本发明属于薄胎绞胎瓷制备技术领域，具体涉及一种基于3d打印成型的薄胎绞胎瓷制备方法。
背景技术：
绞胎瓷又称“搅胎瓷”，是用两种或两种以上的色泥相间摆放或揉合，经拉坯成型、上釉烧成的陶瓷制品。所制成的瓷器的各种纹理内外相通或相同，具有不同于其他瓷器的效果。绞胎瓷是利用胎内的纹饰变化来装饰瓷器的艺术瓷品种，绞胎艺术瓷的各种纹饰由胎而生，表里如一，内外相透，其纹理与瓷质浑为一体，自然和谐，增强了绞胎瓷的艺术魅力。
绞胎瓷的制备多采用手工完成，劳动量较大，而且绞胎工艺难度大，不易掌握，不同颜色的泥土不易完美结合，易开裂，成品率低。另外，现有的绞胎瓷产品壁厚较大，透光度较小，限制了其实际应用。
3d打印(3dp)，即快速成型技术的一种，借助计算机、激光、精密传动和数控等现代手段，将cad与cam集成，根据在计算机上构造的三维模型，以逐层积累的建造方式在短时间内直接制造产品样品，无需传统的机械加工机床和模具。3d打印固然有其优势，但是将3d打印用于不同的成型材料，其对于成型材料也必然会提出不同的要求。如何将3d打印技术应用于绞胎瓷的制备，同时取得较优的效果是一项制得研究的课题。
技术实现要素：
针对上述情况，本发明的目的是提供一种基于3d打印成型的薄胎绞胎瓷制备方法，可实现绞胎瓷的快速成型，缩短生产周期，同时克服绞胎瓷易开裂，提高成品率，减少产品厚度，拓宽绞胎瓷的应用。
本发明提供了一种基于3d打印成型的薄胎绞胎瓷制备方法，包括以下步骤：
1)白泥浆料的制备：白泥浆料的原料包括按重量份数计的以下组分：高岭土45-60份、皂土5-15份、滑石1-6份、白云石2-10份、硅灰石1-6、锂辉石2-8，且滑石、白云石和锂辉石的总量为8-15份、硅灰石与锂辉石的总量为5-8份，将各原料分别进行研磨、除杂、过筛后，按照各自的重量份数配料混合，然后加入水调制打浆，得到白泥浆料；
2)色泥浆料的制备：在白泥浆料中加入高温颜料和任选的颜色保护剂，经球磨、真空搅拌脱气、陈腐后，得到色泥浆料；
3)3d打印成型：将至少两种颜色的色泥浆料加入3d打印机中进行打印，在打印过程中对成型的坯料加热，使其迅速定型，打印完成后，得到薄胎绞胎瓷坯体；
4)将薄胎绞胎瓷坯体修整后入窑进行一次生烧，再次修整，无釉或施釉后进行二次烧成，得到薄胎绞胎瓷成品。
优选情况下，白泥浆料的原料包括按重量份数计的以下组分：高岭土50-60份、皂土8-12份、滑石2-5份、白云石2-8份、硅灰石1-4、锂辉石2-8，且滑石、白云石和锂辉石的总量为8-10份、硅灰石与锂辉石的总量为5-7份。
进一步优选地，白泥浆料的原料包括按重量份数计的以下组分：高岭土55份、皂土10份、滑石3份、白云石3份、硅灰石2、锂辉石4。
本发明中，通过添加滑石、白云石和锂辉石可提高薄胎绞胎瓷的透明度，降低薄胎绞胎瓷的烧成温度，减少坯体的气孔率、缺陷，增强坯体的机械强度等力学性能，改善薄胎绞胎瓷的使用性能。通过添加硅灰石和锂辉石可降低坯体的收缩、降低烧成温度。皂土主要起到粘结剂的作用，与打印过程中加热的工艺相结合，可缩短浆料的陈腐时间。
综合考虑各种因素之间的影响，限定了上述各组分的加入量，以使薄胎绞胎瓷具有更优的性能，主要考虑到其透明度、开裂和使用性能等。
本发明中，各原料的研磨采用不锈钢球磨机进行，得到的原料细度控制在200目筛全通过至250目筛筛余量小于0.1％。
为了保证绞胎瓷的薄度和透明度，原料要经过充分研磨和除杂，除杂包括采用1万高斯的高强磁场除铁4次，得到的原料杂质含量fe≤0.4％、ti≤0.2％。
优选地，球磨是采用快速球磨机球磨20-40min；真空搅拌脱气10-30min，真空度在740mmhg以上，陈腐时间为24-48h。经过球磨和脱气保证泥浆料的细腻、无气孔，为薄胎绞胎瓷的3d打印提供合格原料。
