CN112794707B

CN112794707B - 一种高白度高强度的透光陶瓷砖及其制备方法

Info

Publication number: CN112794707B
Application number: CN202110397321.XA
Authority: CN
Inventors: 钟保民; 林锦威; 徐瑜
Original assignee: Foshan Dongpeng Ceramic Co Ltd
Current assignee: Foshan Dongpeng Ceramic Co Ltd
Priority date: 2021-04-14
Filing date: 2021-04-14
Publication date: 2021-07-20
Anticipated expiration: 2041-04-14
Also published as: CN112794707A

Abstract

本发明公开了一种高白度高强度的透光陶瓷砖及其制备方法，按重量比，该透光陶瓷砖的砖坯包括以下原料：13‑20份广东黑泥、8‑15份钠长石、10‑20份钾钠长石、5‑10份石英、5‑10份滑石、10‑30份钽铌矿尾沙、2‑10份羟基磷酸钙、5‑10份硅灰石和0.2‑2份碳酸锶，其制备方法为（1）将原料共同投入球磨机中进行球磨，球磨至细度为325目筛余小于或等于0.05，得到浆料；（2）将浆料喷雾造粒得到粉料，将粉料压制成型，得到砖坯；（3）在砖坯表面施釉，烧成，抛光打蜡，得到透光陶瓷砖。本发明所制备的透光陶瓷砖的白度>65度、透光率>35%、强度≥38MPa，具有高白度、高透光率和高强度的特点。

Description

一种高白度高强度的透光陶瓷砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及陶瓷技术领域，尤其涉及一种高白度高强度的透光陶瓷砖及其制备方法。

背景技术

陶瓷砖是由粘土和其他无机非金属原料，经成型、烧结等工艺生产的板状或块状陶瓷制品，用于装饰与保护建筑物、构筑物的墙面和地面。普通的陶瓷砖生产所采用的原料中杂质比较多，造成陶瓷内杂质和微小气孔多，杂质会吸收光，且杂质和微小气孔对光均具有散射作用，因此普通陶瓷砖一般不具有透光性，装饰效果差。随着人们需求和市场的发展，人们对陶瓷砖的功能不断提出新的要求，为了满足市场的需求，提高陶瓷砖的装饰效果，具有一定透光性的陶瓷砖可以在灯光的作用下产生通透和变幻的效果已经成为各大陶瓷厂行家研发的热点。

目前，现有技术中也有关于透光陶瓷砖的配方和制备方法，虽然根据这些配方和方法制备出来的透光陶瓷砖具有一定的透光性，但存在陶瓷砖产品白度低、强度低或透光效果较差的问题，很难实现高白度、高强度和高透光率的特点。如现有的一些透光陶瓷砖虽然透光性好，但是强度低，陶瓷承重力低，不适用于铺贴于底板上。而申请号为201710218277.5的中国专利，公开了一种透光陶瓷砖及其制备方法，解决了透光陶瓷砖的强度问题，所获得的产品的强度符合陶瓷砖要求且白度可达到66度，但是大大降低了产品的透光率，仅为0.98%~1.25%，透光效果较差，致使产品的装饰效果差，达不到人们对陶瓷砖透光性能和装饰效果的要求。

发明内容

本发明的目的在于提出一种高白度高强度的透光陶瓷砖，通过CaO与F在高温烧成时生产CaF₂，使陶瓷砖具有透光效果好的特点，且通过调整配方和制备方法，使所制备陶瓷砖具有高强度和高白度。

本发明的另一目的在于提出一种高白度高强度的透光陶瓷砖的制备方法，通过降低砖坯泥浆和粉料的细度，提升抛光光泽度，进一步提升陶瓷砖的透光效果。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种高白度高强度的透光陶瓷砖，按重量比，该透光陶瓷砖的砖坯包括以下原料：13-20份广东黑泥、8-15份钠长石、10-20份钾钠长石、5-10份石英、5-10份滑石、10-30份钽铌矿尾沙、2-10份羟基磷酸钙、5-10份硅灰石和0.2-2份碳酸锶。

