專利名稱：一種衛(wèi)生陶瓷坯體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型衛(wèi)生陶瓷坯體，更進(jìn)一步，涉及一種衛(wèi)生陶瓷坯體的熔劑系統(tǒng)，屬于衛(wèi)生陶瓷領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
衛(wèi)生陶瓷是指衛(wèi)生和清潔盥洗用的陶瓷用具。中國衛(wèi)生陶瓷行業(yè)相對于整個國際市場來講起步較晚，衛(wèi)生陶瓷在中國還是一個新興行業(yè)。但緣于在陶瓷工藝上有著良好的傳承，加上我國衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)業(yè)的不斷努力，在引進(jìn)和消化國外先進(jìn)技術(shù)和裝備及學(xué)習(xí)國外的管理經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，取得了重大的發(fā)展，已達(dá)到甚至超過了國外一線品牌的水平。
近年來，隨著中國城鎮(zhèn)改造、房地產(chǎn)開發(fā)不斷深入，衛(wèi)生陶瓷行業(yè)迎來了一個新的黃金發(fā)展時期，越來越多的陶瓷生產(chǎn)企業(yè)加入到這一行列中，產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)張，出現(xiàn)了前所未有的“繁榮”。2011年1-9月，衛(wèi)生陶瓷制品制造業(yè)銷售收入總額達(dá)到311. 078億元，同比增長34. 75% ;利潤總額達(dá)到20. 661億元，同比增長8. 91%?！笆濉逼陂g，城鎮(zhèn)化和新農(nóng)村建設(shè)為衛(wèi)生陶瓷提供了穩(wěn)步增長空間。居民住宅、公共建筑以及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，特別是新農(nóng)村及中西部地區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)快速發(fā)展，對衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品需求拉動較大。由此可見，“十二五”是我國衛(wèi)生陶瓷行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的關(guān)鍵時期，未來我國衛(wèi)生陶瓷行業(yè)前景看好。但是，衛(wèi)生陶瓷行業(yè)是一個高能耗、高原料消耗的行業(yè)，行業(yè)總體發(fā)展受到全球性能源短缺和國家節(jié)能降耗政策的嚴(yán)重制約。發(fā)展高質(zhì)量、節(jié)能型衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)業(yè)是未來發(fā)展的方向。目前，國內(nèi)衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)業(yè)能耗水平與國際先進(jìn)水平相比還存在較大差距，例如，燒成熱耗方面先進(jìn)國家3350 8370kJ/kg;中國5023 12558 (大中型企業(yè))kj/kg ;綜合熱耗方面先進(jìn)國家238 476kg標(biāo)煤/t ;中國400 1800 (大中型企業(yè))kg標(biāo)煤/t。我國衛(wèi)生陶瓷能耗指標(biāo)與國外仍然有很大的差距，同時也反映了我國陶瓷工業(yè)節(jié)能的巨大潛力。在衛(wèi)生陶瓷節(jié)能發(fā)展上，許多科技人員做出了大量的研究工作，主要集中在實(shí)現(xiàn)衛(wèi)生陶瓷低溫快燒方面，例如，增加熔劑性成分和含量，選用適于快燒的原料(如硅灰石、透輝石)等。實(shí)現(xiàn)低溫快燒是燒成節(jié)能的有效途徑。高溫?zé)赡芎淖罡?，燒成溫度如?280°C降到1180°C，燒成能耗可降低近30%。低溫快燒目前國內(nèi)已取得長足進(jìn)步，但還有很大潛力。如潮州地區(qū)的衛(wèi)生瓷廠，基本上是一個配方，燒成溫度均在1230-1260°C，產(chǎn)量大(占全國40%)。在降低燒成溫度上做些工作，即可有巨大的節(jié)能總量。但是，增加熔劑性成分和含量，片面降低燒成溫度，會帶來嚴(yán)重的不利影響。大量熔劑產(chǎn)生的高溫熔體低溫下轉(zhuǎn)變?yōu)椴Ａ啵瑫?yán)重降低衛(wèi)生陶瓷的理化性能，如強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性等，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的大幅下滑。因此說，衛(wèi)生陶瓷的低溫快燒和產(chǎn)品質(zhì)量的提高是一對長期困惑產(chǎn)業(yè)界的矛盾。
