数码浮雕陶瓷岩板及其制备方法
阅读说明：本技术 数码浮雕陶瓷岩板及其制备方法 (Digital relief ceramic rock plate and preparation method thereof ) 是由 潘利敏 邓来福 汪庆刚 王贤超 庞伟科 黄玲艳 于 2021-09-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开数码浮雕陶瓷岩板及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：在陶瓷岩板坯体表面施底釉；在施底釉后的坯体表面喷墨打印图案；在喷墨打印图案后的坯体表面定位喷墨打印窑变釉形成具有晶花效果的浮雕纹理；在喷墨打印窑变釉后的坯体表面施保护釉；烧成。该方法通过数码浮雕工艺与窑变釉结合,开发出一系列数码浮雕陶瓷岩板,板面立体感强,装饰效果丰富。(The invention discloses a digital relief ceramic rock plate and a preparation method thereof. The preparation method comprises the following steps: applying base coat on the surface of the ceramic rock plate blank; printing a pattern on the surface of the blank body after the ground coat is applied by ink jet; positioning ink-jet printing transmutation glaze on the surface of the blank after the pattern is printed by ink-jet printing to form relief texture with crystal flower effect; applying a protective glaze on the surface of the blank after the ink-jet printing of the transmutation glaze; and (5) firing. The method combines a digital relief process and the transmutation glaze to develop a series of digital relief ceramic rock plates, and the plate surface has strong stereoscopic impression and rich decorative effect.)
技术领域
本发明涉及数码浮雕陶瓷岩板及其制备方法，属于建筑陶瓷生产制造技术领域。
背景技术
随着全球陶瓷行业进入飞速发展的大时代以及家装行业全屋定制的盛行，全国兴起岩板热潮，由此国内岩板形成百家争鸣的局势。目前模具面陶瓷岩板主要通过以下工艺实现：1、在平面砖坯表面辊筒印刷凸釉。此方式装饰效果相对单一，精细程度局限。2、喷墨打印雕刻墨水并施加保护釉。虽然可以形成立体雕刻纹理，但是会导致保护釉剥开。通常保护釉的高温粘度较大，为形成立体感强的雕刻纹理需要较高的保护釉施加量，但是这容易导致保护釉的透感和发色差，而保护釉的施加量低会导致雕刻深度浅而影响立体效果。3、通过传统模具压制形成模具纹理，开模成本高，优等率低。4、剥开底釉然后喷普通釉料，雕刻装饰效果同样单一。5.先打印精雕墨水并剥开面釉以在固定位置形成立体浮雕效果，然后喷墨打印图案和喷保护釉。虽然能够产生立体浮雕效果，缺点在于喷墨打印图案需要和坯体纹理进行精准对位，否则容易产生蒙花错位，另外仅依赖喷墨图案实现的色域相对窄，没有窑变效果。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种数码浮雕陶瓷岩板及其制备方法，该方法通过数码浮雕工艺与窑变釉结合，开发出一系列数码浮雕陶瓷岩板，板面立体感强，装饰效果丰富。
第一方面，本发明提供一种数码浮雕陶瓷岩板的制备方法。所述制备方法包括：
在陶瓷岩板坯体表面施底釉；
在施底釉后的坯体表面喷墨打印图案；
在喷墨打印图案后的坯体表面定位喷墨打印窑变釉形成具有晶花效果的浮雕纹理；
