一种阻止辊棒起棒钉的陶瓷岩板底浆及其应用

技术领域

本发明涉及一种阻止辊棒起棒钉的陶瓷岩板底浆及其应用，属于陶瓷砖生产制造技术领域。

背景技术

随着建筑陶瓷行业的不断发展以及岩板新概念在全球的火热流行，薄型陶瓷岩板日渐成为一种可持续发展的陶瓷产品而深受消费者喜爱，并广泛运用于橱柜、衣柜和冰箱面板等家居行业。在生产薄型陶瓷岩板的过程中最突出的问题是岩板破损率偏高。导致岩板破损的主要原因是辊道窑前温区段(400～800℃)的位置辊棒容易起棒钉。该棒钉的形成与底浆配方及底浆的分布均匀性有密切关系。

对辊道窑前温区段的棒钉进行元素分析。作为示例，棒钉的化学组成包括：以质量百分比计，K

棒钉除了导致岩板坯体破损以外，还会影响岩板的表面平整度和降低砖底底纹清晰程度。这是因为：氧化镁会快速水化为氢氧化镁。可水合的氧化铝常温下也会自发水化，其水化产物勃姆石和三羟铝石形成网络结构，起到胶结硬化的作用。因而底浆由于氧化镁和氧化铝的水化而发生触变，堵塞硅胶辊筒网点，导致底浆的印刷量逐渐减少，引起砖面的底浆分布不均匀、底纹不清晰或甚至坯底无底浆。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种阻止辊棒起棒钉的陶瓷岩板底浆及其应用，能够克服辊道窑的辊棒容易起棒钉的缺陷，陶瓷岩板的生产稳定性和生产成本方均得到优化。

第一方面，本发明提供一种阻止辊棒起棒钉的陶瓷岩板底浆。所述陶瓷岩板底浆的基础矿物由90～95wt％的三水铝石和5～10wt％的硅灰石组成，所述陶瓷岩板底浆的始熔温度为1260～1300℃。

较佳地，所述陶瓷岩板的坯体粉料为钙质坯料，所述钙质坯料的始熔温度为1145～1350℃。

较佳地，所述钙质坯料的化学组成包括：按质量百分比计，SiO

较佳地，所述陶瓷岩板底浆的基础矿物的化学组成包括：按质量百分比计，SiO

较佳地，所述陶瓷岩板底浆除了基础矿物还包括釉料添加剂；所述釉料添加剂包括占基础矿物0.5～0.8wt％的羧甲基纤维素钠，占基础矿物0.1～0.3wt％的三聚磷酸钠，占基础矿物50～70wt％的辊筒印油，以及占基础矿物100～150wt％的水。

较佳地，所述陶瓷岩板底浆的pH为9～10。

第二方面，本发明提供上述任一项所述的阻止辊棒起棒钉的陶瓷岩板底浆的应用。将阻止辊棒起棒钉的陶瓷岩板底浆通过辊筒印刷的方式施加在岩板坯体底部然后入窑烧成。

较佳地，陶瓷岩板底浆的比重为1.20～1.26g/mL，施加量为10～12g/m

较佳地，烧成周期为60～120分钟，最高烧成温度为1200～1220℃。

较佳地，陶瓷岩板底浆的熔融温度高于最高烧成最高温度60～80℃。

附图说明

图1是砖底粘钉的表面示意图；

图2是图1的棒钉的EDS扫描元素分布图；图中的标尺单位是500μm；

图3是使用本发明底浆的陶瓷岩板的表面底纹效果；

图4是氧化镁底浆引起辊筒封闭的效果图；

图5是使用氧化镁底浆的陶瓷岩板的砖面效果图；

图6是使用本发明底浆(左)和氧化镁底浆(右)的陶瓷岩板点状纹效果图。

具体实施方式

通过下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。在没有特殊说明的情况下，各百分含量指质量百分含量。以下示例性说明本发明所述阻止辊棒起棒钉的陶瓷岩板底浆及其应用。

陶瓷岩板表面平整性差通常是由以下原因引起，包括：①砖底粉料掉落在棍棒，棍棒与砖面接触，使得砖面变得不平整；②底浆反应产生棒钉并粘附在砖底。从图1可以看出，在烧成后的陶瓷岩板底面出现棒钉，该棒钉在砖底形成凸起。该问题在薄型陶瓷板表面尤为突出。对棒钉通过EDS分析其表面元素分布，结果如图2所述。棒钉表面聚集Fe、Mg元素。结合所述元素分布和棒钉的XRD图，可以发现棒钉的形成伴随着镁铝尖晶石的产生。

