CN110919831A - 一种蓄能发光陶瓷砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓄能发光陶瓷砖，其自下而上包括坯体、面釉层、低温釉层、发光层、低温釉层、图案层，所述低温釉层由低温釉干粒制备而成，所述发光层由低温釉干粒与发光材料混合制备而成。本发明通过对蓄能发光陶瓷砖层结构的特殊设置，使其适用于引入细粒度低温釉干粒和发光材料并克服发光材料在釉层中分散不均匀的缺陷，从而同时提高了陶瓷砖釉面的平整性、图案装饰效果和蓄能发光功能。本发明还公开了该陶瓷砖的制备方法，其采用丝网干法布料工艺，避免了传统湿法工艺中发光粉因水解导致发光强度衰减的弊端，获得釉层平整性好、施釉量稳定性强的陶瓷砖，其工艺步骤简单、有利于大规模工业化生产。

Description

一种蓄能发光陶瓷砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑陶瓷领域，特别涉及一种功能性陶瓷砖。

背景技术

随着建筑陶瓷行业的发展，建筑陶瓷的功能化已经成为业内共识，而建筑陶瓷的功能性实现，对陶瓷砖的釉面的原材料和工艺提出更加严苛的要求。因此，釉面的原料减少了直接的矿物添加，采用部分甚至全部的预处理取代，比如熔块、干粒等，其相对应的釉面生产工艺也有了进一步的改进，比如胶水结合干粒、干粒喷釉等。在功能性建筑陶瓷的生产中，往往基于功能性干粒的特性，生产流程对功能性建筑陶瓷的工艺提出相应的特殊要求，比如干粒比重过大，需要增加釉浆中的悬浮剂；或干粒中含有易水解成分，需要保证干粒的干燥等等。

从工艺方面来说，传统的施釉工艺是使用釉粉和添加剂球磨生产釉浆，然后通过淋釉或湿法印刷工艺产生平整的釉面，这对于一些需引入透明颗粒并控制其颗粒粒径的釉面有较大的限制，粒径大则颗粒在液体中的悬浮性能不好，容易沉降分层，不利于施釉的均匀和平整。因此，面对干粒性质变化所引起的工艺不匹配，新工艺的探索成为首要任务。同时，干粒的粒径也影响干粒的流动性。如果干粒的粒径过小时，干粒的流动性也就不好，这时使用布料车会造成干料的鱼鳞状纹路，形成一小团一小团的干粒堆，影响砖坯的烧成温度和釉面的平整度。所以，针对这些因原材料的特征改变而影响最终烧成成品的功能性陶瓷砖，需及时研发出匹配的生产工艺。尤其是对于蓄能发光陶瓷砖，因发光原料的易水解和不耐高温性，现有技术中采用干法施釉和低温釉烧工艺。其中，干法施釉通常采用皮带布料，但皮带布料由于布料皮带与砖面有一定的高度差，导致细粒径的粉料容易团聚，在下落的过程中容易堆积使得釉面不均匀，因此皮带布料方式只适用于粒度较粗的原料。但采用粗粒级的釉面材料制备的蓄能发光陶瓷砖，难以使得砖面平整无凹凸，导致无法获得蓄能发光效果优异的工业产品，从而限制了现有蓄能发光陶瓷砖产品的广泛应用。

从产品结构方面来说，目前，蓄能发光陶瓷砖的发光层有以下几种方式制备：①发光粉与有机树脂等直接混合结合，然后在有机粘结剂的作用下，粘接于木质或陶瓷砖等载体表面，作为发光层；这种方式的蓄能发光陶瓷砖，其耐候性比较差使用寿命短，发光强度低；②发光粉与无机釉料等混合烧制形成发光层，最终通过坯体、面釉层、低温釉层、发光层、图案层、透明釉层的结构实现蓄能发光陶瓷砖的制备，其面对的主要问题是图案层与发光粉的相互作用，使得部分图案的发色不正常，影响图案的设计效果。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种蓄能发光陶瓷砖，既能加强该蓄能发光陶瓷砖的耐候性，又能保证图案层的发色，满足了对蓄能发光陶瓷砖的设计多样性。本发明同时提供该蓄能发光陶瓷砖的制备方法。

本发明所采取的技术方案是：一种蓄能发光陶瓷砖，其自下而上包括坯体、面釉层、低温釉层、发光层、低温釉层、图案层，所述低温釉层由低温釉干粒制备而成，所述发光层由低温釉干粒与发光材料混合制备而成。

具体地，本发明蓄能发光陶瓷砖面釉层与发光层之间的低温釉层起到粘结层的作用，而发光层与图案层之间的低温釉层起到透明层的作用，发光层上下层为化学组成一致的低温釉层，即本发明通过在面釉层与图案层之间设置低温釉层-发光层-低温釉层三层复合的特殊结构，使其适用于细粒度原料的引入，有效地克服了现有技术中引入细粒度原料导致蓄能发光功能层原料分散不均、釉面不平整、烧成后外观缺陷多的弊端，从而有利于提高该蓄能发光陶瓷砖的图案装饰效果和功能性效果。

