瓷料组合物及瓷板的制备方法
阅读说明：本技术 瓷料组合物及瓷板的制备方法 (Porcelain composition and method for producing porcelain plate ) 是由 王辉 吴丽丹 徐景临 于 2021-09-15 设计创作，主要内容包括：本申请提供一种瓷料组合物及瓷板的制备方法,属于陶瓷建材领域。瓷料组合物的化学成分按质量百分比计包括：65～70％的SiO-(2)、17～19％的Al-(2)O-(3)、0～1.5％的Fe-(2)O-(3)、0～0.5％的TiO-(2)、1.0～3.0％的CaO、0.7～1.5％的MgO、3.0～4.0％的K-(2)O、1～1.8％的Na-(2)O以及3.5～5.5％的烧失IL。采用该瓷料组合物进行烧成处理制备瓷板,能有效降低成品瓷板吸水率并提高瓷板强度,同时能有效降低因施釉量降低带来的影响。(The application provides a porcelain composition and a preparation method of a porcelain plate, belonging to the field of ceramic building materials. The porcelain composition comprises the following chemical components in percentage by mass: 65-70% of SiO 2 17 to 19% of Al 2 O 3 0 to 1.5% of Fe 2 O 3 0 to 0.5% of TiO 2 1.0 to 3.0 percent of CaO, 0.7 to 1.5 percent of MgO, and 3.0 to 4.0 percent of K 2 O, 1-1.8% of Na 2 O and 3.5-5.5% of burn-out IL. The porcelain plate prepared by adopting the porcelain composition for sintering treatment can effectively reduce the water absorption of the finished porcelain plate and improve the strength of the porcelain plate, and can effectively reduce the influence caused by the reduction of the glazing amount.)
技术领域
本申请涉及陶瓷建材领域，具体而言，涉及一种瓷料组合物及瓷板的制备方法。
背景技术
目前的瓷片普遍存在吸水率高、釉层厚和强度相对较低的问题，导致铺贴上后容易出现后期龟裂。为了改善上述问题，现有的瓷板相对于常规瓷片釉面更薄，大大降低了后期龟裂风险。但是，底釉减薄后坯体底色不易被遮盖，且材料吸水率高和强度相对较低的问题仍然容易导致后期龟裂现象。
发明内容
本申请的目的在于提供一种瓷料组合物及瓷板的制备方法，能有效降低成品瓷板吸水率并提高瓷板强度，同时能有效降低因施釉量降低带来的影响。
本申请的实施例是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供一种瓷料组合物，其化学成分按质量百分比计包括：65～70％的SiO2、17～19％的Al2O3、0～1.5％的Fe2O3、0～0.5％的TiO2、1.0～3.0％的CaO、0.7～1.5％的MgO、3.0～4.0％的K2O、1～1.8％的Na2O以及3.5～5.5％的烧失IL。
第二方面，本申请实施例提供一种瓷板的制备方法，包括：采用如第一方面实施例提供的瓷料组合物进行烧成处理。
本申请实施例提供的瓷料组合物及瓷板的制备方法，有益效果包括：
瓷料组合物中，铁、铝、钾、钠和镁元素具有合适的用量配比，一方面，使得烧结得到的坯体有较好的白度，能有效降低坯体的透底性，从而有效降低底釉减薄后坯体底色不易被遮盖的影响。另一方面，能有效降低成品的吸水率并提高成品的强度，能有效降低后期龟裂的风险。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
需要说明的是，本申请中的“和/或”，如“特征1和/或特征2”，均是指可以单独地为“特征1”、单独地为“特征2”、“特征1”加“特征2”，该三种情况。
另外，在本申请的描述中，除非另有说明，“一种或多种”中的“多种”的含义是指两种及两种以上；“数值a～数值b”的范围包括两端值“a”和“b”，“数值a～数值b+计量单位”中的“计量单位”代表“数值a”和“数值b”二者的“计量单位”。
下面对本申请实施例的瓷料组合物及瓷板的制备方法进行具体说明。
第一方面，本申请实施例提供一种瓷料组合物，其化学成分按质量百分比计包括：
