CN86100369A - 生产釉面陶瓷砖的方法和设备以及由此得到的釉面陶瓷砖 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种上釉陶瓷砖的制造方法，此方 法包括在窑炉中烧制陶瓷体、在陶瓷体的烧成反应 基本上完成后，在炽热状态下于其一面涂以干的颗 粒或粉状釉料，随后再进行烧制釉料的热处理，并逐 渐将瓷砖冷却。本发明也涉及实现此方法的设备。窑 炉分两部分，中间有一装置在输送来的陶瓷体上撒 布釉料。

Description

本技术领域内常用流行的两种方法生产上釉陶瓷砖。

第一种生产方法是用传统法制作陶瓷体，经干燥后烧成所谓的素坯。

这里所说的陶瓷体是以天然原料或合成原料的配合物再加（或不加）入粘合剂以增加原料的机械强度制成的任何物体。天然原料有粘土、高岭土、长石、硅灰石、滑石、碳酸钙、白云石等;合成原料有锻烧高岭土（陶渣）、纯氧化物（氧化铝、氧化硅、钢玉）。

这样的陶瓷体在加热处理中产生化学和结构上的变化，并且在实质上获得了新的机械性能，在热处理后经由原料状态的低韧性变成坚硬和脆性状态。

在本发明中“陶瓷体的烧制”通常是指热处理，由于化学反应、结晶的改性和组分的熔融，这种热处理引起了上述陶瓷体机械特性的实质改变。

素坯再经上釉并进一步烧制以产生釉料的结构变化（决定于釉料的组分性质）。为方便起见，这种结构变化在下文中称玻璃化。对陶瓷砖制作工业中所使用的各种釉料说来，玻璃化一词并不准确，因为在烧制时，釉料可能完全熔融，也可能只有一小部分熔融，后者接近于烧结。

然而，陶瓷原料上釉的烧制已为本技术所熟知，这一语言上的简化不会引起误会，上釉一词是指经加热能够产生玻璃质的透光的或不透光的表面的任何组成，可以是有光泽的或无光泽的;完全熔炔形式或不同组成的混合物形式。

这种二次烧成法（先烧制陶瓷体，再烧制釉料）有其优点，但也有其缺点：首先，第一次烧制，接着放冷，再进行第二次烧制使釉料玻璃化。这样的过程要消耗更多的热能，并且对于所生产的砖的体积来说，设备的体积很大。

可能有人认为，在二次烧成法的第一次烧成生产素坯件时，如果技术熟练，则素坯件可仅由于粘土原料混合物的性质而得到最令人满意的特性，但事实上，其后在陶瓷体上上釉的实际条件是有要求的。

釉料通常是用湿磨法制备，这样可以使其含有30%至60%的水分。

如果使用干釉料，则需进行湿处理，以确保能粘附在陶瓷体上。

当釉料用在多孔结构的（即未玻璃化）素坯件上时，充足的水分并不会引起麻烦，因为此时素坯件可以吸收水分而能使釉料很好地粘附在陶瓷体上。

但如果是玻璃化的素坯件，在釉料烧制之前必须有特殊的处理，特别是将其进行预热以迅速蒸发掉水分。然而，如果希望釉料有可接受的粘附性，这种处理被证明是很关键的，因而就方法而言代表了一定的困难。

结果是，玻璃化陶瓷体的上釉中存在的问题，正如二次烧成法中的情况一样，使陶瓷体单独成型失去了表观自由度，因为单独成型将仅以其复杂性为代价形成有机械强度的玻璃化陶瓷体瓷砖。

因为二次烧成法中存在的问题，最近建议将粘土混合物和釉料二者在一单独操作步骤中烧成，即所谓一次烧成法。这个方法是将未加工的陶瓷体干燥、预热和上釉（当陶瓷体足够热时可蒸发掉釉料中的水分）。但预热不能阻止生粘土混合物吸收一定量的水分，也不能阻止其非均匀吸收状态。因此，在实际上位于陶瓷制品的边缘处吸收较大，因为边缘冷却较快。