發(fā)明目的及內(nèi)容本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種新型衛(wèi)生陶瓷坯體組成，進(jìn)一步講，是提供一種新型熔劑系統(tǒng)，該熔劑系統(tǒng)，一方面可以完全替代長石熔劑實(shí)現(xiàn)衛(wèi)生瓷坯體的低溫液相燒結(jié)，另一方面，在瓷胎冷卻過程中，該熔劑可以幾乎全部晶化，轉(zhuǎn)變?yōu)闃O細(xì)小晶體，這樣在不改變衛(wèi)生瓷外觀質(zhì)量的前提下，將衛(wèi)生瓷瓷胎中的玻璃相幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)闃O細(xì)小晶體，顯著提升其瓷胎的理化性能，尤其是機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性，從而有效解決了衛(wèi)生陶瓷的低溫快燒和產(chǎn)品質(zhì)量的提高的矛盾。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明衛(wèi)生陶瓷坯體，由石英、熔劑、粘土等原料組成，其中，所述的熔劑為一種合成熔劑，該熔劑包含以下組分以摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)，SiO2 45. O 70. 0%，Al2O31. O 8. 0%，堿金屬氧化物1. O 10. 0%，堿土金屬氧化物O. O 40. 0%，B2O3 5. O 20. 0%。
或者，所述的熔劑包含以下化學(xué)組分以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，SiO2 45. O 70. 0%，Al2O33. O 12. 0%,堿金屬氧化物2. O 10. 0%,堿土金屬氧化物O. O 42. 0%, B2O3 5. O 20. 0%。其中，所述的堿金屬氧化物為氧化鋰、氧化鉀、氧化鈉中的任意一種或其任意組合；所述的堿土金屬氧化物為氧化鈣、氧化鎂、氧化鋅、氧化鋇、氧化鍶中的任意一種或其任意組合。另外，本發(fā)明所述衛(wèi)生陶瓷坯體的熔劑還包含二氧化鈦、二氧化鋯、硅酸鋯、氟化鈣、骨灰、磷酸鈣中的任意一種或其任意組合，其含量以摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)為O 10. 0%?；蛘?，所述的熔劑還包含二氧化鈦、二氧化鋯、硅酸鋯、氟化鈣、骨灰、磷酸鈣中的任意一種或其任意組合，其含量以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)為O 15. 0%。優(yōu)化選擇，本發(fā)明所述衛(wèi)生陶瓷坯體所用的合成熔劑包含以下組分以摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)，SiO2 55. O 65. 0%，Al2O3 3. O 6. 0%，堿金屬氧化物3. O 7. 0%，堿土金屬氧化物
8.O 25. 0%，B2O3 8. O 15. 0%?；蛘?，所述的合成熔劑包含以下化學(xué)組分以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，SiO2 50. O 65. 0%，Al2O3 4. 5 10. 0%，堿金屬氧化物4. O 9. 0%，堿土金屬氧化物10. O 30. 0%，B203 9. O 16. 0%。本發(fā)明所述衛(wèi)生陶瓷坯體所用的合成熔劑的制備方法是將所述化學(xué)組分對應(yīng)的各種原料預(yù)先混合均勻后，在1250 1650°C溫度下熔融、水淬后，便得到所述的合成熔劑。所述的合成熔劑在衛(wèi)生陶瓷坯體中的用量，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，為5 30%。