中国专利CN113582708A披露一种岩板底浆配方，包括65-75重量份氧化铝，12-20重量份硅灰石，5-12重量份高纯水洗高龄土，0.5-1.0重量份氧化镁。该岩板底浆配方通过克服砖底粉容易掉落在辊棒的缺陷来改善岩板出现表面凸起的问题。但是该岩板底浆配方仍然存在以下缺陷：第一，氧化铝可水合，常温下自发水化的产物勃姆石和三羟铝石形成网络结构。氧化镁也容易水化形成氢氧化镁。这些均会起到胶结硬化的副作用，引起岩板底浆的浆液触变，造成底浆粘附在砖底的均匀性变差。而且，轻烧氧化镁水化形成的氢氧化镁凝胶，导致底浆的流动性变差，在辊筒印刷时容易堵塞胶辊上的网孔，影响陶瓷岩板的连续生产。第二，氧化镁水化形成的氢氧化镁和二氧化硫气体反应生成硫酸镁晶体，同时伴随氢氧化镁与氧化铝反应生成的镁铝尖晶石晶体。总而言之，中国专利CN113582708A的岩板底浆配方不能很好地解决因底浆配方发生化学反应引起的棒钉问题。

本发明提出一种新型的阻止辊棒起棒钉的陶瓷岩板底浆(也可以称为铝钙体系底浆)。所述陶瓷岩板底浆的基础矿物由90～95wt％的三水铝石和5～10wt％的硅灰石组成。氢氧化铝又称三水氧化铝，按其结晶构造和物化性质分类为三种同素异晶体，分别是三水铝石(γ-Al(OH)

作为示例，三水铝石的化学成分包括：按质量百分比计，Al

本发明所述阻止辊棒起棒钉的陶瓷岩板底浆和钙质体系的坯体粉料(也可以称为钙质坯料)配合使用时效果更佳。所述钙质体系的坯体粉料的化学组成包括：按质量百分比计，SiO

所述钙质坯料的始熔温度为1145～1350℃。陶瓷岩板底浆中的硅灰石可以防止底浆与钙质坯料发生化学反应而降低岩板的切割性能。试验中还发现陶瓷岩板底浆的始熔温度需要和钙质坯料适配。坯料的始熔温度过高，而陶瓷岩板底浆的始熔温度过低，会导致坯料高温熔融形成的液态玻璃相粘结辊棒产生棒钉。坯料的始熔温度过低，而底浆的始熔温度过高，又会导致坯体烧成后底浆严重掉粉。主要是通过控制陶瓷岩板底浆的硅灰石含量来调控陶瓷岩板底浆的始熔温度。本发明所述陶瓷岩板底浆的始熔温度优选为1260～1300℃。一些技术方案中，陶瓷岩板底浆的始熔温度为1300℃左右。

本发明选择氢氧化铝晶相的三水氧化铝和硅灰石配合使用，而没有直接使用氧化铝，是因为：一方面，氧化铝硬度高，浆液球磨至所需细度的球磨时间长，能耗高；另一方面，氧化铝吸附性差，烧成过程中易掉落，在砖面形成白落脏缺陷，导致陶瓷产品降级。区别于轻烧氧化镁和二氧化硫反应生成硫酸镁晶体，由于二氧化硫溶于水生成的亚硫酸的酸性强于氢氧化铝，所以氢氧化铝(氢氧化铝受热分解产生的氧化铝)不会和二氧化硫反应，这在很大程度上会抑制棒钉的形成。而且氢氧化铝为两性氢氧化物，在碱性的底浆体系中会反应生成可溶性的四羟基合铝酸盐(偏铝酸盐)，这利于提高底浆的均匀性。

本发明的陶瓷岩板底浆使用硅灰石来引入氧化钙。虽然方解石和钙长石也含有氧化钙，但是方解石和钙长石并不适用于本发明的陶瓷岩板底浆。方解石属于碳酸钙矿物，碳酸钙烧失量大，在825～896℃的温度区间附近开始分解产生二氧化碳，这会影响砖坯氧化，甚至可能因氧化不良造成砖面针孔等缺陷。生产实践中发现，棒钉的主要矿物组成还包括拉长石(CaO

所述陶瓷岩板底浆的基础矿物的化学组成包括：按质量百分比计，SiO

所述陶瓷岩板底浆除基础矿物还包括釉料添加剂。釉料添加剂可包括占基础矿物0.5～0.8wt％的羧甲基纤维素钠，占基础矿物0.1～0.3wt％的三聚磷酸钠，占基础矿物50～70wt％的辊筒印油，以及占基础矿物100～150wt％的水。

上述阻止辊棒起棒钉的陶瓷岩板底浆的pH为9～10。

制备所述阻止辊棒起棒钉的陶瓷岩板底浆。该制备方法包括：球磨、除铁过筛、陈腐。球磨包括第一次球磨和第二次球磨。第一次球磨是将基础矿物、羧甲基纤维素钠、三聚磷酸钠和水球磨2～4小时，收集浆液，球磨的细度为325目筛网的筛余达到0.3～0.5wt％。第二次球磨是将球磨得到的浆液和辊筒印油混合，球磨2分钟使其充分搅拌。第二次球磨后的浆液采用电磁除铁，通过120目筛网进行立体式过筛，除去杂质。把除铁过筛后的浆液陈腐。陈腐时间至少为48小时，目的是使底浆中的水分和辊筒印油均匀分布，保证良好的悬浮性和流动性。

将阻止辊棒起棒钉的陶瓷岩板底浆通过辊筒印刷的方式施加在岩板坯体表面例如将底浆采用硅胶辊筒网点挤压式印刷。阻止辊棒起棒钉的陶瓷岩板用底浆的比重为1.20～1.26g/mL，施加量为10～12g/m

