果，是瓷砖制造领域都关注并渴望解决的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供通体具有立体孔洞的无釉瓷质砖及其制作工艺，具体方案如下：
通体具有立体孔洞的无釉瓷质砖，包括瓷质砖本体，所述瓷质砖本体通体具有不规则布置的发泡成型孔、溶剂成型孔、废瓷颗粒，按质量百分比计，所述瓷质砖本体的原料组分包括：黑土10-15份、白云土10-15份、膨润土10-15份、长石15-20份、水洗土10-15份、煤矸石5-10份、发泡剂10-15份、分散剂1-5份、有机颗粒5-15份、助熔低温熔块1-5份、废瓷颗粒1-15份。
进一步的，按质量百分比计，所述发泡剂的原料组分包括氧化铝10-15份、玻璃纤维20-30份、碳化硅20-30份、碳酸钠30-40份。
进一步的，有机颗粒由多种有机材料颗粒混合组成，所述不同有机材料颗粒的粒径不同。
进一步的，按质量百分比计，所述有机颗粒的原料组分包括煤粉10-20份、木屑30-40份、塑料颗粒30-40份、有机硅颗粒10-20份。
进一步的，发泡剂、有机颗粒、废瓷颗粒的比例为3-4：1-3：1-2。
进一步的，按质量百分比计，所述助熔低温熔块的原料包括石英20-25份、氢氧化铝20-25份、碳酸钾10-15份、碳酸锶10-15份、钠长石10-15份、钛酸铝5-10份、氧化锌5-10份、刚玉5-10份、氟化锂1-5份、硼砂1-5份。
通体具有立体孔洞的无釉瓷质砖制作工艺，其特征在于，制备上述的通体具有立体孔洞的无釉瓷质砖，包括以下步骤：
步骤1，制备粉料，将黑土、白云土、膨润土、长石、水洗土、煤矸石、发泡剂、分散剂按照比例投入球磨机中球磨获得浆料，浆料经喷雾干燥制成粉料；
步骤2，造粒，将有机颗粒、废瓷颗粒按照比例分别制成颗粒料；
步骤3，布料，将有机颗粒与步骤1制得的粉料混合搅拌后获得颗粒粉料，将颗粒粉料、废瓷颗粒分别放入布料设备，布料时颗粒粉料、废瓷颗粒依次布料，形成多层结构粉料坯体；
步骤4，压制坯体，粉料坯体在模具中经15MPa-30MPa压力下将压制成型；
步骤5，烘干，将成型的坯体置于干燥箱中150-180℃快速干燥1-2小时，得到干燥后的坯体；
步骤6烧成，将干燥后的坯体置于窑炉中，经过1160-1330℃烧制成型；
步骤7，抛磨，将出转本体表面进行抛光，制得通体具有立体孔洞的无釉瓷质砖。
进一步的，所述步骤2有机颗粒的直径为0.3mm-2mm、废瓷颗粒0.5mm-10mm。
进一步的，所述步骤3中粉料坯体的厚度为10-50mm。
进一步的，所述步骤6中窑炉中以350℃/h的速率升温至550-600℃，接着以150℃/h的速率升温至780-800℃，接着以200℃/h的速率升温至1000-1100℃，保温结束后以120℃/h的速率升温至1160-1330℃，接着以200℃/h的速率降温至最780-800℃，最后以80℃/h的速率降温至常温。
本专利中的通体具有立体孔洞的无釉瓷质砖及其制作工艺，瓷质砖的陶瓷砖表面无釉层，光泽接近于天然的石材，瓷质砖本体通体具有不规则布置的发泡成型孔、溶剂成型孔、废瓷颗粒，发泡成型孔为直径最小、封闭、且接近于圆孔的小孔，溶剂成型孔的孔径大于发泡成型孔，且溶剂成型孔形状为不规则的条形、椭圆形、半开放等形态，有的溶剂成型孔可将发泡成型孔连通，且连通不受方向的限制的，在瓷质砖本体内形成立体的孔洞，废瓷颗粒相对均匀的分布在瓷质砖本体上，废瓷颗粒的粒径大于溶剂成型孔，在瓷质砖本体内形成骨架，从而提高瓷质砖本体的强度；所述的无釉瓷质砖的陶瓷砖高温瓷化后瓷砖本体不吸水，但通过发泡成型孔、溶剂成型孔可实现透水、透气、隔热保温、吸音的作用，表面孔洞提高转地理，整体质量轻，可运用为外墙装饰、地面砖、室外防滑砖、外墙砖等进行使用，其运用场景广泛。