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)特點(diǎn)和效果1、本發(fā)明采用SiO2-Al2O3-R2O-RO-B2O3系統(tǒng)為熔劑系統(tǒng)的基礎(chǔ)組成，并且輔以各種弓I晶劑和細(xì)晶劑，如TiO2、ZrO2、ZrSiO4、氟化鈣、骨灰、磷酸鈣，等，既保證了熔劑系統(tǒng)在高溫下可以具有長石熔劑相同的燒結(jié)行為(熔體高溫粘度、高溫粘度隨溫度變化的速率)，完全可以替代長石熔劑，實(shí)現(xiàn)衛(wèi)生瓷的低溫液相燒結(jié)，又保證了熔劑系統(tǒng)在瓷胎冷卻過程中能夠整體析晶，且析出的晶體為極細(xì)小晶體，從而保證了本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明合成熔劑的SEM照片、XRD圖片和差熱-失重曲線見附圖所示。2、在衛(wèi)生瓷坯體中，采用本發(fā)明合成熔劑等量替代長石熔劑后，衛(wèi)生瓷制品的外觀質(zhì)量沒有任何改變，但燒成溫度顯著降低，實(shí)驗(yàn)表明，可以降低50 100°C。3、采用本發(fā)明合成熔劑等量替代長石熔劑后，衛(wèi)生瓷瓷胎的理化性能得到大幅度提高。實(shí)驗(yàn)表明，衛(wèi)生瓷的機(jī)械抗彎強(qiáng)度可以提高30 50%，性能提高非常顯著。4、實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)生瓷生產(chǎn)低溫節(jié)能燒成和高性能的完美統(tǒng)一。


附圖1本發(fā)明合成熔劑的SEM照片；附圖2本發(fā)明合成熔劑的XRD圖片；附圖3本發(fā)明合成熔劑的差熱-失重曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實(shí)施例1 :本發(fā)明衛(wèi)生瓷坯體，由石英、熔劑、粘土等原料組成，所述的熔劑為一種合成熔劑，包含以下化學(xué)組分以摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)，SiO2 63. 5%，Al2O3 3. 2%，K2O 3. 1%，CaO 4. 0%，MgO3. 2%, ZnO 3·1%，Β203 12. 7%，氟化鈣2. 4%，氧化鋯4. 8%。或者，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，SiO2 57.0%，Al2O3 4. 8%, K2O 4. 5%, CaO 3. 3%, MgO1. 9%, ZnO 3. 9%, B2O3 13. 1%，氟化鈣 2. 7%，氧化鋯
8. 8%。上述合成熔劑的制備方法是將上述化學(xué)組分首先計(jì)算出各自對應(yīng)的各種原料(以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì))鉀長石24%,娃灰石6%,滑石5%,錯英石11. 5%,硼酸21%,石英24%,硝酸鉀2. 5%,氧化鋅3. 5%,螢石2. 5%ο將上述原料預(yù)先混合均勻后，在1380°C溫度下熔融、水淬后，便得到所述的陶瓷坯體燒結(jié)用熔劑系統(tǒng)。本發(fā)明合成熔劑的SEM照片、XRD圖片和差熱-失重曲線見附圖1_3所示。從附圖1可以看出，本發(fā)明合成熔劑高溫熔體冷卻到室溫后，幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小晶體，晶體大小均勻一致，平均在2um左右。從附圖2XRD曲線亦可以看出，本發(fā)明合成熔劑高溫熔體冷卻到室溫后，幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)榫啵瑹o玻璃相存在。從附圖3可以看出，本發(fā)明合成熔劑在測試溫度范圍內(nèi)(0-1100°C)，其差熱曲線為一條平滑DTA曲線，無明顯放熱峰，這說明在測試條件下(O 1100°C)，無法找到合成熔劑熔體的析晶起始溫度，即合成熔劑熔體在1100°C以上就已經(jīng)開始析晶，這與本發(fā)明預(yù)期的高溫快速整體析晶相一致。其它實(shí)施例見下表所示(合成熔劑組成均以摩爾百分?jǐn)?shù)表示)。制備工藝同實(shí)施例1。
權(quán)利要求
