一种高耐磨、具有立体模具效果的薄型陶瓷板及其制备方法与流程

1.本发明涉及陶瓷产品领域，尤其涉及一种高耐磨、具有立体模具效果的薄型陶瓷板及其制备方法。


背景技术：

2.现有技术主要通过以下方式生产具有立体模具效果的陶瓷砖：
3.第一，使用凹凸模具压制坯体粉料获得模具效果坯体。这种方式需要通过更新模具来调整坯体的模具纹理，且模具效果与图案纹理难以重合，不够逼真。更为关键的是，使用凹凸模具以压制成型厚度小于6mm的薄型陶瓷板时容易造成砖坯破损，工艺稳定性差。
4.第二，采用下陷墨水或者下陷釉料在平面坯体上制备具有下凹纹理的陶瓷砖。下陷墨水或者下陷釉料中的钒氧化物发生固相反应，以及下陷墨水或者下陷釉料的渗透性促使釉面围住的区域内形成凹面从而呈现下陷纹理。但是，下陷墨水或者下陷釉料含有的钒等会影响颜色墨水发色，导致陶瓷砖不够美观自然。
5.第三，通过多重施釉工艺在坯体上形成凹凸纹理。中国专利cn 112374914a公开一种带有凹凸纹理的瓷砖制作工艺，于坯体上形成釉料层、数码模具墨水层后，再覆盖第二釉料层及着色墨水层来制备具有凹凸纹理的瓷砖。该生产工艺复杂，所需设备和釉料种类繁多，成本较高。特别是所述制备工艺会在施釉过程中引入较多水分，导致砖坯强度降低。当该工艺用于3mm厚度以下的薄型陶瓷板时，砖坯的入窑水分达到2.0-2.5wt％，釉线走砖易造成破损严重，破损率可达10-30％。


技术实现要素：

6.针对上述不足，本发明提供一种高耐磨、具有立体模具效果的薄型陶瓷板及其制备方法，工艺简单，生产成本低，能够有效解决因釉料带入水分多而降低砖坯强度导致砖坯破损大的技术难题，与此同时实现更加智能便捷地制备纹路自然逼真、美观精细、立体深度可调的薄型陶瓷板。
7.第一方面，本发明提供一种高耐磨、具有立体模具效果的薄型陶瓷板的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将陶瓷基料压制成坯体；在坯体表面喷墨打印数码白色墨水和普通颜色墨水后干燥再打印深刻墨水；所述数码白色墨水的原料组成包括：以质量百分比计，氧化锆陶瓷粉体35-45％，溶剂45-55％，分散剂3-5％，表面活性剂1-5％；所述深刻墨水的原料组成包括：以质量百分比计，酯类溶剂45-75％，高钙高镁熔块25-45％，疏水性偶联剂1-3％，聚合物分散剂1-3％；在打印深刻墨水后的坯体表面施高耐磨保护釉以形成凹凸纹理；将施高耐磨保护釉后的坯体干燥并烧成，得到所述高耐磨、具有立体模具效果的薄型陶瓷板。
8.较佳地，所述高钙高镁熔块的化学组成包括：以质量百分比计，sio2：50-55％，
al2o3：5-7％，cao：14-20％，mgo：10-15％，k2o：1-2％，na2o：1-2％。
9.较佳地，所述酯类溶剂为醋酸甲酯、醋酸乙酯、棕榈酸异辛酯中的至少一种；所述聚合物分散剂为聚丙烯酸铵、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、海藻酸钠中的至少一种；所述疏水性偶联剂为钛酸酯偶联剂和/或硅烷偶联剂。
10.较佳地，所述深刻墨水的施加量为10-60g/m2。
11.较佳地，所述坯体为毛孔尺寸小于0.01mm的平坯。
12.较佳地，所述高耐磨保护釉的原料组成包括高耐磨熔块90-95重量份和高岭土5-10重量份；所述高耐磨熔块的化学组成包括：以质量百分比计，sio2：50-55％；al2o3：15-20％；cao：13-15％；mgo：0.3-0.6％；k2o：2-3％；na2o：2-3％；zno：4-6％；sro：1-3％。
13.较佳地，所述高耐磨保护釉的比重为1.50-1.55g/cm3，施釉量为280-600g/m2。
14.较佳地，最高烧成温度为1200-1220℃，烧成周期为60-80min。