进一步的，按照质量百分比，所述透光陶瓷砖的砖体坯料的化学成分包括：55%-68%的SiO₂、14%-18%的Al₂O₃、0-0.4%的Fe₂O₃、0-0.2%的TiO₂、1%-5%的CaO、0-1%的MgO、1%-3%的K₂O、1%-3%的Na₂O、0.1%-1.5%的F、0.1%-1.5%的SrO和5%-10%的烧失。

进一步的，所述羟基磷酸钙和所述碳酸锶的粒径小于或等于25微米，所述石英的粒径小于0.63毫米。

进一步的，所述广东黑泥、所述钠长石、所述钾钠长石、所述滑石、所述钽铌矿尾沙和所述硅灰石的粒径均小于10毫米。

进一步的，按重量比，所述广东黑泥的含沙量小于8%。

进一步的，所述透光陶瓷砖的砖坯的厚度为小于或等于10毫米。

一种高白度高强度的透光陶瓷砖的制备方法，用于制备以上所述的透光陶瓷砖，包括以下步骤：

（1）将原料共同投入球磨机中进行球磨，球磨至细度为325目筛余小于或等于0.05，得到浆料；

（2）将浆料喷雾造粒得到粉料，将粉料压制成型，得到砖坯；

（3）在砖坯表面施釉，烧成，抛光打蜡，得到透光陶瓷砖。

进一步的，所述步骤（2）中，所述粉料的细度为30目筛余小于或等于0.5。

进一步的，所述步骤（3）中将烧成后得到的半成品陶瓷砖进行抛光至其光泽度大于或等于80度，得到透光陶瓷砖。

进一步的，所述步骤（3）中烧成的时间为45~60分钟，所述烧成温度为1180~1220℃。

本发明的有益效果为：

1、硅灰石和羟基磷酸钙中含有丰富的钙离子，钽铌矿尾沙含0.3-5%的氟，在高温烧成时，羟基磷酸钙和硅灰石的钙离子会和钽铌矿尾沙中的氟反应生成CaF₂，CaF₂是一种性能优异的光学材料，透光范围宽、且折射率低，具有良好的化学稳定性和高透光率，透光率高达95%，使得所制备的透光陶瓷砖的透光效果好且透光率大于35%，增加陶瓷砖的装饰性，能更好的满足消费者需求。

2、本发明的配方中钠长石和钾钠长石的加入量达到原料总重量的18%-35%，Al₂O₃的质量百分比为14%-18%，使得本发明所制备的透光陶瓷砖具有高白度和高强度。

3、通过降低球磨后浆料的细度和粉料的细度可以进一步提高透光陶瓷砖的透光率，通过提高半成品陶瓷砖抛光后的光泽度可以使透光陶瓷砖的透光效果更好。

具体实施方式

下面结合具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。

值得说明的是，硅灰石和羟基磷酸钙中含有丰富的钙离子，钽铌矿尾沙含0.3-5%的氟，在高温烧成时，羟基磷酸钙和硅灰石的钙离子会和钽铌矿尾沙中的氟反应生成CaF₂，CaF₂是一种性能优异的光学材料，透光范围宽、且折射率低，具有良好的化学稳定性和高透光率，透光率高达95%，使得所制备的透光陶瓷砖在灯光的作用下可产生通透和变幻的效果，增加陶瓷砖的装饰性，能更好的满足消费者需求。

具体的，本发明采用铌钽矿尾砂、羟基磷酸钙和硅灰石来制备具有透光效果的CaF₂一方面是因为铌钽矿尾砂中的F高温条件下稳定不容易分解而游离出来，可有效避免游离的F腐蚀窑炉，另一方面是因为羟基磷酸钙和硅灰石这两种原料在高温烧成后比较白且无气泡产生，避免采用碳酸钙、硫酸钙等其他原料反应会产生气泡或产生其他颜色物质，从而影响陶瓷砖的透光效果。而且通过含F元素的铌钽矿尾砂和含Ca元素的羟基磷酸钙和硅灰石在高温下反应合成CaF₂，合成方法创新，成本低廉，可工业化规模生产。

