專利名稱：一種建筑陶瓷干壓粉體成形高強(qiáng)度坯體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有高強(qiáng)度的建筑陶瓷干壓粉體 成形坯體及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，建筑行業(yè)得到了迅猛發(fā)展，從而也促 進(jìn)了建筑陶瓷技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，隨之而來各種新型的建筑瓷磚應(yīng)運而生。其中， 大規(guī)格超薄瓷磚(如3.5 5mmX IOOOmmX2000mm)作為近年來研制的新型產(chǎn)品，與傳 統(tǒng)的墻地磚及微晶玻璃相比具有以下優(yōu)勢(1)大規(guī)格超薄瓷磚其重量只有普通墻地磚的1/4，在建筑裝飾中可顯著減輕載
荷重量。(2)使用的原料可以減少2/3以上，因此可以減少對礦藏的開采，不僅降低了生 產(chǎn)成本，而且有利于保護(hù)自然資源。(3)大規(guī)格超薄瓷磚其傳熱快而均勻，與傳統(tǒng)墻地磚相比燒成溫度低、燒成周期 短，因此可以節(jié)約能源和減少有害氣體的排放。(4)與微晶玻璃相比，大規(guī)格超薄瓷磚不僅價格較低，而且在功能上具有優(yōu)勢。 由于大規(guī)格超薄瓷磚其厚度只有3.5 5mm，因而表現(xiàn)出較好的彈性，可以裝飾于具有一 定弧度要求的場所。因此，大規(guī)格超薄瓷磚的研究開發(fā)具有廣闊的應(yīng)用前景。而對于這類瓷磚的生產(chǎn)，由于其規(guī)格大且超薄，因此對生坯的強(qiáng)度提出了很高 的要求，然而，僅僅依靠基礎(chǔ)配方的調(diào)整很難滿足這一要求。目前，經(jīng)研究表明，通 過在坯體中加入高分子增強(qiáng)添加劑能夠有效提高坯體的強(qiáng)度，其作用機(jī)理是使用高分 子材料包裹陶瓷顆粒表面，使得陶瓷顆粒之間可借助有機(jī)高分子而產(chǎn)生氫鍵作用，以解 決未使用添加劑時陶瓷顆粒之間僅依靠范德華力和毛細(xì)管力結(jié)合而使坯體強(qiáng)度較低的問 題，從而有效提高了坯體的起模強(qiáng)度(坯體剛脫離模具后所具有的強(qiáng)度)和干燥強(qiáng)度(坯 體經(jīng)過一定干燥制度處理后的強(qiáng)度)?，F(xiàn)有技術(shù)高分子增強(qiáng)添加劑的使用，坯體起模強(qiáng) 度和干燥強(qiáng)度通常分別可以達(dá)到1.7 2.0MPa和6 8MPa。然而，對于大規(guī)格超薄瓷 磚，其坯體的起模強(qiáng)度和干燥強(qiáng)度通常分別需要在2.8MPa和12.0MPa以上，顯然，現(xiàn)有 技術(shù)添加劑的使用仍然難以滿足大規(guī)格超薄瓷磚的工藝要求，生產(chǎn)過程中通常表現(xiàn)為生 坯在生產(chǎn)線上或窯爐中容易破損，從而降低了產(chǎn)品的合格率，大大增加了生產(chǎn)成本。使用高分子添加劑，其種類及分子量的大小對產(chǎn)品強(qiáng)度有著直接的影響。例 如，分子量過大會導(dǎo)致分子鏈過長、彈性大，在粉體干壓成形時坯料顆粒之間阻力大， 使得坯體致密度下降，從而導(dǎo)致強(qiáng)度降低；分子量過小則不能起到有效包裹坯體顆粒的 作用，同樣導(dǎo)致坯體強(qiáng)度的降低。因此，針對大規(guī)格超薄瓷磚，如何有效提高坯體強(qiáng)度 以很好地滿足其生產(chǎn)工藝要求，仍然是擺在我們面前急需解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種采用復(fù)合添加劑的建筑陶瓷 干壓粉體成形坯體，以提高坯體強(qiáng)度，為大規(guī)格超薄瓷磚的成形技術(shù)提供前提保障。