15.第二方面，本发明提供一种高耐磨、具有立体模具效果的纯色版面薄型陶瓷板的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将陶瓷基料压制成坯体；在坯体表面喷墨打印数码白色墨水后干燥再打印深刻墨水；所述数码白色墨水的原料组成包括：以质量百分比计，氧化锆陶瓷粉体35-45％，溶剂45-55％，分散剂3-5％，表面活性剂1-5％；所述深刻墨水的原料组成包括：以质量百分比计，酯类溶剂45-75％，高钙高镁熔块25-45％，疏水性偶联剂1-3％，聚合物分散剂1-3％；在打印深刻墨水后的坯体表面施高耐磨保护釉以形成凹凸纹理；所述高耐磨保护釉的原料组成包括高耐磨熔块45-55重量份、高岭土5-10重量份、陶瓷基料45-55重量份、色料1-3重量份；优选地，所述陶瓷基料的化学组成包括：以质量百分比计，烧失：5-6％；sio2：60-63％；al2o3：22-25％；k2o：3-4％；na2o：2-3％；将施高耐磨保护釉后的坯体干燥并烧成，得到所述高耐磨、具有立体模具效果的纯色版面薄型陶瓷板。
16.第三方面，本发明提供上述任一项所述的制备方法获得的高耐磨、具有立体模具效果的薄型陶瓷板。所述薄型陶瓷板具有从薄板表面向下的下陷深度为0.2-0.5mm的立体纹理。
17.较佳地，所述薄型陶瓷板的厚度在6mm以下。一些技术方案中，所述薄型陶瓷板的规格为长(2400-3200)mm
×
宽(800-1600)mm
×
高(2.5-5.5)mm。
附图说明
18.图1是对比例1的釉面xrd图谱；图2是本发明实施例1的釉面xrd图谱；图3是高耐磨皮革立体、模具效果的薄型陶瓷板的实物图；图4是高耐磨木纹立体、模具效果的薄型陶瓷板的实物图；图5是高耐磨荔枝纹立体、模具效果的薄型陶瓷板的实物图。
具体实施方式
19.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，
7％，cao：14-20％，mgo：10-15％，k2o：1-2％，na2o：1-2％。所述高钙高镁熔块的始融温度为780-850℃。高钙高镁熔块的始融温度低，在烧成过程中与未烧的釉面充分熔融产生相对大的收缩，可以通过降低熔融釉料的粘度和表面张力促使釉面形成局部下凹。
29.所述酯类溶剂作为油墨体系的载体，包括但不限于醋酸甲酯、醋酸乙酯、棕榈酸异辛酯中的一种或多种的混合物。
30.所述疏水性偶联剂可为钛酸酯偶联剂和/或硅烷偶联剂。钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂的种类不受限制。疏水性偶联剂可以提高亲水的高钙高镁熔块和疏水的酯类溶剂之间的相容性，而且疏水性偶联剂的加入能够提高深刻墨水和保护釉的排斥作用从而促进凹凸纹理的形成。疏水性偶联剂的加入量不宜过多。疏水性偶联剂在深刻墨水中的使用量保持为1％-3％，偶联剂的化学基团与无机物中的羟基反应形成单分子层而起化学偶联作用。
31.所述聚合物分散剂包括但不限于聚丙烯酸铵、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、海藻酸钠中的一种或多种的混合物。
32.所述深刻墨水采用酯类溶剂、高钙高镁熔块和疏水性偶联剂作为主要组分，使得深刻墨水与保护釉相互排斥，因此在打印深刻墨水的区域保护釉层厚度相对减少，产品立体感增强。
33.当然也可以调节设计图案的灰度值来控制深刻墨水的施加量来控制下凹深度，这使得薄型陶瓷板的立体图案可调。一些实施方式中，所述深刻墨水的施加量为10-60g/m2。
34.在喷墨打印深刻墨水后的坯体表面施加高耐磨保护釉以形成立体的凹凸纹理。
35.所述高耐磨保护釉的原料组成包括高耐磨熔块90-95重量份和高岭土5-10重量份。所述高耐磨熔块的化学组成包括：以质量百分比计，sio2：50-55％；al2o3：15-20％；cao：13-15％；mgo：0.3-0.6％；k2o：2-3％；na2o：2-3％；zno：4-6％；sro：1-3％。一些实施方式中，所述高耐磨熔块的化学组成包括：以质量百分比计，sio2：50-55％；al2o3：15-20％；fe2o3：0.1-0.2％；tio2：0.03-0.06％；cao：13-15％；mgo：0.3-0.6％；k2o：2-3％；na2o：2-3％；zno：4-6％；sro：1-3％；zro2：0.2-0.4％。