65～70％的SiO2，该SiO2的质量百分比例如但不限于为65％、66％、67％、68％、69％和70％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
17～19％的Al2O3，该Al2O3的质量百分比例如但不限于为16％、17％、17.5％、18％、18.5％和19％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
0～1.5％的Fe2O3，该Fe2O3的质量百分比例如但不限于为0％、0.5％、1％和1.5％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
0～0.5％的TiO2，该TiO2的质量百分比例如但不限于为0％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％和0.5％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
1.0～3.0％的CaO，该CaO的质量百分比例如但不限于为1％、1.5％、2％、2.5％和3％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
0.7～1.5％的MgO，该MgO的质量百分比例如但不限于为0.7％、0.9％、1％、1.1％、1.3％和1.5％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
3.0～4.0％的K2O，该K2O的质量百分比例如但不限于为3％、3.2％、3.5％、3.7％和4％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
1～1.8％的Na2O，该Na2O的质量百分比例如但不限于为1％、1.2％、1.4％、1.6％和1.8％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
3.5～5.5％的烧失IL，该烧失IL是指烧失组分，其质量百分比例如但不限于为3.5％、4％、4.5％、5％和5.5％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
本申请提供的瓷料组合物，和常规的瓷片相比，降低了铁元素的含量，同时提高了铝、钾、钠和镁元素的含量，铁、铝、钾、钠和镁元素具有合适的用量配比。一方面，使得烧结得到的坯体有较好的白度，能有效降低坯体的透底性，从而有效降低底釉减薄后坯体底色不易被遮盖的影响。另一方面，能有效降低成品的吸水率并提高成品的强度，能有效降低后期龟裂的风险。
发明人研究发现，当氧化钙含量过高时，会导致烧失量较高，进而会导致成品吸水率高且釉面毛孔多。本申请提供的瓷料组合物，降低了氧化钙的含量，还能有效避免氧化钙含量过高造成的影响。
需要说明的是，在本申请中，瓷料组合物的原料组成形式不限，只要满足特定的化学成分含量要求即可。
考虑到采用常用的原料进行配料，原料易得、配料方便且便于产品皮质的控制。作为一种示例，瓷料组合物的组成的主料按质量百分比计包括：
4～6％的黑滑石，该黑滑石的质量百分比例如但不限于为4％、4.5％、5％和6％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
10～15％的白泥，该白泥的质量百分比例如但不限于为10％、11％、12％、13％、14％和15％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
3～5％的混合泥，该混合泥的质量百分比例如但不限于为3％、3.5％、4％、4.5％和5％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
4～7％的膨润土，该膨润土的质量百分比例如但不限于为4％、5％、6％和7％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
45～55％的中温沙，该中温沙的质量百分比例如但不限于为45％、48％、50％、52％和55％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
15～20％的钾钠长石，该钾钠长石的质量百分比例如但不限于为15％、16％、17％、18％、19％和20％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
5～10％的陶瓷废料，该陶瓷废料的质量百分比例如但不限于为5％、6％、7％、8％、9％和10％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
可以理解的是，在本申请中，瓷料组合物的原料组成还可以根据需要加入一定的辅料。
