CN117769530A - 压实陶瓷材料的砖或板 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及包含烧制陶瓷材料的砖或板，所述烧制陶瓷材料具有含有特定氧化物组合的化学组成；涉及用于制造所述砖或板的方法；以及涉及所述砖或板用于建筑或装饰应用的用途。
Description
技术领域
本发明涉及包含陶瓷材料例如高度压实的陶瓷材料的砖或板，特别是大规格砖或板的组成和特性。这些砖或板可以用于建筑和装饰应用。本发明还涉及制造所述砖或板的方法。
背景技术
目前瓷砖市场上存在朝向具有极度降低的开孔孔隙率和吸水率以及出色的机械抗性和化学/UV抗性的大尺寸(或大规格)的砖或板的持续趋势。
许多这些大规格的砖或板包括高度压实的玻璃化陶瓷层，所述高度压实的玻璃化陶瓷层通常包含施加至瓷质陶瓷层的一个或两个主要表面的用于装饰、保护或纹理化的另外的层或沉积物。当砖或板超过例如1.2m×0.6m时，砖或板通常被认为具有大规格，并且它们可以达到高达3.2m×1.6m或更大，厚度从3mm至30mm不等。
可以提供有非常丰富的表面和主体装饰的大尺寸砖或板在先前采用天然或人造石材的大规格板的应用(例如厨房或盥洗台面、厨房防溅挡板、墙板、家具包层、桌面、通风幕墙砖、炉盘、壁炉等)中的用途日益增加。对于这些应用中的大多数而言，需要将通常具有12mm至30mm厚度的大尺寸砖或板按尺寸切割以使它们适合预期的用途(例如，作为厨房台面、幕墙砖或作为桌面)。
用于制造所述大规格砖或板的组成和方法是已知的，目前多家制造商使这些产品和机器商业化用于其工业规模的生产。
锆石或其他具有高氧化锆含量的矿物或材料由于其良好的不透明特性经常以高的相对量用作制造用于大规格板和砖的陶瓷层(例如高度白色主体陶瓷层)的原材料。锆石增加了陶瓷层的白色颜色亮度。
当以期望的白度、高机械抗性、高密度和低孔隙率(低吸水率)制造时，这些包含大量氧化锆的陶瓷层具有这样的显著的缺点：即使对于熟练的石匠使用专门的工具，它们也往往难以切割，如果板或砖中的陶瓷层厚度为≥12mm，则该缺点更加显著。
WO2016193500公开了通过将黏土、高岭土和长石的某些混合物烧制至1000℃至1200℃的最高温度而获得的具有低孔隙率、包括3.20×1.44m2表面且0.7cm至3cm的板的压实陶瓷材料。
CN104926281A涉及用于制备低成本瓷砖块或瓷砖的方法。所公开的砖块或砖不包含任何锆石，具有至少1.5％的Fe2O3+TiO2，并且在所有情况下都具有残留的开孔从而导致吸水率>0.13％。
因此，仍需要具有高机械抗性、高密度和低孔隙率(低吸水率)且可以被更容易地切割的包含氧化锆的另外的陶瓷材料。
发明内容
发明人出乎意料地发现，当与本领域类似的砖或板相比时，包含烧制陶瓷材料(所述烧制陶瓷材料具有包含如本文所限定的氧化物的组合的化学组成)的砖或板呈现出相关优点，这些优点在考虑制造和处理大尺寸的片时是特别重要的。
值得注意的是，根据本发明的改进的砖或板可以用可用工具更有效地切割。这意味着本发明的砖或板可以以更快的速度切割而没有缺陷且不损坏切割盘或工具，和/或可以用同一盘切割更多的砖或板而无需使其锐化或更换它。
同时，已经发现所述陶瓷材料具有显著降低的密度，由此使板或砖的重量减小。
可以显著改善在制造线上对未烧制的压实陶瓷材料的处理，例如从压机经过干燥窑和用于施加另外的层(例如墨、釉)的站至烧制窑的传输，这在大尺寸的形状的情况下尤其棘手。
此外，还发现，当与先前已知的高氧化锆陶瓷组成相比时，所述陶瓷材料在烧制期间的收缩率降低。因此，每个压实/烧制循环获得了砖或板的更多表面。
重要的是，这些优点是在不损害包含氧化锆陶瓷材料的板或砖的其他期望特性(例如低的或可忽略的吸水率、优异的色度(白度)、或高的机械抗性)或使其劣化的情况下实现的。
因此，在第一方面中，本发明涉及包含烧制陶瓷材料的砖或板，其中烧制陶瓷材料具有至少1.2m的长度和至少0.6m的宽度，并且基于烧制陶瓷材料的总重量，烧制陶瓷材料具有包含根据以下的氧化物的组合的化学组成：
| SiO2 | 54.0重量％至64.0重量％ |
| Al2O3 | 17.5重量％至23.0重量％ |
| CaO | 2.7重量％至6.8重量％ |
| MgO | 1.0重量％至5.5重量％ |
| ZrO2 | 2.0重量％至6.6重量％ |
在第二方面中，本发明涉及根据本发明的砖或板用于制造厨房或盥洗台面、厨房防溅挡板、淋浴房底盘、墙或地板覆盖物、家具包层、桌面、通风幕墙砖、炉盘、楼梯台阶或壁炉的用途。
在另一方面中，本发明涉及由根据本发明的砖或板制成的厨房或盥洗台面、厨房防溅挡板、淋浴房底盘、墙或地板覆盖物、家具包层、桌面、通风幕墙砖、炉盘、楼梯台阶或壁炉。
在又一方面中，本发明涉及用于制造根据本发明的砖或板的方法，其包括：
a)制备陶瓷原材料的离散附聚物；
b)使附聚物成形并将附聚物压实以提供具有至少1.2m的长度和至少0.6m的宽度的成形且压实的材料；
c)利用最大值在1,100℃至1,300℃之间的温度曲线烧制所述成型且压实的材料；
其中基于所述陶瓷原材料的总重量，步骤a)的陶瓷原材料包含：
(i)25重量％至45重量％的黏土材料，所述黏土材料包含以下中的一者或数者：高岭土、膨润土黏土、耐火黏土、炻器黏土、球黏土、或其混合物；和
(ii)55重量％至75重量％的非黏土材料，所述非黏土材料包含以下中的一者或数者：长石、霞石正长岩、滑石、刚玉、石英矿物、或其混合物；
以及其特征在于，基于a)中的陶瓷原材料的总重量，非黏土材料(ii)还包含：
-4重量％至12重量％的选自硅灰石、透辉石、透闪石、石榴石或其混合物的含钙材料，和
-2重量％至10重量％的选自包含45重量％至100重量％的ZrO2的材料的含锆材料。
具体实施方式
如本文所使用的术语“陶瓷材料”或“烧制陶瓷材料”是指由无机、多晶、非金属化合物组成的材料，其基本特征在于它们通过高温热处理(烧制)以固态固结，并由结晶相和玻璃相的结合形成。无机化合物通过经由离子或共价键结合的金属和非金属化学元素形成。
优选根据本发明的(烧制)陶瓷材料为压实或超压实的陶瓷材料。即，已在至少350kg/cm2，例如至少400kg/cm2的压力下压实的陶瓷材料。
如本文所使用的术语“砖”或“板”通常意在指基本上平坦且厚度均匀的制品，优选为方形或矩形平行六面体形式，即限定长度和宽度以及比长度和宽度尺寸更小的厚度的制品。这些术语应被理解为包括板、盘、板条、面板、片材、挡板等并且可与板、盘、板条、面板、片材、挡板等互换。本文中如通常理解地使用术语“长度”、“宽度”和“厚度”，例如，“长度”是指物体的三个尺寸中最长的尺寸，“宽度”是指物体的与长度垂直的最长尺寸，以及“厚度”是指与长度和宽度垂直的剩余尺寸。