36.所述高耐磨熔块的始融温度为1100-1140℃。高耐磨熔块的烧失量低，气体排放量少，能够有效减少釉面毛孔等釉面缺陷；其次，高耐磨熔块的始融温度高，和深刻墨水中的高钙高镁熔块形成反差，利于提升立体效果；以及，高耐磨熔块在高温下结晶生成高硬度微细晶体，形成钙长石微晶相，均匀分散在整个釉面上，使得保护釉层的耐磨性能显著提升。
37.制备高耐磨保护釉的釉浆。所述釉浆包括：以重量份计，高耐磨熔块90-95份，高岭土5-10份，羧甲基纤维素钠0.1-0.25份，三聚磷酸钠0.1-0.4份，水38-45份。将上述组成混合均匀，球磨过筛，使得釉浆过325目筛的筛余达到0.3-0.5wt％。
38.上述高耐磨保护釉的施加方式为喷釉。一些实施方式中，所述高耐磨保护釉的比重为1.50-1.55g/cm3，施釉量为280-600g/m2，可形成深度0.2-0.5mm的下凹(下陷)纹理。当高耐磨保护釉的施釉量低于280g/m2，下陷效果不明显。当高耐磨保护釉的施釉量高于600g/m2，釉层太厚，釉面发白失透，不利于发色。
39.本发明所述高耐磨保护釉在高温烧成过程中形成钙长石微晶相，起到提高耐磨性能的作用，薄板在使用过程中釉面不易受损，薄板表面凹凸纹理得以长久保持。
40.将喷高耐磨保护釉的坯体干燥。干燥温度可为150-250℃，干燥后砖坯水分控制在0.8wt％以内。
41.将干燥后的坯体烧成形成高耐磨、具有立体模具效果的薄型陶瓷板。最高烧成温度为1200-1220℃，烧成周期为60-80min。
42.烧成后磨边分级打包。
43.本发明所述制备方法中，深刻墨水在酯类溶剂、高钙高镁熔块和疏水性偶联剂作用下，与高耐磨保护釉相互排斥，相较于其他区域在打印深刻墨水部位保护釉釉层厚度更薄，且高钙高镁熔块使烧后更加下凹，最终形成立体丰富的凹凸纹理。该立体纹理能够丰富薄型陶瓷板的表面装饰效果，拓宽薄型陶瓷板在空间背景墙装饰、衣柜、橱柜、冰箱饰面板等家居装饰以及门饰面板中的应用。
44.一些实施方式中，通过控制深刻墨水及保护釉的组成和使用量，所述薄型陶瓷板具有从薄板表面向下的下陷深度为0.2-0.5mm的立体纹理。
45.由于本发明的制备方法中仅有一道施釉工序，釉线带入的水分含量低，入窑烧成前坯体水分在0.5-0.8wt％之间，坯体在釉线走线过程中的破损率控制在2％以内。这有效解决了薄型陶瓷板因水分含量高导致的生产破损难题。
46.按照gbt 3810.7-2016陶瓷砖试验方法第7部分有釉砖表面耐磨性对本发明所述薄型陶瓷板进行耐磨度测定。耐磨度可达4级12000转。
47.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。
48.实施例1高耐磨皮革立体、模具效果薄型陶瓷板的制备方法包括如下步骤：步骤1.使用辊压式压机将陶瓷基料压制成坯体；步骤2.将坯体于140-200℃干燥至坯体水分为0.3-0.5wt％，干燥时间62min；吹风清理干燥后坯体表面的粉尘；步骤3.在坯体表面喷墨打印数码白色墨水和普通颜色墨水；入干燥窑烘干，干燥温度180℃，干燥时间5min；步骤4.在干燥后的坯体表面喷墨打印深刻墨水，深刻墨水的施加量为25g/m2；所述深刻墨水的原料组成包括：以质量百分比计，酯类溶剂45-75％，高钙高镁熔块25-45％，疏水性偶联剂1-3％，聚合物分散剂1-3％；所述高钙高镁熔块的化学组成包括：以质量百分比计，sio2：50-55％，al2o3：5-7％，cao：14-20％，mgo：10-15％，k2o：1-2％，na2o：1-2％；步骤5.采用高压喷釉柜以往返喷釉的方式在坯体表面喷高耐磨保护釉以形成立体的凹凸纹理；高耐磨保护釉的原料组成包括高耐磨熔块95重量份和高岭土5重量份；高耐磨保护釉的比重为1.50g/cm3，施釉量为320g/m2；高压喷釉柜的喷枪数量为4支，喷枪的喷嘴直径为0.52mm，压力为13.2bar；步骤6.将喷高耐磨保护釉后的坯体进入干燥窑干燥，干燥温度220℃，干燥时间6min；步骤7.干燥后的坯体进入窑炉烧成，最高烧成温度1220℃，烧成时间80min，然后磨边，即得高耐磨皮革立体、模具效果薄型陶瓷板。
