《一種滲花瓷質磚及其生產方法》是杭州諾貝爾陶瓷有限公司於2012年9月10日申請的專利，該專利的公布號為CN102795892A，申請公布日為2012年11月28日，發明人是余愛民、甄燕萍、夏昌奎、曾為民、朱愛余、劉開松。該發明涉及建築陶瓷技術領域。
《一種滲花瓷質磚及其生產方法》所述方法包括以下步驟：（1）按常規方法製備瓷質磚粉料，備用；（2）滲花瓷質磚用水溶性滲花墨水的製備；（3）滲花瓷質磚用麵漿的製備；（4）瓷質磚生坯的製備；（5）乾燥；（6）施麵漿；（7）噴墨印刷；（8）乾燥和燒成；（9）磨邊；（10）揀選、包裝、入庫。該發明的有益效果是解決了2012年9月之前的技術中存在的滲花瓷質磚生產過程中採用滲花技術得到的圖案發色不夠鮮艷和豐富，後續拋光過程中消耗磨料、能源和工業用水較大，而且產生了大量的拋光廢料，影響和污染了環境，以及滲花瓷質磚對坯體原料要求較高導致生產成本增加、資源浪費較大的問題，提供了一種更環保經濟、裝飾效果更豐富的滲花瓷質磚的生產方法。
2017年12月11日，《一種滲花瓷質磚及其生產方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
基本介紹
- 中文名：一種滲花瓷質磚及其生產方法
- 申請人：杭州諾貝爾陶瓷有限公司
- 申請日：2012年9月10日
- 申請號：2012103314406
- 公布號：CN102795892A
- 公布日：2012年11月28日
- 發明人：余愛民、甄燕萍、夏昌奎、曾為民、朱愛余、劉開松
- 地址：浙江省杭州市餘杭區臨平街道臨平大道1133號
- 分類號：C04B41/85(2006.01)I
- 代理機構：杭州華知專利事務所
- 代理人：張德寶
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
2012年前，滲花瓷質磚產品為達到仿天然石材紋理的效果，普遍採用“滲花”拋光技術。該技術是拋光磚生產中對釉面磚印花技術的改進，通過絲網給磚坯印刷網版上固有的圖案紋理，採用諸如銅離子、鎳離子、錳離子等可溶性化工鹽滲透到坯體的深部，經過高溫燒成形成離子固有的顏色，產生圖案。由於可溶性鹽的滲透性，使得產品燒成和拋光後仍能留下花紋圖案。採用“滲花”技術生產的滲花拋光磚圖案較為豐實，但該類拋光磚需要的滲花深度較深，約為2～3毫米，可選的滲花液用可溶性化工鹽類極其有限，導致滲花拋光磚的色彩極為有限，發色不夠鮮艷，花色不夠豐富。另外，拋光磚燒成後需要進行磨邊拋光和防污處理。在拋光過程中，需要進行刮平定厚，然後再粗拋、精拋，整個磨削厚度約0.5～0.8毫米，不僅消耗大量磨料、能源和工業用水，而且產生大量拋光廢渣；由於這些拋光廢渣容易產生髮泡作用而難以在生產中回收利用，2012年前只能採用填埋的方式處理，不僅占用大量土地，而且影響和污染環境。
另一方面，由於2012年9月之前的滲花瓷質磚均為通體磚，坯體上下均勻一致，而滲花瓷質磚的坯體原料本身優劣差別較大，主要體現在成分、白度和雜質含量等指標上，如生產滿足消費者需求的產品，則需用較好的原料，造成生產成本的上升。
發明內容
專利目的
《一種滲花瓷質磚及其生產方法》要解決的是2012年9月之前的技術中存在的滲花瓷質磚生產過程中採用滲花技術得到的圖案發色不夠鮮艷和豐富，後續拋光過程中消耗磨料、能源和工業用水較大，而且產生了大量的拋光廢料，影響和污染了環境，以及滲花瓷質磚對坯體原料要求較高導致生產成本增加、資源浪費較大的問題，提供了一種更環保經濟、裝飾效果更豐富的滲花瓷質磚的生產方法。