本 發(fā)明的另一目的在于提供上述高強(qiáng)度坯體的制備方法，以獲得質(zhì)量符合要求的高強(qiáng)度坯 體，同時提高產(chǎn)品的合格率，降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)本發(fā)明提供的一種建筑陶瓷干壓粉體成形高強(qiáng)度坯體，由基礎(chǔ)坯料和復(fù)合添加 劑組成；所述復(fù)合添加劑為羥甲基丙基纖維素和兩性淀粉的組合，其用量為基礎(chǔ)坯料的 0.4 1.2%，按重量比羥甲基丙基纖維素兩性淀粉=1 4 1 4。本發(fā)明高強(qiáng)度坯 體采用羥甲基丙基纖維素和兩性淀粉組成的復(fù)合添加劑，利用兩者高分子特性提高生坯 強(qiáng)度的同時，結(jié)合兩性淀粉具有陽離子和陰離子基團(tuán)的特性，與水分子之間結(jié)合而產(chǎn)生 氫鍵，使得兩性淀粉具有較大的粘結(jié)力，從而更進(jìn)一步提高坯體強(qiáng)度。優(yōu)選地，所述羥 甲基丙基纖維素的分子量為9.0 X IO5 1.2 X IO6 ；兩性淀粉的粘度為300 600mpa.s。本發(fā)明高強(qiáng)度坯體可采取如下進(jìn)一步措施所述基礎(chǔ)坯料按重量百分比其組成 為粘土 30 35%、鉀長石10 20%、石英5 10%、低溫瓷石40 45%、膨潤土 1 3%。本發(fā)明的另一目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)本發(fā)明提供的上述建筑陶瓷干壓粉體成形高強(qiáng)度坯體的制備方法，包括以下步 驟(1)將所述基礎(chǔ)坯料加入快速球磨機(jī)中球磨15 20min ；(2)然后將所述復(fù)合添加劑加入快速球磨機(jī)中與基礎(chǔ)坯料一起混合球磨3 5min ；(3)料漿經(jīng)過噴霧造粒，然后粉料干壓成形而獲得生坯；(4)生坯脫模后在100 120°C下干燥60 IOOmin即得產(chǎn)品。本發(fā)明制備方法中復(fù)合添加劑與基礎(chǔ)坯料的混合對提高坯體強(qiáng)度起到關(guān)鍵的作 用?；旌蠒r間過長會使高分子聚合物在球磨過程中發(fā)生降解或分子鏈斷裂，從而導(dǎo)致長 鏈的高分子鏈變短，降低了高分子聚合物與陶瓷顆粒之間的粘附力，從而降低了增強(qiáng)效 果。而混合時間過短則會使高分子聚合物難以在陶瓷顆粒之間形成空間架狀結(jié)構(gòu)，高分 子聚合物與陶瓷顆粒之間的粘附力減小，同樣降低了坯體強(qiáng)度。為此，本發(fā)明制備方法 中復(fù)合添加劑在坯料球磨一段時間后再加入，然后與坯料混合一定的時間，以有效提高 聚合物與顆粒之間的粘附力和坯體強(qiáng)度。本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明采用具有中等分子量的羥甲基丙基纖維素和兩性淀粉組成的復(fù)合添加 劑，克服了單一添加劑以及分子量過長或過短等問題所帶來的缺點，長分子鏈的羥甲基 丙基纖維素和以支鏈為主中等聚合度的兩性淀粉相結(jié)合形成了連續(xù)的空間架狀結(jié)構(gòu)，對 坯體中的顆粒起到了很好的包裹作用；同時，兩性淀粉通過其陽離子和陰離子基團(tuán)，與 水分子之間結(jié)合而產(chǎn)生氫鍵，使得兩性淀粉具有較大的粘結(jié)力，從而可以獲得更高的生 坯強(qiáng)度(起模強(qiáng)度和干燥強(qiáng)度)，滿足了大規(guī)格超薄瓷磚的生產(chǎn)工藝要求。2、本發(fā)明制備方法中復(fù)合添加劑在坯料球磨一段時間后再加入，避免了高分子
4聚合物球磨時間過長發(fā)生降解而導(dǎo)致長鏈斷裂、聚合物與陶瓷顆粒之間粘附力下降的現(xiàn) 象。之后加入復(fù)合添加劑再與坯料球磨一定的時間，可促使高分子聚合物在陶瓷顆粒之 間形成連續(xù)的空間架狀結(jié)構(gòu)，將陶瓷顆粒緊緊包裹，從而增強(qiáng)了聚合物與顆粒之間的粘 附力，有效提高了坯體強(qiáng)度。3、本發(fā)明工藝簡單、易于控制，從而有利于推廣和應(yīng)用。下面將結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