1.一種衛(wèi)生陶瓷坯體，由石英、熔劑、粘土等原料組成，其特征在于，所述的熔劑為一種合成熔劑，該熔劑包含以下組分以摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)，SiO2 45. O 70. 0%，Al2O31. O 8. 0%，堿金屬氧化物1. O 10. 0%，堿土金屬氧化物O. O 40. 0%，B2O3 5. O 20. 0%。
2.如權(quán)利要求1所述的衛(wèi)生陶瓷坯體，其特征在于，所述的熔劑包含以下化學(xué)組分以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，SiO2 45. O 70. 0%，Al2O3 3. O 12. 0%，堿金屬氧化物2. O 10. 0%，堿土金屬氧化物 O. O 42. 0%, B2O3 5. O 20. 0%。
3.如權(quán)利要求1所述的衛(wèi)生陶瓷坯體，其特征在于，所述的堿金屬氧化物為氧化鋰、氧化鉀、氧化鈉中的任意一種或其任意組合；所述的堿土金屬氧化物為氧化鈣、氧化鎂、氧化鋅、氧化鋇、氧化鍶中的任意一種或其任意組合。
4.如權(quán)利要求1所述的衛(wèi)生陶瓷坯體，其特征在于，所述的熔劑還包含二氧化鈦、二氧化鋯、硅酸鋯、氟化鈣、骨灰、磷酸鈣中的任意一種或其任意組合，其含量以摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)為.O 10. 0%。
5.如權(quán)利要求2所述的衛(wèi)生陶瓷坯體，其特征在于，所述的熔劑還包含二氧化鈦、二氧化鋯、硅酸鋯、氟化鈣、骨灰、磷酸鈣中的任意一種或其任意組合，其含量以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)為.O 15. 0%。
6.如權(quán)利要求1所述的衛(wèi)生陶瓷坯體，其特征在于，所述的合成熔劑包含以下組分以摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)，SiO2 55. O 65. 0%，Al2O3 3. O 6. 0%，堿金屬氧化物3. O 7. 0%，堿土金屬氧化物 8. O 25. 0%, B2O3 8. O 15. 0%。
7.如權(quán)利要求2所述的衛(wèi)生陶瓷坯體，其特征在于，所述的合成熔劑包含以下化學(xué)組分以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，SiO2 50. O 65. 0%，Al2O3 4. 5 10. 0%，堿金屬氧化物4. O 9. 0%，堿土金屬氧化物10. O 30. 0%, B2O3 9. O 16. 0%。
8.如權(quán)利要求1所述的衛(wèi)生陶瓷坯體，其特征在于，所述的合成熔劑的制備方法是將所述化學(xué)組分對應(yīng)的各種原料預(yù)先混合均勻后，在1250 1650°C溫度下熔融、水淬后，便得到所述的合成熔劑。
9.如權(quán)利要求1所述的衛(wèi)生陶瓷坯體，其特征在于，所述的合成熔劑在衛(wèi)生陶瓷坯體中的用量，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，為5 30%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型衛(wèi)生陶瓷坯體，更進(jìn)一步，涉及一種衛(wèi)生陶瓷坯體的新型熔劑系統(tǒng)，屬于衛(wèi)生陶瓷領(lǐng)域。本發(fā)明衛(wèi)生陶瓷坯體，由石英、熔劑、粘土等原料組成，其中,所述的熔劑為一種合成熔劑，該熔劑包含以下組分以摩爾百分?jǐn)?shù)計(jì)，SiO2 45.0～70.0%，Al2O3 1.0～8.0%，堿金屬氧化物1.0～10.0%，堿土金屬氧化物0.0～40.0%，B2O3 5.0～20.0%。采用本發(fā)明合成熔劑等量替代長石熔劑后，衛(wèi)生瓷的外觀質(zhì)量沒有任何改變，但燒成溫度降低50～100℃，抗彎強(qiáng)度提高30～50%。實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)生瓷生產(chǎn)低溫節(jié)能燒成和高性能的完美統(tǒng)一。
文檔編號C04B35/63GK103011767SQ201210575368
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者王志義, 王暉 申請人:青島科技大學(xué)