本发明通过在打印过程中加热，可辅助避免因不同颜色泥浆料的膨胀系数差异，而引起的坯体开裂，而且对于薄胎绞胎瓷的成型也起到很大的定型作用。优选地，在打印过程中对成型的坯料沿着高度方向依次进行加热，加热的温度为35-75℃，采用程序升温的方式进行加热，升温速率为2-5℃/min，加热时间为5-20min，实施加热的最高位置距离打印的位置3-6cm。加热采用常规的局部加热工具进行，只要能够实现上述加热方式即可。
优选地，一次生烧按照以下温度梯度进行烧制：窑内温度为200-300℃，烧制时间为1-3小时；窑内温度为450-600℃，烧制时间为2-3.5小时；窑内温度为800-1100℃，烧制时间为2-3小时，各梯度间的升温速率为2-5℃/min。通过初步的程序升温加热可有效降低薄胎绞胎瓷坯体开裂的风险。
本发明中，二次烧成的烧制温度可以为1250-1450℃，烧制时间可以为5-10小时。优选地，二次烧成的烧制温度为1320-1420℃，烧制时间为5-8小时。
本发明中未加以限定的工艺参数均选用本领域的常规方式进行。例如，高温颜料和颜色保护剂的选择，不同颜色泥浆料采用3d打印机的编织，可采用单筒的不同加料方式或两筒、多筒的交替出料方式等实现，色泥浆料的含水率等。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过配料的不同及原料的前处理方式，以及打印过程和烧制过程的控制，结合3d打印成型技术的应用，实现了薄胎绞胎瓷的制备，在具有绞胎瓷的艺术美感的基础上，使其具有一定的透明度，可用于制作灯罩、透明水杯、茶盏、花盆、车挂等生活艺术品，而且降低了薄胎绞胎瓷的开裂概率，提高了成品率。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1-3用于说明本发明的基于3d打印成型的薄胎绞胎瓷制备方法。
实施例1
一种基于3d打印成型的薄胎绞胎瓷制备方法，包括以下步骤：
1)白泥浆料的制备：白泥浆料的原料包括按重量份数计的以下组分：高岭土50份、皂土8份、滑石2份、白云石3份、硅灰石2、锂辉石3；将各原料分别进行研磨、除杂、过筛后，按照各自的重量份数配料混合，然后加入水调制打浆，得到白泥浆料；
2)色泥浆料的制备：在白泥浆料中加入高温颜料和任选的颜色保护剂，经球磨、真空搅拌脱气、陈腐后，得到色泥浆料；
3)3d打印成型：将至少两种颜色的色泥浆料加入3d打印机中进行打印，在打印过程中对成型的坯料加热，使其迅速定型，打印完成后，得到薄胎绞胎瓷坯体；
4)将薄胎绞胎瓷坯体修整后入窑进行一次生烧，再次修整，无釉或施釉后进行二次烧成，得到薄胎绞胎瓷成品。
各原料的研磨采用不锈钢球磨机进行，得到的原料细度控制在200目筛全通过至250目筛筛余量小于0.1％。除杂包括采用1万高斯的高强磁场除铁4次，得到的原料杂质含量fe≤0.4％、ti≤0.2％。球磨是采用快速球磨机球磨20min；真空搅拌脱气10min，真空度在740mmhg以上，陈腐时间为24h。
在打印过程中对成型的坯料沿着高度方向依次进行加热，加热的温度为45℃，采用程序升温的方式进行加热，升温速率为2℃/min，加热时间为20min，实施加热的最高位置距离打印的位置4cm。
一次生烧按照以下温度梯度进行烧制：窑内温度为200℃，烧制时间为3小时；窑内温度为450℃，烧制时间为3.5小时；窑内温度为900℃，烧制时间为3小时，各梯度间的升温速率为2℃/min。
二次烧成的烧制温度1300，烧制时间为5小时。
经检测，本实施例制得的薄胎绞胎瓷厚度为1.5mm，透光度为43％，烧得成品的开裂几率小于2％。
实施例2
一种基于3d打印成型的薄胎绞胎瓷制备方法，包括以下步骤：
1)白泥浆料的制备：白泥浆料的原料包括按重量份数计的以下组分：高岭土55份、皂土10份、滑石3份、白云石3份、硅灰石2、锂辉石4；将各原料分别进行研磨、除杂、过筛后，按照各自的重量份数配料混合，然后加入水调制打浆，得到白泥浆料；