进一步的，原料中的碳酸锶可促进砖坯在1050-1100℃下出现液相，可促进CaF₂生成，随着液相增多，其他硅酸盐晶体会逐渐被溶解，从而抑制其它晶体生长，进一步提高陶瓷砖的透光。并且碳酸锶为白色粉末或颗粒，可增加砖坯白度。

具体的，钠长石和钾钠长石为常见的铝硅酸盐类造岩矿物，常见为乳白色，本发明的配方中钠长石和钾钠长石的加入量达到原料总重量的18%-35%，使得本发明所制备的透光陶瓷砖具有高白度。钠长石和钾钠长石在高温下熔融成长石玻璃，填充于砖坯颗粒之间，能溶解石英等其它矿物，减少砖坯内的气孔，使砖坯致密，有助于提高透光陶瓷砖的强度和透明度。并且，本发明同时使用钠长石和钾钠长石比单独使用其中一种的降温效果更好，另外使得高温下的液相粘度不会太低，能减少坯体变形。

在原料中加入5%-10%的滑石可降低烧成温度，在低温下形成液相，加速CaF₂形成，同时提高了透光陶瓷砖的白度、机械性能和热稳定性。并且滑石可使整个砖坯具有较高的膨胀系数，可防止釉裂、砖坯的吸湿膨胀和透光陶瓷砖釉面后期龟裂。

采用本发明的配方所制备的透光陶瓷砖的透光效果好，透光率＞35%，其砖坯中铁和钛的总量非常低，使得透光陶瓷砖具有高白度，白度大于65度，并且砖体中氧化铝含量高，使得所制备的透光陶瓷砖具有高强度，强度≥38MPa，可见本发明的透光陶瓷砖具有高白度、高透光和高强度，可实现性能全面的特点，可适用于各种场合。

进一步的，按照质量百分比，透光陶瓷砖的砖体坯料的化学成分包括：55%-68%的SiO₂、14%-18%的Al₂O₃、0-0.4%的Fe₂O₃、0-0.2%的TiO₂、1%-5%的CaO、0-1%的MgO、1%-3%的K₂O、1%-3%的Na₂O、0.1%-1.5%的F、0.1%-1.5%的SrO和5%-10%的烧失。

值得说明的是，CaO主要来源于羟基磷酸钙和硅灰石，F主要来源于钽铌矿尾沙，在高温烧成时，CaO和F反应生成CaF₂，CaF₂具有透光范围宽、折射率低，透光率高的特点，使本发明所制备的透光陶瓷砖具有高透光率，在灯光或日光的作用下可产生通透、变幻的效果，符合现代人对陶瓷砖的审美追求。其中，该变幻效果主要是指使用该配方的坯料与其他坯料层叠，不同部位的透光效果不一样，使得整个坯体透光程度不一样，出现变化的效果，增强立体感。

碳酸锶的化学组成是70.19%SrO和29.81%CO₂，故SrO主要来源于碳酸锶，SrO可促进砖坯在较低温度下出现液相，促进CaF₂生成，增加砖坯白度，溶解其他硅酸盐晶体，抑制其它晶体生长。

具体的，Al₂O₃的含量低于14%时，会造成砖坯高温强度低，容易变形，Al₂O₃的含量过高，砖坯硬度过大，在高温烧成时容易导致砖坯开裂，故优选的，Al₂O₃的质量百分比为14%-18%。更为优选的，Al₂O₃的质量百分比为16%-18%，此时，所制备的透光陶瓷砖具备高强度。