说明书附图
图1为具有立体孔洞的无釉瓷质砖的俯视图；
图2为具有立体孔洞的无釉瓷质砖的侧视图；
图3为具有立体孔洞的无釉瓷质砖的立体图；
图4为具有立体孔洞的无釉瓷质砖的局部放大图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图详细描述本发明提供的实施例。
参照图1至图4所示，通体具有立体孔洞的无釉瓷质砖，包括瓷质砖本体1，所述瓷质砖本体通体具有不规则布置的发泡成型孔2、溶剂成型孔3、废瓷颗粒4，发泡成型孔2为直径最小、封闭、且接近于圆孔的小孔，溶剂成型孔3的孔径大于发泡成型孔，且溶剂成型孔3形状为不规则的条形、椭圆形、半开放等形态，有的溶剂成型孔可将发泡成型孔2连通，且连通不受方向的限制的，在瓷质砖本体1内形成立体的孔洞，废瓷颗粒4相对均匀的分布在瓷质砖本体1上，废瓷颗粒的粒径大于溶剂成型孔3，在瓷质砖本体1内形成骨架，从而提高瓷质砖本体1的强度；
按质量百分比计，所述瓷质砖本体的原料组分包括：黑土10-15份、白云土10-15份、膨润土10-15份、长石15-20份、水洗土10-15份、煤矸石5-10份、发泡剂10-15份、分散剂1-5份、有机颗粒5-15份、助熔低温熔块1-5份、废瓷颗粒1-15份；
按质量百分比计，所述发泡剂的原料组分包括氧化铝10-15份、玻璃纤维20-30份、碳化硅20-30份、碳酸钠30-40份；
有机颗粒由多种有机材料颗粒混合组成，按质量百分比计，包括煤粉10-20份、木屑30-40份、塑料颗粒30-40份、有机硅颗粒10-20份；
按质量百分比计，所述助熔低温熔块的原料包括石英20-25份、氢氧化铝20-25份、碳酸钾10-15份、碳酸锶10-15份、钠长石10-15份、钛酸铝5-10份、氧化锌5-10份、刚玉5-10份、氟化锂1-5份、硼砂1-5份；
废瓷颗粒是经过烧结后的颗粒，优选的为无釉废瓷颗粒，在瓷质砖本体1烧制时有废瓷颗粒的部分不会形成孔洞，废瓷颗粒的加入使瓷质砖本体1中搭建出骨架，提高瓷质砖本体1的强度，为保证效果，废瓷颗粒的粒径为0.5mm-10mm，且发泡剂、有机颗粒、废瓷颗粒的比例为3-4：1-3：1-2。
通体具有立体孔洞的无釉瓷质砖制作工艺，制作上述的通体具有立体孔洞的无釉瓷质砖，包括以下步骤：
步骤1，制备粉料，将黑土、白云土、膨润土、长石、水洗土、煤矸石、发泡剂、分散剂按照比例投入球磨机中球磨获得浆料，浆料经喷雾干燥制成粉料；
步骤2，造粒，将有机颗粒、废瓷颗粒按照比例分别制成颗粒料，有机颗粒的直径为0.3mm-2mm、废瓷颗粒0.5mm-10mm；
步骤3，布料，将有机颗粒与步骤1制得的粉料混合搅拌后获得颗粒粉料，将颗粒粉料、废瓷颗粒分别放入布料设备，布料时颗粒粉料、废瓷颗粒依次布料，形成多层结构粉料坯体，粉料坯体的厚度为10-50mm；
步骤4，压制坯体，粉料坯体在模具中经15MPa-30MPa压力下将压制成型；