作为第一种示例，瓷料组合物的组成的辅料还包括解胶剂，解胶剂的质量可选地为主料的质量的0.6～0.8％，例如但不限于为0.6％、0.7％和0.8％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
作为第二种示例，瓷料组合物的组成的辅料按质量百分比计还包括坯体增强剂，坯体增强剂的质量可选地为主料的质量的0.01～0.02％，例如但不限于为0.01％、0.015％和0.02％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
考虑到在瓷料组合物中，材料的比重和细度等物理参数也会对制备工艺和最终产品性能产生一定的影响。将材料的比重和细度等物参数控制在合适的标准内，有利于更好地控制最终产品品质。
作为第一种示例，瓷料组合物的比重为1.68～1.70，例如但不限于为1.68、1.69和1.70中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
作为第二种示例，瓷料组合物的细度模数为1.0～2.0，例如但不限于为1.0、1.5和2.0中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
在一些示例性的实施方案中，本申请提供的瓷板的中间产品及成品具有以下标准：素坯强度≥13MPa，素坯吸水率≥12％，干釉速度≤50s，成品强度≥20，以及成品吸水率为5～10％。
第二方面，本申请实施例提供一种瓷板的制备方法，包括：采用如第一方面实施例提供的瓷料组合物进行烧成处理。
发明人研究发现，在瓷板相对于瓷片降低施釉量的情况下，面釉减薄会使得釉面平整度相对地大大降低。采用本申请提供的瓷料组合物进行烧制处理时，将素烧阶段的烧制温度相对于常规的素烧温度适当降低，能够提高素烧后得到的素坯的吸水率，保证在面釉施工后釉料能快速干水，从而有利于提高产品的釉面平整度。
基于上述发现，为了在降低施釉量的情况下有效保证产品的釉面平整度，在一些示例性的实施方案中，烧成处理包括依次进行的素烧和釉烧。其中：素烧步骤中，烧成温度为980～1020℃，例如但不限于为980℃、990℃、1000℃、1010℃和1020℃中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值；烧成时间为35～45min，例如但不限于为35min、36min、37min、38min、39min、40min、41min、42min、43min、44min和45min中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
进一步地，为了较好地与素烧步骤配合，在釉烧步骤中，烧成温度为1020～1040℃，例如但不限于为1020℃、1025℃、1030℃、1035℃和1040℃；烧成时间为40～50min，例如但不限于为40min、41min、42min、43min、44min、45min、46min、47min、48min、49min和50min中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
发明人还研究发现，在瓷板的制备工艺中，目前使用的模具的胶层较厚且胶层的硬度不足，不能很好地满足压坯要求，从而对压制得到的坯体的平整度会产生一定的影响。
基于上述发现，为了较好地满足压坯过程中的压坯要求，作为一种示例，在烧成处理之前的压制处理中，使用胶硬度在97A以上且胶厚度在0.3mm以下的压制模具。
可选地，为了提供合适的压制压力，压制处理中，压制压力在33000KN以上，该压制压力例如为33000～35000KN。
可选地，为了较好地满足产品的规格需要并使得坯体能够较好地烧制成型，压制处理中，压制得到的坯体的厚度为6.0～6.5mm，例如但不限于为6.0mm、6.1mm、6.2mm、6.3mm、6.4mm和6.5mm中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。
进一步地，为了瓷料组合物能够更好地压制成型，在压制处理前，将瓷料组合物进行造粒，以使得40目筛上料级配的颗粒占比为25～35％，例如但不限为25％、30％和35％中的任意一者点值或者任意两者之间的范围值。该实施方式中，将40目筛上料级配的颗粒从常规的45～55％降低至25～35％，在特定的成型条件下，有利于更好地保证成型得到的坯体的均匀性和平整性。
以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。
(一)制备工艺
瓷板的制备方法包括依次进行的如下步骤：
S1.确定瓷料组合物的化学成分，并确定组分配方。
S2.投料。
铲车按组分配方投料，其中，投料误差量不得超过±10Kg。
S3.球磨制浆。
投料完成后进行球磨，先预磨11h，然后检测细度是否合格，细度合格可以直接出球，细度不合格则根据检测结果进行加磨直至检测细度。然后放浆除铁，过筛。