技術方案
《一種滲花瓷質磚及其生產方法》包括以下步驟：
（1）按常規方法製備瓷質磚粉料，備用；
（2）滲花瓷質磚用水溶性滲花墨水的製備，所述的墨水中選自以下的一種或幾種物質：含有Fe的水溶性金屬鹽、含有Au的水溶性金屬鹽、含有Cr的水溶性金屬鹽、含有Co的水溶性金屬鹽；
（3）滲花瓷質磚用麵漿的製備，所述麵漿中包括以下重量比例的組分：SiO2：60%～70%，Al2O3：15%～25%，MgO+CaO：0～3%，K2O+Na2O：3.5%～8%，ZnO：0.2%～5%，TiO2：0.2%～5%，餘量為雜質，麵漿的細度為325目篩餘量在0.5%以內，比重為1.60～1.90克/立方厘米，備用；
（4）瓷質磚生坯的製備：將步驟（1）中製得的瓷質磚粉料均勻鋪布在壓磚機模腔中，在25～50MPa的壓力下，將瓷質磚粉料壓製成瓷質磚生坯；
（5）乾燥：將瓷質磚生坯在乾燥窯中於80～250℃下烘乾；
（6）施麵漿：將步驟（3）製備的滲花瓷質磚用麵漿施在乾燥後的瓷質磚生坯表面，單位面積所施麵漿的重量為800～1500克/平方米；
（7）噴墨印刷：將步驟（2）製得的滲花瓷質磚用水溶性滲花墨水採用數碼噴墨印刷機按設計好的圖案噴塗在施過麵漿的瓷質磚生坯上；
（8）乾燥和燒成：將噴塗墨水的瓷質磚生坯再在乾燥窯中於60～100℃下烘乾，接著在輥道窯中使用常規的瓷質磚燒成溫度制度、壓力制度和氣氛制度，將噴塗墨水的瓷質磚生坯一次燒成，燒成溫度為1150～1250℃，燒成周期為40～120分鐘，製得滲花瓷質磚半成品；
（9）磨邊：利用常規的磨邊加工設備，對半成品磚進行磨邊處理，製得滲花瓷質磚成品，該滲花瓷質磚其圖案紋理滲入深度約為0.3～0.5毫米；
（10）揀選、包裝、入庫。
以上步驟中，凡未加特別說明的，都採用2012年9月之前技術中的常規控制手段。為完成第二個發明目的，採用的是按上述步驟生產的滲花瓷質磚。該發明的生產步驟中，步驟（2）、（3）、（6）是該發明的關鍵。
在步驟（2）中，該發明採用的滲花瓷質磚用水溶性滲花墨水是一種適用於噴墨印刷的陶瓷滲透墨水，它是以可發色的可溶性有機或無機金屬鹽、溶劑及調節助劑配製的具有滲透性質的水溶性陶瓷墨水。
該發明所採用的滲花瓷質磚用水溶性滲花墨水的成分和性能均不同於2012年9月之前的滲花磚生產所用的滲花液和普通陶瓷磚噴墨印刷用墨水。2012年9月之前的滲花磚用滲花液主要成分為有著色能力的金屬無機或有機鹽、溶劑和各種助劑，對其粘度值具有一定的要求，使用時需要配合印油和助滲劑，以絲網印刷或者輥筒印刷的方式塗布，圖案種類單一，色彩種類有限；而該發明所採用的滲花瓷質磚用水溶性滲花墨水為水溶性著色離子的溶液，著色離子以離子或者離子團的狀態存在，可以採用數碼噴墨印刷設備進行噴墨印刷，圖案紋理清晰，色彩豐富，立體感強。與普通陶瓷磚噴墨印刷用墨水為無機色料的懸浮液，只能附著在陶瓷磚坯體表面、不適宜拋光不同，該發明所採用的滲花瓷質磚用水溶性墨水粘度值和表面張力較低，與滲花瓷質磚用麵漿之間的潤濕性好，能夠滲透入滲花瓷質磚用麵漿中，形成立體著色，增強了印刷圖案的立體感效果，且可對半成品滲花瓷質磚進行拋光處理。