烧制陶瓷材料的组成和原材料的组成可以例如通过X射线荧光(XRF)(矿物技术领域公认的技术)获得。本文指示的组成优选地对应于根据包含一定质量的陶瓷材料或原材料(例如1克材料)的样品的组成的至少3次重复测量计算的平均值。
(烧制)陶瓷材料中和原材料中的结晶相的量可以例如使用用于定量的Rietveld方法通过粉末X射线衍射分析(XRD)(该领域广泛使用的技术)来确定。
在本发明中，“玻璃相”或“玻璃化相”应理解为意指无定形的、非结晶相(即，不存在长程原子有序)和/或嵌入结晶相的具有非相干X射线衍射的相。玻璃相或玻璃化相可以例如通过XRD定量。
技术人员容易理解，当组合物或材料由其包含的所有组分的重量百分比值限定时，这些值决不可能总计为大于100％的值。所述材料或组合物所包含的所有组分的量的总和为该组合物或材料的重量的100％。
除非另外明确说明，或者除非它们明显不相容，否则本文提供的所有实施方案对于本发明的每个方面以及不同方面之间都是可组合的。
在第一方面中，本发明涉及包含具有至少1.2m的长度和至少0.6m的宽度的烧制陶瓷材料的砖或板，其中基于烧制陶瓷材料的总重量，烧制陶瓷材料具有包含根据以下的氧化物的组合的化学组成：
| SiO2 | 54.0重量％至64.0重量％ |
| Al2O3 | 17.5重量％至23.0重量％ |
| CaO | 2.7重量％至6.8重量％ |
| MgO | 1.0重量％至5.5重量％ |
| ZrO2 | 2.0重量％至6.6重量％ |
SiO2含量可以在56.0重量％至62.0重量％的范围内。
Al2O3含量范围可以为18.3重量％至22.3重量％。
本文的实施方案的另外的特征可以在于具有在2.4至3.3、或2.5至3.2范围内的SiO2/Al2O3的重量百分比比率。
在具体实施方案中，包含在烧制陶瓷材料中的ZrO2可以适当地在3.1重量％至5.8重量％、或3.2重量％至5.5重量％的范围内。在一个实施方案中，ZrO2含量可以在3.2重量％至5.1重量％的范围内。
陶瓷材料中的CaO含量可以在3.2重量％至5.5重量％的范围内。
陶瓷材料中的MgO含量优选在1.2重量％至3.8重量％的范围内。
替代地，或者除先前实施方案之外，烧制陶瓷材料的特征在于具有其中CaO+MgO的重量百分比之和优选在4.3重量％至7.3重量％的范围内，或在4.8重量％至6.8重量％的范围内的组成。
基于烧制陶瓷材料的总重量，烧制陶瓷材料可以优选以小于10.0重量％的总量包含其他氧化物，例如K2O、Na2O、Fe2O3和/或TiO2。
基于烧制陶瓷材料的总重量，烧制陶瓷材料还可以优选以小于1.3重量％、或小于0.9重量％的总量包含Fe2O3和/或TiO2。优选地，陶瓷材料的组成中Fe2O3+TiO2的量之和可以为0.1重量％至1.3重量％、或0.1重量％至0.9重量％。在一个实施方案中，Fe2O3+TiO2的量之和在0.1重量％至0.6重量％的范围内。
在具体实施方案中，陶瓷材料包含0.05重量％至0.6重量％、或0.1重量％至0.5重量％范围内的Fe2O3。在一个实施方案中，其包含0.1重量％至0.4重量％范围内的Fe2O3。
在具体实施方案中，陶瓷材料包含0.05重量％至0.3重量％、或0.05重量％至0.2重量％范围内的TiO2。在一个实施方案中，其包含0.05重量％至0.15重量％范围内的TiO2。
基于烧制陶瓷材料的总重量，烧制陶瓷材料还可以优选以小于8.0重量％、或小于7.0重量％的总量包含K2O和/或Na2O作为组成中的另外的氧化物。优选地，陶瓷材料的组成中K2O+Na2O的量之和可以为2.5重量％至8.0重量％、或3.9重量％至7.0重量％。在一个实施方案中，K2O+Na2O的量之和在5.3重量％至6.4重量％的范围内。
在具体实施方案中，陶瓷材料包含1.0重量％至4.2重量％、或1.9重量％至3.7重量％范围内的K2O。在一个实施方案中，其包含2.8重量％至3.5重量％范围内的K2O。
在具体实施方案中，陶瓷材料包含1.5重量％至3.8重量％、或2.0重量％至3.3重量％范围内的Na2O。在一个实施方案中，其包含2.5重量％至2.9重量％范围内的Na2O。
优选SiO2、Al2O3、CaO、MgO和ZrO2的量之和占烧制陶瓷材料的总重量的至少80重量％，更优选至少85重量％。在又一个实施方案中，SiO2、Al2O3、CaO、MgO和ZrO2的量之和占烧制陶瓷材料的总重量的至少90重量％。
优选SiO2、Al2O3、CaO、MgO、ZrO2、K2O、Na2O、Fe2O3和TiO2的量之和占烧制陶瓷材料的总重量的至少90重量％，更优选至少95重量％。
基于烧制陶瓷材料的总重量，烧制陶瓷材料可以具有包含根据以下的氧化物的组合的化学组成：
基于烧制陶瓷材料的总重量，烧制陶瓷材料可以具有包含根据以下的氧化物的组合的化学组成：
| SiO2 | 54.0重量％至64.0重量％ |
| Al2O3 | 17.5重量％至23.0重量％ |
| CaO | 2.7重量％至6.8重量％ |
| MgO | 1.0重量％至5.5重量％ |
| ZrO2 | 2.0重量％至6.6重量％ |
| Fe2O3 | 0.05重量％至0.6重量％ |
| TiO2 | 0.05重量％至0.3重量％ |
基于烧制陶瓷材料的总重量，烧制陶瓷材料可以具有包含根据以下的氧化物的组合的化学组成：
| SiO2 | 56.0重量％至62.0重量％ |
| Al2O3 | 18.3重量％至22.3重量％ |
| CaO | 3.2重量％至5.5重量％ |
| MgO | 1.2重量％至3.8重量％ |
| ZrO2 | 3.1重量％至5.8重量％ |
| Fe2O3 | 0.05重量％至0.6重量％ |
| TiO2 | 0.05重量％至0.3重量％ |
基于烧制陶瓷材料的总重量，烧制陶瓷材料可以具有包含根据以下的氧化物的组合的化学组成：
烧制陶瓷材料可以具有包含根据以下的氧化物的组合的化学组成：
| SiO2 | 56.0重量％至62.0重量％ |
| Al2O3 | 18.3重量％至22.3重量％ |
| CaO | 3.2重量％至5.5重量％ |
| MgO | 1.2重量％至3.8重量％ |
| ZrO2 | 3.1重量％至5.8重量％ |
| Fe2O3 | 0.05重量％至0.6重量％ |
| TiO2 | 0.05重量％至0.3重量％ |
| Na2O | 2.0重量％至3.3重量％ |