其中，细度是否合格的标准为在预设标准的2～3％的误差范围内。
S4.造粒。
S5.压素坯。
S6.素烧。
S7.储坯。
S8.淋釉。
S9.印花。
S10.入窑釉烧。
S11.磨边分选。
S12.包装入库。
(二)实施例和对比例
按照第(一)部分的制备工艺制备瓷板。
实施例1
瓷料组合物的化学成分按质量百分比计为：67.56％的SiO2、17.48％的Al2O3、0.97％的Fe2O3、0.35％的TiO2、2.41％的CaO、1.34％的MgO、3.37％的K2O、1.65％的Na2O以及4.8％的烧失IL。
瓷料组合物的组成的主料按质量百分比计为：5％的黑滑石、10％的白泥、5％水洗泥、6％的膨润土、50％的中温沙、15％的钾钠长石、5％的陶瓷废料以及4％的透辉石。瓷料组合物的组成的辅料按相对于主料的质量百分比计，包括：0.8％的解胶剂以及0.01％的坯体增强剂。
瓷料组合物的比重为1.68，细度模数为1.87。
压制处理中：瓷料组合物的颗粒级配为40目筛上料占25-35％左右，使用硬度为99A且厚度为0.15mm的压制模具，压制压力为35000KN，压制得到的坯体的厚度为6.0～6.5mm。
烧制处理中：素烧的温度为990～1000℃，素烧的时间为38min；釉烧的温度为1020～1026℃，釉烧的时间为40min。
需要说明的是，在本申请的实施例和对比例中，由于瓷料组合物的化学成分质量百分含量是通过EDS等测试方式得到的结构，可能存在不可避免的测试和取值误差，因此其总量相对于100wt％存在较小的误差是可以理解的。
实施例2
与实施例1基本相同，区别如下：
烧制处理中：素烧的温度为1035～1045℃，素烧的时间为36min。
实施例3
与实施例1基本相同，区别如下：
素烧的温度为988-992℃，素烧的时间为40min。
实施例4
与实施例1基本相同，区别如下：
素烧的温度为948-952℃，素烧的时间为40min。
实施例5
与实施例1基本相同，区别如下：
压制处理中：使用硬度为93A且厚度为0.3mm的压制模具。
经检测发现，实施例5制得的瓷板和实施例1制得的瓷板相比，实施例1制得的瓷板的釉面平整度更高。其中，实施例1制得的瓷板的平整度为A类，而实施例5制得的瓷板的平整度为C类。
其中，平整度为A类是指，将直灯管照射到瓷板表面，其反光形成的图像为平直的；平整度为C类是指，将直灯管照射到瓷板表面，其反光形成的图像为波浪状。
对比例1
与实施例1基本相同，区别如下：
瓷料组合物的化学成分按质量百分比计为：60.88％的SiO2、15.3％的Al2O3、2.39％的Fe2O3、0.56％的TiO2、8.15％的CaO、0.69％的MgO、2.18％的K2O、0.43％的Na2O以及9.36％的烧失IL。
瓷料组合物的组成的主料按质量百分比计为：瓷料组合物的组成的主料按质量百分比计为：5％的黑滑石、10％的白泥、5％水洗泥、6％的膨润土、50％的中温沙、15％的钾钠长石、5％的陶瓷废料以及4％的透辉石。瓷料组合物的组成的辅料按相对于主料的质量百分比计，包括：0.8％的解胶剂以及0.01％的坯体增强剂。
烧制处理中：素烧的温度为1035～1045℃，素烧的时间为38min。
对比例2
与对比例1基本相同，区别如下：
烧制处理中：素烧的温度为990～1000℃，素烧的时间为40min。
(三)试验例
将各实施例和对比例分别进行多次试样，并对多次试验中素坯强度(素烧得到的素坯的断裂模数)、素坯吸水率(素烧得到的素坯的吸水率)、干釉速度、成品强度(釉烧得到的成品的断裂模数)和成品吸水率(釉烧得到的成品的吸水率)进行检测。
相关参数的检测标准如下：
素坯强度检测标准：使用抗折仪检测。
素坯吸水率检测标准：使用吸水率检测仪检测。
干釉速度检测标准：从出淋釉钟罩开始计时至面釉完全干透结束时间。
成品强度检测标准：使用抗折仪检测。
成品吸水率检测标准：使用吸水率检测仪检测。
相关的检测结果分布情况如表1所示。
表1.性能检测结果分布情况
注：由于在性能检测中，每个试验例通常都会取得多组检测数据，因此检测结果为多组检测的范围值。其中，范围的下限值是指多次测定中的最小值，范围的上限值是指多次测定中的最大值。
根据表1可知，本申请实施例提供的瓷板兼具较好的成品强度及较低的成品吸水率。实施例2和实施例1相比，素烧的温度偏高，素烧后得到的素坯的吸水率降低，使得干釉的速度明显降低。实施例4和实施例1相比，素烧的温度偏低，成品吸水率出现一定程度上升。
对比例1提供的瓷板，其瓷料组合物未按照本申请的特定的化学成分要求进行配置，且素烧温度偏高；其和实施例1相比，成品强度出现一定程度的降低，且成品吸水率显著升高。对比例2提供的瓷板，其瓷料组合物未按照本申请的特定的化学成分要求进行配置；其和实施例1相比，成品强度出现明显的降低，且成品吸水率显著升高。
以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。