49.实施例2高耐磨木纹立体、模具效果薄型陶瓷板的制备方法包括如下步骤：步骤1.使用辊压式压机将陶瓷基料压制成坯体；步骤2.将坯体于140-200℃干燥至坯体水分为0.3-0.5wt％，干燥时间62min；吹风清理干燥后坯体表面的粉尘；步骤3.在坯体表面喷墨打印数码白色墨水和普通颜色墨水；入干燥窑烘干，干燥温度180℃，干燥时间5min；步骤4.在干燥后的坯体表面喷墨打印深刻墨水，深刻墨水的施加量为25g/m2；所述深刻墨水的原料组成包括：以质量百分比计，酯类溶剂45-75％，高钙高镁熔块25-45％，疏水性偶联剂1-3％，聚合物分散剂1-3％；所述高钙高镁熔块的化学组成包括：以质量百分比计，sio2：50-55％，al2o3：5-7％，cao：14-20％，mgo：10-15％，k2o：1-2％，na2o：1-2％；步骤5.采用高压喷釉柜以往返喷釉的方式在坯体表面喷高耐磨保护釉以形成立体的凹凸纹理；高耐磨保护釉的原料组成包括高耐磨熔块95重量份和高岭土5重量份；高耐磨保护釉的比重为1.50g/cm3，施釉量为420g/m2；高压喷釉柜的喷枪数量为6支，喷枪的喷嘴直径为0.52mm，压力为13.2bar；步骤6.将喷高耐磨保护釉后的坯体进入干燥窑干燥，干燥温度220℃，干燥时间6min；步骤7.干燥后的坯体进入窑炉烧成，最高烧成温度1220℃，烧成时间80min，然后磨边，即得高耐磨木纹立体、模具效果薄型陶瓷板。
50.实施例3高耐磨荔枝纹立体、模具效果的纯色版面薄型陶瓷板的制备方法包括如下步骤：步骤1.使用辊压式压机将陶瓷基料压制成坯体；步骤2.将坯体于140-200℃干燥至坯体水分为0.3-0.5wt％，干燥时间62min；吹风清理干燥后坯体表面的粉尘；步骤3.在坯体表面喷墨打印数码白色墨水；入干燥窑烘干，干燥温度180℃，干燥时间5min；步骤4.在干燥后的坯体表面喷墨打印深刻墨水，深刻墨水的施加量为25g/m2；所述深刻墨水的原料组成包括：以质量百分比计，酯类溶剂45-75％，高钙高镁熔块25-45％，疏水性偶联剂1-3％，聚合物分散剂1-3％；所述高钙高镁熔块的化学组成包括：以质量百分比计，sio2：50-55％，al2o3：5-7％，cao：14-20％，mgo：10-15％，k2o：1-2％，na2o：1-2％；步骤5.采用高压喷釉柜以往返喷釉的方式在坯体表面喷高耐磨保护釉以形成立体的凹凸纹理；高耐磨保护釉的原料组成包括高耐磨熔块46重量份、陶瓷基料46重量份、高岭土5重量份和钴蓝色料3重量份；纯色砖版面在高耐磨保护釉中引入色料，可替代喷墨墨水打印该颜色；高耐磨保护釉的比重为1.55g/cm3，施釉量为585g/m2；高压喷釉柜的喷枪数量为6支，喷枪的喷嘴直径为0.52mm，压力为13.2bar；步骤6.将喷高耐磨保护釉后的坯体进入干燥窑干燥，干燥温度220℃，干燥时间6min；步骤7.干燥后的坯体进入窑炉烧成，最高烧成温度1220℃，烧成时间80min，然后磨边，即得高耐磨皮革立体、模具效果的纯色版面薄型陶瓷板。
51.对比例1
52.与实施例1基本相同，区别仅在于：将高耐磨保护釉替换为普通透明保护釉。所述普通透明保护釉的化学组成包括：以质量百分比计，sio2：45-48％；al2o3：12-16％；cao：6-10％；mgo：6-8％；k2o：2-3％；na2o：2-3％；zno：4-6％；bao：6-8％；烧失量：9-12％。
53.图1是对比例1的釉面xrd图谱，釉面主要组成为无定型玻璃相，导致砖面耐磨性差。图2是本发明实施例1的釉面xrd图谱，可以发现在釉层中生成高硬度的钙长石微晶相，且均匀分散在整个釉面，故陶瓷产品的耐磨性能得到显著提升。且对比例1中保护釉烧失量大，在相同施釉量下立体感不如本发明的高耐磨保护釉。
54.对比例2
55.与实施例1基本相同，区别仅在于：将高钙高镁熔块替换为高钙高硅熔块。所述高钙高硅熔块的化学组成包括：以质量百分比计，sio2：65-68％；al2o3：6-9％；cao：10-12％；mgo：1-2％；k2o：3-4％；na2o：2-3％；zno：2-3％；bao：2-3％；b2o3：1-2％。
56.高钙高硅熔块的始融温度相对更高，本发明采用始融温度低的高钙高镁熔块，能在烧成过程中与未烧的釉面充分熔融产生相对大的收缩，且可以通过降低熔融釉料的粘度和表面张力导致釉面形成局部下凹。