| K2O | 1.9重量％至3.7重量％ |
在陶瓷材料的组成中可能存在其他无机氧化物，以及在1050℃下的XRF分析期间煅烧和解吸直到没有更多的重量损失(称为重量“灼烧损失”或L.O.I.)的一些材料。
优选地，基于陶瓷材料的重量，L.O.I.低于10.0重量％，更优选地低于6.0重量％、或低于5.0重量％。在一个实施方案中，基于陶瓷材料的重量，L.O.I.低于3.0重量％。在又一个实施方案中，基于陶瓷材料的重量，L.O.I.的量在0.01重量％至6.0重量％或0.5重量％至5.0重量％的范围内。
烧制陶瓷材料可以由主要的玻璃化(或玻璃或无定形)相构成，基于烧制陶瓷材料的总重量，所述烧制陶瓷材料具有至少40重量％，优选至少50重量％的玻璃相或无定形相。所述百分比可以例如通过XRD来确定。在一个实施方案中，基于陶瓷材料的重量，烧制陶瓷材料包含50重量％至80重量％的玻璃相，优选地包含55重量％至75重量％的玻璃相。
在某些实施方案中，发现烧制陶瓷材料不包含莫来石作为结晶相或者基于烧制陶瓷材料的重量，包含小于10重量％，优选小于5重量％，并且甚至更优选小于2重量％的莫来石作为结晶相是有利的。
基于烧制陶瓷材料的重量，烧制陶瓷材料可以包含1重量％至11重量％、或1重量％至9重量％的锆石作为结晶相。在一个实施方案中，其包含4重量％至9重量％的锆石作为结晶相。
此外，基于烧制陶瓷材料的重量，烧制陶瓷材料可以包含1重量％至8重量％、或1重量％至6重量％的石英作为结晶相。在一个实施方案中，其包含4重量％至6重量％的石英作为结晶相。
基于烧制陶瓷材料的重量，烧制陶瓷材料可以包含5重量％至25重量％、或10重量％至20重量％的钙长石作为结晶相。
此外，基于烧制陶瓷材料的重量，烧制陶瓷材料可以包含1重量％至10重量％、或1重量％至8重量％的钠长石作为结晶相。在一个实施方案中，其包含4重量％至8重量％的钠长石作为结晶相。
如本文所描述的，所述结晶相可以例如通过XRD测量。
根据本发明的一个实施方案，基于烧制陶瓷材料的重量，烧制陶瓷材料包含50重量％至80重量％的玻璃相、0重量％至5重量％的作为结晶相的莫来石、1重量％至11重量％的作为结晶相的锆石和1重量％至8重量％的作为结晶相的石英。
根据本发明的一个实施方案，基于烧制陶瓷材料的重量，烧制陶瓷材料包含50重量％至80重量％的玻璃相、0重量％至5重量％的作为结晶相的莫来石、1重量％至11重量％的作为结晶相的锆石和1重量％至8重量％的作为结晶相的石英、5重量％至25重量％的作为结晶相的钙长石和1重量％至10重量％的作为结晶相的钠长石。
在又一个实施方案中，基于烧制陶瓷材料的重量，烧制陶瓷材料包含50重量％至80重量％的玻璃相、0重量％至2重量％的作为结晶相的莫来石、1重量％至9重量％的作为结晶相的锆石和1重量％至6重量％的作为结晶相的石英。
在另一个实施方案中，基于烧制陶瓷材料的重量，烧制陶瓷材料包含50重量％至80重量％的玻璃相、0重量％至2重量％的作为结晶相的莫来石、1重量％至9重量％的作为结晶相的锆石和1重量％至6重量％的作为结晶相的石英、10重量％至20重量％的作为结晶相的钙长石和1重量％至8重量％的作为结晶相的钠长石。
本发明的烧制陶瓷材料可以为瓷材料，例如，如EN 14411:2016的第3节中或ISO13006:2018的第3节中限定的瓷材料。优选地，烧制陶瓷材料为根据例如EN 14411:2016的表1中的分类的I(AI或BI)组的瓷材料，并且更优选为BIa组的瓷材料。烧制陶瓷材料还可以为瓷炻器。
烧制陶瓷材料优选地特征在于当例如根据ISO 10545-3:2018(真空法)测量时，具有≤0.5％，或更优选≤0.1％，或甚至更优选≤0.05％的吸水率。在具体实施方案中，当根据该方法测量时，陶瓷材料的吸水率为≤0.01％。
根据本文的实施方案，烧制陶瓷材料的表观密度可以为≤2.55g/cm3。如例如根据ISO 10545-3:2018(真空法)标准测量的，优选为2.20g/cm3至2.55g/cm3，更优选为2.25g/cm3至2.50g/cm3，甚至更优选为2.25g/cm3至2.45g/cm3。
还优选的是，任何实施方案的烧制陶瓷材料具有矩形平行六面体形式。优选地，其呈层的形式。还优选其具有长度为至少1.2m且宽度为至少0.6m的大规格，或至少2.4m长且至少1.2m宽。在一个实施方案中，其具有至少3.1m长且至少1.4m宽。烧制陶瓷材料的长度可以为1.2m至3.5m且宽度为0.6m至1.6m，或者2.4m至3.5m长且1.2m至1.6m宽、或3.1m至3.5m长且1.4m至1.6m宽。烧制陶瓷材料的厚度可以在3mm至40mm、或4mm至30mm的范围内。
在一个具体实施方案中，烧制陶瓷材料的厚度可以在12mm至40mm、或12mm至30mm的范围内。
烧制陶瓷材料可以为1,200mm至3,500mm长，600mm至1,800mm宽且3mm至40mm厚。在另一个实施方案中，烧制陶瓷材料可以为2,000mm至3,500mm长，1,000mm至1,800mm宽且3mm至40mm厚。在又一个实施方案中，烧制陶瓷材料可以为2,400mm至3,200mm长、1,200mm至1,500mm宽且4mm至30mm厚、或12mm至30mm厚。
本文公开的任何实施方案的烧制陶瓷材料是本发明的板或砖的组分。烧制陶瓷材料可以占板或砖的总重量的85重量％至100重量％、或90重量％至100重量％。在一个实施方案中，烧制陶瓷材料占板或砖的总重量的95重量％至100重量％。
在一个实施方案中，砖或板由本发明的烧制陶瓷材料组成。
或者，砖或板可以包含如本领域已知的、除烧制陶瓷材料之外的另外的材料或组分。例如，其可以包含选自另外的陶瓷或瓷材料(不同于本发明的烧制陶瓷材料)、釉、釉底料、墨、玻璃料、砂砾及其混合物中的至少一种另外的材料的一个或更多个层或沉积物。所述另外的材料通常用于装饰、保护和/或纹理化。
在一个实施方案中，烧制陶瓷材料呈层的形式，并且至少一种另外的材料呈在烧制陶瓷材料层的一个或两个主表面上的层或沉积物的形式。
优选至少一种另外的材料占砖或板的总重量的0重量％至10重量％，优选0重量％至5重量％。
优选本发明的砖或板具有包括至少1.2m长且至少0.6m宽、或至少2.4m长且至少1.2m宽的主表面的大规格。在一个实施方案中，其可以具有至少3.1m长且至少1.4m宽。砖或板的厚度可以在3mm至40mm、或4mm至30mm的范围内。
在一个具体实施方案中，砖或板的厚度可以在12mm至40mm、或12mm至30mm的范围内。
