CN101844910B

CN101844910B - 一种薄壁轻量化卫生陶瓷坯体及其制造方法

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Publication number: CN101844910B
Application number: CN2010101736118A
Authority: CN
Inventors: 王彦庆; 杨晖; 李涛; 王春金; 刚百利; 冯贺生; 董子红; 马慧双; 孙崟; 肖子云
Original assignee: TANGSHAN HUIDA CERAMIC (GROUP) CORP Ltd
Current assignee: Huida Sanitary Ware Co Ltd
Priority date: 2010-05-17
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2012-01-18
Anticipated expiration: 2030-05-17
Also published as: CN101844910A

Abstract

一种薄壁轻量化卫生陶瓷坯体及其制造方法，属陶瓷制品技术领域，用于解决卫生陶瓷制品壁厚尺寸大、重量大、消耗矿产资源等问题。特别之处是：所述坯体原料包括如下质量份的物质：球土20-40，高岭土15-30，瓷石10-17，高岭石5-15，长石10-18，滑石0.5-3，其中球土中小于10微米的粒子占80％以上。本发明通过引入适量具有低吸水率、低变形、微细颗粒特征的球土、减少熔剂含量及控制泥浆粒度等手段，达到减小坯体变形、提高强度、实现瓷质卫生陶瓷产品薄壁轻量化的目标。以本发明产品方法生产瓷质卫生陶瓷制品标准变形度在18mm以下，抗折强度可达到90MPa以上，吸水率在0.5％以内。

Description

一种薄壁轻量化卫生陶瓷坯体及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种卫生洁具及制造方法，特别是薄壁轻量化卫生陶瓷坯体及制造方法，属陶瓷制品技术领域。

背景技术

在陶瓷制品中，卫生陶瓷是一种形状复杂、尺寸和重量均较大的制品，要消耗大量的矿产资源和燃料能源。壁厚越厚，重量越重，原料及能源消耗也越多，生产成本也越高，也相应提高了运输和安装成本。为了降低生产成本，减轻人工劳动强度，提高生产动效率，节约有限的矿产资源、燃料能源，研制薄壁轻量化卫生陶瓷产品，是卫生陶瓷行业可持续发展的必然要求。

为了保证制品使用的安全性，瓷质卫生陶瓷产品的抗折强度一般要求在70～80MPa之间，壁厚一般在9～15mm之间(单面吸浆部位壁厚为9～11mm，双面吸浆部位壁厚为13～15mm)，变形度一般在22mm以上。同一材质的卫生陶瓷坯体，壁厚减薄之后，强度会迅速下降，变形度会明显增加。因此应用薄壁轻量化坯体，必须要提高坯体抗折强度到90Mpa以上，变形度要小于20mm。在专利文献CN 1298373中，提出通过使用含有刚玉、莫来石的原料或在制品烧成过程中能够产生刚玉、莫来石的原料来提高坯体强度和降低变形度。瓷质卫生陶瓷坯体的矿物成分一般由石英、莫来石、玻璃相等组成，上述方法增加了坯体中的刚玉、莫来石含量，必然会导致坯体配方中的氧化铝含量明显增加，而氧化铝的比重较高，削弱了轻量化效果，并且配方成本也会明显增加。

发明内容

本发明用于克服已有技术的缺陷而提供一种薄壁轻量化瓷质卫生陶瓷坯体及其制造方法，以降低生产成本，减轻劳动强度，提高资源和能源利用率。

本发明所称问题是通过以下技术方案解决的：

一种薄壁轻量化卫生陶瓷坯体，其特别之处是，所述坯体原料包括如下质量份的物质：球土20-40，高岭土15-30，瓷石10-17，高岭石5-15，长石10-18，滑石0.5-3，其中球土中小于10微米的粒子占80％以上。

上述薄壁轻量化卫生陶瓷坯体，所述坯体原料加入如下质量份的物质：瓷土3-8，废瓷5-10。

上述薄壁轻量化卫生陶瓷坯体，所述坯体原料由如下质量份的物质组成：球土30，高岭土25，瓷石12，高岭石10，长石13，滑石2，瓷土3，废瓷5。

上述薄壁轻量化卫生陶瓷坯体，所述坯体原料的化学成分组成如下：SiO₂65.3-67.4％，Al₂O₃ 23.4-26.1％，Fe₂O₃ 1.2-1.3％，TiO₂ 0.6-0.7％，CaO 0.9-1.1％，MgO 0.8-1.6％，K₂O 2.8-3.3％，Na₂O 1.3-1.6％。

