强化白云陶坯泥的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种强化白云陶坯泥，更具体地是指一种通过坯釉传质互动，可形成耦合自适应坯釉中间层的强化白云陶坯泥的配方及其制备工艺。该坯泥按重量百分比包括下列化学组分：60～70%的SiO2、11～15%的Al2O3、6～10%的MgO、2～8%的CaO、0.5～3.0%的K2O、0.5～3.0%的Na2O，以及,3.5～7.0%的烧失量；其中，MgO和CaO的总组分大于12%，Na2O和K2O的总组分小于3%。用本发明制备的坯釉耦合自适应强化白云陶坯泥，烧制出的强化白云陶制品，经蒸压釜170℃保持压力500KPa蒸压30分钟，不出现剥釉、裂釉现象，坯釉结合性能达到出口产品标准。
【专利说明】强化白云陶坯泥【技术领域】
[0001]本发明涉及一种白云陶坯泥，特别是指一种通过坯釉传质互动，可形成耦合自适应坯釉中间层的强化白云陶坯泥的配方及其制备工艺。
【背景技术】
[0002]强化白云陶又称重质白云陶，它是轻质白云陶升级版的陶质新瓷种。上世纪九十年代初期，台湾陶瓷厂商西进大陆投资设厂，引进了原产自日本的低温轻质陶瓷新瓷种一轻质白云陶，由于该陶瓷泥坯中引入了白云石、方解石、菱镁石等钙镁碳酸岩矿物原料组方，赋予了该瓷种轻量化和低烧温(1060°C )、低收缩(收缩率4一6%)的特点，使得该瓷种很快风靡欧美陈设瓷市场。成为我国陶瓷工艺品出口的主打产品。随着轻质白云陶市场的渐趋成熟，以及陶瓷工艺品走向实用化的趋势。该瓷种高吸水、低密度、低强度、易破损的缺陷也逐步暴露出来，其应用范围也因之受到极大的限制。正是在此背景下，一种顺应陶瓷工艺品实用化和实用陶瓷品工艺化趋势的新型陶瓷新品种——强化白云陶(又称重质白云土)应运而生。强化白云陶既保留了轻质白云陶低烧温(1080—1120°C)、低收缩(收缩率6—7%)的工艺优势，又在一定程度上改善了轻质白云陶低密度、低强度的劣势。因而强化白云陶一经问世，便在实用型工艺品方面获的了广泛应用，大有取代轻质白云陶之趋势。
[0003]坯釉适应性是指熔融性能良好的釉熔液，冷却后与坯体紧密结合成完美的整体，不开裂也不剥落的能力。由于坯与釉是紧密联系着的，所以当釉层的膨胀系数低于坯体时，釉层比坯体收缩小，其必然受到坯体收缩时所施加于它的压缩作用，使之在凝固的釉层中保留下永久性的压应力。反 之，当釉的膨胀系数大于坯时，则釉层受到坯体的拉张作用，釉层中就保留下永久性的张应力。具有压缩应力的釉，通常称为压缩釉，又称正釉。与之相对应，具有张应力的釉称为负釉。在釉层中保持有适当的压应力，是坯釉应力匹配的理想状态。影响陶瓷坯釉适应性的因素是错综复杂的，其中坯釉的热膨胀系数是否匹配、坯釉中间层是否发育良好、釉层是否具有较低的弹性模量和较高的抗张强度等，都是影响坯釉适应性的重要因子。这里还需指出的是，强化白云陶虽然在结构强度上比轻质白云陶有所提高，但毕竟仍属于低温烧成的陶质制品。其制品的烧结度仍难以与全瓷质制品比肩。因正为强化白云陶坯体的高吸水性特性，其制品的坯釉适应性，除受前述因素影响外，还受到制品吸湿膨胀率大小的严重制约。
[0004]影响强化白云陶坯釉适应性的所有工艺要素，除坯釉配方外，还与瓷坯的烧成温度高度相关。在现实生产中，尽管人们在坯釉配方上尽力追求科学合理，但窑烧温度的波动，现实中的窑位温差工况，却是生产过程的常态。其直接的后果是干扰了产品坯釉适应性以及坯体吸水率等工艺、质量指标的稳定。由此可见，坯釉适应性问题(裂釉、剥釉)，是强化白云陶生产中工艺管理、质量控制的难点和盲点，长期以来它成为困扰陶瓷厂家的一块心病。为了确保坯釉结合工艺性能的达标，有些陶瓷厂家不得不采取提高釉烧温度的措施加以应对(将原来1080°C的釉烧温度提高到1130°C)。这不但增加了能耗成本，而且仍难以从根本上消除制品坯釉适应性差的隐患。[0005]从行业现状看，白云陶厂家基本上都采用专业制釉厂生产的无铅熔块透明成釉。基于各白云陶厂家所用釉料品牌繁杂的状况；基于各品牌釉料工艺性能的差异性(即使膨胀系数相同的釉料，其坯釉融合能力及釉层抗张能力亦相去甚远)；基于坯釉适应性工艺技术管理的复杂性；研制一种对各品牌釉料具有耦合自适应功能的强化白云陶坯泥，成为促进白云陶产业发展的重要使命。本发明正是因应强化白云陶生产的市场需求而提出来的。