本发明的砖或板可以为1200mm至3500mm长，600mm至1800mm宽且3mm至40mm厚。在另一个实施方案中，其可以为2,000mm至3,500mm长，1,000mm至1,800mm宽且3mm至40mm厚。在又一个实施方案中，其可以为2,400mm至3,200mm长，1,200mm至1,500mm宽且4mm至30mm厚、或12mm至30mm厚。
本发明的砖或板可以用于建筑或装饰应用。它们特别适合作为用于厨房或盥洗台面、厨房防溅挡板、淋浴房底盘、墙或地板覆盖物、家具包层、桌面、通风幕墙砖、炉盘、型材、壁炉等的表面。
因此，在另一方面中，本发明涉及根据本发明的砖或板用于制造厨房或盥洗台面、厨房防溅挡板、淋浴房底盘、墙或地板覆盖物、家具包层、桌面、通风幕墙砖、炉盘、楼梯台阶、或壁炉的用途。在制造这些产品时，砖或板优选按尺寸切割。
在另一方面中，本发明涉及由根据本发明的砖或板制成的厨房或盥洗台面、厨房防溅挡板、淋浴房底盘、墙或地板覆盖物、家具包层、桌面、通风幕墙砖、炉盘、楼梯台阶、或壁炉。在该方面中，本发明的砖或板优选按尺寸切割以制成厨房或盥洗台面、厨房防溅挡板、淋浴房底盘、墙或地板覆盖物、家具包层、桌面、通风幕墙砖、炉盘、楼梯台阶或壁炉。
在又一方面中，本发明涉及用于制造根据本发明的砖或板的方法，其包括：
a)制备陶瓷原材料的离散附聚物；
b)使附聚物成形并将所述附聚物压实以提供具有至少1.2m的长度和至少0.6m的宽度的成形且压实的材料；
c)利用最大值在1,100℃至1,300℃之间的温度曲线烧制所述成型且压实的材料；
其中基于所述陶瓷原材料的总重量，步骤a)的所述陶瓷原材料包含：
(i)25重量％至45重量％的黏土材料，所述黏土材料包含以下中的一者或数者：高岭土、膨润土黏土、耐火黏土、炻器黏土、球黏土、或其混合物；和
(ii)55重量％至75重量％的非黏土材料，所述非黏土材料包含以下中的一者或数者：长石、霞石正长岩、滑石、刚玉、石英矿物、或其混合物；以及
其特征在于，基于a)中的陶瓷原材料的总重量，所述非黏土材料(ii)包含：
-4重量％至12重量％的选自硅灰石、透辉石、透闪石、石榴石及其混合物的含钙材料，和
-2重量％至10重量％的包含45重量％至100重量％的ZrO2的含锆材料。
因此，非黏土材料(II)包含选自硅灰石、透辉石、透闪石、石榴石及其混合物的含钙材料；包含45重量％至100重量％的ZrO2的含锆材料，以及长石、霞石正长岩、滑石、刚玉、石英矿物或其混合物中的一者或更多者。
如本文所使用的，陶瓷原材料意指在加工和烧制之后将得到(烧制)陶瓷材料的原材料。这些陶瓷原材料可以为天然或合成的，例如矿物、玻璃料、烧结材料等。
选择陶瓷原材料使得烧制之后的陶瓷材料具有包含如本文所限定的氧化物的组合的组成。技术人员知晓并理解如何基于每种可获得的陶瓷原材料(黏土和非黏土)各自的组成计算其比例，以及如何将它们组合，以在烧制之后获得陶瓷材料的目标组成。特定的陶瓷原材料可以通过具有不同组成的替代材料进行交换(例如，由于它们可能在某一地理区域中可获得)，调节其比例以及陶瓷原材料混合物中其他原材料的比例。
用于制造烧制陶瓷材料的陶瓷原材料可从知名供应商处商购。陶瓷工业通常将陶瓷原材料分为两类，黏土材料和非黏土材料。本发明的陶瓷原材料包含黏土材料和非黏土材料。黏土材料的量可以在陶瓷原材料的总重量的25重量％至45重量％的范围内。非黏土材料的量可以在55重量％至75重量％的范围内。在一个实施方案中，a)中的陶瓷原材料由25重量％至45重量％的黏土材料和55重量％至75重量％的非黏土材料组成；即，黏土材料与非黏土材料的量之和为100重量％。
黏土材料是表现出高的可塑性的那些材料，并且可以包括膨润土黏土、耐火黏土、炻器黏土、高岭土、球黏土、或其混合物。可塑性是材料在应力下变形而不破裂且不倾向于恢复到初始形状的能力，是陶瓷工业中广泛用于对原材料进行分类的参数。相对于陶瓷原材料的总重量，黏土材料优选包含5重量％至35重量％、或15重量％至30重量％的高岭土。即，黏土材料优选包含这样的量的高岭土，使得基于陶瓷原材料的总重量，陶瓷原材料包含5重量％至35重量％、或15重量％至30重量％的高岭土。高岭土是指包含矿物高岭石作为其主要成分的黏土，优选具有大于80重量％的高岭石。高岭土优选为具有大于30重量％的Al2O3的低铁(例如Fe2O3含量<1.0重量％)高岭土。
根据一个实施方案，基于陶瓷原材料的总重量，黏土材料包含1重量％至15重量％、或2重量％至10重量％的膨润土。因此，在一个实施方案中，基于陶瓷原材料的总重量，陶瓷原材料包含1重量％至15重量％、或2重量％至10重量％的膨润土。
非黏土材料是表现出低可塑性或没有显著可塑性，并且功能上通常用作助熔剂、填料、不透明剂、颜料或其他添加剂的那些材料。非黏土材料可以包括长石、石英矿物、霞石正长岩、滑石、刚玉、或其混合物。
基于陶瓷原材料的总重量，陶瓷原材料包含4重量％至12重量％的选自硅灰石、透辉石、透闪石、石榴石及其混合物的含钙材料或矿物。该含钙材料被认为是非黏土材料。在一个具体实施方案中，基于陶瓷原材料的总重量，陶瓷原材料优选包含4重量％至12重量％的硅灰石、透辉石或其混合物。硅灰石和/或透辉石可以为天然矿物。天然硅灰石和/或透辉石材料可以包含副矿物。优选地，相对于矿物的重量，硅灰石矿物具有至少40重量％的CaO含量。在透辉石矿物的情况下，相对于矿物的重量，CaO+MgO的含量优选为至少30重量％至45重量％。硅灰石和/或透辉石也可以是合成的，例如通过本领域已知的方法，通过对其他矿物进行高温处理，或通过熔融/淬火成无定形玻璃料来制造。在合成硅灰石的情况下，相对于合成硅灰石的重量，该材料的CaO含量为至少43重量％。相对于合成透辉石的重量，合成透辉石优选具有至少35重量％至50重量％的CaO+MgO含量。
如例如通过XRF测量的，基于所述材料的重量，硅灰石和/或透辉石材料优选包含浓度≤0.7重量％的Fe2O3，和/或浓度≤0.1重量％的TiO2。
基于陶瓷原材料的总重量，用于制造本发明的烧制陶瓷材料的陶瓷原材料包含2重量％至10重量％的含锆材料，基于含锆材料的重量，该含锆材料包含至少45重量％的ZrO2。
包含45重量％至100重量％的ZrO2的含锆材料包括天然含锆材料(例如锆石或斜锆石)、合成含锆材料及其混合物。