一种薄壁轻量化卫生陶瓷坯体制造方法，它包括原料称取、球磨、泥浆制备、注浆成型、脱模干燥等步骤，所述球磨步骤中将按配比称取的硬质料在超压T型磨中预先粉磨至如下粒度：≤1μm 5％、≤2μm 10％、≤5μm 20％、≤10μm 30％、≤50μm 90％，然后再与按配比称取的软质料混合，加入水、电解质，在球磨机中研磨至如下粒度：≤1μm 10％、≤2μm 20％、≤5μm 40％、≤10μm 55％、≤50μm 90％，所述硬质料为瓷石、高岭石、长石、滑石、废瓷，所述软质料为球土、高岭土、瓷土。

上述薄壁轻量化卫生陶瓷坯体制造方法，所述泥浆制备步骤的主要工艺参数如下：泥浆浓度(g/200ml)356-360，吸浆速度(mm/45min)5-6，流动性V₀(s)50-60，V₃₀(s)110-130。

本发明针对现有卫生陶瓷制品壁厚尺寸大、重量大、消耗矿产资源和能源高的问题进行了改进，通过引入适量具有低吸水率、低变形、微细颗粒特征的球土、减少熔剂含量及控制泥浆粒度等手段，达到减小坯体变形、提高强度、实现瓷质卫生陶瓷产品薄壁轻量化的目标。采用本发明方法生产瓷质卫生陶瓷制品标准变形度在18mm以下，抗折强度可达到90MPa以上，吸水率在0.5％以内，可以显著减少瓷质卫生陶瓷制品壁厚，其中制品单面吸浆部位厚度在7～8mm之间，双面吸浆部位厚度在10～12mm之间，制品重量可以减少10％以上，从而降低生产成本，减轻劳动强度，节约有限的矿产资源、燃料能源，提高资源和能源利用率。此外，本发明方法与通过增加刚玉、莫来石含量以降低变形提高强度的方法相比，具有更低的成本优势。

具体实施方式

本发明原料包括球土、高岭土、瓷土、瓷石、高岭石、长石、滑石、废瓷等，坯体原料的化学成分组成(不含烧失量LOI)如下：SiO₂ 65.3-67.4％，Al₂O₃ 23.4-26.1％，Fe₂O₃1.2-1.3％，TiO₂ 0.6-0.7％，CaO 0.9-1.1％，MgO 0.8-1.6％，K₂O 2.8-3.3％，Na₂O 1.3-1.6％。改进要点之一是在配方中加入较多球土，减少熔剂含量，球土中含有大量微细颗粒，其中小于10微米的粒子占80％以上，在1200℃烧成后的吸水率小于1％，接近完全烧结，而且其变形度小于10mm。通过大量使用球土，能够显著减少坯体中的熔剂总量，因而变形减小。

本发明另一改进要点体现在工艺方法的球磨和泥浆制备步骤，先将原料中的硬质料(瓷石、高岭石、长石、滑石、废瓷)在超压T型磨中预先粉磨至如下粒度：≤1μm 5％、≤2μm 10％、≤5μm 20％、≤10μm 30％、≤50μm 90％，再与原料中软质料(球土、高岭土、瓷土)按照配比称量，加入水、电解质，在球磨机中研磨至如下粒径：≤1μm 10％、≤2μm20％、≤5μm 40％、≤10μm 55％、≤50μm 90％。影响泥浆吸浆速度的粒子主要是小于2μm的微细颗粒。如果小于2μm颗粒过多，则会降低泥浆的吸浆速度，从而延长成型工序的注浆时间。因此为保持注浆成型时间基本不变或仅仅略有延长，必须控制泥浆中小于2μm粒子的数量在合理的范围之内。同时为了保证泥浆能够充分烧结，必须减少过于粗大的泥浆粒子数量，主要是大于50μm粒子的数量。传统加工泥浆的方法是将细颗粒软质料与粗颗粒硬质料按配比混合入磨，在球磨机中一起球磨至规定粒径，这种泥浆加工方法会造成软质料的细颗粒变得更细更多，而难磨的硬质料粗颗粒却仍然未充分磨细。本发明采用粗颗粒硬质料进行单独预先干法粉磨加工，控制其粒度分布范围，减少这些原料中的小于2μm的微细粒子及大于50μm的粗大粒子数量，然后再与软质料按配比短时间(4小时以内)球磨均匀或搅拌至混合均匀即可。这样既可以保证泥浆中的泥浆的吸浆速度基本不变，也可以保证坯体能够充分烧结。

以下提供本发明的实施例，实施例及比较例原料配比见表1。

表1

以上述实施例和比较例配比制备的产品物理性能见表2。

表2

与实施例1相比，实施例2的球土含量大幅增加，变形减小、强度提高，但干燥收缩较大；实施例3的球土明显减少，坯体致密度下降，导致变形较大；实施例4高岭石含量增加，烧结程度变差，导致强度有所降低；实施例5长石减少，烧结程度变差，导致强度有所降低；而实施例6长石较多，强度虽然较高，但变形较大；实施例7的废瓷含量增加，由于废瓷表面的釉料熔点较低，导致坯体变形较大；实施例8#的滑石含量较高，导致配方中氧化镁含量过多，高温下会迅速熔融液化，降低高温粘度，致使坯体变形较大；而实施例9#则相反，氧化镁含量过少，液相量不足，坯体变形虽然较小，但强度偏低。综合以上分析，实施例1为本发明优选的配方组成，其物理性能最理想。

