CN1519213A - 超强度搪瓷黑板、白板的制造方法及其搪瓷釉料 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种超强度搪瓷黑板、白板的制造方法及其搪瓷釉料，它具有较高的强度和良好的耐磨性。采用低温釉料用二喷二烧法烧成，底釉在炉中以680℃～740℃烧结3分钟，面釉在炉中以560℃～640℃烧结3～4分钟形成搪瓷层。面釉釉料中的CaF2和TiO2需同时使用，并且CaF2的含量要大于TiO2的含量。搪瓷釉料由以下组份组成：AI2O3、B2O3、CaF2和至少一种选自Na2O、Li2O的周期表中I族金属氧化物；至少一种选自BaO、PbO、CaO的周期表中II族金属氧化物，至少一种选自SiO2、TiO2周期表中IV族无素的氧化物。本发明工艺简单，实现容易，是较好的进口产品的替代品。

Description

超强度搪瓷黑板、白板的制造方法及其搪瓷釉料
技术领域：
本发明涉及文化用品技术领域，确切地说它是超强度搪瓷黑板、白板的制造方法及其搪瓷釉料。
背景技术：
目前，国内教育界所使用的教学黑板普遍是玻璃磨砂黑板，这种玻璃黑板存在着粉尘大，反光度高，易破碎等无法解决的缺陷。另外，这几年兴起使用的树脂黑板、金属磁性黑板，虽然解决了玻璃黑板的缺陷，但由于其板面采用有机涂料，使得板面的耐擦耐磨性能较差，影响了黑板使用寿命，这也是对资源的一种浪费。中国专利号：98112246公开了一种名称为“吸磁性树脂复合板材及无尘黑板的制作方法”的发明专利，就是一种树脂黑板。近年来，为了增强黑板的耐磨性和使用寿命。国内一些企业又引进开发了进口的搪瓷黑板，这些进口材料不但价格昂贵，还花费了大量的外汇。日本川崎制铁株式会社在中国申请了名称为“适于搪瓷涂层的冷轧钢板及制造方法”的发明专利，专利号为：85108620，还申请了“搪瓷用钢板及其制造方法”的发明专利，专利号为：90102120，在98年又申请了“搪瓷着瓷钢板和搪瓷釉料”的发明专利，专利申请号为：98123158，上述申请都可用于搪瓷黑板。常规搪瓷层的烧固温度高达800℃～900℃的程度。因此带来的问题是薄钢板上搪瓷着瓷薄膜在烧固时使薄钢板有较大程度的热变形，不能确保产品所要求尺寸的稳定性。另外，普通搪瓷易碎且韧性差，在弯曲加工时易剥离，因此，搪瓷黑板就需要有优异的粘附性和密着性的釉料。
发明内容：
本发明的目的是提供一种超强度搪瓷黑板、白板的制造方法及其搪瓷釉料，它采用无机涂料——搪瓷，做为黑板的表层，以冷轧钢板做为黑板的基板，将搪瓷涂覆在基板上经搪烧形成一种超强度搪瓷黑板。并且工艺简单，实现容易，适合我国的工艺条件。其特征在于：将冷轧钢板用碱脱脂法，即用烧碱、水玻璃，表面活性剂等为原料的水溶液经加温除去铁板表面的油垢等杂质。再经过水洗、烘干后采用本发明中的特种釉料，用机械涂覆于板面上。第一遍为底釉，涂履厚度为30～45微米，再经烘干进入搪烧炉以680～740℃烧固3～4分钟形成搪瓷层。冷却后再涂覆面釉，厚度为25～35微米，再经烘干进入搪烧炉以560～640℃烧固3～4分钟形成搪瓷层。冷却处理后既为产品。
钢板采用0.3～0.6mm冷轧薄钢板。
搪瓷釉料以下组分组成：Al2O3、B2O3、CaF2和至少一种选自Na2O、Li2O的周期表中I族金属氧化物；至少一种选自BaO、PbO、CaO的周期表中II族金属氧化物，至少一种选自SiO2、TiO2周期表中IV族元素的氧化物，并且瓷釉分底釉和面釉二道工序和工艺，采用两喷两烧法来完成。