本发明砖体坯料中铁元素和钛元素的含量极低，使得砖体具有高白度，优选的，铁元素和钛元素的质量和占总质量的0.15%以下，铁元素和钛元素的含量越少，砖坯白度越高。

进一步的，羟基磷酸钙和碳酸锶的粒径小于或等于25微米，石英的粒径小于0.63毫米。

羟基磷酸钙和碳酸锶的粒径小于或等于25微米，有利于与钽铌矿尾砂反应生成CaF₂，石英的粒径小于0.63毫米，有利于高温时溶解使其尽可能变成液相，减少以晶体形式存在，增加坯体透光性能。

进一步的，广东黑泥、钠长石、钾钠长石、滑石、钽铌矿尾沙和硅灰石的粒径均小于10毫米。

具体的，广东黑泥、钠长石、钾钠长石、滑石、钽铌矿尾沙和硅灰石的粒径太大，会增加球磨时间，消耗的电能大，采用粒径较小的材料可以节约成本和降低球磨时间。

优选的，按重量比，广东黑泥的含沙量小于8%。

具体的，广东黑泥为可塑性原料，广东黑泥中的含沙量越低，其可塑性越强，当广东黑泥的含沙量小于8%时，有利于陶瓷砖压制成型。

优选的，透光陶瓷砖的砖坯的厚度为小于或等于10毫米。

减薄砖坯的厚度有利于光线通过，增加砖坯透明度，但是砖坯的厚度太薄时，会影响砖坯的强度。优选砖坯的厚度为7-10mm。

（3）在砖坯表面施釉，烧成，抛光打蜡，得到透光陶瓷砖。

具体的，根据上述配方称取原料后，将各原料投进球磨机中进行球磨，当坯料的粒径为325目筛余≤0.05时，停止球磨，过筛除铁后得到陶瓷泥浆；将陶瓷泥浆喷雾造粒后过筛除铁，陈腐，将陈腐后的陶瓷泥浆投入布料机然后压制成型形成砖坯；将砖坯进行干燥除去多余的水分并有利于后期烧成，在干燥后的砖坯表面施底釉、印花、施面釉，将施面釉后的砖坯入窑烧成得到半成品陶瓷砖，将半成品陶瓷砖进行抛光打蜡得到透光陶瓷砖。

值得说明的是，本发明通过降低球磨后浆料的细度，使其粒径为325目筛余小于或等于0.05，可以有效减少砖坯里的微气孔，增加坯体透明度。

优选的，步骤（2）中，粉料的细度为30目筛余小于或等于0.5。

本发明通过降低喷雾造粒后粉料的细度，可以减少砖坯里的微气孔，从而增加砖坯透明度。

优选的，步骤（3）中将烧成后得到的半成品陶瓷砖进行抛光至其光泽度大于或等于80度，得到透光陶瓷砖。

提高陶瓷砖表面的光泽度有利于增强表面光泽，透光更好，其表面的粗糙度越大，透光性能就越差。

优选的，步骤（3）中烧成的时间为45~60分钟，烧成温度为1180~1220℃。

下面通过实施例进一步阐述本发明的技术方案。

实施例组1

一种高白度高强度的透光陶瓷砖，按重量比，该透光陶瓷砖的砖坯包括以下原料：13-20份广东黑泥、8-15份钠长石、10-20份钾钠长石、5-10份石英、5-10份滑石、10-30份钽铌矿尾沙、2-10份羟基磷酸钙、5-10份硅灰石和0.2-2份碳酸锶。实施例组1中的透光陶瓷砖砖坯的原料组成如下表1所示。其中，羟基磷酸钙和所述碳酸锶的粒径为25微米，石英的粒径为0.6毫米，广东黑泥、钠长石、钾钠长石、滑石、钽铌矿尾沙和硅灰石的粒径为9毫米，广东黑泥的含沙量为8%。