在喷墨打印窑变釉后的坯体表面施保护釉；
烧成。
本发明所述制备方法通过数码技术定位打印窑变釉，相较于喷墨打印精雕墨水剥开底釉形成浮雕纹理而言，在很大程度上节约了窑变釉用量，且可以在局部定位实现晶花效果。又因窑变釉相比普通釉的烧成范围相对窄，能够避免烧成制度波动引起砖面缺陷，且定位打印窑变釉也阻止大面积打印窑变釉引入的釉面缺陷。
较佳地，所述窑变釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：40～45％、Al2O3：14～18％、碱土金属氧化物：23～29％、碱金属氧化物：2.5～4.5％、ZrO2：5.0～7.0％、F：2.0～3.0％。将窑变釉的化学组成控制在上述范围能够确保釉料在现有烧成制度下具有适合的高温粘度，能够产生相互融合的类似窑变效果。
较佳地，所述窑变釉的比重为1.60～1.80g/cm3，施加量为100～400g/m2。
较佳地，所述底釉的化学组成包括，以质量百分比计：SiO2：55～60％、Al2O3：21～24％、碱土金属氧化物：0.2～1％、碱金属氧化物：6.0～8.0％、ZrO2：6.0～10.0％。
较佳地，所述底釉的比重为1.25～1.40g/cm3，施加量为300～650g/m2。
较佳地，所述保护釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：43～48％、Al2O3：21～23％、碱土金属氧化物：13～16％、碱金属氧化物：4.0～6.0％、ZnO：5.0～6.0％。
较佳地，所述保护釉的比重为1.20～1.30g/cm3，施加量为150～200g/m2。
较佳地，窑变釉的始融温度为1080～1130℃；保护釉的始融温度为1100～1150℃；优选地，窑变釉和保护釉的始融温度差值控制在20～50℃。
较佳地，最高烧成温度为1180～1220℃，烧成周期为60～180分钟。
第二方面，本发明提供上述任一项所述的制备方法获得的数码浮雕陶瓷岩板。所述数码浮雕陶瓷岩板的规格可为宽600～1800mm×长1200～9000mm×厚6～20mm。
附图说明
图1是数码浮雕陶瓷岩板的制备流程图；
图2是数码浮雕陶瓷岩板的喷墨打印窑变釉的文件效果图；
图3是数码浮雕陶瓷岩板的板面效果图。
具体实施方式
通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。在没有特殊说明的情况下，各百分含量指质量百分含量。
以下示例性说明本发明所述数码浮雕陶瓷岩板的制备方法。
制备陶瓷岩板坯体。可通过干压成型制备陶瓷岩板坯体。陶瓷岩板坯体的化学组成不受限制，采用本领域常用的陶瓷岩板坯体配方即可。一些实施方式中，所述陶瓷岩板坯体的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：62～67％、Al2O3：20～25％、碱土金属氧化物：0.2～2.0％、碱金属氧化物：4.0～7.0％。例如，所述陶瓷岩板坯体的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：62～67％、Al2O3：20～25％、Fe2O3：0.06～0.10％、TiO2：0.1～0.5％、CaO：0.1～0.5％、MgO：0.1～1.0％、K2O：2.0～3.0％、Na2O：2.5～3.5％、烧失：4.5～6.5％。
将陶瓷岩板坯体干燥。可采用干燥窑干燥。干燥时间可为1～1.5h，干燥后坯体的水分控制在0.3～0.5wt％以内。
在干燥后的坯体表面施底釉。作用是遮盖坯体底色和瑕疵，促进喷墨图案发色。
所述底釉的化学组成包括，以质量百分比计：SiO2：55～60％、Al2O3：21～24％、碱土金属氧化物：0.2～1％、碱金属氧化物：6.0～8.0％、ZrO2：6.0～10.0％。例如，所述底釉的化学组成可包括，以质量百分比计：SiO2：55～60％、Al2O3：21～24％、Fe2O3：0.16～0.46％、TiO2：0.15～0.25％、CaO：0.1～0.3％、MgO：0.1～0.3％、K2O：4.0～5.0％、Na2O：2.0～3.0％、ZrO2：6.0～10.0％、烧失：3.0～4.0％。
