一种轻质高强陶瓷装饰板材及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种轻质高强陶瓷装饰板材及其制备方法，以球土和煅烧铝矾土为原料，辅以矿化剂、助烧剂、增强剂和分散剂，经球磨、喷雾干燥、压制成型、喷墨打印及施釉、两次烧结、抛光和封孔工序制备获得。本发明专利技术的有益效果在于，利用矿化剂和助烧剂的低温催化作用在陶瓷坯体内部原位生成大量的莫来石晶须，提高了轻质陶瓷板材的强度，同时轻质高强陶瓷装饰板材中众多的微气孔对光线的散射作用，使得坯体具有较高的白度，省去了常规工序中施增白底釉的工序，简化了工艺流程，且具有良好的装饰效果。另外，通过瓷砖侧面及底面的封孔工序，避免了传统多孔陶瓷板材使用过程中的吸湿膨胀现象。

【技术实现步骤摘要】
一种轻质高强陶瓷装饰板材及其制备方法
本专利技术属于建筑陶瓷装饰
，主要涉及一种轻质高强陶瓷装饰板材及其制备方法。
技术介绍
瓷砖作为一种优异的建筑装饰材料，在人们的家居生活中占据重要的位置，但生产过程中也消耗了大量的黏土、砂石等矿物原料和能源，对此，各陶瓷企业通过研发薄型瓷砖来降低原料及能量的消耗，除此之外，通过降低瓷砖容重也可以达到相同的目的，即降低了产品的运输及安装成本，也扩大了瓷砖产品的应用领域(如高层建筑、轻质门板柜面等)。制备轻质多孔陶瓷的方法多种多样，如颗粒堆积法、造孔剂法、挤出成型法、泡沫浸渍法和发泡法。但大多数工艺复杂，成本较高。对于建筑陶瓷领域，制备多孔轻质瓷砖的工艺目前主要有添加造孔剂法和发泡法，前者通过在瓷砖的原料中添加造孔剂或天然多孔组分，如淀粉、硅藻土、蛭石、海泡石、沸石或竹炭等，再通过低温烧制(<1000℃)来获得轻质瓷砖；后者通过添加发泡剂(碳化硅或瓷砖抛光废渣)，利用高温发泡获得低容重的发泡陶瓷。上述两种工艺虽然工艺简单、生产制造成本较低，但其制品强度均较低，大多数低于20MPa。如中国专利，公开号CN105246854A提供一种多孔瓷砖，上述多孔瓷砖包含通过吸湿及防湿功能优秀的γ-氧化铝及粘结剂作用提高强度的玻璃质结合物质，包含约15重量百分比至约60重量百分比的γ-氧化铝及约5重量百分比至约20重量百分比的玻璃质结合物质。其吸湿防湿功能良好，但强度不高(最高约16MPa)。公开号CN106187274A公开了一种表面具有不规则颗粒状凸起的轻质瓷砖及其制备方法，包括砖坯体，按质量份数计算，所述砖坯体的配方包括60～80份陶瓷坯体料和20～40份发泡料；按质量份数计算，所述发泡料的配方包括80～100份陶瓷抛光废渣。该技术方案以陶瓷抛光废渣为发泡料的主要原料，利用具有不同烧成收缩率的陶瓷坯体料和发泡料构成砖坯体。其抗折强度最高为16.1MPa。多孔陶瓷强度低的主要原因是由于高的气孔率导致其单位面积可承载的结构减少，强度也因此降低，严重限制了多孔陶瓷的使用范围，因此研发一种气孔率高同时强度也高的多孔陶瓷显得十分重要。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种轻质高强的陶瓷装饰板材，及所述陶瓷装饰板材的制备方法。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：一种轻质高强陶瓷装饰板材，包括如下原料制备而成：球土、煅烧铝矾土、矿化剂、助烧剂、增强剂和分散剂，所述球土、煅烧铝矾土质量比为1:0.1～3.0；在所述球土中，40～80wt％的球土经过900℃高温煅烧2小时，所述的增强剂为碳化硅颗粒或瓷砖抛光废渣；所述陶瓷装饰板材的显气孔率为30～55％，容重为1.3～1.8g/cm3，抗折强度高于30MPa；所述陶瓷装饰板材的制备工艺包括球磨、喷雾干燥、压制成型、第一次烧成、喷墨打印及施釉、第二次烧成、抛光和封孔工序。本专利技术通过优化多孔陶瓷板材的微观孔结构，利用矿化剂和助烧剂的低温催化作用在陶瓷坯体内部原位生成大量的莫来石晶须，借助坯体内部原位自生的莫来石晶须强化作用，采用传统的干法压制工艺，在无造孔剂和发泡剂的情况下低温(<1200℃)制备显气孔率在30～55％之间，抗折强度高于30MPa的轻质陶瓷板材，克服了传统多孔陶瓷轻质与高强度间的矛盾，获得了轻质高强的轻质陶瓷，同时具有工艺简单、成本低的优点。