作为上述方案的进一步改进，所述低温釉干粒的化学组成为：40～50％的SiO₂、10～14％的Al₂O₃、0.01～0.02％的Fe₂O₃、0.01～0.02％的TiO₂、5～8％的CaO、1～2％的K₂O、1～2％的Na₂O、25～30％的B₂O₃、3～8％的BaO和1～3％的Li₂O。具体地，该低温釉干粒会有效改善该蓄能发光陶瓷砖结构中发光层与面釉层的结合性能，减少缩釉等缺陷的出现。

作为上述方案的进一步改进，所述发光材料选自掺杂碱土铝酸盐系列或掺杂硅酸盐系列的发光粉，其能有效提高发光粉的耐高温性能和抗热震性能，提高发光粉的耐候性。

作为上述方案的进一步改进，所述低温釉干粒的颗粒粒径为120～200目，所述发光材料的颗粒粒径为120～200目。实际上，现有技术中多采用颗粒粒径为325目左右的低温釉，该粒径的低温釉会因活性高而封闭釉层形成气孔等缺陷。而本发明中引入的细粒度原料，可大大提高该陶瓷砖釉面的平整性，从而使得该陶瓷砖的蓄能发光性能更显著。

作为上述方案的进一步改进，所述发光层中低温釉干粒与发光材料的混合比例按质量份计为(1～4):1。具体地，发光粉的烧结性能均较差，在高温下不能形成具有较高强度的致密块体，通过低温釉干粒的搭配使用，能有效提高其烧结性能，实现发光层的均匀致密化。

一种如上所述的蓄能发光陶瓷砖的制备方法，其包括如下工艺步骤：

1)在陶瓷砖坯体上布施白色面釉，入窑于1215～1225℃温度下烧制50～65min，形成面釉层；

2)采用丝网干法布料方式，先将低温釉干粒布于丝网两侧，使用刮板均匀来回印刷1～2次，形成低温釉层，再将低温釉干粒与发光材料的混合物布于丝网两侧，使用刮板均匀来回印刷2～6次，形成发光层，最后再次将低温釉干粒布于丝网两侧，使用刮板均匀来回印刷2～6次，形成低温釉层，得复合布料层；

3)将带有面釉层和复合布料层的陶瓷砖坯体入窑于820～860℃温度下烧制45～55min，得半成品；

4)采用喷墨打印或丝网印刷工艺在半成品上形成图案层，烘干15～30min后进行热处理，经后处理加工，得蓄能发光陶瓷砖成品。

具体地，本发明步骤2)中所述丝网干法布料方式是针对引入细粒度原料布料而设的，其不仅有效避免了传统湿法工艺中发光粉因水解导致发光强度衰减，而且可获得均匀的布料效果及平整的釉面，同时丝网干法布料能高精度地控制施釉量，提高了生产的稳定性和陶瓷砖成品的蓄能发光功能的稳定性。

值得注意的是，本发明对所述的陶瓷砖坯体、白色面釉均没有特殊要求，均可采用现有技术中常用的陶瓷砖坯体和白色面釉。本发明所述的喷墨打印或丝网印刷工艺是将玻璃墨水或低温色料按所需要的设计纹路布施于待装饰的砖面上，其亦属于本领域中的常用工艺。本发明所述的后处理加工包括切割、打磨等陶瓷砖常规处理工序。

作为上述方案的进一步改进，所述丝网为60～80目的丝网。具体地，丝网工艺能显著的提高细小粒径，尤其是小于60目的粉料的均匀性；而适当增大丝网的孔径，能够提高粉料的布施效率；合理的控制丝网孔径目数，能在快速均匀布料的现状下降低布料阶段对砖面的平整性的影响。

作为上述方案的进一步改进，所述热处理的烧成温度为600～660℃，烧成时间为35～50min。具体地，图案层中的发色颜料，在该温度范围内的不与低温釉层发生反应，并且该温度区间与低温釉层的软化温度范围略有重合，能提高图案层与低温釉层的结合强度，提高发光砖图案层的使用寿命。

本发明的有益效果是：

本发明通过对蓄能发光陶瓷砖层结构的特殊设置，使其适用于引入细粒度低温釉干粒和发光材料并克服发光材料在釉层中分散不均匀的缺陷，从而同时提高了陶瓷砖釉面的平整性、图案装饰效果和蓄能发光功能。

本发明的制备方法采用丝网干法布料工艺，避免了传统湿法工艺中发光粉因水解导致发光强度衰减的弊端，获得釉层平整性好、施釉量稳定性强的陶瓷砖，其工艺步骤简单、有利于大规模工业化生产。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述发明内容对本发明作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或制备方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。