这种现象能够使陶瓷件在边缘处产生裂缝，因而降低了强度。

一次烧成法的另一实质性问题是要求在所述条件下按一定精度上釉的未加工瓷砖有稍微复杂的运动。

在一次烧成法中，未加工的上釉瓷砖在一个单循环中烧制的温度可达烧成陶瓷体混合物和釉料（玻璃化）的温度。

由于一次烧成法只需要一个窑炉并且只需一次烧成操作，所以一次烧成法明显地比传统的二次烧成法有很大的进步：设备比较紧凑;没有素坯件的烧制和釉料的烧制之间的热能分散。

如果充分了解烧制时的反应，一次烧成也能得到典型的二次烧制几乎所有的效果，虽然提供与釉料特性相适应的粘土混合物烧成温度似乎有一极限，该釉料在同一烧成中玻璃化，而无二次烧成法中的单独操作。

然而，一次烧成最大的问题是：烧制陶瓷体时放出的气体的预处理，这些气体致使釉料的平整和坚实产生缺陷。

如果回忆一下由含10%碳酸钙的混合物做成的1公斤重的瓷砖;在1000℃的温度下，放出的二氧化碳的体积大约为90升，就可迅速看到此现象的重要性。

从陶瓷体放出的气体穿过釉料，在釉料中残留的小气泡使釉料在一定程度上成为多孔状态。

因此，虽然在玻璃化的陶瓷体的情况下，二次烧成中存在上釉陶瓷体的粘附性问题在一次烧成法上避免了，但后者使釉料成为相对多孔的，即使其粘附性很好。

也有建议在一次烧成法中的釉料和陶瓷体之间使用如装饰土的绝缘层，以便减小烧制时其间产生相互作用的可能性，但是装饰土的应用消除了以一次烧成为特征的釉料粘附强度。

简而言之，二次烧成产生多孔陶瓷体瓷砖，因而其机械强度较差，但釉料的粘附性好、坚固性高;而一次烧成的瓷砖具有机械强度高的玻璃化陶瓷体，釉料有满意的粘附性，但相对说来孔隙较多。

本发明的目的是要克服上述烧制瓷砖过程中的问题，办法是使用改进的上釉和瓷砖的烧制方法，以及为实现这种方法所用的设备。

按照本发明，生产上釉瓷砖的改进方法开始于未加工陶瓷体，包括将陶瓷体置于窑炉内进行第一相热处理（最后至陶瓷材料的烧成反应基本上完成）和第二相热处理-需要逐渐冷却，其特征是它包括热处理的第一阶段和第二阶段之间有一将松散的干釉料分布在所说陶瓷体上的分布相，实质上此分布相的温度为第一相的最后温度，并位于所说的第二相的开始处。将陶瓷体置于能使釉料玻璃化的足够高的温度下，由于釉料中至少一个组分的熔融而使其玻璃化。

按照本发明，为瓷砖烧制和上釉提供给窑炉的设备包括窑炉的第一部分（这部分设备以加热陶瓷体直至配合料的烧制反应基本完成为特征）和窑炉的第二部分（这部分设备是以控制温度为特征，将瓷砖维持在控制和逐渐下降的温度下以便将所说的瓷砖逐渐冷却）;以及将陶瓷体按所说的窑炉的第一部分和第二部分相继连续操作的方法。所说的设备的特征是在窑炉的第一部分和第二部分之间将原料供给一上釉台，此台装备了可使瓷砖从窑炉第一部分的出口输送至第二部的入口设备，并且可以把疏松的干釉料分散在陶瓷体上。

现以实例并参考具体实施来叙述本方法，也以实例说明本发明的烧制设备。在附图中：

图1为按本发明的设备的总示意图

图2为图1设备的细节图解

图3为图1设备中的温度典型曲线

按照本发明，未加工的陶瓷体（按常规方法制成）在适当干燥以后被送入烧制窑炉口10。

在烧制窑炉的第一部分11内，其温度是按比率向前增加的，直至使送入的瓷砖的烧制温度    即到达的温度能使未加工陶瓷原料的烧成反应被视为实质上已完成。

在窑炉中11的终端，瓷砖输送机将瓷砖送至釉料沉积区，以12表示。

釉料沉积区是本发明的特别相关的部分，以图2示之。图中13表示从窑炉的11部分以输送机送入瓷砖的入口，输送机以辊轴14表示。辊式输送机接近区12时，此处有温度可控制的环境，例如可用可对齐的能打开的板来控制，使区12的温度保持在预先的设定值，此值低于11的出口13处的温度，这样就可以控制瓷砖的温度。