根据一个具体实施方案，基于陶瓷原材料的总重量，用于制造本发明的烧制陶瓷材料的陶瓷原材料包含4重量％至10重量％的选自包含45重量％至69重量％的ZrO2的材料的含锆材料或矿物(例如锆石)，或者2重量％至5重量％的包含70重量％至100重量％的ZrO2的含锆材料(例如斜锆石)。含锆材料被认为是一类非黏土材料。基于陶瓷原材料的总重量，陶瓷原材料优选包含4重量％至10重量％的锆石、或2％至5％的斜锆石。合适地，锆石和斜锆石为天然矿物，但它们也可以是合成的，例如锆石可以通过在电弧炉中使SiO2和ZrO2熔融来合成。锆石和斜锆石天然矿物可能包含副矿物。优选地，相对于材料的重量，锆石材料具有至少45重量％的ZrO2含量，以及斜锆石材料具有至少70重量％的ZrO2含量。
在一个具体实施方案中，基于a)中的陶瓷原材料的总重量，非黏土材料(ii)包含：
-4重量％至12重量％的选自硅灰石、透辉石、透闪石、石榴石及其混合物的含钙材料，和
-4重量％至10重量％的含锆材料，所述含锆材料包含45重量％至55重量％的ZrO2，优选4重量％至10重量％的锆石。
在实施方案中，非黏土材料包含含镁材料，例如硅酸镁。含镁材料优选为滑石(或块滑石)。相对于含镁材料的重量，含镁材料(硅酸镁或滑石)可以具有包含至少28重量％的MgO、或至少30重量％的MgO、以及高至31.7重量％的MgO的组成。相对于陶瓷原材料的重量，含镁材料(硅酸镁或滑石)可以以1重量％至10重量％、或2重量％至8重量％的范围包含在内。
在一个具体实施方案中，基于a)中的陶瓷原材料的总重量，非黏土材料(ii)包含：
-4重量％至12重量％的选自硅灰石、透辉石、透闪石、石榴石及其混合物的含钙材料，和
-4重量％至10重量％的含锆材料，所述含锆材料包含45重量％至55重量％的ZrO2，优选4重量％至10重量％的锆石，
-1重量％至10重量％的含镁材料，所述含镁材料包含至少28重量％的MgO，优选1重量％至10重量％的滑石。
非黏土材料可以包含石英矿物(理解为具有高于70重量％的石英含量的矿物)。然而，发明人发现，如果陶瓷原材料包含任何石英矿物，则当基于陶瓷原材料的总重量，陶瓷原材料包含<5重量％、或<3重量％、或<1重量％的基于石英矿物的重量石英含量高于70重量％的石英矿物时，这是特别优选的。优选地，陶瓷原材料不包含基于石英矿物的重量石英含量高于70重量％的石英矿物。非黏土材料可以包含0重量％至5重量％的基于石英矿物的重量石英含量高于70重量％的石英矿物。即，其不包含石英含量高于70重量％的石英矿物，或者，如果其包含这样的石英矿物，所述石英矿物以基于陶瓷原材料的总重量不高于5重量％的量存在。石英矿物可以选自石英、长石砂、燧石、硅砂、或其混合物的组。不希望受理论束缚，认为石英矿物的低含量使陶瓷材料在烧制和随后冷却期间由石英相转变引起的膨胀/收缩的影响最小化，这转化成所生产的烧制陶瓷材料中较低的内应力。由低的石英原材料含量实现的内应力的降低在大规格烧制陶瓷材料中是特别有利的，因为如果这些应力存在，则它们在切割和/或处理时更趋于易碎和断裂。
在一个具体实施方案中，基于a)中的陶瓷原材料的总重量，非黏土材料(ii)包含：
-4重量％至12重量％的选自硅灰石、透辉石、透闪石、石榴石及其混合物的含钙材料，和
-4重量％至10重量％的含锆材料，所述含锆材料包含45重量％至55重量％的ZrO2，优选4重量％至10重量％的锆石，
-1重量％至10重量％的含镁材料，所述含镁材料包含至少28重量％的MgO，优选1重量％至10重量％的滑石，
-0重量％至5重量％的石英含量高于70重量％的石英矿物。
在一些实施方案中，非黏土材料还可以包含碳酸盐例如方解石或白云石。然而，在优选实施方案中，基于陶瓷原材料的总重量，陶瓷原材料中的碳酸盐含量(如果存在)为≤3重量％、或≤1重量％、或0重量％至3重量％、或0重量％至1重量％。
特别地，当烧制陶瓷材料旨在具有高的白度时，基于陶瓷原材料的重量，步骤a)中用于制造陶瓷附聚物的所有陶瓷原材料的组合可以包含浓度≤0.6重量％、或≤0.5重量％的Fe2O3，和/或浓度≤0.3重量％、或≤0.15重量％的TiO2。即，所述材料可以不包含Fe2O3和/或TiO2，或者如果存在，则它们的量低于以上公开的重量％。
包含在板或砖中的烧制陶瓷材料的制造从提供来自陶瓷原材料的离散陶瓷附聚物(例如颗粒、微粒、或粉末)开始。在一个实例中，为了制造陶瓷附聚物，原材料可以在球磨机中与水一起研磨以产生水性泥浆，所述水性泥浆可以在过筛之后储存以备后用。然后，通过经由喷嘴在热空气的气流中使泥浆粉碎对泥浆进行喷雾干燥，除去大部分水并产生离散陶瓷附聚物，所述离散陶瓷附聚物从喷雾干燥器的下部排出。
在该技术中已知并且在本发明的范围内，用于制造离散陶瓷附聚物的其他方法是可能的。因此，例如，陶瓷附聚物可以通过以下来制造：例如在摆式磨机或锤磨机中在不添加大量水的情况下对原材料进行研磨，然后在粉末造粒机中用少量的水使其附聚。
术语离散意指附聚物没有成形或模制，例如呈层的形式，而是呈单个或离散单元的形式。
基于所述附聚物的重量，离散陶瓷附聚物的湿度优选为4重量％至10重量％。附聚物的直径的尺寸(颗粒尺寸)可以合适地在125微米至800微米的范围内。
在本申请中，术语“附聚物”通常指单个或离散单元(例如颗粒、微粒、或粉末颗粒)。因此，该术语涵盖了范围从无限小的粉末颗粒至相对大的材料丸粒的单元。该术语涵盖了各种形状和尺寸的离散产品，包括颗粒、微粒、细粒、粉末、或这些的组合。
然后使离散陶瓷附聚物成形以形成成形材料，优选为层，其可以是连续或离散的。成形应理解为例如通过分配至表面，或分配到模具中，将多个离散陶瓷附聚物集合成轮廓分明且可重复的形式或形状。成形材料或层优选具有均匀的厚度、均匀性，具有最小的密度和组成变化。为了实现陶瓷附聚物的成形材料或层，例如，可以将陶瓷附聚物从存储它们的储存库运输到分配系统，所述分配系统将它们沉积到移动的传送带上或沉积到模制腔中。如所描述的成形系统的成形系统是本领域已知的，例如用于由喷雾干燥的陶瓷附聚物形成成形材料或层。已知的并且在本发明范围内，其他成形材料或层形成方法是可能的。
将陶瓷附聚物的成形材料或层(例如随后)在高压下压实。在一个具体实施方案中，步骤b)包括成形然后压实。压实优选通过液压轴向压机或双带压机、或二者的组合进行，例如，在将成形材料或层在轴向压机中压实之前，使用双带压机进行预压实步骤。压实期间的最大压力优选达到至少350kg/cm2、或350kg/cm2至600kg/cm2、或400kg/cm2至600kg/cm2、或500kg/cm2至600kg/cm2。高压有利于生产具有较高机械强度和最小孔隙率的烧制陶瓷材料。
在一些实施方案中，提供了具有至少1.2m的长度和至少0.6m的宽度、或至少2.4m长且至少1.2m宽的成形压实材料。在一个实施方案中，提供了具有至少3.1m长且至少1.4m宽的成形压实材料。压实材料的长度可以为1.2m至3.5m，并且宽度为0.6m至1.6m，或者2.4m至3.5m长且1.2m至1.6m宽，或者3.1m至3.5m长且1.4m至1.6m宽。在成形材料形成连续层的情况下，可以通过在压实之前(例如当使用轴向加压压实时)或压实之后(例如当使用双带压机压实时)对该层进行修整来提供期望的长度/宽度组合。