【发明内容】
[0006]本发明涉及一种强化白云陶坯泥。具体地是指提供一种通过坯釉传质互动，可形成耦合自适应坯釉中间层的强化白云陶坯泥的配方及其制备工艺。该泥坯材料能够克服现有强化白云陶存在的坯釉结合缺陷多，坯釉适应性工艺指标不稳定以及釉烧温度高等问题。
[0007]本发明是基于在白云陶坯体中，形成低吸湿膨胀率的物相基元，以及构建具有坯釉耦合自适应能力、发育良好的坯釉中间层的配方设计思路提出来的，其科学依据如下:
(一)、当前，白云陶厂家一般采用市销的无铅熔块透明釉料，该釉料大多以低硅、低铝、高硼、高碱的技术路线来组方，以达成低温成釉的工艺目标。对此，本发明设计了高硅、低铝、高碱的坯泥配方架构，以实现与釉层材料的偶对契合。在坯釉配方对应上，遵循宏观架构趋近，微观结构有所差异的组方原则。
[0008](二)、针对目前白云陶生产厂家所用成釉的膨胀系数范围为β 170~200X10—6/°C的情况，本发明将坯泥的膨胀系数设定在β 200~230 X 10一6/°C范围内，以确保釉层对还体构成一定的压应力。
[0009](三)、以碱土金属氧化物(MgO、CaO)为主要矿化剂，镁、钙氧化物配量不低于12%，使之与硅、铝、钾、钠氧化物组成六元低共熔点，既提高了瓷坯的烧结度，又强化了坯釉传质扩散效应，从而形成发育良好、厚度适中并具有耦合自适应能力的坯釉中间层。
[0010](四)、引入较大比例的含镁矿物,使坯体中的氧化镁含量不低于6%，氧化镁的引入，可降低坯体的弹性模量。通过MgO对釉层的传质扩散作用，形成具有高弹性特点的坯釉中间层。该中间层的缓冲作用，可有效抵消坯釉层间过大的应力反差。
[0011](五)、为了克服制品因吸湿膨胀而造成后期釉裂倾向，本发明采用了低铝和低R2O(钾、钠)氧化物的配方路径，将氧化铝和钾、钠氧化物的引入总量分别控制在15%和3.0%以下。国内外有研究证明，在低温快烧的条件下，瓷坯中的高岭土矿物往往形成无定形的偏高岭石物相，而碱金属矿物则容易在瓷坯中形成碱玻璃微粒。无定形物相和碱玻璃物相的水化作用强烈，必然导致坯体高企的吸湿膨胀率。瓷坯中含有较多的高吸湿膨胀物相是造成制品后期龟裂的主要原因。本发明正是力图以最有效的技术手段，最大限度地抑制高吸湿膨胀物相在坯体中的生长发育，以克服制品的后期龟裂。
[0012](六)本发明的高硅配方，也是克服强化白云陶后期裂釉的重要工艺措施之一。在高温条件下，瓷坯中Mg0、Ca0的矿化作用，可促成游离石英向方石英的转化。而不管是新产出的方石英微粒或是残留的游离硅微粒，都是坯体中抗水化、抗湿膨胀的最好物相组份。
[0013]由上述对本发明的技术构思和科学机理的阐述可知，与现有技术相比，本发明具有如下工艺特点:本发明采用了与釉层材料偶对契合的配方设计思路和技术路径，实现了在瓷坯中形成低吸水膨胀率物相基元和构建具有耦合自适应能力的坯釉中间层的工艺目标。使得该强化白云陶坯泥具有较低的烧成温度一比目前市销强化白云土的烧成温度降低40— 50°C ;其制备的强化白云陶坯体具有较宽的釉膨胀系数适应范围——β 165~200X10一6/°C，以及较低的湿膨胀率；在1080°C ±10°C的釉烧条件下，以本发明坯泥制备的强化白云陶产品，经蒸压釜170°C保持压力500KPa蒸压30分钟，不出现釉裂、釉剥现象，坯釉结合性能达到出口产品要求。
[0014]本发明采用如下技术方案:
强化白云陶坯泥，该坯泥按重量百分比包括下列组分:60~70%的SiO2Ul~15%的Al203、6 ~10% 的 MgO,2 ~8% 的 CaO,0.5 ~3% 的 K2O,0.5 ~3% 的 Na20,3.5 ~7.0% 的烧失量以及由伴随天然矿物被动引入的杂质；其中，MgO和CaO的总组分大于12%，Na2O和K2O的总组分小于3%。
[0015]更为具体地，上述坯泥的膨胀系数为β 200~230 X 10—6/°C ;并可与膨胀系数范围为β 165~210X10一6/°C的白云陶釉料相匹配。
[0016]上述坯泥中的化学组分Si02、A1203、MgO、CaO, K2O, Na2O等可按一定重量分的比例由下列天然矿物引入:高岭土、球粘土、镁质粘土、膨润土、瓷石、滑石、透闪石、透辉石、硅灰石、钾、钠长石等。其中高岭土、球粘土以及镁质粘土、膨润土等矿物还能为坯泥的成型，贡献可塑性和粘结性等工艺性能。
[0017]以上矿物原料，按陶瓷坯泥常规生产工艺投入生产流程:瘠性料经轮碾、打碓成粗粉后，以料:球:水=1:1.5:0.8的比例投加球磨罐，经32~42小时研磨，卸料出浆。水洗高岭土、镁质粘土、球粘土、膨润土等粘土类矿物，以料:球:水比例为1: 1.3:1投入球磨研磨6— 8小时，卸料出浆。以上两组浆料(瘠性料和粘土类矿物)在大池搅拌混合均匀后，过磁选、筛分、陈腐，最后压 虑脱水成坯泥泥饼。
[0018]强化白云陶坯泥，其成品浆料必须达到中位粒径5~6微米的细度要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为坯泥的制作工艺流程图。
【具体实施方式】
[0020]实施方式一
强化白云陶的坯泥，该坯泥按重量百分比优选包括下属组分:65%的Si02、12.7%的Α1203、8.5% 的 MgO,5.0% 的 CaOU.5% 的 K2O,0.6% 的 Na20,5.8% 的烧失量以及微量的 Fe203、TiO2等杂质。配方中的Si02、A1203、MgO、CaO> K2O> Na2O等化学组分可通过高岭土、球粘土、镁质粘土、膨润土、瓷石、滑石、透闪石、透辉石、硅灰石、钾、钠长石等天然矿物原料引入。其中高岭土、球粘土镁质粘土、膨润土等还能为坯泥的成形贡献可塑性和粘结性等工艺性能。
[0021]本发明所述强化白云陶坯泥，其釉烧温度为1080±10°C。该坯泥膨胀系数被控制在β 200~230X10一6/°C范围内，配施釉料的膨胀系数范围为β 170~200父10一6/1:，其烧成制品可确保坯釉结合良好稳定。
[0022]实施方式二
强化白云陶坯泥，该坯泥按重量百分比包括下属组分:69.8%的SiO2Ul.6%的A1203、
6.0% 的 MgO,6.9% 的 Ca。、1.3% 的 K2O,0.5% 的 Na20,3.5% 的烧失量以及微量的 Fe2O3JiO2 等杂质。配方中的Si02、A1203、MgO、CaO、K20、Na20等化学元素可通过高岭土、球粘土、镁质粘土、膨润土、瓷石、滑石、透闪石、透辉石、硅灰石、钾钠长石等天然矿物原料引入。
[0023]实施方式三
强化白云陶的坯泥，该坯泥按重量百分比包括下列组分:60.7%的Si02、14.7%的A1203、6.1% 的 MgO,8.0% 的 CaO,2.1% 的 K2O,0.8% 的 Na20,7.0% 的烧失量以及微量的 Fe2O3JiO2 等杂质。配方中的Si02、A1203、MgO、CaO、K20、Na20等化学元素可通过高岭土、球粘土、镁质粘土、膨润土、瓷石、滑石、透闪石、透辉石、硅灰石、钾钠长石等天然矿物原料引入。
[0024]实施方式四
强化白云陶的坯泥，该坯泥按重量百分比包括下列组分:60.5%的Si02、14.8%的A1203、
6.3% 的 MgO,8.0% 的 CaO,2.1% 的 K2O,0.8% 的 Na20,7.0% 的烧失量以及微量的 Fe2O3JiO2 杂质。配方中的Si02、Al203、Mg0、Ca0、K20、Na20等化学元素可通过高岭土、球粘土、镁质粘土、膨润土、瓷石、滑石、透闪石、透辉石、硅灰石、钾钠长石等天然矿物原料引入。