区12的供料是通过装置20进行的，它将松散的干釉料（不论粒状或粉状）均匀撒布在其下的由辊轴送来的瓷砖上。

此设置的功能和结构原理是，它有一釉料贮存器21，将釉料供给分散混合器22，分散混合器22将釉料均匀地分布在由辊轴14送来的瓷砖上，瓷砖的行数不论。

在供料装置20的下部有一收集器23，收集未散布在瓷砖上的釉料，特别是落在辊轴送来的瓷砖之间空隙处的釉料。收集在收集器23中的釉料再送入贮存器21中使用。

装置20的系统结构仅是象征性的，因为它可以是任何形式，embodiment-weir型、振动筛型、喷射型或其它类型，只要求能将粒状或粉状的釉料正确连续地分布在输送到此的瓷砖上。

将瓷砖输送至区12的方法同样也可有不同。图2示意中的辊轴14是一例，为此目的，使用运输粘土制件中的已知的机械结构是适合的。

瓷砖离开区12后，进入窑炉的下一部分17的入口16，瓷砖在17中保持的温度足以完成玻璃化和将釉料熟化，然后逐渐地冷却，冷却速度应该阻止使瓷砖产生内应力。最后，瓷砖从窑炉的终端出口处卸出。

由于窑炉的11和17两部分与传统二次烧成法中将陶瓷体烧制成素坯件的窑炉或加热腔极相类似，所以窑炉的详细结构在此不加叙述。因此，上面所说的两部分，其结构可用有关的传统技术制成。

尤其是窑炉的进口10、16、出口13、18要用本技术领域已知的结构，以便能使控制的环境保持于窑炉的各个部分，在陶瓷体和釉料的热处理时促进所需要的反应。

按照本发明，解决办法是基于暂短中止陶瓷体烧制的可能性的了解。也就是说，至少在烧制的一相中，将陶瓷体暴露在相对冷的环境的可能性-即该环境温度与陶瓷体温度之差远远超过烧制相和冷却陶瓷体时的炉内温度差。

在功效上，发现瓷砖暴露于这样的环境下的结果是受到了热冲击，如果材料在任何情况下保持塑性行为而不是脆的，就可忍受这种热冲击。这种塑性是在陶瓷体处于白炽状态时出现，即对于现今生产陶瓷砖采用的大多数陶瓷体混合物来说，其温度不低于700℃。

按照本发明，区12的温度应保持在不引起    釉料的分布器20产生过热，这种过热是分布器内釉料熔融或釉料加厚的原因。这就是说分布器不发生阻碍、釉料在瓷砖上的撒布没有不均匀现象。

我们也建议在整个釉料沉积区采取相对低的温度，在此低温下釉料的分布可以防止落于瓷砖上的釉料升华，结果釉料分散在周围环境中，并污染了窑炉和其中的设备。

到达区12的瓷砖是炽热的，其温度是窑炉的第一部份11的最后部位的烧制温度，此温度不一定是瓷砖到达烧制炉11时的最高温度。

当釉料的玻璃化温度低于烧制温度时，在实际上对于瓷砖开始在11的最后区域进入冷却相是有用的，这就可使瓷砖在最合适的温度下到达釉料分布装置。在区12中，也要考虑瓷砖能遭受的温度下降。

因此，在实际上，考虑到在区12中瓷砖遭受的温度降低，当瓷砖接受上釉时可用调节瓷砖离开11时的温度来控。控制温度降低还有另一可能性是同时调节区12中所保持的温度，假如此温度未使分布于炽热瓷砖上的粉状釉料发生物理或化学变化的话。

在沉积釉料的同时，如需要瓷砖上有装饰，可在区12内进行另一操作，比如在高温中安置一托车进行瓷砖的装饰，这种装饰要求装饰颜料有特别的分配，可用自动化操作将托车放在瓷砖上。