实施例1

一种蓄能发光陶瓷砖，其层结构自下而上包括坯体、面釉层、低温釉层(粘接层)、发光层、低温釉层(透明层)、图案层，所述低温釉层由低温釉干粒制备而成，所述发光层由低温釉干粒与发光材料按原料质量份计为(1～4):1混合制备而成。其中，低温釉干粒的化学组成为：41.25％的SiO₂，13.59％的Al₂O₃、0.01％的Fe₂O₃、0.02％的TiO₂、7.60％的CaO、1.7％的K₂O、2.0％的Na₂O、25.00％的B₂O₃、6.46％的BaO和2.37％的Li₂O，颗粒粒径为200目；发光材料选自掺杂硅酸盐系列的Sr₂MgSi₂O₇:Eu²⁺,Dy³⁺，颗粒粒径为200目。

制备方法：

1)在尺寸为810mm×810mm的陶瓷砖坯体上布施白色面釉，入窑于1215℃温度下烧制65min，形成面釉层；

2)采用丝网干法布料方式，先将低温釉干粒布于60目的丝网两侧，使用刮板均匀来回印刷2次，形成低温釉层，再将低温釉干粒与发光材料的混合物布于80目的丝网两侧，使用刮板均匀来回印刷6次，形成发光层，最后再次将低温釉干粒布于80目的丝网两侧，使用刮板均匀来回印刷6次，形成低温釉层，得复合布料层；

3)将带有面釉层和复合布料层的陶瓷砖坯体入窑于820℃温度下烧制55min，得半成品；

4)采用喷墨打印或丝网印刷工艺在半成品上形成图案层，烘干15min后进行热处理，烧成温度为660℃，烧成时间为35min，再经后处理加工，得实施例1蓄能发光陶瓷砖成品。

实施例2

一种蓄能发光陶瓷砖，其层结构自下而上包括坯体、面釉层、低温釉层(粘接层)、发光层、低温釉层(透明层)、图案层，所述低温釉层由低温釉干粒制备而成，所述发光层由低温釉干粒与发光材料按原料质量份计为(1～4):1混合制备而成。其中，低温釉干粒的化学组成为：47.17％的SiO₂、10.12％的Al₂O₃、0.02％的Fe₂O₃、0.01％的TiO₂、5.54％的CaO、1.27％的K₂O、1.48％的Na₂O、27.05％的B₂O₃、4.78％的BaO和2.56％的Li₂O，颗粒粒径为120目；发光材料选自掺杂碱土铝酸盐系列的Ca₁₂Al₁₄O₃₃:Eu²⁺,Nd³⁺，颗粒粒径为120目。

制备方法：

1)在尺寸为810mm×810mm的陶瓷砖坯体上布施白色面釉，入窑于1225℃温度下烧制50min，形成面釉层；

2)采用丝网干法布料方式，先将低温釉干粒布于80目的丝网两侧，使用刮板均匀来回印刷1次，形成低温釉层，再将低温釉干粒与发光材料的混合物布于60目的丝网两侧，使用刮板均匀来回印刷2次，形成发光层，最后再次将低温釉干粒布于60目的丝网两侧，使用刮板均匀来回印刷4次，形成低温釉层，得复合布料层；

3)将带有面釉层和复合布料层的陶瓷砖坯体入窑于860℃温度下烧制45min，得半成品；

4)采用喷墨打印或丝网印刷工艺在半成品上形成图案层，烘干30min后进行热处理，烧成温度为600℃，烧成时间为50min，再经后处理加工，得实施例2蓄能发光陶瓷砖成品。

实施例3

一种蓄能发光陶瓷砖，其层结构自下而上包括坯体、面釉层、低温釉层(粘接层)、发光层、低温釉层(透明层)、图案层，所述低温釉层由低温釉干粒制备而成，所述发光层由低温釉干粒与发光材料按原料质量份计为(1～4):1混合制备而成。其中，低温釉干粒的化学组成为：48.16％的SiO₂、10.07％的Al₂O₃、0.02％的Fe₂O₃、0.01％的TiO₂、5.42％的CaO、1.22％的K₂O、1.35％的Na₂O、27.15％的B₂O₃、4.24％的BaO和2.36％的Li₂O，颗粒粒径为150目；发光材料选自掺杂碱土铝酸盐系列的Ca₁₂Al₁₄O₃₃:Eu²⁺,Dy³⁺，颗粒粒径为150目。