在本文的一些实施方案中，可以将层、沉积物或其前体施加至压实的未烧制材料(即在步骤b)之后)，例如施加至压实的未烧制陶瓷材料的一个或两个主表面，目的是向烧制陶瓷材料提供装饰、保护、纹理化、功能性或其他表面效果。这样的层、沉积物或其前体包括例如釉、釉底料、玻璃料、砂砾、墨、其前体、或其混合物。前体意指在与压实的未烧制材料同时烧制之后产生层或沉积物的物质、材料、混合物或组合物。另外地或替代地，可以在烧制之后(即在步骤c)之后)将层、沉积物或其前体施加至陶瓷材料，并且任选地使烧制陶瓷材料上的层、沉积物或其前体经受随后另外的步骤例如烧制、硬化或干燥。
任选地，在烧制压实材料之前(即，在步骤c)之前)，可以将具有或不具有另外的层、沉积物或其前体的压实的未烧制陶瓷材料干燥以将湿度含量降低至基于压实的未烧制陶瓷材料的重量的0.0重量％至1.0重量％、或0.0重量％至0.7重量％。这可以例如使用常规的陶瓷干燥器在未烧制的陶瓷材料处于水平方向上的情况下完成。
在压实和任选的干燥之后，利用最大值在1,100℃至1,300℃、或1,150℃至1,250℃，优选1,170℃至1,230℃，更优选1,170℃至1,220℃的范围内的温度曲线烧制压实的(未烧制的)陶瓷材料。在一个实施方案中，温度曲线的最大值在1,100℃至1,215℃、或1,150℃至1,210℃的范围内。温度烧制曲线(或烧制循环)适当地包括预热、加热和冷却阶段，冷却阶段在温度达到60℃时结束。基于陶瓷材料的厚度，烧制曲线(包括预热、加热和冷却阶段)的持续时间优选在60分钟至500分钟，优选70分钟至440分钟的范围内。基于陶瓷材料的厚度，最高温度下的停留时间优选在10分钟至50分钟的范围内。在一个实施方案中，最高温度下的停留时间优选在30分钟至70分钟的范围内。烧制可以在用于高温的辊道窑或用于陶瓷产品的其他类型的窑中进行。该最高烧制温度导致压实原材料的烧结、反应和玻璃化，从而增加了烧制陶瓷材料的密实度和硬度。
在烧制之后，根据预期的应用，可以将砖或板切割和/或校准至期望的最终尺寸，并且可以在其较大表面的一者或二者上进行精整(抛光、珩磨等)。
除非另外说明，否则本说明书中呈现的陶瓷原材料的比例和浓度涉及排除或忽略它们可能包含的任何湿度的干燥材料。
应理解，本公开内容的范围包括本文所公开的实施方案的所有可能的组合。
术语“包含”涵盖术语“基本上由……组成”和“由……组成”。因此，在本申请中每次出现时，术语“包含”可以用术语“基本上由……组成”或“由……组成”代替。
定义和测试方法：
XRF：氧化物分析可以在商业XRF光谱仪中通过X射线荧光进行。例如，将约1g样品的盘与四硼酸锂混合并在1050℃温度下在空气气氛中煅烧25分钟，然后在光谱仪中进行分析。结果报告为氧化物(SiO2、Al2O3等)的相对重量百分比，以及煅烧期间的重量“灼烧损失”(挥发物的蒸发/解吸、有机物的分解)。该光谱仪预先用已知浓度的标准物的多点校准曲线进行校准。对于XRF分析可以遵循国际标准ISO 12677:2011。
XRD：作为实例的方式，可以通过粉末X射线衍射(XRD)和Rietveld法，结合内标物的使用，对结晶相进行鉴定和定量。该方法也允许对所有无定形相进行定量。内标法要求将已知量的参考标准物(例如，刚玉)与待分析的每个样品彻底混合并均质，任选地使用少量的异丙醇或其他混合/均质佐剂。可以使用产生CuKα1辐射的Ge(111)单色仪和商业设备的X’Celerator检测器(例如PANalytical X’Pert Pro自动衍射仪)。可以以60秒/步长在4°至70°的2θ内记录粉末的X射线衍射图，同时旋转以增加颗粒的统计分布。获得X射线粉末衍射数据之后，可以使用软件(例如Brucker的DIFFRAC.EVA)以通过与已编目的衍射图案比较来进行结晶相的鉴定。结晶相和无定形相的定量可以例如通过使用TOPAS软件(CoelhoSoftware)，用Rietveld精修法进行。在减去所使用的内标物的量之后，将结晶相和所有无定形相的含量计算为所分析样品的重量百分比。
附聚物的颗粒尺寸，也称为颗粒直径，可以通过使用不同网孔尺寸的筛进行已知的筛分分离来测量。如本文所使用的术语“颗粒尺寸”意指附聚物中单个颗粒的直径落入的范围。其可以通过颗粒保留在具有所测量的网孔尺寸开口的校准筛上或穿过所述校准筛来测量，其中颗粒将穿过(并因此小于)其尺寸开口经测量并已知的某一筛或被所述筛保留(并因此大于)。颗粒尺寸被定义为在由颗粒穿过具有较大网孔开口或“孔”的一个筛而不穿过具有较小网孔开口的第二个筛的能力所确定的某一尺寸范围内。对于颗粒尺寸<200微米的附聚物，颗粒尺寸分布可以用商业设备(例如设置有Hydro cell的Malvern PanalyticalMastersizer 3000)通过激光衍射测量。为了进行该测量，可以通过超声波探头辅助将附聚物样品分散在脱盐水中。激光衍射仪提供颗粒分布曲线(颗粒的体积相对于颗粒尺寸)和颗粒群的D10、D50和D90统计值(即，其中体积分布中样品颗粒群的10％、50％或90％分别低于该值的颗粒尺寸值)。
根据ISO 10545-3:2018(真空法)测量烧制陶瓷层的吸水率和表观密度。
色度可以通过使用分光光度计例如来自X-Rite Inc.的Ci64分光光度计来测量。该分光光度计通常被定位于待分析样品的代表性区域的清洁表面上，在室温下，并且按照制造商说明进行测量。三次测量的平均结果在CIE Lab色彩空间中以坐标L*、a*和b*给出。
高温塑性指数(Pyroplastic Index，PI)指示材料在受控条件下在烧制期间变形的趋势。为了确定PI，将已知尺寸的探针布置桥接在两个支撑体上并经受烧制循环。PI计算为：
其中s为通过光学确定的探针的最大变形，b为探针粗度以及l为支撑体之间的距离。当将所有参数以厘米输入时，IP具有cm-1尺寸。PI可以通过光学挠性计例如ExpertSystem Solutions S.r.l.的Misura FLEX挠性计来测量。
烧制期间的收缩率可以按照ISO 10545-2:2018进行测量。
比较例和根据本发明的实施例
实施例1：