在瓷砖上沉积的釉料在与陶瓷体的接触面上到达其最高温度和最低粘度，因而促进釉料粘附在陶瓷体上。

由于在区12内瓷砖接受釉料所必需的停留时间较短，可以阻止瓷砖由炽热的塑性状态过渡到脆性状态-此过渡的热冲击能产生内应力，例如可以使粘土材料产生裂隙。

以松散粉末沉积的釉料可使粘附在瓷砖垂直面上的釉料忽略不计，或者说实际上是没有的，因而瓷砖的边缘是很清洁的，清洁的边缘又消除了釉料涂层周围的脆性，也消除了碎片剥落的可能性。

如需采用一种以上的釉料，而每一种要求陶瓷体有一定的温度，可以在窑炉的17部分提供熟化其它上釉点的温度，在17的终端部位瓷砖逐渐被冷却下来。

从下面的具体实施的检验，本发明方法的特征将变得更加明显。

实例1

墙砖的生产，其特征如下：

尺寸：15×20厘米

厚度：7毫米

气孔率：12%

折抗强度：200公斤/平方厘米

有兰砂类型（blue    grit    type）效果的光亮釉料混合物特征：

天然砂和粘土以下列比例混合：

Maiolica粘土（一种意大利粘土）：60%

Grès粘土：25%

长石砂：15%

（组成给予表1）

混合物用摆锤研磨机干磨制成，湿润至其湿度为5%。

以液压干压成型，用5路模，比压为220公斤/平方厘米。

在20公分面上并列放置8行瓷砖于单层辊轴窑炉，具有下列特征：

干燥器长度：13820毫米

预热和烧制：24747毫米

炉腔宽    1465毫米

最大烧制温度    1060℃

周    期    约25分钟

图3为烧制曲线，纵座标为炉烟温度，横座标为时间，按比例以有关瓷砖输送速度的窑炉纵向尺寸修正。

上釉：

釉料由三种熔块（组成见表1）的混合物组成。

熔块1：70%

熔块2：20%

熔块3：10%

颗粒大小为0.2～1.0毫米

玻璃化温度＝950℃

使用辊筒分散混合器上釉

上釉区长度：100毫米

每砖使用釉料重量：30克

通过时间：30秒钟

瓷砖通过上釉区（温度仍在约900℃），进入窑炉的第二部分17，其特征如下：

长度：23311毫米

宽度：1465毫米

在这一部分的开始区域温度保持在1000℃，瓷砖在4分钟内通过此区域，足够釉料完成熟化。

在上述部分的后部，紧接着的是直接和间接冷却区域。

机器全长62878毫米，瓷砖总处理周期为40分钟。

实例2

地板瓷砖的生产，特征如下：

尺寸：25×25厘米

厚度：8毫米

气孔率：3%

半无光浅米色釉料

混合物特征：

粘土和长石按下列比例混合：

长石：45%

粘土1：30%

粘土2：25%

（组成见表1）

混合物以35%的水湿磨制备并雾化。

雾化湿度：5%

用液压干压成型，使用3路模，比压为300公斤/平方厘米。

直接将其排成5行置于单层辊轴窑炉内，窑炉的特征如下：

干燥器长度：14548毫升

预热和烧成：32102毫升

辊轴直径：最后12700毫米为32公分

宽度：1465毫米

最高温度：1150℃

周期：30分钟

有关炉烟温度的烧制曲线，其总过程类似图3的曲线，只是纵座标和横座标的值不同。

上釉

釉料由单一熔块组成，颗粒大小在0.2至1.0毫米之间。

玻璃化温度＝1050℃

熔块组成见表1（熔块4）

用辊筒分散混合器上釉

上釉区域长度：1500毫米

每瓷砖使用釉料量：45克

通过时间：30秒钟

通过上釉区域后（仍有约1000℃），瓷砖进入窑炉的第二部分，这部分的特征如下：

长度：22628毫米

炉腔宽：1465毫米

维持温度：1100℃

瓷砖通过窑炉第二部分的前面区域，保持温度1100℃约4分钟，足够釉料的熟化，然后再通过直接和间接冷却区域。

机器全长76695毫米，总周期为50分钟。

因此，与先有技术相比，本发明的方法具有下面一些优点：

-除将未加工的瓷砖放入窑炉外，取消了所有的搬动，因而避免了破损或碎裂。

-简化了生产过程：如果需要，可取消贮存未加砖正常需要的设备，窑炉连续直接从成型部分送料。

