一种大尺寸超薄高强度陶瓷大板的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种大尺寸超薄高强度陶瓷大板的制备方法，包括以下步骤：步骤一：陶瓷基料的配制；步骤二：陶瓷基浆料的制备；步骤三：短切纤维增强毡的制备；步骤四：预浸料的制备；步骤五：瓷砖胚体的制备；步骤六：坯体干燥与上釉；步骤七：烧结。本发明专利技术的制备过程中采用了短切纤维毡作为增强材料，并且根据纤维毡的特性，设计预浸料冷压制胚的方法；不仅可以有效提高胚体的强度和刚度，降低胚体厚度；还可以降低陶瓷制品烧结收缩率，限制其开裂和变形，为大尺寸瓷砖制备提供基本保障。本发明专利技术中采用了短切纤维毡，在制坯过程中可以作为一个支撑作用，可以更好的制备大尺寸的坯体，坚决目前常规的制坯过程中压坯出现开裂的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸超薄高强度陶瓷大板的制备方法
本专利技术属于瓷砖制备
，具体涉及一种大尺寸超薄高强度陶瓷大板的制备方法。
技术介绍
陶瓷基复合材料具有低密度、高比强度、高比刚度、高硬度、高耐磨性、使用温度高以及导热系数大、热膨胀系数小、抗氧化能力强、吸振性能好等优点，在航空航天、精密仪器、交通运输、环保、家装等领域具有非常广泛应用。瓷砖作为家装行业的主要装修材料，在大厅、厨卫、地板等领域具有大量应用，大尺寸、超薄、高强度瓷砖具有高大上等特点，备受市场青睐。传统瓷砖的制备采用制胚和烧结工艺制备，由于传统胚体的强度较低，通常采用增加胚体厚度方式来保证胚体强度与刚度，故传统大尺寸瓷砖厚度一般超过6mm；其次，陶瓷在烧结过程中具有烧结温度高、收缩大，易开裂和变形等缺陷，极大限制了大尺寸瓷砖的制备良品率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种良品率高、成本低、实用性好的大尺寸超薄高强度陶瓷大板的制备方法。本专利技术这种大尺寸超薄高强度陶瓷大板的制备方法，包括以下步骤：步骤一：陶瓷基料的配制；步骤二：陶瓷基浆料的制备；步骤三：短切纤维增强毡的制备；步骤四：预浸料的制备：将步骤三中得到的短切纤维增强毡安装在预浸料制备设备上，让短切纤维增强毡依次通过浸胶槽、挤压轨、烘干机、切割机获得设定尺寸的短切纤维增强的陶瓷基料预浸料；浸胶槽中为步骤二中的陶瓷基浆料；步骤五：瓷砖胚体的制备：根据坯体尺寸，在步骤(4)中，对预浸料进行裁剪至设定尺寸，接着按照坯体设计要求，将短切纤维增强陶瓷基预浸料依次叠层至所需的厚度，然后放入相对应尺寸的模具中，采用平板压机冷压成型，脱模得瓷砖坯体；步骤六：坯体干燥与上釉：将步骤五中的瓷砖坯体，干燥后，进行喷釉，得到上釉的坯体；步骤七：将步骤六中的上釉的坯体进行烧结，得到陶瓷大板。所述步骤一中，陶瓷基料按照质量份数比，由以下组份组成：石英15～25份、霞石正长岩8～12份、钠长石35～45份、氧化锡4～6份、叶蜡石18～22份、钦酸钡4～6份、碳酸镁4～6份。所述步骤二中，所述的陶瓷基浆料的制备的具体步骤为：将混合原料与去离子水混合加到球磨罐中，去离子水为原料总重量的50～100％，以高纯度氧化铝磨球球磨1～2h，得到陶瓷基浆料。所述步骤三中，短切纤维为碳化硅短切纤维、玻璃纤维、石英纤维、氧化铝纤维、碳纤维中的一种或多种；优选为碳化硅短切纤维；短切纤维直径8～15um，平均单丝强大于2.0GPa。所述步骤三中，采用以下步骤制备短切纤维增强毡，包括以下步骤：3-1连续碳化硅纤维短切；3-2短切纤维粘接剂的配制；3-3短切纤维与粘接剂的混合；3-4短切纤维间的粘接；3-5增强纤维毡的收卷。所述步骤3-1中，采用连续纤维短切设备短切纤维，短切纤维长度20～60mm。所述步骤3-2中，粘接剂为聚乙烯醇和水性环氧树中的一种，粘结剂的质量浓度为2～5％；粘结剂溶液的制备为：将一定量去离子水加热到50℃左右，按照设定的浓度向去离子水中加入粘结剂，边加边缓慢搅拌，搅拌速度50～100r/min至溶剂完全溶解。所述步骤3-3中，将步骤3-1中短切好的短切纤维按照面密度为200～600g/M2均匀抛撒在传输网带上，同时采用喷洒设备将步骤3-2中的粘接剂水溶液均匀喷洒在抛撒的短切纤维上；粘接剂溶液为纤维的重量的20～50％。