为保证钢板的热变形在允许的范围内，就要求在低于720℃的温度条件下烧成，并要有优异的密着性以及与冷轧板相适应的膨胀系数，釉料中Al2O3是可以影响生成的搪瓷层机械性能的组分，在3～6％的含量范围内生成的釉料可以在不超过720℃的低温下烧制。并显示较好的机械性能。CaF2是很好的助熔原料，显著的降低瓷轴中熔融物的粘度。瓷釉中Na2O、Li2O是搪瓷釉料中的助溶剂，扩大烧成幅度，可影响搪瓷烧制温度、生成搪瓷的光泽度和耐久性。釉料中BaO、PbO是影响生成搪瓷层的化学耐久性，机械性能及热膨胀系数的组分，PbO可显著的降低搪瓷的搪烧温度；而BaO与密着剂CoO、NiO、MnO2的搭配对产生密着起关键作用。釉料中B2O3是可以降低搪瓷搪烧温度和影响光泽度的组分；釉料中SiO2是影响生成搪瓷层的化学耐久性和机械性能的组分，而只有在本发明中这样的含量，在B2O3和PbO的作用下，才能在低温下烧制。釉料中P2O5能影响搪瓷烧制温度。并且有网络结构，缩小表面张力。在面釉釉料中，CaF2和TiO2一起使用量起到亚光效果的决定因素，且CaF2的含量要略大于TiO2的含量才能破坏TiO2的晶型，起到消光效果。
在本发明中，釉料中Al2O3的含量为3～6％；B2O3为10～25％，CaF2为5～15％，SiO2+TiO2为25～45％，Na2O+Li2O为10～20％，BaO+PbO为15～40％，另外P2O5为2～6％，Na2SiF6为2～10％，Sb2O3为5～12％。
本发明的优点是：工艺简单、成本低、搪瓷附着效果好，硬度强，耐磨性好，不但适合做为教学中的黑板、白板使用，其中，搪瓷釉料还可用于建筑材料、标牌等薄板的涂层。
附图说明：
图1为本发明的搪瓷釉料的化学成分组成表。
图2为本发明中所烧成搪瓷板的特性图表。
具体实施方式：
实施例：
在本发明中，底釉和面釉的搪烧温度应相差80℃以上。因为搪瓷搪烧的过程就是熔解，释放的过程。底釉与面釉的搪烧温过小，就容易在搪烧面釉时产生针孔和气泡。
1、底釉的制造和搪烧工艺
按图1所列的配方称取化工原料，经充分粉碎混合。在回转炉加热温度达到1200℃时，将混合物倒入炉内，炉体继续加热，回转、搅拌。使混合物充分反应，熔解，形成熔融物。经拉丝，测结，打弯等方法检测后，将融熔物倒入冷水中聚冷，形成粉碎的玻璃状的晶状，即为底釉原料。
另外，为了扩大底釉的搪烧幅度，防止搪烧时烧焦。本发明又设计了底釉的配合料。其配方为SiO2 40％、Al2O3 5％、Na2O 14％、B2O313％、CaF2 8％、BaO 10％、NiO 1.5％、MnO2 1.5％、Fe2O3 0.7％、CaO 0.3％、P2O5 3％、Pb O3％。以外，还可加入少量的精细硅石。
底釉瓷釉的制造方法：将底釉原料按100份为标准，再加入10～15份的底釉配合料，加入10份粘土，5～10份Fe2O3、60份的水。将以上原料倒入球磨机中研磨。研磨后形成的泥状液体的颗粒还需经100目的细筛检测。才可以做为瓷釉经喷涂均匀的涂覆于冷轧板上，且厚度应保持在35～50微米左右。干燥后经搪烧炉以680℃～720℃烧结3～4分钟形成搪瓷层。
二、面釉的制造及搪炉工艺
面釉分为钛面釉和锑面釉两大类。钛面釉的特点是亚光效果较好。但由于TiO2的影响，产品的颜色比较难调。而锑面釉的亚光效果不如钛面釉，但产品颜色比较容易调配。另外，以CeO2替代TiO2对调色效果更佳，且CeO2的含量应保持在8～12％之间。
在本发明中，面釉的亚光效果取决于磨加物的成分和含用量。搪瓷行业传统方式是磨加硅石消光。但此方法搪烧幅度小且容易影响搪瓷漆膜的细腻度。本发明选用精细的云母或莹石(最后采用黑云母或兰云母)，再配合少量的精细硅石来达到消光的作用。并且再加入0.3～1％的石墨用以提高搪瓷膜的细腻度和黑板的可擦性。另外，为了更好的调配出新鲜，美观的颜色，本发明在锑面釉的生产过程中，在烧成瓷釉的过程中填加了CoO、CuO、Fe2O3、MnO2、Cr2O3等着色成分，而在磨加色素时，采用低温色素，使搪烧瓷面更好的显色。并采用了低温面釉与高温面釉相搭配，再配以少量的云母或蛭石、莹石这些磨加物来实现。
具体方法如下：
(1)钛面釉(铈面釉)按图1所列配方选取原料，按照制造底釉的生产工艺进行。但烧制瓷釉的温度为1200℃～1250℃之间。而且，在混合的原料熔解，形成熔融物后，拉丝测结时，结的间距不大。也就是烧制瓷釉不能过火。