步骤5，烘干，将成型的坯体置于干燥箱中150-180℃快速干燥1-2小时，得到干燥后的坯体；
步骤6烧成，将干燥后的坯体置于窑炉中，经过1160-1330℃烧制成型，窑炉中以350℃/h的速率升温至550-600℃，接着以150℃/h的速率升温至780-800℃，接着以200℃/h的速率升温至1000-1100℃，保温结束后以120℃/h的速率升温至1160-1330℃，接着以200℃/h的速率降温至最780-800℃，最后以80℃/h的速率降温至常温；
步骤7，抛磨，将出转本体表面进行抛光，制得通体具有立体孔洞的无釉瓷质砖。
具体实施例一：
瓷质砖本体的原料组分包括：黑土12份、白云土15份、膨润土13份、长石17份、水洗土12份、煤矸石6份、发泡剂12份、分散剂2份、有机颗粒6份、助熔低温熔块2份、废瓷颗粒3份；
按质量百分比计，所述发泡剂的原料组分包括氧化铝12份、玻璃纤维23份、碳化硅26份、碳酸钠39份，发泡剂会导致不同类型和大小的气孔，本专利在工艺设计时考虑发泡剂与瓷质砖本体其他组分和烧成温度、瓷质砖本体的使用条件，确定发泡剂的原料，同时引入分散剂发泡剂能够在瓷质砖本体内均匀的分布，使它们在烧成温度下能完全分解，释放出气体，可实现在瓷质砖本体通体形成为均匀的孔洞结构，形成的0.1-0.3mm大小的孔洞；
有机颗粒由多种有机材料颗粒混合组成，按质量百分比计，包括煤粉15份、木屑35份、塑料颗粒35份、有机硅颗粒15份，所述不同有机材料颗粒的粒径不同，确定不同材质、不同颗粒有机物的配比，通过烧制来蒸发或分解这些有机物，可形成不同大小、结构不同的孔洞，更好的模拟天然洞石不规则的效果，形成的孔洞大小大于0.3mm；
按质量百分比计，所述助熔低温熔块的原料包括石英21份、氢氧化铝22份、碳酸钾10份、碳酸锶12份、钠长石11份、钛酸铝6份、氧化锌6份、刚玉7份、氟化锂3份、硼砂2份，天然的洞石表面没有釉层，本申请为了尽量还原天然的洞石肌理，也不在瓷质砖本体表面施加釉层，而无釉瓷质砖通常存在硬度低、耐磨性差或抗水性差等缺陷，尤其是本专利中的瓷质转本体中还存在发泡成型孔2、溶剂成型孔3，为此原料中添加了助熔低温熔块，该助熔低温熔块一方面能降低吸水率，使瓷质砖本体1中的氧化物析出釉面并形成结晶面，提高瓷质砖本体的强度，和光泽度，起到还原天然的洞石表面的效果，另一方面助熔低温熔块的助熔效果能使有机材料颗粒在烧制温度在780℃-800℃熔融，加速分解有机颗粒，形成孔洞；
废瓷颗粒是经过烧结后的瓷质颗粒，优选的为无釉废瓷颗粒，在瓷质砖本体1烧制时有废瓷颗粒的部分不会形成孔洞，废瓷颗粒的加入在瓷质砖本体1中搭建出骨架，提高瓷质砖本体1的强度，为保证效果，废瓷颗粒的粒径为0.5mm-10mm，且发泡剂、有机颗粒、废瓷颗粒的比例为4：2：1。
通体具有立体孔洞的无釉瓷质砖制作工艺，制作上述的通体具有立体孔洞的无釉瓷质砖，包括以下步骤：
步骤1，制备粉料，将黑土、白云土、膨润土、长石、水洗土、煤矸石、发泡剂、分散剂按照比例投入球磨机中球磨获得浆料，浆料经喷雾干燥制成粉料；
步骤2，造粒，将有机颗粒、废瓷颗粒按照比例分别制成颗粒料，有机颗粒的直径为0.3mm-2mm、废瓷颗粒0.5mm-10mm；
步骤3，布料，将有机颗粒与步骤1制得的粉料混合搅拌后获得颗粒粉料，将颗粒粉料、废瓷颗粒分别放入布料设备，布料时颗粒粉料、废瓷颗粒依次布料，形成多层结构粉料坯体，粉料坯体的厚度为10-50mm；