所述步骤3-4中，将纤维毡厚度控制在0.2～0.6mm，采用压轨压平，然后采用干燥空气将粘接剂中水分除去，干燥空气温度150～300℃，鼓风速度2～8米/秒。所述步骤3-5中，采用收卷设备将干燥后的纤维增强毡按50米/卷收集成卷，用塑料膜包装保存。所述步骤四中，设定尺寸为所需制备的瓷砖的尺寸，在本专利技术中主要是针对大尺寸瓷砖，设定的尺寸边长在1～3m；短切纤维增强的陶瓷基料预浸料的含水量为10～20％。所述步骤六中，干燥温度为60～80℃，干燥保温30～60min；喷釉采用喷射成型方式将釉料均匀喷涂在坯体表面。所述步骤七中，采用隧道窑进行程序控温烧结。根据上述的制备方法，制备得到大尺寸超薄高强度陶瓷大板，所述的陶瓷边长尺寸为1～3m，厚度≤5mm。本专利技术的有益效果：1)本专利技术的制备过程中采用了短切纤维毡作为增强材料，并且根据纤维毡的特性，设计预浸料冷压制胚的方法；不仅可以有效提高胚体的强度和刚度，降低胚体厚度；还可以降低陶瓷制品烧结收缩率，限制其开裂和变形，为大尺寸瓷砖制备提供基本保障。2)本专利技术中采用了短切纤维毡，在制坯过程中可以作为一个支撑作用，可以更好的制备大尺寸的坯体，解决目前常规的制坯过程中压坯出现开裂的问题。3)本专利技术通过碳化硅纤维，可显著提高大尺寸高强度瓷砖的强度和韧性，确保大尺寸超薄瓷砖强度；本专利技术产品厚度仅为传统陶瓷大板的40～60％。4)本专利技术采用短切纤维毡，通过预浸料方式，较好解决短切纤维的均匀分散问题；而且由于本专利技术采用的短切纤维的具有优良耐高温氧化性，可以采用传统烧结工艺，可大幅降低设备改造或投资成本。附图说明图1本专利技术的制备工艺流程图。图2本专利技术的实施例中隧道窑进行程序控温烧结的烧结温度图。具体实施方式本专利技术的制备流程图如图1所示，具体步骤见是实施例。实施例1步骤一：陶瓷基料的配制将以下重量份的原料进行混合配制：石英25份、霞石正长岩12份、钠长石45份、氧化锡6份、叶蜡石22份、钦酸钡6份、碳酸镁6份，形成混合物。步骤二：陶瓷基浆料的制备将混合原料与去离子水混合加到球磨罐中，去离子水为原料总重量的75％，以高纯度氧化铝磨球球磨2h，得到陶瓷基浆料。步骤三：碳化硅短切增强毡的制备(1)连续碳化硅纤维短切碳化硅纤维采用货架连续碳化硅纤维产品，纤维直径10um，平均单丝强大于3.0GPa。采用连续纤维短切设备短切纤维，短切纤维长度20mm。(2)短切纤维粘接剂的配制短切纤维粘接剂采用水溶性粘接剂：粘接剂配制采用质量浓度为2％的聚乙烯醇配制成聚乙烯醇水溶液，水采用去离子水。首先将一定量去离子水加热到50℃左右，再将2％的聚乙烯醇逐步加入去离子水中，边加边缓慢搅拌，搅拌速度50r/min。(3)短切纤维与粘接剂的混合将短切好的短切碳化硅纤维均匀抛撒在传输网带上，同时采用喷洒设备将聚乙烯醇粘接剂水溶液喷洒在均匀抛撒的短切碳化硅纤维上，粘接剂溶液为纤维的重量的20％，抛撒纤维面密度为200g/M2。(4)短切纤维间的粘接将碳化硅纤维毡厚度控制在0.2mm，采用压轨压平，然后采用干燥空气将粘接剂中水分除去，干燥空气温度150℃，鼓风速度2米/秒。(5)增强纤维毡的收卷采用收卷设备将干燥后的碳化硅增强毡按50米/卷收集成卷，用塑料膜包装保存，获得碳化硅纤维增强毡成品。步骤四：预浸料的制备将碳化硅纤维增强毡安装在预浸料制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大尺寸超薄高强度陶瓷大板的制备方法，包括以下步骤：/n步骤一：陶瓷基料的配制；/n步骤二：陶瓷基浆料的制备；/n步骤三：短切纤维增强毡的制备；/n步骤四：预浸料的制备：将步骤三中得到的短切纤维增强毡安装在预浸料制备设备上，让短切纤维增强毡依次通过浸胶槽、挤压轨、烘干机、切割机获得设定尺寸的短切纤维增强的陶瓷基料预浸料；浸胶槽中为步骤二中的陶瓷基浆料；/n步骤五：瓷砖胚体的制备：根据坯体尺寸，在步骤(4)中，对预浸料进行裁剪至设定尺寸，接着按照并按坯体设计要求，将短切纤维增强陶瓷基预浸料依次叠层至所需的厚度，然后放入相对应尺寸的模具中，采用平板压机冷压成型，脱模得瓷砖坯体；/n步骤六：坯体干燥与上釉：将步骤五中的瓷砖坯体，干燥后，进行喷釉，得到上釉的坯体；/n步骤七：烧结：将步骤六中的上釉的坯体进行烧结，得到陶瓷大板。/n