按照质量百分比，透光陶瓷砖的砖体坯料的化学成分包括：55%-68%的SiO₂、14%-18%的Al₂O₃、0-0.4%的Fe₂O₃、0-0.2%的TiO₂、1%-5%的CaO、0-1%的MgO、1%-3%的K₂O、1%-3%的Na₂O、0.1%-1.5%的F、0.1%-1.5%的SrO和5%-10%的烧失。

本实施例组透光陶瓷砖的砖坯的厚度为小于或等于10毫米。

（1）将原料共同投入球磨机中进行球磨，球磨至细度为325目筛余≤0.049，得到浆料；

（2）将浆料喷雾造粒得到粉料，将粉料压制成型，得到砖坯，其中，粉料的细度为30目筛余≤0.46；

（3）在砖坯表面施釉，烧成，抛光至其光泽度为84度，打蜡，得到透光陶瓷砖。具体的，烧成的时间为45~60分钟，烧成温度为1180~1220℃。

具体的，分别采用上述表1中各原料配方以上述的方法制备透光陶瓷砖，并对获得的透光陶瓷砖按照陶瓷砖的国家标准检测方法或陶瓷砖常规检测方法进行以下性能检测，其结果如下表2所示：

由实施例组1性能测试结果可知，由表2可以看出，本发明制备的透光陶瓷砖白度>65度，透光率>35%，强度≥38MPa，可见本发明的透光陶瓷砖具有高白度、高透光和高强度，并且，根据实施例1-5的原料配方所制备的透光陶瓷砖的白度可达到70度，透光率达到38%，强度达到41MPa。

对比实施例组1

对比实施例组1的配方和制备方法和实施例1-5基本相同，仅改变原料中钽铌矿尾沙、羟基磷酸钙、硅灰石和碳酸锶的重量份数，如下表3所示：

具体的，分别采用上述表3中各原料配方以上述的方法制备透光陶瓷砖，并对获得的透光陶瓷砖按照陶瓷砖的国家标准检测方法或陶瓷砖常规检测方法进行以下性能检测，其结果如下表4所示：

通过实施例组1和对比实施例组1的检测结果可知，如对比实施例1-1会和1-2所示，当羟基磷酸钙重量份数少于2份且当硅灰石的重量份数少于5份时，所制备的陶瓷砖的透光率大大下降，且其白度和强度也稍微下降。如对比实施例1-3和对比实施例1-4所示，当碳酸锶的重量份数少于0.2时，对成品的透光率和白度有所影响，对成品的强度影响较小，随着碳酸锶重量份数的减少，成品的透光率稍微下降，由此可见，在原料中添加碳酸锶可促进氟化钙的生成，从而提高成品的透光率。如对比实施例1-5、对比实施例1-6和对比实施例1-7所示，钽铌矿尾沙的重量份数对透光率的影响较大，当钽铌矿尾沙的重量份数少于10份时，成品的透光率大大下降，当钽铌矿尾沙的重量份数为7份时，成品的透光率仅为29%；如对比实施例1-7所示，当其他原料的份数不变，增加钽铌矿尾沙的重量份数对成品的透光率没有影响，对轻微的增强成品的强度。

实施例组2

本实施例组2的透光陶瓷砖的配方与实施例1-5基本相同，根据实施例组1的制备方法仅改变球磨后坯料的细度、喷雾造粒的粉料的细度和透光陶瓷砖抛光后的光泽度，如下表5所示：

具体的，分别采用上述表5中球磨后坯料的细度、喷雾造粒的粉料的细度和透光陶瓷砖抛光后的光泽度，以实施例1-5的配方和制备方法制备透光陶瓷砖，并对获得的透光陶瓷砖按照陶瓷砖的国家标准检测方法或陶瓷砖常规检测方法进行以下性能检测，其结果如下表6所示：