所述底釉的施加方式为喷釉。所述底釉的比重为1.25～1.40g/cm3，施加量为300～650g/m2。出干燥窑的坯体温度较高，底釉的施釉参数控制在上述范围可以使板面喷釉后更加平整，这利于突出后续实现的浮雕效果。若底釉的施加量低于300g/m2，加之砖坯喷釉前温度较高，釉料在板面干得过快，造成喷釉后雾化的液滴在砖面形成凹凸不平的粗糙效果。而底釉的施加量高于650g/m2则釉料在板面干得过慢，釉线设备运行过程中产生的震动易引起局部流釉而造成釉面不平整。
在施底釉后的坯体表面喷墨打印图案。喷墨打印图案的颜色和图案依据设计效果作适应性变化。
在喷墨打印图案后的坯体表面定位喷墨打印窑变釉形成具有晶花效果的浮雕纹理。这为版面提供浮雕效果的同时还增加版面的艺术美感。定位指可以根据实际需求依据喷墨打印图案纹理适应性调整数码打印用窑变釉文件而实现相应的局部装饰效果。根据图案纹理选择数码打印用文件是本领域已知操作，并非本技术方案的创新点，此处不再赘述。图2示出根据喷墨打印图案从中提取需要的纹理生成窑变釉打印文件，在特定位置实现数码浮雕窑变装饰效果。
所述窑变釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：40～45％、Al2O3：14～18％、碱土金属氧化物：23～29％、碱金属氧化物：2.5～4.5％、ZrO2：5.0～7.0％、F：2.0～3.0％。该窑变釉将SiO2、Al2O3及其他熔剂控制在上述范围，确保釉料在现有烧成制度下具有适合的高温粘度，能够产生相互融合的类似窑变效果。
一些实施方式中，所述窑变釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：40～45％、Al2O3：14～18％、Fe2O3：0.1～0.5％、TiO2：0.1～0.5％、CaO：14～16％、MgO：4.5～6.5％、K2O：1.0～2.0％、Na2O：1.5～2.5％、ZrO2：5.0～7.0％、BaO：4.5～6.5％、F：2.0～3.0％、烧失：3.0～5.0％。
所述窑变釉通过使用硅酸锆来引入氧化锆。硅酸锆与窑变釉的其他组成尤其是形成非晶相且影响窑变釉高温粘度的组成之间产生互相融合，进而实现类似窑变效果。还可以在窑变釉中添加着色氧化物以进行颜色装饰，使得窑变釉烧成后形成不同颜色。着色氧化物包括但不限于CoO、CuO、MnO、NiO等。
喷墨打印窑变釉的打印通道个数优选为2～3个，如此得以确保更好的打印状态以及施加量。
所述窑变釉的比重为1.60～1.80g/cm3。窑变釉比重控制在上述范围主要是考虑喷墨打印的状态。比重过高釉料干燥过快，容易在喷头处结块影响打印。比重过低则容易滴釉，即水分含量偏高造成釉料粘度下降，当喷头负压到达上限时，粘度过低使得釉料滴出喷头。所述窑变釉的施加量为100～400g/m2。窑变釉的施加量过低，窑变效果不明显。但窑变釉的(局部)施加量过高，熔融过程中釉料容易流到不需要施加窑变釉的区域造成板面装饰不精细。
浮雕效果形成是通过定位喷墨打印施窑变釉以促使不同位置的釉料堆积厚度存在差异造成。窑变釉的始融温度优选为1080～1130℃。窑变釉的始融温度、高温粘度(始融温度影响高温粘度)不能过低，否则容易出现流釉而造成浮雕效果不立体。窑变釉的比重和施加量相对高，浮雕和晶花效果则越明显。
喷墨打印窑变墨水不适用于本发明，主要是因为窑变墨水的主要成份为氧化锌，氧化锌通常作为成核剂，在没有匹配锌钛釉的情况下难以形成晶花。且窑变墨水的施加量一般较低，使其无法形成立体浮雕装饰。常规淋施或者喷施结晶釉虽然可能有一定的窑变效果，但是由于满版施釉无法实现如本发明的局部定位浮雕效果。
在喷墨打印窑变釉后的坯体表面施保护釉。目的是保护图案不被磨损以及提供优异的防污性能。
所述保护釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：43～48％、Al2O3：21～23％、碱土金属氧化物：13～16％、碱金属氧化物：4.0～6.0％、ZnO：5.0～6.0％。一些实施方式中，所述保护釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：43～48％、Al2O3：21～23％、Fe2O3：0.1～0.5％、TiO2：0.1～0.5％、CaO：12.5～13.5％、MgO：1.0～2.0％、K2O：0.8～1.3％、Na2O：3.5～4.5％、ZnO：5.0～6.0％、烧失：5.5～6.5％。
所述保护釉的始融温度为1100～1150℃。作为优选，窑变釉和保护釉的始融温度差值控制在20～50℃为宜，如此可以避免窑变釉产生的晶花和浮雕效果被上层的保护釉减弱。