制备方法：

1)在尺寸为810mm×810mm的陶瓷砖坯体上布施白色面釉，入窑于1220℃温度下烧制60min，形成面釉层；

2)采用丝网干法布料方式，先将低温釉干粒布于70目的丝网两侧，使用刮板均匀来回印刷2次，形成低温釉层，再将低温釉干粒与发光材料的混合物布于70目的丝网两侧，使用刮板均匀来回印刷4次，形成发光层，最后再次将低温釉干粒布于70目的丝网两侧，使用刮板均匀来回印刷6次，形成低温釉层，得复合布料层；

3)将带有面釉层和复合布料层的陶瓷砖坯体入窑于850℃温度下烧制50min，得半成品；

4)采用喷墨打印或丝网印刷工艺在半成品上形成图案层，烘干20min后进行热处理，烧成温度为650℃，烧成时间为45min，再经后处理加工，得实施例3蓄能发光陶瓷砖成品。

对比例

一种湿法工艺制备得的普通蓄能发光陶瓷砖，其层结构自下而上包括坯体、面釉层、低温釉层(粘接层)、发光层、图案层、低温釉层(透明层)，所述的面釉层、低温釉层(粘接层)、发光层、低温釉层(透明层)均是将原料按配比湿法球磨成浆料，然后丝网按层结构印刷于砖坯之上，最后一次烧结而成。

制备方法：

1)在尺寸为300mm×600mm的陶瓷坯体丝网印刷湿法球磨的白色面釉釉浆，作为面釉层；

2)在步骤1)后的坯体上丝网印刷湿法球磨的低温釉釉浆，作为粘结层；

3)在步骤2)后的坯体上，采用丝网印刷由低温釉与发光材料按原料质量份计为(1～4):1混合并添加悬浮剂制备而成复合浆料，作为发光层；

4)在步骤3)后的坯体上，采用丝网印刷相应的色釉浆料，作为图案层；

5)在步骤4)后的坯体上，采用丝网印刷湿法球磨的低温釉釉浆，作为透明层；

6)将步骤5)后的坯体进入干燥窑干燥，干燥温度为160℃，干燥时间60min；

7)将步骤6)后的坯体进入烧成窑烧结，烧制温度为1050℃，烧制时间45min，再经后处理加工，得对比例陶瓷砖成品。

实施例4：性能测试

将上述实施例1～3所得成品和对比例陶瓷砖成品分别进行相关性能测试，采用GB/T24981.2中的测试方法分别进行余晖亮度测试，其测试结果如下表1所示。

表1相关性能测试结果

上述实施例为本发明的优选实施例，凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。

Claims (8)

1.一种蓄能发光陶瓷砖，其特征在于：自下而上包括坯体、面釉层、低温釉层、发光层、低温釉层、图案层，所述低温釉层由低温釉干粒制备而成，所述发光层由低温釉干粒与发光材料混合制备而成。

2.根据权利要求1所述的一种蓄能发光陶瓷砖，其特征在于：所述低温釉干粒的化学组成为：40～50％的SiO₂、10～14％的Al₂O₃、0.01～0.02％的Fe₂O₃、0.01～0.02％的TiO₂、5～8％的CaO、1～2％的K₂O、1～2％的Na₂O、25～30％的B₂O₃、3～8％的BaO和1～3％的Li₂O。

3.根据权利要求2所述的一种蓄能发光陶瓷砖，其特征在于：所述低温釉干粒的颗粒粒径为120～200目。

4.根据权利要求1所述的一种蓄能发光陶瓷砖，其特征在于：所述发光材料的颗粒粒径为120～200目。

5.根据权利要求1所述的一种蓄能发光陶瓷砖，其特征在于：所述发光层中低温釉干粒与发光材料的混合比例按质量份计为(1～4):1。

6.一种如权利要求1～5任一项所述的蓄能发光陶瓷砖的制备方法，其特征在于包括如下工艺步骤：

1)在陶瓷砖坯体上布施白色面釉，入窑于1215～1225℃温度下烧制50～65min，形成面釉层；

2)采用丝网干法布料方式，先将低温釉干粒布于丝网两侧，使用刮板均匀来回印刷1～2次，形成低温釉层，再将低温釉干粒与发光材料的混合物布于丝网两侧，使用刮板均匀来回印刷2～6次，形成发光层，最后再次将低温釉干粒布于丝网两侧，使用刮板均匀来回印刷2～6次，形成低温釉层，得复合布料层；

3)将带有面釉层和复合布料层的陶瓷砖坯体入窑于820～860℃温度下烧制45～55min，得半成品；

4)采用喷墨打印或丝网印刷工艺在半成品上形成图案层，烘干15～30min后进行热处理，经后处理加工，得蓄能发光陶瓷砖成品。

7.根据权利要求6所述的一种蓄能发光陶瓷砖的制备方法，其特征在于：所述丝网为60～80目的丝网。

8.根据权利要求6所述的一种蓄能发光陶瓷砖的制备方法，其特征在于：所述热处理的烧成温度为600～660℃，烧成时间为35～50min。