具體實施例方式實例一本實施例高強(qiáng)度坯體，其基礎(chǔ)坯料按重量百分比的組成為粘土 30%、鉀長石 15%,石英8%、低溫瓷石44%、膨潤土 3%;復(fù)合添加劑按照重量比的組成為羥甲基 丙基纖維素(分子量9.0 X IO5)兩性淀粉(粘度600mpa.S) = 1 3，其用量為基礎(chǔ)坯料 的 0.6%。本實施例高強(qiáng)度坯體的制備方法如下(1)將基礎(chǔ)坯料加入快速球磨機(jī)中球磨20min ；(2)然后將復(fù)合添加劑加入快速球磨機(jī)中與基礎(chǔ)坯料一起混合球磨3min ；(3)料漿經(jīng)過噴霧造粒，然后粉料在壓力680MPa下干壓成形而獲得規(guī)格為 3.5 5mmX IOOOmmX 2000mm 的生坯；(4)生坯脫模后在120°C干燥60min即得產(chǎn)品。本實施例大規(guī)格超薄坯體的起模和干燥三點彎曲強(qiáng)度分別為3.3MPa和 15.5MPa。實施例二 本實施例高強(qiáng)度坯體，其基礎(chǔ)坯料按重量百分比的組成為粘土 30%、鉀長石 18%,石英10%、低溫瓷石40%、膨潤土 2%;復(fù)合添加劑按照重量比的組成為羥甲 基丙基纖維素(分子量1.2 X IO6)兩性淀粉(粘度300mpa.s) = 1 3，其用量為基礎(chǔ)坯 料的0.8%。本實施例高強(qiáng)度坯體的制備方法如下(1)將基礎(chǔ)坯料加入快速球磨機(jī)中球磨15min ；(2)然后將復(fù)合添加劑加入快速球磨機(jī)中與基礎(chǔ)坯料一起混合球磨5min ；(3)料漿經(jīng)過噴霧造粒，然后粉料在壓力680MPa下干壓成形而獲得規(guī)格為 3.5 5mmX IOOOmmX 2000mm 的生坯；(4)生坯脫模后在100°C干燥IOOmin即得產(chǎn)品。本實施例大規(guī)格超薄坯體的起模和干燥三點彎曲強(qiáng)度分別為3.2MPa和 15.0MPa。實施例三本實施例高強(qiáng)度坯體，其基礎(chǔ)坯料按重量百分比的組成為粘土 33%、鉀長石 16%,石英9%、低溫瓷石41%、膨潤土 1%;復(fù)合添加劑按照重量比的組成為羥甲基 丙基纖維素(分子量1.0 X IO5)兩性淀粉(粘度500mpa.S) =2 1，其用量為基礎(chǔ)坯料 的 1.2%。
本實施例高強(qiáng)度坯體的制備方法與實施例一不同之處在于步驟(4)中生坯脫 模后在110°c干燥SOmin即得產(chǎn)品。本實施例大規(guī)格超薄坯體的起模和干燥三點彎曲強(qiáng)度分別為3.2MPa和 14.6MPa。實施例四本實施例高強(qiáng)度坯體，其基礎(chǔ)坯料按重量百分比的組成為粘土 30%、鉀長石 17%,石英10%、低溫瓷石40%、膨潤土 3%。復(fù)合添加劑按照重量比的組成為羥甲 基丙基纖維素(分子量9.5 X IO5)兩性淀粉(粘度400mpa.S) = 1 3，其用量為基礎(chǔ)坯 料的0.4%。本實施例高強(qiáng)度坯體的制備方法與實施例一不同之處在于步驟(1)球磨時間 為17min ；步驟(4)生坯脫模后在120°C下干燥70min即得到產(chǎn)品。本實施例大規(guī)格超薄坯體的起模和干燥三點彎曲強(qiáng)度分別為3.5MPa和 16.0MPa。實施例五本實施例高強(qiáng)度坯體，其基礎(chǔ)坯料按重量百分比的組成為粘土 30.5%、鉀長 石15%、石英9%、低溫瓷石44%、膨潤土 1.5%。復(fù)合添加劑按照重量比的組成為 羥甲基丙基纖維素(分子量1.0 X IO5)兩性淀粉(粘度500mpa.S) = 1 1，其用量為基 礎(chǔ)坯料的0.6%。本實施例高強(qiáng)度坯體的制備方法與實施例一不同之處在于步驟(4)中生坯脫 模后在105°C干燥SOmin即得產(chǎn)品。本實施例大規(guī)格超薄坯體的起模和干燥三點彎曲強(qiáng)度分別為3.1MPa和 13.5MPa。