将按照上述实施例称取的原料中的硬质料在超压T型磨中预先粉磨至如下粒度：≤1μm 5％、≤2μm 10％、≤5μm 20％、≤10μm 30％、≤50μm 90％，然后再按照配比称取的软质料混合，加入水、电解质，在球磨机中研磨，经过过筛、除铁、陈腐，调整泥浆性能至合适，制备成注浆成型用泥浆。实施例及比较例的注浆成型用泥浆性能工艺参数见表3。

表3

采用注浆成型法，将调整好性能的泥浆注入所需的产品的石膏模型或树脂模型中，石膏模注浆时间为1.5～2.5小时、高压树脂模型注浆时间为40～60分钟后脱模。

用于检测收缩、变形、强度的试样在脱模后，先在室温或者50℃的环境下干燥12h，然后再放入电热干燥箱中，在105～110℃下干燥12h；将脱模后的卫生瓷产品放置在于燥室内进行干燥，根据温湿度曲线控制干燥温度和湿度，最高干燥温度一般小于80℃，湿度小于90％。

采用手工或机械手方法，将釉浆喷涂于坯体表面，釉层总厚度为0.4～1.0mm。所用釉浆的物理性能见表4。

表4

将干燥好的施釉的试样和产品放在隧道窑或梭式窑内烧成，烧成制度为：烧成周期为16～21h，最高烧成温度为1200～1220℃，保温时间为30～60min，氧化气氛。

Claims

1.一种薄壁轻量化卫生陶瓷坯体，其特征在于，所述坯体原料包括如下质量份的物质：球土20-40，高岭土15-30，瓷石10-17，高岭石5-15，长石10-18，滑石0.5-3，其中球土中小于10微米的粒子占80％以上；

所述坯体由下述方法制备而成：包括原料称取、球磨、泥浆制备、注浆成型、脱模干燥步骤，所述球磨步骤中将按配比称取的硬质料在超压T型磨中预先粉磨至如下粒度：≤1μm 5％、≤2μm 10％、≤5μm 20％、≤10μm 30％、≤50μm 90％，然后再与按配比称取的软质料混合，加入水、电解质，在球磨机中研磨至如下粒度：≤1μm 10％、≤2μm20％、≤5μm 40％、≤10μm 55％、≤50μm 90％，所述硬质料为瓷石、高岭石、长石、滑石、废瓷，所述软质料为球土、高岭土、瓷土；所述泥浆制备步骤的主要工艺参数如下：泥浆浓度356-360g/200ml，吸浆速度5-6mm/45min，流动性V₀ 50-60s，V₃₀ 110-130s。

2.根据权利要求1所述的薄壁轻量化卫生陶瓷坯体，其特征在于：所述坯体原料加入如下质量份的物质：瓷土3-8，废瓷5-10。

3.根据权利要求2所述的薄壁轻量化卫生陶瓷坯体，其特征在于：所述坯体原料由如下质量份的物质组成：球土30，高岭土25，瓷石12，高岭石10，长石13，滑石2，瓷土3，废瓷5。

4.根据权利要求1或2或3所述的薄壁轻量化卫生陶瓷坯体，其特征在于，所述坯体原料的化学成分组成如下：SiO₂ 65.3-67.4％，Al₂O₃ 23.4-26.1％，Fe₂O₃ 1.2-1.3％，TiO₂ 0.6-0.7％，CaO 0.9-1.1％，MgO 0.8-1.6％，K₂O 2.8-3.3％，Na₂O 1.3-1.6％。

5.一种薄壁轻量化卫生陶瓷坯体制造方法，它包括原料称取、球磨、泥浆制备、注浆成型、脱模干燥步骤，其特征在于：所述坯体原料包括如下质量份的物质：球土20-40，高岭土15-30，瓷石10-17，高岭石5-15，长石10-18，滑石0.5-3，其中球土中小于10微米的粒子占80％以上；所述球磨步骤中将按配比称取的硬质料在超压T型磨中预先粉磨至如下粒度：≤1μm 5％、≤2μm 10％、≤5μm 20％、≤10μm 30％、≤50μm 90％，然后再与按配比称取的软质料混合加入水、电解质，在球磨机中研磨至如下粒度：≤1μm10％、≤2μm20％、≤5μm 40％、≤10μm55％、≤50μm 90％，所述硬质料为瓷石、高岭石、长石、滑石、废瓷，所述软质料为球土、高岭土、瓷土；所述泥浆制备步骤的主要工艺参数如下：泥浆浓度356-360g/200ml，吸浆速度5-6mm/45min，流动性V₀50-60s，V₃₀110-130s。