陶瓷中板的制備與性能研究

劉可春 屈彬

摘 要：以普通陶瓷原礦為原料，通過調(diào)整配方和工藝制備了吸水率在1.7%～1.8%、厚度為7.8mm的陶瓷中板產(chǎn)品。結(jié)果表明，陶瓷中板的表面平整度與拋釉磚接近;斷裂模數(shù)平均值為37MPa，遠(yuǎn)高于瓷片，與拋釉磚的斷裂模數(shù)相當(dāng)。陶瓷中板是替代瓷片及全拋釉大理石上墻實(shí)現(xiàn)高檔裝修的理想材料，具有廣闊的市場前景。

關(guān)鍵詞：陶瓷中板;全拋釉;瓷片;斷裂模數(shù)

1 前 言

陶瓷中板是指厚度在7～8mm，吸水率介于低吸水率拋光磚和高吸水率瓷片之間陶瓷磚產(chǎn)品。陶瓷中板表面一般采用全拋釉制備工藝，顏色花紋豐富、紋理逼真，表面裝飾效果好，可滿足不同裝修風(fēng)格。生產(chǎn)流程標(biāo)準(zhǔn)與常見的全拋釉或仿古磚基本相近，后期成型尺寸誤差更小。陶瓷中板可上墻可鋪地，空間效果的整體性好，上墻替代傳統(tǒng)瓷片優(yōu)勢明顯。同時(shí)，陶瓷中板厚度適中，可節(jié)省原料，降低能耗，相比常規(guī)厚板節(jié)材節(jié)能30%左右，符合國家節(jié)能減排的要求，且運(yùn)輸輕便，成本較低。近年來，陶瓷中板深受消費(fèi)者青睞，具有良好的市場前景。目前，有很多企業(yè)都新開了陶瓷中板線，但對陶瓷中板的研究報(bào)道相對較少。本文主要研究了陶瓷中板的配方組成及相關(guān)工藝參數(shù)對中板性能的影響。

2 實(shí)驗(yàn)過程

2.1原料

實(shí)驗(yàn)室采用大生產(chǎn)的普通原料，具體包括混合土、球土、鈉長石粉、鉀長石粉、中溫砂、高溫砂、礦泥、壓榨泥及坯體增強(qiáng)劑等。各種原料的化學(xué)成分分析結(jié)果見表1。2.2工藝流程

陶瓷中板的制備工藝類似拋釉磚，經(jīng)過配料、原料稱量、球磨、過篩除鐵、造粒、壓制成型、干燥、施底釉、噴墨印花、施面釉、拋光及磨邊等工藝。表2為本實(shí)驗(yàn)陶瓷中板的配方組成。

實(shí)驗(yàn)用坯體的化學(xué)成組成如表3。

對于陶瓷坯體配方的實(shí)驗(yàn)式表達(dá)，一般取中性氧化物的摩爾數(shù)之和為1，如圖1所示。

實(shí)驗(yàn)具體工藝參數(shù)如表4所示。

2.3性能測試

化學(xué)成分測試：采用型號WGH6400火焰光度計(jì)和型號DHF83（B）化學(xué)快速全分析儀;

強(qiáng)度測試：采用數(shù)顯陶瓷TZS-8000抗折試驗(yàn)機(jī);

吸水率測試：采用CXK-A陶瓷吸水率真空裝置吸水率試驗(yàn)機(jī);

其他測試結(jié)果由國家陶瓷及水暖衛(wèi)浴產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心提供，檢測依據(jù)為GB/T 4100-2015（附錄H）《陶瓷磚 附錄H 干壓陶瓷磚》和GB4100-2010《建筑材料放射性核素限量》。

3 問題與討論

為了對比陶瓷中板的物化性能，同時(shí)檢測了普通厚度的瓷質(zhì)拋釉磚和高吸水率瓷片。表5為不同類型的陶瓷磚主要性能參數(shù)，由表可知，陶瓷中板的表面平整度與拋釉磚接近;吸水率在1.7%～1.8%范圍，屬炻質(zhì)磚范疇;斷裂模數(shù)平均值為37MPa，遠(yuǎn)高于瓷片，與拋釉磚的斷裂模數(shù)相當(dāng)。

中板相對普通的全拋釉產(chǎn)品厚度薄，采用一次快燒，在中試過程中主要發(fā)現(xiàn)一些問題，例如：坯體強(qiáng)度偏低，在傳送及釉線容易破損，燒成中釉面出現(xiàn)針孔，成品存在一定的滯后變形，在拋光中破損率偏高等問題，影響成品率，針對上述問題，我們從配方、工藝等方面做了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，問題有了明顯的改善，主要調(diào)整與對策如下：

（1）坯體強(qiáng)度不足的對策。

1）適當(dāng)增加壓機(jī)壓力，從開始的壓制壓力26000KN增加到28000KN，生坯干燥后的斷裂模數(shù)由1.3～1.5MPa提高到1.5～1.8MPa，生坯強(qiáng)度得到了一定的提升。

2）調(diào)整坯體配方，在配方中適當(dāng)增加可塑性泥類的用量，較初始配方增加1%～2%的用量，通過可塑性泥的增加坯體強(qiáng)度由1.3～1.5MPa提高到1.5～1.7MPa。

3）調(diào)整粉料水份，適當(dāng)降低粉料的水份，由開始粉料的7.0%～7.2%水份降低到6.8%～7.0%，通過減少2%左右的水份的使得坯體強(qiáng)度增加0.5～1.0MPa。

4）調(diào)整粉料的顆粒級配，合理的粉料顆粒級配，使粉料的堆積密度最大，調(diào)整后的粉料顆粒級配如下：40目55%～65%，60目20%～25%，100目≤10%，100目下≤3%。