所述保护釉的施加方式为喷釉。所述保护釉的比重为1.20～1.30g/cm3，施加量为150～200g/m2。保护釉的施加量过高会影响窑变和浮雕立体效果。这主要是因为保护釉的烧成温度和高温粘度较高，烧成过程中过量保护釉会与下层的窑变釉相互交织而影响窑变的晶花效果，另外过量保护釉因为釉料互相熔融也会减少局部堆积窑变釉与未堆积窑变釉位置的釉层厚度差值，导致浮雕纹理减弱或失去立体感。
将施保护釉后的坯体干燥。可以使用电干燥或者热风干燥箱干燥。干燥温度为100～150℃，干燥后的坯体水分控制在0.9wt％以内。
烧成。最高烧成温度可为1180～1220℃，烧成周期可为60～180分钟。
本发明所述数码浮雕陶瓷岩板的制备方法通过数码定位打印窑变釉获得局部浮雕纹理效果，形成不同颜色的窑变，装饰效果丰富。一些实施方式中，陶瓷岩板的表面光泽度为8～50度。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1
数码浮雕陶瓷岩板的制备方法包括以下步骤：
步骤1.通过干压成型制备陶瓷岩板坯体；
步骤2.将坯体干燥，干燥时间1～1.5h，干燥坯水分0.3～0.5wt％；
步骤3.在干燥后的坯体表面喷底釉；所述底釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：55～60％、Al2O3：21～24％、Fe2O3：0.16～0.46％、TiO2：0.15～0.25％、CaO：0.1～0.3％、MgO：0.1～0.3％、K2O：4.0～5.0％、Na2O：2.0～3.0％、ZrO2：6.0～10.0％、烧失：3.0～4.0％；底釉的比重为1.25～1.40g/cm3，施加量为300～650g/m2；
步骤4.在喷底釉后的坯体表面喷墨打印图案；
步骤5.在喷墨打印图案后的坯体表面喷墨打印窑变釉；所述窑变釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：40～45％、Al2O3：14～18％、Fe2O3：0.1～0.5％、TiO2：0.1～0.5％、CaO：14～16％、MgO：4.5～6.5％、K2O：1.0～2.0％、Na2O：1.5～2.5％、ZrO2：5.0～7.0％、BaO：4.5～6.5％、F：2.0～3.0％、烧失：3.0～5.0％；所述窑变釉的比重为1.60～1.80g/cm3，施加量为100～400g/m2；
步骤6.在喷墨打印窑变釉后的坯体表面喷保护釉；所述保护釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：43～48％、Al2O3：21～23％、Fe2O3：0.1～0.5％、TiO2：0.1～0.5％、CaO：12.5～13.5％、MgO：1.0～2.0％、K2O：0.8～1.3％、Na2O：3.5～4.5％、ZnO：5.0～6.0％、烧失：5.5～6.5％；保护釉的比重为1.20～1.30g/cm3，施加量150～200g/m2；
步骤7.将喷保护釉后的坯体干燥，干燥温度100～150℃，干燥后的坯体水分控制在0.9wt％以内；
步骤8.烧成，最高烧成温度1220℃，烧成周期60～120分钟；
步骤9.磨边分级，打包入库。
图3可以看出数码浮雕陶瓷岩板具有窑变晶花装饰和立体的浮雕纹理。
对比例1
陶瓷岩板的制备方法包括以下步骤：
步骤1.通过干压成型制备陶瓷岩板坯体；
步骤2.将坯体干燥，干燥时间1～1.5h，干燥坯水分0.3～0.5wt％；
步骤3.在干燥后的坯体表面喷底釉；所述底釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：55～60％、Al2O3：21～24％、Fe2O3：0.16～0.46％、TiO2：0.15～0.25％、CaO：0.1～0.3％、MgO：0.1～0.3％、K2O：4.0～5.0％、Na2O：2.0～3.0％、ZrO2：6.0～10.0％、烧失：3.0～4.0％；底釉的比重为1.25～1.40g/cm3，施加量为300～650g/m2；
步骤4.在喷底釉后的坯体表面喷墨打印图案；