實施例六本實施例高強(qiáng)度坯體，其基礎(chǔ)坯料按重量百分比的組成為粘土 32.5%、鉀長 石18%、石英8.5%、低溫瓷石40%、膨潤土 1%。復(fù)合添加劑按照重量比的組成為 羥甲基丙基纖維素(分子量1.0 X IO5)兩性淀粉(粘度500mpa.S) =2 1，其用量為基 礎(chǔ)坯料的0.6%。本實施例高強(qiáng)度坯體的制備方法同實施例一。本實施例大規(guī)格超薄坯體的起模和干燥三點彎曲強(qiáng)度分別為3.0MPa和 13.0MPa。實施例七本實施例高強(qiáng)度坯體，其基礎(chǔ)坯料按重量百分比的組成為粘土 32.5%、鉀長 石13%、石英7%、低溫瓷石45%、膨潤土 2.5%。復(fù)合添加劑按照重量比的組成為 羥甲基丙基纖維素(分子量9.0 X IO5)兩性淀粉(粘度600mpa.S) =3 1，其用量為基 礎(chǔ)坯料的0.6%。本實施例高強(qiáng)度坯體的制備方法與實施例一不同之處在于步驟(4)中生坯脫 模后在110°c干燥IOOmin即得產(chǎn)品。本實施例大規(guī)格超薄坯體的起模和干燥三點彎曲強(qiáng)度分別為3.3MPa和 15.2MPa。
本發(fā)明一種建筑陶瓷干壓粉體成形高強(qiáng)度坯體及其制備方法，各組分的用量及 工藝參數(shù)不局限于上述列舉的實施例。
權(quán)利要求
1.一種建筑陶瓷干壓粉體成形高強(qiáng)度坯體，其特征在于由基礎(chǔ)坯料和復(fù)合添加 劑組成；所述復(fù)合添加劑為羥甲基丙基纖維素和兩性淀粉的組合，其用量為基礎(chǔ)坯料的 0.4 1.2%，按重量比羥甲基丙基纖維素兩性淀粉=1 4 1 4。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑陶瓷干壓粉體成形高強(qiáng)度坯體，其特征在于所述羥 甲基丙基纖維素的分子量為9.0 X IO5 1.2 X 106。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑陶瓷干壓粉體成形高強(qiáng)度坯體，其特征在于所述兩 性淀粉的粘度為300 600mpa.s。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的建筑陶瓷干壓粉體成形高強(qiáng)度坯體，其特征在于 所述基礎(chǔ)坯料按重量百分比其組成為粘土 30 35%、鉀長石10 20%、石英5 10 %、低溫瓷石40 45 %、膨潤土 1 3 %。
5.權(quán)利要求1-4之一所述建筑陶瓷干壓粉體成形高強(qiáng)度坯體的制備方法，包括以下步驟(1)將所述基礎(chǔ)坯料加入快速球磨機(jī)中球磨15 20min；(2)然后將所述復(fù)合添加劑加入快速球磨機(jī)中與基礎(chǔ)坯料一起混合球磨3 5min；(3)料漿經(jīng)過噴霧造粒，然后粉料干壓成形而獲得生坯；(4)生坯脫模后在100 120°C下干燥60 IOOmin即得產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種建筑陶瓷干壓粉體成形高強(qiáng)度坯體，由基礎(chǔ)坯料和復(fù)合添加劑組成；所述復(fù)合添加劑為羥甲基丙基纖維素和兩性淀粉的組合，其用量為基礎(chǔ)坯料的0.4～1.2％，按重量比羥甲基丙基纖維素∶兩性淀粉＝1～4∶1～4。本發(fā)明還公開了上述高強(qiáng)度坯體的制備方法。本發(fā)明有效提高了坯體強(qiáng)度，可獲得質(zhì)量符合要求的高強(qiáng)度坯體，同時有利于提高產(chǎn)品的合格率、降低生產(chǎn)成本，而且工藝簡單、易于控制，有利于推廣和應(yīng)用。
文檔編號C04B33/00GK102010181SQ20101029553
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者周健兒, 李家科, 楊柯, 汪永清, 馬玉琦 申請人:景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院