通過上述增加原料配方中的可塑性的泥料、適當(dāng)增加成型壓力、合理的粉料顆粒級配，生坯的干燥強(qiáng)度得到明顯提升，由1.2～1.5MPa提高到1.8～2.2MPa，坯體破損問題達(dá)到明顯的改善，滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求。

（2）滯后變形問題的對策。

在試制中發(fā)現(xiàn)存在一定的滯后變形，滯后變形是指在燒成后的成品在放置一段時(shí)間或泡水后磚形會存在一定的變化，出現(xiàn)向某個(gè)方向反彈，有些幅度很大，表面平整度變化甚至超過0.4mm，嚴(yán)重時(shí)會出現(xiàn)反翹而造成變形超標(biāo)，影響使用。分析滯后變形的原因主要是坯釉之間的熱應(yīng)力在燒成中沒有完全釋放，另一方面是坯體吸濕膨脹等綜合因素所造成，解決問題我們從燒成及坯釉配方兩個(gè)方面著手調(diào)整。

1）調(diào)整坯釉配方，使得坯釉膨脹系數(shù)更為匹配，坯的膨脹系數(shù)稍微大于釉的膨脹系數(shù)，使得燒結(jié)后坯釉具有更好的結(jié)合性，燒成后應(yīng)力降低。

2）調(diào)整燒成曲線，提高燒成溫度5～10°C，適當(dāng)延長高溫保溫時(shí)間，合理降溫速率，降低成品的吸水率，吸水率由2.2%降低到1.7%，使得熱應(yīng)力達(dá)到充分的釋放。

實(shí)驗(yàn)中通過調(diào)整坯釉配方，調(diào)整燒成溫度曲線，滯后變形有了明顯的改善，蒸煮8h后滯后變形在1.5～2.0mm以內(nèi)，根據(jù)變形規(guī)律，調(diào)整合適的出窯磚形，基本滿足后面拋光需求，拋光后的成品滿足出廠要求，泡水24h后滯后變形不超。

（3）針孔問題的對策。

為了減少研制過程的影響因素，試制中采用配方成熟的成品釉，試制時(shí)針孔產(chǎn)生的原因主要是來自施釉工藝及燒成制度，在工藝中做了以下調(diào)整。

1）施釉工藝的調(diào)整，適當(dāng)降低淋釉前坯溫度8～10°C，噴水改為甲基水等工藝措施的調(diào)整，減少因施釉的坯體溫度過高，水份急劇揮發(fā)而帶來的釉面針孔。

2）調(diào)整燒成曲線，增加氧化時(shí)間，使得釉面在始熔溫度以前將坯體的氣體揮發(fā)，延長中溫帶，減少高溫?zé)蓵r(shí)間等措施，針孔問題得到明顯的改善。

（4）拋光破損的對策。

陶瓷中板產(chǎn)品厚度不超過8mm，坯體的破壞強(qiáng)度較普通產(chǎn)品低300～500N，在拋光過程中易出現(xiàn)破損問題，在拋光工段，適當(dāng)降低磨頭壓力，調(diào)節(jié)合理的拋光線速度，磚形控制在合理的范圍內(nèi)，破損問題得到了明顯的改善。

實(shí)驗(yàn)陶瓷中板產(chǎn)品已通過中試評審并付諸生產(chǎn)，單窯日產(chǎn)26500㎡，合格品率達(dá)96%，市場認(rèn)可度高。產(chǎn)品的理化性能優(yōu)于傳統(tǒng)的瓷片性能，是內(nèi)墻裝修的理想材料，具有花色品種豐富，表面拋光，光澤度超過90度，裝飾檔次高。合理的吸水率及優(yōu)異的理化性能指標(biāo)，解決了瓷質(zhì)磚上墻易空鼓脫落、瓷片后期易產(chǎn)生釉裂等問題。較傳統(tǒng)的全拋釉產(chǎn)品，坯體減薄2～3mm，可減少坯體原料用量15%～20%，節(jié)約能源13%～18%，陶瓷中板產(chǎn)品可以大幅度節(jié)能減排，產(chǎn)品性價(jià)比高。陶瓷中板是替代瓷片及全拋釉大理石上墻實(shí)現(xiàn)高檔裝修的理想材料，具有廣闊的市場前景。

4 結(jié) 論

實(shí)驗(yàn)所制得陶瓷中板的表面平整度與拋釉磚接近;吸水率在1.7%～1.8%范圍，屬炻質(zhì)磚范疇;斷裂模數(shù)平均值為37MPa，遠(yuǎn)高于瓷片，與拋釉磚的斷裂模數(shù)相當(dāng)。陶瓷中板是替代瓷片及全拋釉大理石上墻實(shí)現(xiàn)高檔裝修的理想材料，具有廣闊的市場前景。

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Preparation and performance of middle range ceramic tiles

LIU Ke-chun1? ?，QU Bing2

（1. Foshan Oceano Ceramics co.， LTD.， Foshan 528000;

2. Guanxi Oceano Ceramics co.， LTD.， Tegnxian 543300）

Abstract： A kind of middle range ceramic tile product with a water absorption rate of 1.7 to 1.8% and a thickness of 7.8 mm was prepared by adjusting the formula and process， using ordinary ore as raw materials. The results show that the surface flatness of the middle range ceramic tile is close to that of polished glazed bricks. The average rupture modulus of the middle range ceramic tile is 37MPa， which is much higher than that of terracotta tiles and is equivalent to that of polished glazed tiles. The middle range ceramic tile is an ideal material to replace terracotta tiles and polished glazed tiles on the wall to achieve high-end decoration， which has a broad market prospect.

Keywords： Middle range ceramic tile，Polished glazed tiles， Terracotta tiles，Rupture modulus