[0025]实施方式五
强化白云陶的坯泥，该坯泥按重量百分比包括下列组分:64.3%的Si02、13.5%的A1203、
9.8% 的 MgO,2.4% 的 CaO,0.7% 的 K20,2.2% 的 Na20,6.5% 的烧失量以及微量的 Fe2O3JiO2 等杂质。配方中的S i02、A1203、MgO、CaO、K20、Na20等化学元素可通过高岭土、球粘土、镁质粘土、膨润土、瓷石、滑石、透闪石、透辉石、硅灰石、钾钠长石等天然矿物原料引入。
[0026]实施方式六
强化白云陶的坯泥，该坯泥按重量百分比包括下列组分:66.3%的Si02、12.1%的A1203、
7.5% 的 MgO,4.9% 的 CaO,2.3% 的 K20,0.6% 的 Na20,5.65% 的烧失量以及微量的 Fe2O3' TiO2等杂质。配方中的Si02、A1203、MgO、CaO, K2O, Na2O等化学元素可通过高岭土、球粘土、镁质粘土、膨润土、瓷石、滑石、透闪石、透辉石、硅灰石、钾钠长石等天然矿物原料引入。
[0027]实施方式七
强化白云陶坯泥，所述配方在满足化学组分的条件下，可用示性矿物表示法列明如下:透闪石32份、生滑石8份、瓷石30份、水洗高岭土 22份、球粘土 8份。参照图1，以上矿物原料，按陶瓷常规生产工艺投入生产流程，瘠性料经轮碾、打碓成粗粉后，以料:球:水=I:1.5:0.8的比例投加球磨罐，经32~42小时研磨，卸料出浆。水洗高岭土、球粘土等粘土类矿物，以料:球:水比例为1:1.3:1的配比入磨研磨6—8小时，卸料出浆。以上两组浆料(瘠性料和粘土类矿物)在大池搅拌混合均匀后，过磁选、筛分、陈腐，最后压虑脱水成坯泥泥饼。
[0028]实施方式八
强化白云陶的坯泥，所述配方在满足化学组分的条件下，可用示性矿物表示法列明如下:透辉石30份、生滑石12份、瓷石28份、水洗高岭土 25份、膨润土 5份。参照图1，以上矿物原料，按陶瓷常规生产工艺流程投入，瘠性料经轮碾、打碓成粗粉后，以料:球:水=I:1.5:0.8的比例投加球磨罐，经32~42小时研磨，卸料出浆。水洗高岭土、膨润土等粘土类矿物，以料:球:水比例为1:1.3:1的配比入磨研磨6—8小时，卸料出浆。以上两组浆料(瘠性料和粘土类矿物)在大池搅拌混合均匀后，过磁选、筛分、陈腐，最后压虑脱水成坯泥泥饼。
[0029]实施方式九强化白云陶的坯泥，所述配方在满足化学组分的条件下，可用示性矿物表示法列明如下:硅灰石12份、透辉石12份、瓷石30份、镁质粘土 18份、水洗高岭土 28份。参照图1，以上矿物原料，按陶瓷常规生产工艺流程投入，瘠性料经轮碾、打碓成粗粉后，以料:球:水=1:1.5:0.8的比例投加球磨罐，经32~42小时研磨，卸料出浆。水洗高岭土、镁质粘土等粘土类矿物，以料:球:水比例为1:1.3:1的配比入磨研磨6—8小时，卸料出浆。以上两组浆料(瘠性料和粘土类矿物)在大池搅拌混合均匀后，过磁选、筛分、陈腐，最后压虑脱水成坯泥泥饼。
[0030]实施方式十
强化白云陶的坯泥，所述配方在满足化学组分的条件下，可用示性矿物表示法列明如下:生滑石10份、透闪石22份、硅灰石10份、钾长石8份、瓷石18份、水洗高岭土 27份、膨润土 5份。参照图1，以上矿物原料，按瓷泥常规生产工艺投入生产流程，瘠性料经轮碾、打碓成粗粉后，以料:球:水=1:1.5:0.8的比例投加球磨罐，经32~42小时研磨，卸料出浆。水洗高岭土、膨润土等粘土类矿物，以料:球:水比例为1: 1.3:1的配比入磨研磨6— 8小时，卸料出浆。以上两组浆料(瘠性料和粘土类矿物)在大池搅拌混合均匀后，过磁选、筛分、陈腐，最后压虑脱水成坯泥泥饼。
[0031]实施方式十一