通过以下类似地分别制备一种混合物A(其组成包含根据本发明的氧化物的组合)以及两种不同的比较混合物B和C：将原材料和水添加至球磨机，然后在混合物均匀且颗粒尺寸主要在63微米(体积分布中10％的颗粒的最大值大于该尺寸)下之后，收集形成的泥浆。然后将泥浆混合物部分干燥至约7.5重量％的湿度含量，在450kg/cm2的压力下模制并预压实至厚度为7.0mm的100×50mm2成形测试样品。
混合物A、B和C的原材料包含30重量％至40重量％的量的黏土材料，以及60重量％至70重量％的量的非黏土材料。重量％不考虑原材料的任何湿度或水含量。黏土和非黏土材料的总和加起来为100重量％。
黏土材料包含不同量的膨润土、球黏土和/或高岭土。非黏土材料包含不同量的长石、滑石矿物和/或氧化铝。黏土和非黏土原材料为从技术人员已知的供应商处获得的市售产品。考虑每种原材料的组成，调节每种原材料的量，以得到下表1所列出的烧制之后的烧制组成。
相对于这些混合物中的原材料的总重量，混合物A、B和C包含5.0重量％至6.0重量％的膨润土。
混合物A的原材料还包含7.0重量％至8.0重量％的硅灰石，而混合物B和C不包含任何硅灰石。另一方面，混合物A不包含任何石英含量高于70重量％的石英矿物(即，石英为主要组分的矿物混合物，例如石英矿物或长石砂)，而混合物B和C包含3重量％至10重量％的具有80重量％至85重量％的石英的长石砂。
混合物A另外地包含8.0重量％的锆石，混合物B包含12.0重量％的锆石，以及混合物C包含17.0重量％的锆石。
混合物A、B和C包含3.5重量％至5.0重量％的滑石，该滑石包含>30重量％的MgO。
然后将模制测试样品在达到450kg/cm2的压力下压制，然后将它们在110℃下干燥以将湿度含量降低至<1.0重量％，然后，将它们在马弗炉中烧制110分钟，达到1190℃的最高温度，从而得到相应的烧制测试样品A、B和C。
获得的烧制测试样品A、B和C的通过XRF确定的组成描述于表1中。
表1
灼烧重量损失
如通过XRD测量的三种测试样品A、B、C在烧制期间形成的不同结晶相及其相对浓度列于表2中。
表2
表2中的XRD结果证明了对于不同组成，烧制期间形成的结晶矿物相的差异。莫来石相在测试样品B的结晶相中占多数，在测试样品A中是不可测的。作为交换，测试样品A中占主导地位的结晶矿物相来自包含钙的矿物相。
表3示出了测试样品在烧制之前和之后的特性比较：
表3
与测试样品B和C相比，测试样品A在烧制之后显示出显著降低的表观密度，以及明显较低的烧制收缩率。当考虑大于3.0m长且1.2m宽的大规格的砖的工业生产时，烧制收缩率的降低是非常相关的优点，其中与B和C相比，由具有测试样品A的组成的相同尺寸的未烧制的经压制的砖可以获得显著更多平方米的烧制砖。
不希望受理论束缚，似乎与样品B和C相比，在烧制期间形成包含钙和/或钠的结晶相(其具有比莫来石和锆石更低的堆积密度)有助于降低测试样品A的密度和收缩率。
同时，与B和C相比，测试样品A的降低的高温塑性指数表明模制样品在烧制期间的变形倾向较低。当考虑制造厚度高达3.0cm的大规格砖时，该参数再次具有特殊的相关性，其中烧制期间的变形转化为缺陷和内部材料应力。
测试样品A获得了上述优点，而不损害(烧制之前或烧制之后)机械稳定性，同时仍然实现了出色的白度和色度。全部三种情况下的吸水率仍然可忽略不计，低于0.01％，这表明几乎不存在开孔。
实施例2：
按照与样品A至C相同的一般方法制备混合物D(其组成包含根据本发明的氧化物的组合)以及三种不同的比较混合物E、F和G。
混合物D、E和F是按照针对实施例1中的混合物A的以上描述制备的，然而，虽然混合物D(如混合物A那样)包含约3重量％至5重量％的滑石(MgO含量为>30重量％)，但混合物E和F不包含任何滑石。此外，混合物F不包含任何膨润土。混合物D包含约8重量％的锆石，混合物E包含约8.4重量％的锆石，以及混合物F包含约8.9重量％的锆石。
混合物G包含约18重量％的伊利石黏土和约10重量％的高岭土。混合物G还包含约10重量％的长石砂(具有80重量％至85重量％的石英)、约5重量％的锆石、2重量％的方解石、10重量％的玻璃料(相对于玻璃料的重量，具有26重量％的CaO、12重量％的ZrO2、55重量％的SiO2和2重量％的Al2O3)和45重量％的钠长石。与混合物D不同，混合物G不包含任何硅灰石、膨润土或滑石。混合物G包含28重量％的黏土材料和72重量％的非黏土材料。
如实施例1中，将来自混合物D至G的模制测试样品在达到450kg/cm2的压力下压制，然后将它们在110℃下干燥以将湿度含量降低至<1.0重量％，然后将它们在马弗炉中烧制110分钟，达到1190℃的最高温度，从而得到相应的烧制测试样品D、E和F。
获得的烧制测试样品D、E和F的通过XRF确定的组成描述于表4中。
表4
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灼烧重量损失
表5示出了测试样品D至G在烧制之前和之后的特性比较：
表5
测试样品E、F和G在其组成中呈现低浓度的MgO，因为在其相应的混合物中没有使用滑石或膨润土。与测试样品D相比，样品E至G显示出压实样品在烧制之前的机械稳定性的显著降低。
未烧制陶瓷材料的机械稳定性是至关重要的，尤其是在制造大规格板或砖，即尺寸大于1.2×0.6m2时。大规格压实的未烧制陶瓷材料在其烧制之前需要通过带、辊输送经过生产线上的不同站。在压机和烧制窑之间的这样的站通常包括用于施加层(例如釉、装饰层)的站、干燥窑等。在烧制之前的机械稳定性的较低值意味着压实的未烧制陶瓷材料在其运输期间更容易变形、开裂或破裂，导致较低的生产效率和较高的废品率。
同时，测试样品E至G呈现出高值的吸水率和降低的抗断裂机械强度。相比之下，包含根据本发明的氧化物的组合的组成(样品D)即使在低于1200℃的温度下进行烧制时，也产生非常低值的吸水率和高的抗断裂机械强度，这与需要更高温度的其他制造方法相比至少表现出经济优势。
考虑到未烧制陶瓷材料的低机械稳定性，及其烧制之后降低的机械强度和升高的吸水率，混合物E至G的组成被认为不适合用于大规格砖或板的工业制造。
实施例3：
采用实施例1中测试样品A和比较测试样品B的配方作为用于以工业规模生产至少3.2m长且1.4m宽、并且厚度为2.0cm的砖的基础。砖A包含基于测试样品A的配方的烧制陶瓷层，而比较砖B包含基于测试样品B的配方的烧制陶瓷层。
在砖A和B中的烧制陶瓷层的工业生产中，遵循与用于制备测试样品A和B的基本步骤相同的基本步骤。然而，在工业制造中，在将原材料在球磨机中湿磨之后，将泥浆在工业喷雾干燥机中部分干燥以获得湿度含量为8.5％且颗粒尺寸主要<800微米的粉末。然后通过将粉末作为均匀层分配在成型带上，并进行预压实来使粉末成形，然后使它们经受至少450kg/cm2的压力压实。将压实的(未烧制的)陶瓷层切割成3.55m的长度和1.63m的宽度，并进一步干燥直到达到0.0重量％至1.0重量％的湿度含量，然后将它们在辊道窑(达到约1,190℃的最高温度且在该最高温度下的停留时间为约10分钟至30分钟)中烧制。