钛面釉[(铈面釉)即1号和2号配方]制造方法：将面釉按100份为标准，再加入0.3～15份云母粉(或加入20～50份的莹石)加入2份黑色素，1.5份绿色素、0.5份兰色素及0.3～1份的石墨，加6份粘土，70份的水。最后将这些原料一起倒入球磨机中研磨。研磨后的瓷釉液体要经过160目的细筛检测。再喷涂在烧固底釉后的搪瓷层上，经干燥进入搪烧炉以580℃～640℃烧结3～4分钟形成搪瓷层，成为产品。
(2)锑面釉，按图1所列的5号配方选取原料，按照制造底釉的生产工艺进行。但烧制瓷釉的温度为1150℃～1200℃。烧制瓷釉不能过火，在熔融物呈粘稠状时出炉，即为面釉原料。
另外，按图1所列的3号配方选取原料。在烧制温度为1150℃～1200℃的条件烧制。熔融物经拉丝，测结后出炉，即为面釉原料。
锑面釉的制造方法：将3号或5号配方按100份为标准再加入0.3～15份的云母，加入6～7份的粘土，4～5份色素，0.3～1份的石墨，60～70份的水。将返些原料一起倒入球磨和研磨。研磨后的瓷轴要经过160目的细筛检测。再喷涂在烧固底釉的搪瓷层上，厚度为20～30微米左右，干燥后经搪烧炉以600℃～640℃烧结3～4分钟形成搪瓷层，成为产品。
(3)低温与高温搭配的锑面釉。按图1所列的4号方和5号方用正常的搪瓷瓷釉烧制生产工艺进行。4号配方的烧制温度为1200℃，5号配方的烧制温度为1300℃～1350℃。
其瓷釉的配制方法：将4号配方按100份为标准，再加入30～60份5号配方的瓷釉，加入6～7份粘土，加入0.3～10份云母粉，加入4～5份色素，0.3～1份石墨，70～100份的水。经研磨成为瓷釉。
釉料的制取工艺如下：a将上述组合选取的原料粉碎混合；b加热燃烧混合物形成熔融物，在1100℃～1350℃下烧至30～60分钟；c将熔融物投入冷水中聚冷，形成粉碎的玻璃状的釉料；然后用球磨研成精细的粉末；d将含有密着剂的釉料做为底釉，其100份加入6～10份粘土，1份硼砂，50份水研磨成底釉；e将不含密着剂的釉料做为面釉，其100份加入10份粘土，25份精细莹石，5份色素和50份水研磨成面釉。
本发明采用底釉和面釉二层涂层，采用两喷两烧法来完成。为保证钢板的热变形在允许的范围内，要求在低于700℃温度条件下烧成。并且要有优异的粘附性和密着性以及于冷轧板相适应的膨胀系数。釉料中Al2O3是可以影响生成的搪瓷层机械性的组分，在3～6％的含量范围内生成的釉料可以在不超过700℃的低温烧制，并显示较好的机械性能。CaF2是很好的助熔原料，显著的降低瓷釉中熔融物粘度。瓷釉中Na2O、Li2O是搪瓷釉料中的助溶剂，扩大烧成幅度可影响搪瓷烧制温度，生成搪瓷层的光泽度和耐久性。釉料中BaO、PbO是影响生成搪瓷的化学耐久性，机械性能和热膨胀系数的组分，PbO可显著的降低搪瓷的烧成温度，而BaO与密着剂的搭配对密着剂起关键作用。釉料中B2O3可以降低搪瓷烧成温度和影响光泽度的组分，釉料中SiO2、TiO2是影响生成搪瓷的化学耐久性和机械性的组分，而只有在本发明中这样的含量，在B2O3和PbO的作用下才能在低温下烧制。釉料中P2O5能影响搪瓷烧制温度，并且有网络结构，缩小表面张力。面釉釉料中CaF2和TiO2一起使用是起到亚光效果的决定因素，并且CaF2的含量要大于TiO2的含量才能破坏TiO2的晶型，起到亚光效果，这两种化合物的共同使用有背于传统搪瓷行业的做法。同时，在面釉磨加细莹石，不但起到亚光作用，还可扩大烧成浮度。
本发明搪瓷釉料的原料包括：硅石、长石、萤石、硼砂、铅丹、碳酸钡、碳酸锂、硝石、磷酸氢钠、硅氟化钠、氧化钛、氧化镁、氧化钴、氧化镍等。