然后入窑烧成。烧成周期为60～120分钟，最高烧成温度为1200～1220℃。陶瓷岩板的始融温度也需要和窑炉烧成温度适配。陶瓷岩板底浆的熔融温度优选高于最高烧成最高温度60～80℃。否则在高温烧成环境下辊棒会由于坯料高温熔融的液态玻璃相与辊棒接触产生大量棒钉，进而由于更换辊棒降低生产产量和增加生产成本。作为示例，陶瓷岩板底浆的熔融温度高于窑炉的最高烧成温度80℃。

下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。

实施例1

1.配置陶瓷岩板底浆。底浆包括基础矿物和釉料添加剂。基础矿物由92wt％的氢氧化铝和8wt％的硅灰石组成。釉料添加剂包括：占基础矿物0.8wt％的羧甲基纤维素钠，占基础矿物0.15wt％的三聚磷酸钠，占基础矿物60wt％的辊筒印油，占基础矿物120wt％的水。

2.制备陶瓷岩板底浆。第一次球磨是将基础矿物、羧甲基纤维素钠、三聚磷酸钠和水球磨2小时，收集浆液，球磨的细度为325目筛网的筛余达到0.4wt％。第二次球磨是将第一次球磨得到的浆液和辊筒印油混合，球磨2分钟使其充分搅拌。第二次球磨后的浆液采用电磁除铁，通过120目筛网进行立体式过筛，除去杂质。把除铁过筛后的浆液陈腐。陈腐时间至少为48小时，目的是使底浆中的水分和辊筒印油均匀分布，保证良好的悬浮性和流动性。

3.采用硅胶辊筒在岩板坯体表面印刷底浆。底浆的比重为1.22g/mL，流速为12s，施加量为12g/m

4.将印刷底浆后的岩板坯体入窑烧成。最高烧成温度为1210℃，烧成周期为90分钟。

图3为使用本发明所述陶瓷岩板底浆的岩板坯体烧成后的表面底纹效果。可以看出烧成后砖坯底部的砖底浆分布均匀，纹路清晰，立体感强。而且，辊道窑高低箱400～800℃温度区段辊棒干净，无棒钉产生。

对比例1

与实施例1基本相同，区别仅在于：底浆包括基础矿物和釉料添加剂。基础矿物由92wt％的氢氧化铝和8wt％的硅灰石组成。釉料添加剂包括：占基础矿物1.2wt％的羧甲基纤维素钠，占基础矿物0.15wt％的三聚磷酸钠，占基础矿物30wt％的辊筒印油，占基础矿物150wt％的水。

相较于实施例1，该对比例的羧甲基纤维素钠含量提高和辊筒印油含量减少，这样可以保持底浆良好的悬浮性和降低配方成本。但在使用过程中发现，印刷较长一段实践后，辊筒表层紧贴地覆盖一层透明粘滑的胶状物，经过判断，所述胶状物为羧甲基纤维素钠。这导致辊筒网孔封堵，出现上底浆不均匀和砖底无底浆现象。因此，陶瓷岩板用底浆的羧甲基纤维素钠的含量控制在0.8wt％以内为宜。

对比例2

与实施例1基本相同，区别仅在于：底浆包括基础矿物和釉料添加剂。基础矿物由88wt％的氢氧化铝和12wt％的硅灰石组成。釉料添加剂包括：占基础矿物0.8wt％的羧甲基纤维素钠，占基础矿物0.15wt％的三聚磷酸钠，占基础矿物60wt％的辊筒印油，占基础矿物120wt％的水。

所述底浆的始熔温度在1200℃附近，窑炉400～800℃前温区段无棒钉产生，但是因底浆配方始熔温度偏低而导致砖坯高温熔融的玻化液相与辊棒接触产生大量棒钉(主要矿物组成是拉长石)，影响了岩板的平整度，且大量、频繁更换辊棒增加劳动强度和生产成本。

对比例3

与实施例1基本相同，区别仅在于：使用氧化镁体系的底浆配方。

图4是氧化镁底浆引起辊筒封闭的效果图。氧化镁水化形成的氢氧化镁凝胶，导致底浆的流动性变差，在辊筒印刷时容易堵塞胶辊上的网孔，影响陶瓷岩板的连续生产。

图5是使用氧化镁底浆的陶瓷岩板的砖面效果图。陶瓷砖坯高温熔融时的玻化液相与辊棒接触产生棒钉，影响砖面平整度，灯管倒影弯曲严重。

图6是使用本发明底浆和氧化镁底浆的陶瓷岩板点状纹效果图。左图为使用本发明三水铝石底浆呈现的点状纹效果图。右图为轻烧氧化镁底浆印出来的点状纹效果图。对比底浆的均匀性和清晰度可以发现，左图的辊筒花纹更清晰、更均匀，点状纹也更实，不像轻烧氧化镁底浆那样糊、散。

表1氧化镁体系底浆配方

表2氧化镁体系底浆配方的釉浆性能

表3氧化镁体系底浆配方的生产情况

表4氧化镁体系底浆配方产生上述缺陷的原因