步骤4，压制坯体，粉料坯体在模具中经15MPa-30MPa压力下将压制成型；
步骤5，烘干，由于粉料坯体中加入了颗粒较大的废瓷颗粒，如不快速干燥会导致粉料坯体塌陷，因此将成型的坯体置于干燥箱中180℃快速干燥2小时，得到干燥后的坯体；
步骤6烧成，将干燥后的坯体置于窑炉中，经过1280℃烧制成型，窑炉中以350℃/h的速率升温至580℃，接着以150℃/h的速率升温至800℃，接着以200℃/h的速率升温至1050℃，保温结束后以120℃/h的速率升温至1230℃，接着以200℃/h的速率降温至最800℃，最后以80℃/h的速率降温至常温；
步骤7，抛磨，将出转本体表面进行抛光，制得通体具有立体孔洞的无釉瓷质砖。
如图1-4所示，所制瓷质砖的陶瓷砖表面无釉层，光泽接近于天然的石材，瓷质砖本体通体具有不规则布置的发泡成型孔2、溶剂成型孔3、废瓷颗粒4，发泡成型孔2为直径最小、封闭、且接近于圆孔的小孔，溶剂成型孔3的孔径大于发泡成型孔，且溶剂成型孔3形状为不规则的条形、椭圆形、半开放等形态，有的溶剂成型孔可将发泡成型孔2连通，且连通不受方向的限制的，在瓷质砖本体1内形成立体的孔洞，废瓷颗粒4相对均匀的分布在瓷质砖本体1上，废瓷颗粒的粒径大于溶剂成型孔3，在瓷质砖本体1内形成骨架，从而提高瓷质砖本体1的强度；所述的无釉瓷质砖的陶瓷砖高温瓷化后瓷砖本体不吸水，但通过发泡成型孔2、溶剂成型孔3可实现透水、透气、隔热保温、吸音的作用，表面孔洞可提高抓地力、降低瓷质砖的重量，经检测，所制备的无釉瓷质砖的破坏强度为1800-2550N，断裂模数50-75MPa，透水速度大于3.0×10-2cm/s以上，吸水率≤0.25-0.4％，可运用为外墙装饰、地面砖、室外防滑砖、外墙砖等进行使用，其运用场景广泛。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (1)
1.通体具有立体孔洞的无釉瓷质砖，其特征在于：包括瓷质砖本体，所述瓷质砖本体通体具有不规则布置的孔洞大小为0.1-0.3mm的发泡成型孔、孔洞大小大于0.3mm的成型孔、废瓷颗粒，按质量百分比计，所述瓷质砖本体的原料组分包括：黑土10-15份、白云土10-15份、膨润土10-15份、长石15-20份、水洗土10-15份、煤矸石5-10份、发泡剂10-15份、分散剂1-5份、有机颗粒5-15份、助熔低温熔块1-5份、废瓷颗粒1-15份；
按质量百分比计，所述发泡剂的原料组分包括氧化铝10-15份、玻璃纤维20-30份、碳化硅20-30份、碳酸钠30-40份；
所述有机颗粒由多种有机材料颗粒混合组成，所述有机颗粒的直径为0.3-2mm，所述不同有机材料颗粒的粒径不同，
按质量百分比计，所述有机颗粒的原料组分包括煤粉10-20份、木屑30-40份、塑料颗粒30-40份、有机硅颗粒10-20份；
所述发泡剂、有机颗粒、废瓷颗粒的比例为3-4：1-3：1-2；
所述废瓷颗粒的直径为0.5mm-10mm；
所述助熔低温熔块的原料包括石英20-25份、氢氧化铝20-25份、碳酸钾10-15份、碳酸锶10-15份、钠长石10-15份、钛酸铝5-10份、氧化锌5-10份、刚玉5-10份、氟化锂1-5份、硼砂1-5份。
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