該發明所用的滲花瓷質磚用水溶性滲花墨水與2012年9月之前的滲花液在呈色機理方面存在不同，尤其是不同著色離子所形成的混合顏色，體現出不同的呈色效果。2012年9月之前的滲花液是由不同的著色劑按一定濃度比例配比混合，預配製出具有特定顏色的滲花液，燒成時滲花液中的可溶性鹽滲入陶瓷坯體或釉體內部並在高溫燒成中與坯體或釉體發生化學反應，生成具有特定顏色的晶體化合物而顯色，其顯色效果受到所用的滲花液種類的限制，表現為色彩種類非常有限，色調單一，且圖案紋理不夠細膩；而該發明所用的滲花瓷質磚用水溶性滲花墨水的顯色是通過不同的噴墨印刷機噴頭噴印各種顏色的墨水，根據噴墨印刷圖案的色彩按一定的比例噴印不同顏色的微小墨滴，各墨滴相互獨立，經高溫燒成後各墨滴獨立發色，由於各種顏色墨滴的數量、排布不同，整體即呈現出不同色彩。這種呈色方式的特點在於，通過調整不同顏色的墨水的噴墨量和噴塗位置，即可精確控制微小區域內顏色的色調、飽和度和明度值，可得到具有一系列色階明顯的色彩，印刷圖案清晰細膩，呈色效果更加豐富。
在步驟（3）中，該發明採用的滲花瓷質磚用麵漿中特別添加了有利於滲花墨水呈色的組分，如ZnO、TiO2等輔助著色劑。鑒於水溶性滲花墨水中的可溶性著色劑的種類和溶解度有限，一定程度上限制了燒成後的色彩的飽和度值，為製備色彩豐富的新型滲花瓷質磚，該發明在所用滲花瓷質磚麵漿中選擇性加入各種輔助著色劑。施麵漿後的坯體經噴墨印刷後，水溶性滲花墨水中的著色金屬離子滲入麵漿層內部，與麵漿中的輔助著色劑在高溫燒成過程中發生化學反應，形成與所用水溶性滲花墨水燒成之後色調相同的晶體化合物，可顯著提高水溶性滲花墨水燒成後色彩的飽和度，增強墨水的呈色效果。如在麵漿中加入一定的ZnO，可增強藍色滲花墨水燒成之後的色彩飽和度，同時對黃色和紅色墨水的呈色效果並無干擾作用；其他幾種金屬氧化物亦對特定的色調有明顯的增強效果。
在步驟（6）中，該發明滲花瓷質磚施麵漿的目的不僅是為了裝飾美觀，通過施加不同組成成分的滲花瓷質磚麵漿，還可製備具有不同裝飾效果或使用性能的新型滲花瓷質磚。如在瓷質磚生坯表面施透明麵漿，再噴墨、燒成後可呈現出具有立體感裝飾效果的圖案。
作為優選，所述步驟（3）中麵漿的化學組成為SiO2：64%～68%，Al2O3：16%～20%，MgO+CaO：0～2.5%，K2O+Na2O：6%～8%，ZnO：0.2%～4%，TiO2：0.2%～4%，餘量為雜質。燒成後既能呈現出色彩豐富、紋理清晰的圖案效果，同時磚體又具有瓷質磚坯體的高耐磨性和陶瓷釉層的高耐污性的優點。
作為優選，在步驟（9）磨邊處理之後，採用拋光處理。在該發明所製備的新型瓷質滲花磚的工藝中，拋光處理是非必要的工藝步驟。經磨邊後的成品磚可以磨邊後柔拋或全拋光，也可不拋光，保留自然燒成的表面。若對該發明所製備的新型瓷質滲花磚表面進行拋光處理，即可獲得一種新型滲花瓷質拋光磚。該發明滲花瓷質磚的水溶性墨水滲透深度較小，約為0.3～0.5毫米，在拋光過程中可以無需進行刮平定厚而直接進行粗拋和精拋，並且可以採用彈性磨塊進行拋光即可達到最終的拋光效果。滲花磚原有拋光工藝的磨削量約為0.5～0.8毫米，而該發明採用的滲花瓷質磚的新拋光工藝的磨削量約為0.1～0.3毫米，大大降低了磨削量，減少了磨料消耗、能源消耗和拋光廢渣的產生量。
改善效果
採用《一種滲花瓷質磚及其生產方法》所述生產方法製得滲花瓷質磚。與2012年9月之前的技術相比，採用上述生產方法製備滲花瓷質磚，具有以下顯著有益效果：
1）該發明所用的滲花瓷質磚用水溶性滲花墨水和麵漿，顯著提高水溶性滲花墨水燒成後色彩的飽和度，增強墨水的呈色效果；