由实施例组2性能测试结果可知，球磨后坯料的细度、喷雾造粒的粉料的细度和透光陶瓷砖抛光后的光泽度的改变对透光陶瓷砖的白度和强度影响较少；对透光陶瓷砖透光率有一定的影响，降低球磨后坯料的细度和喷雾造粒的粉料的细度可以减少砖坯里的微气孔，进一步增加透光陶瓷砖的透光率，具有更好的透光效果。虽然透光陶瓷砖抛光后的光泽度对透光陶瓷砖的透光率影响较小，但是增加光泽度，可以使透光陶瓷砖表面更有光泽，装饰效果更佳。

对比实施例组2

对比实施例组2的透光陶瓷砖的配方和制备方法与实施例2-5基本相同，仅改变球磨后坯料的细度、喷雾造粒的粉料的细度或透光陶瓷砖抛光后的光泽度，如下表7所示：

具体的，分别采用上述表7中球磨后坯料的细度、喷雾造粒的粉料的细度和透光陶瓷砖抛光后的光泽度，以实施例2-5的配方和制备方法制备透光陶瓷砖，并对获得的透光陶瓷砖按照陶瓷砖的国家标准检测方法或陶瓷砖常规检测方法进行以下性能检测，其结果如下表8所示：

由对比实施例组2的性能测试结果可知，球磨后坯料的细度和喷雾造粒的粉料的细度对白度和强度的影响较小，对透光率有一定的影响，球磨后坯料的细度和喷雾造粒的粉料的细度过大，会降低透光陶瓷砖的透光率；而陶瓷砖抛光后的光泽度虽然对白度、强度和透光率影响较小，但是光泽度会影响陶瓷砖的整体美观效果，光泽度的提高有利于增强表面光泽，表观看上去透光效果更好；光泽度越小，其表面的粗糙度越大，则其透光性能就越差。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种高白度高强度的透光陶瓷砖，其特征在于，按重量比，该透光陶瓷砖的砖坯包括以下原料：13-20份广东黑泥、8-15份钠长石、10-20份钾钠长石、5-10份石英、5-10份滑石、10-30份钽铌矿尾沙、2-10份羟基磷酸钙、5-10份硅灰石和0.2-2份碳酸锶；

所述羟基磷酸钙和所述碳酸锶的粒径小于或等于25微米，所述石英的粒径小于0.63毫米。

2.权利要求1所述的高白度高强度的透光陶瓷砖，其特征在于，按照质量百分比，所述透光陶瓷砖的砖体坯料的化学成分包括：55%-68%SiO₂、14%-18%Al₂O₃、0-0.4%Fe₂O₃、0-0.2%TiO₂、1%-5%CaO、0-1%MgO、1%-3%K₂O、1%-3%Na₂O、0.1%-1.5%F、0.1%-1.5%SrO和5%-10%烧失。

3.权利要求1所述的高白度高强度的透光陶瓷砖，其特征在于，所述广东黑泥、所述钠长石、所述钾钠长石、所述滑石、所述钽铌矿尾沙和所述硅灰石的粒径均小于10毫米。

4.权利要求1所述的高白度高强度的透光陶瓷砖，其特征在于，按重量比，所述广东黑泥的含沙量小于8%。

5.权利要求1所述的高白度高强度的透光陶瓷砖，其特征在于，所述透光陶瓷砖的砖坯的厚度为小于或等于10毫米。

6.一种高白度高强度的透光陶瓷砖的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1~5任一项所述的高白度高强度的透光陶瓷砖，包括以下步骤：

（3）在砖坯表面施釉，烧成，抛光打蜡，得到透光陶瓷砖。

7.权利要求6所述的透光陶瓷砖的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述粉料的细度为30目筛余小于或等于0.5。

8.权利要求6所述的透光陶瓷砖的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中将烧成后得到的半成品陶瓷砖进行抛光至其光泽度大于或等于80度，得到透光陶瓷砖。

9.权利要求6所述的透光陶瓷砖的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中烧成的时间为45~60分钟，所述烧成温度为1180~1220℃。