-减少了干燥时的能量消耗，未加工瓷砖部分吸收釉料水的现象不复存在。

-在瓷砖的正反面设计图案和浮雕的自由度较大，无不同厚度或气孔率引起的干燥问题。

-放入未上釉瓷砖的整个窑炉，保持了清洁，因而要求较少的维护。

-陶瓷体无釉烧制，便于放出气体，并能迅速氧化。

-促进了烧制过程并且所需的时间较短。

-完全没有必要使用装饰土。

-陶瓷体的烧成温度与釉料烧成温度无关，在任何情况下均不相同。因此釉料的烧成条件最适于得到好的粘附性和完全失掉孔隙，并且在陶瓷体反应完成后，这样使用装饰土是不必要的。

-使用在陶瓷体烧成的温度下分解的釉料成为可能，这就可以扩大产品范围。

-釉料只粘附在瓷砖的表面上。

-多余的釉料经漏斗收集可迅速再用。

-可进行几次相继的釉料沉积，得到多重效果。

-在上釉部分下游的炉是与陶瓷体烧制炉分离的，可以创造特有的环境并加以控制（氧化环境、还原环境、惰性环境），而不改变混合物烧成周期的特征。由此，用这种方法在控制的环境中实现特殊效果可有更大的自由度，这是用传统技术所不能达到的。

-使得到非常经济的玻璃化陶瓷体产品成为可能，即机械强度高完全无孔的釉料。亦即本质上抗磨、粘附性好，因而也有很高的冲击强度。

-可以用于上釉的产品范围明显地宽了，可使用低熔点釉料于玻璃化的陶瓷体上在高温烧成，或者使用在传统技术中不可能的烧成周期极短的釉料。

Claims (11)

1、一种改进的生产釉而陶瓷砖的方法，其特征在于将未加工的陶瓷体经几个相处理，第一相热处理的结果基本上完成烧成反应；将干燥松散的釉料置于陶瓷体上的分布相实质上是处于第一相热处理的最后温度，陶瓷体在第二相热处理的开始部分置于能使釉料玻璃化的足够温度下，由于釉料中的至少一个组分的熔融而玻璃化；然后进行第二相热处理。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于陶瓷体在第一相热处理的最后阶段以炽热的塑性状态进入釉料分布相。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于釉料分布相是发生在温度低于釉料玻璃化温度的环境中。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于釉料分布在陶瓷体上的方法是采用自由下落的方法，当陶瓷体按水平轨道移至釉料分布装置的下端时将釉料分布于其上。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于陶瓷体移至釉料分配相时，其所处的温度大于所说的釉料玻璃化温度。

6、装备烧制炉、窑炉或烧制室以将陶瓷体烧成或上釉的设备，包括烧制炉的第一部分和二部分;第一部分以加热陶瓷体至直烧成反应基本完成为特征，第二部分有温度控制装置，以将陶瓷体置于控制的并逐渐降低的温度下，使陶瓷渐渐冷却;还包括将陶瓷体沿炉的第一部分移至第二部分的装置，此设备的特征在于，在炉的两部分之间加料于上釉台，此上釉台有输送装置将陶瓷砖由炉的第一部分的出口运送至第二部分的入口，还有将干燥松散的釉料分布在输送表的陶瓷体上的装置。

7、根据权利要求6所述的设备，其特征在于所说的釉料分布装置是置于某种环境之中的，这种环境有控制温度的装置将环境的温度控制在一定值之下，此值是釉料玻璃化和起物理和化学变化的温度。

8、根据权利要求6所述的设备，其特征在于将釉料分布在陶瓷体上的方法包括一釉料分配装置，此装置的操作范围包括整个输送设备的宽度。

9、根据权利要求6所述的设备，其特征在于烧成炉是单层辊轴型。

10、根据权利要求6所述的设备，其特征在于输送装置形成不连续的支持面，使陶瓷砖一个个分离开来并支持在数点上，分配装置将釉料沉积在输送装置整个宽度上，落入陶瓷砖间空隙处的釉料由收集器收集之。

11、由本发明的一个或多个所述的权利要求的方法制得的釉面陶瓷砖。

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