首先制备搪瓷釉料如图1所示的化学成分：1、从上面列出的原料中适当选取称出所需要量并充分粉碎、混合；2、加热和烧制生成的混合物并形成熔融物；3在前述步骤2的最后阶段，最好在1100℃～1250℃烧制30～60分钟；4将生成的熔融物投入水中，使其聚冷，开成粉碎的玻璃状的釉料。然后，采用瑞士法郎磨将其研制成精细的粉末；5将含有密着剂的釉料做为底釉，其100份加入10份粘土，1份硼砂，50份水研磨成底釉。将不含密着剂的釉料做为面釉，其100份加入10份粘土，20～25细萤石，4份分散剂磷酸纳，5份色素和50份水研磨成面釉。本发明釉料可适用于普通钢板。钢板选用0.3～0.4的低碳冷轧板。按照图2规定的搪瓷釉料配比，将经过酸洗处理后的钢板涂覆面釉，在炉中650℃～720℃烧3分钟，形成底釉搪瓷层，冷却后再涂覆面釉，在炉中600℃～700℃烧两分钟形成搪瓷层，生成的搪瓷物性如图2。本发明不但可以制作搪瓷黑板、白板，也可以涂覆在牌扁上，还可以用在建筑装饰材料上。

Claims (10)

1、超强度搪瓷黑板、白板的制造方法，其特征在于：它采用0.3～0.6mm冷轧薄钢板和搪瓷工艺制成，采用低温特种釉料用二喷二烧法烧成，即底釉在搪瓷炉中以680℃～740℃烧结3～4分钟，面釉以560℃～640℃烧3～4分钟形成搪瓷层。
2、根据权利要求1所述的超强度搪瓷黑板、白板的低温特种搪瓷釉料，其特征在于：搪瓷釉料由以下组份组成：AI2O3、B2O3、CaF2和至少一种选自Na2O、Li2O的周期表中I族金属氧化物；至少一种选自BaO、PbO、CaO的周期表中II族金属氧化物，至少一种选自SiO2、TiO2周期表中IV族元素的氧化物。
3、根据权利要求1所述的超强度搪瓷黑板、白板的低温特种搪瓷釉料，其特征在于：釉料中AI2O3含量在3～6％，B2O3为10～20％，CaF2为5～15％，SiO2+TiO2为25～55％，Na2O+Li2O为10～18％，BaO+PbO+MgO为10～25％，另外P2O5为2～6％，Na2SiF6为2～10％，Sb2O3为5～10。
4、根据权利要求2所述的超强度搪瓷黑板、白板的低温特种搪瓷釉料，其特征在于：底釉以低于700℃的条件下烧成，面釉釉料中的CaF2和TiO2需同时使用，并且CaF2的含量要大于TiO2的含量。
5、根据权利要求4所述的超强度搪资黑板、白板的低温特种搪瓷釉料，其特征在于：可以用CeO2代替TiO2，并且CeO2的含量应在8％～12％之间。
6、根据权利要求3所述的超强度搪瓷黑板、白板的低温特种搪瓷釉料，其特征在于：面釉中需磨加精细的0.3％～15％的云母或莹石。并配合0.3％～1.0％石磨使用。
7、根据权利要求6所述的超强度搪瓷黑板、白板的低温特种搪瓷釉料，其特征在于：还需在100份面釉中磨加0.3％～1％的石磨。
8、根据权利要求3所述的超强度搪瓷黑板、白板的低温特种搪瓷釉料，其特征在于：底釉中必须有CoO、NiO、MnO2相搭配形成良好的密着剂，其中CoO的含量为0.3％～0.8％，NiO的含量为0.8％～1.2％、MnO2的含量为1.3％～1.7％。
9、根据权利要求5所述的超强度搪瓷黑板、白板的低温特种搪瓷釉料，其特征在于：底釉中需加入BaO作为密着剂的催化剂，其含量为5％～12％。
10、一种如权利要求1所述的超强度搪瓷黑板、白板的搪瓷釉料的制备方法，其特征在于：a面釉釉料的制取工艺如下：将上述组合选取的原料经充分粉碎混合，再炉中加热温度达到1200℃时，倒入混合物料，继续加热，回转、搅拌形成熔融物，将熔融物投入冷水中聚冷，形成粉碎的玻璃状的釉料；b面釉的烧制工艺如下：按底釉的烧制工艺烧制，但烧制瓷釉的温度为1150℃～1250℃之间，而且，在混合的原料熔解，形成熔融物后，拉丝测结时，结的间距不大，然后将面釉按100份为标准，再加入3～15份的云母粉或加入20～30份的莹石，加入适当色素及0.3～1.0份的石墨，加6份粘土，70份的水，最后将这些原料一起倒入球磨机中研磨，研磨后的瓷釉液体要经过160目的细筛检测。
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