2）採用的滲花瓷質磚的新拋光處理方法磨削量約為0.1～0.3毫米，大大降低了磨削量，減少了磨料消耗、能源消耗和拋光廢渣的產生量；
3）採用上述生產工藝製得的滲花瓷質磚既能呈現出色彩豐富、紋理清晰的圖案效果，同時磚體又具有瓷質磚坯體的高耐磨性和陶瓷釉層的高耐污性的優點。
權利要求
1.《一種滲花瓷質磚及其生產方法》其特徵在於，它包括以下步驟：
（1）按常規方法製備瓷質磚粉料，備用；
（2）滲花瓷質磚用水溶性滲花墨水的製備，所述的墨水中選自以下的一種或幾種物質：含有Fe的水溶性金屬鹽、含有Au的水溶性金屬鹽、含有Cr的水溶性金屬鹽、含有Co的水溶性金屬鹽；
（3）滲花瓷質磚用麵漿的製備，所述麵漿中包括以下重量比例的組分：SiO2：60%～70%，Al2O3：15%～25%，MgO+CaO：0～3%，K2O+Na2O：3.5%～8%，ZnO：0.2%～5%，TiO2：0.2%～5%，餘量為雜質，麵漿的細度為325目篩餘量在0.5%以內，比重為1.60～1.90克/立方厘米，備用；
（4）瓷質磚生坯的製備：將步驟（1）中製得的瓷質磚粉料均勻鋪布在壓磚機模腔中，在25～50MPa的壓力下，將瓷質磚粉料壓製成瓷質磚生坯；
（5）乾燥：將瓷質磚生坯在乾燥窯中於80～250℃下烘乾；
（6）施麵漿：將步驟（3）製備的滲花瓷質磚用麵漿施在乾燥後的瓷質磚生坯表面，單位面積所施麵漿的重量為800～1500克/平方米；
（7）噴墨印刷：將步驟（2）製得的滲花瓷質磚用水溶性滲花墨水採用數碼噴墨印刷機按設計好的圖案噴塗在施過麵漿的瓷質磚生坯上；
（8）乾燥和燒成：將噴塗墨水的瓷質磚生坯再在乾燥窯中於60～100℃下烘乾，接著在輥道窯中使用常規的瓷質磚燒成溫度制度、壓力制度和氣氛制度，將噴塗墨水的瓷質磚生坯一次燒成，燒成溫度為1150～1250℃，燒成周期為40～120分鐘，製得滲花瓷質磚半成品；
（9）磨邊：利用常規的磨邊加工設備，對半成品磚進行磨邊處理，製得滲花瓷質磚成品，該滲花瓷質磚其圖案紋理滲入深度約為0.3～0.5毫米；
（10）揀選、包裝、入庫。
2.根據權利要求1所述的一種滲花瓷質磚生產方法，其特徵在於，在步驟（9）磨邊處理之後，進一步採用拋光處理。
3.根據權利要求1所述的一種滲花瓷質磚生產方法，其特徵在於，所述步驟（3）中的麵漿的化學組成優選為：SiO2：64%～68%，Al2O3：16%～20%，MgO+CaO：0～2.5%，K2O+Na2O：6%～8%，ZnO：0.2%～4%，TiO2：0.2%～4%，餘量為雜質。
4.如權利要求1或2或3所述的方法製得的滲花瓷質磚。
實施方式
實施例1
（1）瓷質磚粉料的製備：採用普通陶瓷粉料製備工藝，選用高嶺土、長石、石英等類原料，通過配料、濕法球磨製漿、噴霧乾燥造粒，製得含水率為7%、粒徑在20～120目的顆粒狀陶瓷粉料，化學組成範圍為（重量份）：SiO2：72%，Al2O3：18%，MgO+CaO：2%，K2O+Na2O：4.5%，餘量為雜質，作為瓷質磚粉料備用；
（2）滲花瓷質磚用水溶性滲花墨水的製備，分別為含有Fe的水溶性金屬鹽、含有Cr的水溶性金屬鹽、含有Co的水溶性金屬鹽的水溶性滲花墨水，備用；
（3）滲花瓷質磚用麵漿的製備：採用普通陶瓷釉漿製備工藝，選用高嶺土、長石、石英等類原料，通過配料、濕法球磨，製得細度為325目篩餘量在0.5%以內，比重為1.87克/立方厘米的滲花瓷質磚麵漿，化學組成範圍為（重量份）：SiO2：64%，Al2O3：17%，MgO+CaO：2.0%，K2O+Na2O：6.5%，ZnO：2.5%，TiO2：4.0%，餘量為雜質，其中ZnO，TiO2是作為輔助著色劑加入麵漿中，備用；