同时由于微小气孔的散射作用，本专利技术所制备的高强轻质砖坯体具有很高白度(>65度)，因此在施釉环节可去除施加增白底釉环节，不仅减少了工艺环节、降低生产成本，同时也增加了产品的美观性。本专利技术的原料配方中引入了碳化硅颗粒或瓷砖抛光废渣作为增强剂，其中，碳化硅粉体对坯体的增强机理是利用其在高温下的氧化反应来促进传质，通过反应烧结起到粘接莫来石晶须、提高制品强度的目的，同时又不降低制品的气孔率；对于瓷砖抛光废渣，其粉体粒径小、熔点低，较低温度下能够产生低粘度液相，部分包裹莫来石晶须，冷却后起到粘接作用，最终达到增强制品强度的作用。因此，就作用机理来讲，本专利技术中引入的碳化硅颗粒或瓷砖抛光废渣完全不同于发泡陶瓷中的发泡剂，不利用其高温下产生气体的发泡造孔作用，仅起到粘接晶须，强化坯体强度的作用。本专利技术所述轻质高强陶瓷装饰板材的制备工艺包括以下具体步骤：S1.将球土、煅烧铝矾土置于球磨罐内，同时加入矿化剂、助烧剂、增强剂和分散剂，以水为球磨介质球磨12～24小时获得陶瓷浆料，经喷雾干燥获得坯体粉料；具体的，上述描述中的球土中有40％～80％(质量分数)经过900℃高温煅烧2小时，且应确保煅烧后的球土化学组成中氧化铝含量应高于35％(质量分数)，氧化钛和氧化铁含量合计低于1％(质量分数)，同时所述的煅烧铝矾土的化学组成中氧化铝质量分数在55％～80％(质量分数)之间，氧化钛和氧化铁含量合计低于4％(质量分数)；所述的陶瓷浆料的中位径D50在2～10μm之间，所述的坯体粉料的化学组成中氧化铝质量分数在50％～72％之间。所述的矿化剂为氟化铝，添加量占坯体粉料的1～5％(质量分数)。助烧剂为氧化钼或氧化铈其中的一种，添加量占坯体粉料的3～5％(质量分数)；所述的坯体增强剂为碳化硅颗粒或瓷砖抛光废渣，当选用碳化硅颗粒为增强剂时，其粒径应在2～30μm之间，添加量为5～10％(质量分数)。当选用瓷砖抛光废渣为坯体增强剂时，添加量为5～20％(质量分数)，粒径不作特殊要求。本专利技术中所述的中位径D50是指，一个样品的累计粒度分布百分数达到50％时所对应的粒径。它的物理意义是粒径大于它的颗粒占50％，小于它的颗粒也占50％，D50也叫中位径或中值粒径。本专利技术中的“wt％”指重量百分比。S2.将S1中获得的坯体粉料经压机压制成陶瓷生坯，压制压力在15～40MPa之间，保压时间3～20秒。S3.将S2中获得的陶瓷生坯经干燥后送入窑炉进行第一次烧成，待冷却后在坯体上表面进行图案装饰和施釉操作，干燥后送入窑炉中进行第二次烧成。具体的，所述的第一次烧成温度依原料配比的不同而控制在1100～1250℃之间，时间为30～120分钟，第二次烧成温度控制在1000～1150℃之间，时间为10～30分钟；所述的图案装饰和施釉操作指在生坯上表面分别施加喷墨装饰层和保护釉层，省去了常规施加打底增白釉层的工序，这是由于本专利技术所制备的高气孔坯体中的微气孔对光线会产生明显散射作用，坯体自身白度较高，无需利用底釉进行打底增白。S4.将S3中烧制完成的陶瓷制品，经上表面抛光和背面及侧面封孔处理后获得轻质高强陶瓷装饰板材。具体的，所述的背面及侧面封孔处理是指将溶有树脂类封孔剂的酒精溶液喷涂于陶瓷板材的背面及侧面，经干燥后在陶瓷板材背面及侧面的表面形成一种致密的薄膜，避免所制备的轻质高强陶瓷装饰板材在使用环境中的吸湿膨胀现象。在本专利技术中，分散剂采用本领域常规使用的陶瓷分散剂即可。具体地，所述的分散剂主要成分为阴离子型聚合物的盐，添加量为2～8wt％。在本专利技术中，轻质高强陶瓷装饰板材的制备过程中还可添加本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻质高强陶瓷装饰板材，其特征在于，包括如下原料制备而成：球土、煅烧铝矾土、矿化剂、助烧剂、增强剂和分散剂，所述球土、煅烧铝矾土质量比为1:0.1～3.0；在所述球土中，40～80wt％的球土经过900℃高温煅烧2小时，所述的增强剂为碳化硅颗粒或瓷砖抛光废渣；/n所述陶瓷装饰板材的显气孔率为30～55％，容重为1.3～1.8g/cm