表6示出了所获得的砖A和B中的烧制陶瓷层的平均组成。
表6
砖A的烧制陶瓷层在烧制之后具有3.34m*1.52m的长度和宽度，而砖B的烧制陶瓷层具有3.24m*1.47m的长度和宽度，意味着砖A的烧制陶瓷层相对于砖B的烧制陶瓷层具有6.6％的表面增加。
对于砖A和砖B，烧制陶瓷层的表观密度分别为2.35g/cm3和2.57g/cm3。在砖A和砖B二者的情况下，烧制陶瓷层的吸水率均为≤0.01％。
用设置有适合用于瓷炻器的新锐化的商业盘的CNC桥式锯以90°和45°的角度切割砖A和B。记录了最大速度，在该速度下该盘在其以2400rpm切割通过砖时可以移动，产生平整的切口，而没有碎裂或砖开裂。同时砖B最大切割速度不能增加超过0.8m/分钟，因为其会碎裂或开裂，砖A可以以1.3m/分钟切割而没有问题。
在另一个实例中，使用设置有适合用于瓷炻器的未使用的商业盘的CNC桥式锯以90℃切割砖A和B。切割以2400rpm，纵向地沿着砖的长度且间隔2cm进行。总计，切割延伸大于200线性米。砖B不能以超过0.8m/分钟的速度切割而不出现砖的碎裂或甚至断裂，但是砖A可以以1.6m/分钟或甚至更高的速度切割而不会出现类似的问题。
Claims (15)
1.一种砖或板，包含烧制陶瓷材料，其中所述烧制陶瓷材料具有至少1.2m的长度和至少0.6m的宽度，并且基于所述烧制陶瓷材料的总重量，所述烧制陶瓷材料具有包含根据以下的氧化物的组合的化学组成：
。
2.根据权利要求1所述的砖或板，其中基于所述烧制陶瓷材料的总重量，ZrO2的重量百分比在3.1重量％至5.8重量％，优选3.2重量％至5.1重量％的范围内。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的砖或板，其中基于所述烧制陶瓷材料的总重量，CaO+MgO的重量百分比之和在4.3重量％至7.3重量％，优选4.8重量％至6.8重量％的范围内。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的砖或板，其中基于所述烧制陶瓷材料的总重量，所述烧制陶瓷材料具有包含以下的化学组成：
-56.0重量％至62.0重量％的SiO2；和/或
-18.3重量％至22.3重量％的Al2O3；和/或
-3.2重量％至5.5重量％的CaO；和/或
-1.2重量％至3.8重量％的MgO。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的砖或板，其中基于所述烧制陶瓷材料的总重量，所述烧制陶瓷材料具有进一步包含以下的化学组成：
-1.5重量％至3.8重量％，优选2.8重量％至3.5重量％的Na2O；和/或
-1.O重量％至4.2重量％，优选1.9重量％至3.7重量％的K2O；和/或
-0.05重量％至0.6重量％，优选0.1重量％至0.5重量％的Fe2O3；和/或
-0.05重量％至0.3重量％，优选0.5重量％至0.2重量％的TiO2。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的砖或板，其中基于所述烧制陶瓷材料的总重量，所述烧制陶瓷材料具有包含根据以下的氧化物的组合的化学组成：
。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的砖或板，其中所述烧制陶瓷材料不包含莫来石作为结晶相或者基于所述烧制陶瓷材料的总重量，包含小于10重量％的莫来石作为结晶相，优选小于5重量％。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的砖或板，其中基于所述烧制陶瓷材料的总重量，所述烧制陶瓷材料包含至少40重量％的无定形相，优选至少50重量％。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的砖或板，其中所述烧制陶瓷材料具有至少2.4m的长度和至少1.2m的宽度。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的砖或板，其中所述砖或板还包括瓷、釉、釉底料、墨、玻璃料和/或砂砾的层或沉积物。
11.一种由根据权利要求1至10中任一项中所限定的砖或板制成的厨房或盥洗台面、厨房防溅挡板、淋浴房底盘、墙或地板覆盖物、家具包层、桌面、通风幕墙砖、炉盘、楼梯台阶或壁炉。
12.一种用于制造根据权利要求1至10中任一项中所限定的砖或板的方法，包括：
a)制备陶瓷原材料的离散附聚物；
b)使所述附聚物成形并将所述附聚物压实以提供成形且压实的材料，所述成形且压实的材料具有至少1.2m的长度和至少0.6m的宽度；
c)利用最大值在1,100℃至1,300℃之间的温度曲线烧制所述成型且压实的材料；
其中基于所述陶瓷原材料的总重量，步骤a)的所述陶瓷原材料包含：
(i)25重量％至45重量％的黏土材料，所述黏土材料包含以下中的一者或数者：高岭土、膨润土黏土、耐火黏土、炻器黏土、球黏土、或其混合物；和
(ii)55重量％至75重量％的非黏土材料，所述非黏土材料包含以下中的一者或数者：长石、霞石正长岩、滑石、刚玉、石英矿物、或其混合物；
以及其特征在于，基于a)中的所述陶瓷原材料的总重量，所述非黏土材料(ii)包含：
-4重量％至12重量％的选自硅灰石、透辉石、透闪石、石榴石及其混合物的含钙材料，和
-2重量％至10重量％的含锆材料，所述含锆材料包含45重量％至100重量％的ZrO2。
13.根据权利要求12所述的方法，其中基于所述陶瓷原材料的总重量，所述非黏土材料(ii)包含0重量％至5重量％的石英含量高于70重量％的石英矿物。
14.根据权利要求12或13中任一项所述的方法，其中步骤b)中的所述压实通过施加350kg/cm2至600kg/cm2，优选400kg/cm2至600kg/cm2的压力来进行。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，所述方法还包括在步骤b)之后获得的所述成形且压实的材料上提供釉、颜料、釉底料、砂砾、玻璃料、墨、或其组合的层、沉积物或其前体的步骤。
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