2)色泥浆料的制备：在白泥浆料中加入高温颜料和任选的颜色保护剂，经球磨、真空搅拌脱气、陈腐后，得到色泥浆料；
3)3d打印成型：将至少两种颜色的色泥浆料加入3d打印机中进行打印，在打印过程中对成型的坯料加热，使其迅速定型，打印完成后，得到薄胎绞胎瓷坯体；
4)将薄胎绞胎瓷坯体修整后入窑进行一次生烧，再次修整，无釉或施釉后进行二次烧成，得到薄胎绞胎瓷成品。
各原料的研磨采用不锈钢球磨机进行，得到的原料细度控制在200目筛全通过至250目筛筛余量小于0.1％。除杂包括采用1万高斯的高强磁场除铁4次，得到的原料杂质含量fe≤0.4％、ti≤0.2％。球磨是采用快速球磨机球磨30min；真空搅拌脱气30min，真空度在740mmhg以上，陈腐时间为36h。
在打印过程中对成型的坯料沿着高度方向依次进行加热，加热的温度为60℃，采用程序升温的方式进行加热，升温速率为3℃/min，加热时间为15min，实施加热的最高位置距离打印的位置5cm。
一次生烧按照以下温度梯度进行烧制：窑内温度为250℃，烧制时间为2小时；窑内温度为500℃，烧制时间为2.5小时；窑内温度为1000℃，烧制时间为2.5小时，各梯度间的升温速率为3℃/min。
二次烧成的烧制温度为1350℃，烧制时间为6小时。
经检测，本实施例制得的薄胎绞胎瓷厚度为1mm，透光度为52％，烧得成品的开裂几率小于2％。
实施例3
一种基于3d打印成型的薄胎绞胎瓷制备方法，包括以下步骤：
1)白泥浆料的制备：白泥浆料的原料包括按重量份数计的以下组分：高岭土60份、皂土12份、滑石4份、白云石3份、硅灰石4、锂辉石3；将各原料分别进行研磨、除杂、过筛后，按照各自的重量份数配料混合，然后加入水调制打浆，得到白泥浆料；
2)色泥浆料的制备：在白泥浆料中加入高温颜料和任选的颜色保护剂，经球磨、真空搅拌脱气、陈腐后，得到色泥浆料；
3)3d打印成型：将至少两种颜色的色泥浆料加入3d打印机中进行打印，在打印过程中对成型的坯料加热，使其迅速定型，打印完成后，得到薄胎绞胎瓷坯体；
4)将薄胎绞胎瓷坯体修整后入窑进行一次生烧，再次修整，无釉或施釉后进行二次烧成，得到薄胎绞胎瓷成品。
各原料的研磨采用不锈钢球磨机进行，得到的原料细度控制在200目筛全通过至250目筛筛余量小于0.1％。除杂包括采用1万高斯的高强磁场除铁4次，得到的原料杂质含量fe≤0.4％、ti≤0.2％。球磨是采用快速球磨机球磨40min；真空搅拌脱气30min，真空度在740mmhg以上，陈腐时间为48h。
在打印过程中对成型的坯料沿着高度方向依次进行加热，加热的温度为70℃，采用程序升温的方式进行加热，升温速率为3℃/min，加热时间为10min，实施加热的最高位置距离打印的位置6cm。
一次生烧按照以下温度梯度进行烧制：窑内温度为300℃，烧制时间为1小时；窑内温度为550℃，烧制时间为3小时；窑内温度为1100℃，烧制时间为2小时，各梯度间的升温速率为4℃/min。
二次烧成的烧制温度为1400℃，烧制时间为5小时。
经检测，本实施例制得的薄胎绞胎瓷厚度为2mm，透光度为35％，烧得成品的开裂几率小于2％。
对比例1
与实施例1相比，本对比例中不加入滑石、白云石和锂辉石，其余工艺参数与实施例1均相同，经检测，制得的薄胎绞胎瓷成品的透光度下降12％。
对比例2
与实施例1相比，本对比例中不加入硅灰石和锂辉石，同时3d打印成型过程中，也不对成型的坯料加热，也其余工艺参数与实施例1均相同，通过多次薄胎绞胎瓷的制备实验，与实施例1相比，薄胎绞胎瓷成品的开裂几率提高50％。
根据实施例及对比例的对比可知，采用本发明的制备方法能够制得薄胎绞胎瓷成品透光度好，开裂几率小，拓宽了绞胎瓷的实用范围。
以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。