【技术特征摘要】
1.一种轻质高强陶瓷装饰板材，其特征在于，包括如下原料制备而成：球土、煅烧铝矾土、矿化剂、助烧剂、增强剂和分散剂，所述球土、煅烧铝矾土质量比为1:0.1～3.0；在所述球土中，40～80wt％的球土经过900℃高温煅烧2小时，所述的增强剂为碳化硅颗粒或瓷砖抛光废渣；
所述陶瓷装饰板材的显气孔率为30～55％，容重为1.3～1.8g/cm3，抗折强度高于30MPa；所述陶瓷装饰板材的制备工艺包括球磨、喷雾干燥、压制成型、第一次烧成、喷墨打印及施釉、第二次烧成、抛光和封孔工序。


2.根据权利要求1所述轻质高强陶瓷装饰板材，其特征在于，煅烧后的球土的化学组成中Al2O3含量高于35wt％，TiO2和Fe2O3含量合计低于1wt％；所述的煅烧铝矾土的化学组成中Al2O3含量在55～80wt％之间，TiO2和Fe2O3含量合计低于4wt％。


3.根据权利要求1所述轻质高强陶瓷装饰板材，其特征在于，所述的矿化剂为氟化铝，添加量占原料总重的1～5wt％；助烧剂为氧化钼或氧化铈中的一种，添加量占原料总重的3～5wt％。


4.根据权利要求1所述轻质高强陶瓷装饰板材，其特征在于，所述的分散剂主要成分为阴离子型聚合物的盐，分散剂的添加量为2～8wt％。


5.根据权利要求1所述轻质高强陶瓷装饰板材，其特征在于，当选用碳化硅颗粒为坯体增强剂时，其粒径在2～30μm之间，添加量为5～10wt％；当选用瓷砖抛光废渣为坯体增强剂时，添加量为5～20wt％。


6.权利要求1-5任一所述的轻质...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶德林，马杰，陈然，简润桐，黄佳奇，王亚婕，刘世明，
申请(专利权)人：广东萨米特陶瓷有限公司，广东新明珠陶瓷集团有限公司，佛山市三水冠珠陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44