步骤5.在喷墨打印图案后的坯体表面依次施第一窑变釉和第二窑变釉；第一窑变釉和第二窑变釉的施加方式均为喷墨打印；第一窑变釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：48～55％、Al2O3：9.0～13％、Fe2O3：0.1～0.5％、TiO2：3.0～7.0％、CaO：4.0～7.0％、MgO：1.0～2.0％、K2O：4.0～5.0％、Na2O：3.0～4.0％、ZnO：9.0～12.0％、BaO：1.5～2.5％、烧失：5.5～6.5％；第一窑变釉的比重为1.60～1.80g/cm3，施加量为100～400g/m2；第二窑变釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：45～50％、Al2O3：8.0～12.0％、Fe2O3：0.1～0.5％、TiO2：8.0～12.0％、CaO：4.0～7.0％、MgO：1.0～2.0％、K2O：3.0～4.0％、Na2O：3.0～4.0％、ZnO：10.0～14.0％、ZrO2：3.0～5.0％、烧失：2.5～4.5％；第二窑变釉的比重为1.60～1.80g/cm3，施加量为100～400g/m2；
步骤6.在施第一窑变釉和第二窑变釉后的坯体表面喷保护釉；所述保护釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：43～48％、Al2O3：21～23％、Fe2O3：0.1～0.5％、TiO2：0.1～0.5％、CaO：12.5～13.5％、MgO：1.0～2.0％、K2O：0.8～1.3％、Na2O：3.5～4.5％、ZnO：5.0～6.0％、烧失：5.5～6.5％；保护釉的比重为1.20～1.30g/cm3，施加量150～200g/m2；
步骤7.将喷保护釉后的坯体干燥，干燥温度100～150℃，干燥后的坯体水分控制在0.9wt％以内；
步骤8.烧成，最高烧成温度1220℃，烧成周期60～120分钟；
步骤9.磨边分级，打包入库。
由于第一窑变釉与第二窑变釉的Al2O3含量偏低，其他熔剂含量较高，烧成后砖面浮雕效果不明显。
对比例2
陶瓷岩板的制备方法包括以下步骤：
步骤1.通过干压成型制备陶瓷岩板坯体；
步骤2.将坯体干燥，干燥时间1～1.5h，干燥坯水分0.3～0.5wt％；
步骤3.在干燥后的坯体表面喷底釉；所述底釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：55～60％、Al2O3：21～24％、Fe2O3：0.16～0.46％、TiO2：0.15～0.25％、CaO：0.1～0.3％、MgO：0.1～0.3％、K2O：4.0～5.0％、Na2O：2.0～3.0％、ZrO2：6.0～10.0％、烧失：3.0～4.0％；底釉的比重为1.25～1.40g/cm3，施加量为300～650g/m2；
步骤4.在喷底釉后的坯体表面喷墨打印图案；
步骤5.在喷墨打印图案后的坯体表面喷墨打印窑变釉；所述窑变釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：40～45％、Al2O3：14～18％、Fe2O3：0.1～0.5％、TiO2：0.1～0.5％、CaO：14～16％、MgO：4.5～6.5％、K2O：1.0～2.0％、Na2O：1.5～2.5％、ZrO2：5.0～7.0％、BaO：4.5～6.5％、F：2.0～3.0％、烧失：3.0～5.0％；所述窑变釉的比重为1.60～1.80g/cm3，施加量为100～400g/m2；
步骤6.在喷墨打印窑变釉后的坯体表面喷保护釉；保护釉的化学组成包括：以质量百分比计，SiO2：48～55％、Al2O3：13～15％、Fe2O3：0.1～0.5％、TiO2：0.1～0.5％、CaO：9.0～12.0％、MgO：2.5～3.5％、K2O：2.0～3.0％、Na2O：2.0～3.0％、ZnO：2.0～3.0％、BaO：3.0～5.0％、烧失：6.5～8.5％；保护釉的比重为1.20～1.30g/cm3，施加量为150～200g/m2；
步骤7.将喷保护釉后的坯体干燥，干燥温度100～150℃，干燥后的坯体水分控制在0.9wt％以内；
步骤8.烧成，最高烧成温度1220℃，烧成周期60～120分钟；
步骤9.磨边分级，打包入库。
该对比例中相对低温的保护釉对窑变釉有一定的助熔作用，导致窑变釉部分熔融流出纹理边界，精细度差。且烧成后陶瓷岩板的表面光泽度为85～90度，表面光泽度偏高，给人非常油亮的感觉，降低了艺术美感。
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