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸超薄高强度陶瓷大板的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：陶瓷基料的配制；
步骤二：陶瓷基浆料的制备；
步骤三：短切纤维增强毡的制备；
步骤四：预浸料的制备：将步骤三中得到的短切纤维增强毡安装在预浸料制备设备上，让短切纤维增强毡依次通过浸胶槽、挤压轨、烘干机、切割机获得设定尺寸的短切纤维增强的陶瓷基料预浸料；浸胶槽中为步骤二中的陶瓷基浆料；
步骤五：瓷砖胚体的制备：根据坯体尺寸，在步骤(4)中，对预浸料进行裁剪至设定尺寸，接着按照并按坯体设计要求，将短切纤维增强陶瓷基预浸料依次叠层至所需的厚度，然后放入相对应尺寸的模具中，采用平板压机冷压成型，脱模得瓷砖坯体；
步骤六：坯体干燥与上釉：将步骤五中的瓷砖坯体，干燥后，进行喷釉，得到上釉的坯体；
步骤七：烧结：将步骤六中的上釉的坯体进行烧结，得到陶瓷大板。


2.根据权利要求1所述的大尺寸超薄高强度陶瓷大板的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，陶瓷基料按照质量份数比，由以下组份组成：石英15～25份、霞石正长岩8～12份、钠长石35～45份、氧化锡4～6份、叶蜡石18～22份、钦酸钡4～6份、碳酸镁4～6份；所述步骤二中，所述的陶瓷基浆料的制备的具体步骤为：将混合原料与去离子水混合加到球磨罐中，去离子水为原料总重量的50～100％，以高纯度氧化铝磨球球磨1～2h，得到陶瓷基浆料。


3.根据权利要求1所述的大尺寸超薄高强度陶瓷大板的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，短切纤维为碳化硅纤维、玻璃纤维、石英纤维、氧化铝纤维、碳纤维中的一种或多种；短切纤维直径8～15um，平均单丝强大于2.0GPa。


4.根据权利要求3所述的大尺寸超薄高强度陶瓷大板的制备方法，其特征在于所述的短切纤维为碳化硅短切纤维。


5.根据权利要求3所述的大尺寸超薄高强度陶瓷大板的制备方法，其特征在于，所述步骤三中，采用以下步骤制备短切纤维增强毡，包括以下步骤：
3-1连续碳化硅纤维短切；...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐玉明，王子健，许拥刚，唐其云，
申请(专利权)人：唐玉明，
类型：发明
国别省市：湖南;43