（4）瓷質磚坯體的製備：將步驟（1）中製得的瓷質磚粉料均勻鋪布在壓磚機模腔中，在45MPa的壓力下，將瓷質磚粉料壓製成瓷質磚生坯；
（5）乾燥：將瓷質磚生坯在乾燥窯中於150℃下烘乾；
（6）施麵漿：將步驟（3）製得的滲花瓷質磚用麵漿施在乾燥後的瓷質磚生坯上，單位面積施麵漿重量為1200克/平方米；
（7）噴墨印刷：將步驟（2）製得的滲花瓷質磚用水溶性滲花墨水採用數碼噴墨印刷機按設計好的圖案噴塗在施過麵漿的瓷質磚生坯上；
（8）乾燥和燒成：將噴塗墨水的瓷質磚生坯再在乾燥窯中於80℃下烘乾，接著在輥道窯中使用常規的瓷質磚燒成溫度制度、壓力制度和氣氛制度，將噴塗墨水的瓷質磚生坯一次燒成，燒成溫度為1200℃，燒成周期為70分鐘，製得滲花瓷質磚半成品；
（9）磨邊：利用常規的磨邊加工設備對半成品磚進行磨邊處理，製得滲花瓷質磚成品，該滲花瓷質磚其圖案紋理滲入深度約為0.5毫米。
（10）揀選、包裝、入庫。
實施例2
（1）瓷質磚粉料的製備：採用普通陶瓷粉料製備工藝，選用高嶺土、長石、石英等類原料，通過配料、濕法球磨製漿、噴霧乾燥造粒，製得含水率為7%、粒徑在20～120目的顆粒狀陶瓷粉料，化學組成範圍為（重量份）：SiO2：74%，Al2O3：16%，MgO+CaO：2.5%，K2O+Na2O：5%，餘量為雜質，作為瓷質磚粉料備用；
（2）滲花瓷質磚用水溶性滲花墨水的製備，分別為含有Au的水溶性金屬鹽、含有Cr的水溶性金屬鹽、含有Co的水溶性金屬鹽的水溶性滲花墨水，備用；
（3）滲花瓷質磚用麵漿的製備：採用普通陶瓷釉漿製備工藝，選用高嶺土、長石、石英等類原料，通過配料、濕法球磨，製得細度為325目篩餘量在0.5%以內，比重為1.72克/立方厘米的滲花瓷質磚用麵漿，化學組成範圍為（重量份）：SiO2：66.5%，Al2O3：16%，MgO+CaO：2.2%，K2O+Na2O：7.5%，ZnO：2.0%，TiO2：2.0%，餘量為雜質，其中ZnO，TiO2是作為輔助著色劑加入麵漿中，備用；
（4）瓷質磚坯體的製備：將步驟（1）中製得的瓷質磚粉料均勻鋪布在壓磚機模腔中，在50MPa的壓力下，將瓷質磚粉料壓製成瓷質磚生坯；
（5）乾燥：將瓷質磚生坯在乾燥窯中於200℃下烘乾；
（6）施麵漿：將步驟（3）製得的滲花瓷質磚用麵漿施在乾燥後的瓷質磚生坯上，單位面積施麵漿重量為1110克/平方米；
（7）噴墨印刷：將步驟（2）製得的滲花瓷質磚用水溶性滲花墨水採用數碼噴墨印刷機按設計好的圖案噴塗在施過麵漿的瓷質磚生坯上；
（8）乾燥和燒成：將噴塗墨水的瓷質磚生坯再在乾燥窯中於100℃下烘乾，接著在輥道窯中使用常規的瓷質磚燒成溫度制度、壓力制度和氣氛制度，將噴塗墨水的瓷質磚生坯一次燒成，燒成溫度為1220℃，燒成周期為60分鐘，製得滲花瓷質磚半成品；
（9）磨邊和拋光：利用常規的磨邊和拋光加工設備，採用彈性磨塊，對半成品磚進行磨邊和拋光處理，磨削量在0.2毫米，製得滲花瓷質拋光磚成品，該滲花瓷質磚其圖案紋理滲入深度約為0.3毫米。
（10）揀選、包裝、入庫。
榮譽表彰
2017年12月11日，《一種滲花瓷質磚及其生產方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。