强化白云陶的坯泥，所述配方在满足化学组分的条件下，可用示性矿物表示法列明如下:透闪石40份、瓷石32份、水洗高岭土 18份、球粘土 10份。参照图1，以上矿物原料，按陶瓷常规生产工艺投入生产流程，瘠性料经轮碾、打碓成粗粉后，以料:球:水=1:1.5:0.8的比例投加球磨罐，经32~42小时研磨，卸料出浆。水洗高岭土、球粘土、等粘土类矿物，以料:球:水比例为1: 1.3:1的配比入磨研磨6—8小时，卸料出浆。以上两组浆料(瘠性料和粘土类矿物)在大池搅拌混合均匀后，过磁选、筛分、陈腐，最后压虑脱水成坯泥泥饼。
[0032]上述仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
【权利要求】
1.强化白云陶坯泥，其特征在于，所述坯泥按重量百分比包括下列化学组分:60~70%的 SiO2Ul ~15% 的 Al203、6 ~10% 的 MgO,2 ~8% 的 CaO,0.5 ~3% 的 K2O,0.5 ~3.0% 的Na20,3.5~7.0%的烧失量以及由伴随天然矿物被动引入的杂质；其中，MgO和CaO的总组分大于12%，Na2O和K2O的总组分小于3%。
2.如权利要求1所述的强化白云陶坯泥，其特征在于:所述坯泥配方中的化学组分SiO2, A1203、MgO、CaO, K2O, Na2O可通过天然矿物原料高岭土、球粘土、镁质粘土、膨润土、瓷石、滑石、透闪石、透辉石、硅灰石、钾长石以及钠长石引入。
3.如权利要求1所述之强化白云陶坯泥，其特征在于:所述坯泥按重量百分比由下列化学元素组成:65% 的 SiO2'12.7% 的 Α1203、8.5% 的 MgO,5.0% 的 CaOU.5% 的 K2O,0.6% 的Na20,5.8%的烧失量以及微量的Fe203、TiO2杂质。
4.如权利要求1所述之强化白云陶坯泥，其特征在于:所述坯泥按重量百分比由下列化学元素组成:69.8% 的 SiO2Ul.6% 的 Α1203、6.0% 的 MgO,6.9% 的 CaO, 1.3% 的 K2O,0.5% 的Na20,3.5%的烧失量以及微量的Fe203、TiO2杂质。
5.如权利要求1所述之强化白云陶坯泥，其特征在于:所述坯泥按重量百分比由下列化学元素组成:60.5% 的 SiO2' 14.8% 的 Α1203、6.3% 的 MgO,8.0% 的 CaO,2.1% 的 K2O,0.8% 的Na20,7.0%的烧失量以及微量的Fe203、TiO2杂质。
6.如权利要求1所述之强化白云陶坯泥，其特征在于:所述坯泥按重量百分比由下列化学元素组成:64.3% 的 SiO2' 13.5% 的 Α1203、9.8% 的 MgO,2.4% 的 CaO,0.7% 的 K20,2.2% 的Na20,6.5%的烧失量以及微量的Fe203、TiO2杂质。
7.如权利要求1所述之强化白云陶坯泥，其特征在于:所述坯泥按重量百分比由下列化学元素组成:66.3% 的 SiO2' 12.1% 的 Α1203、7.5% 的 MgO,4.9% 的 CaO,2.3% 的 K2O,0.6% 的Na20,5.65%的烧失量以及微量的Fe203、TiO2杂质。
8.如权利要求3至7任一所述的强化白云陶坯泥，其特征在于:所述坯泥的膨胀系数范围为 β 200 ~230Χ10-6 / °C。
9.如权利要求3至7任一所述强化白云陶坯泥，其特征在于:所述坯泥可适配的白云陶釉料的膨胀系数范围为β 165~210X10—7°C。
10.如权利要求3至7任一所述的强化白云陶坯泥，其特征在于:所述坯泥经成型、施釉、焙烧等工序，可制备白云陶制品，其釉烧温度为1080±15°C。
【文档编号】C04B33/13GK103626474SQ201310620425
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】黄新开 申请人:黄新开