一種仿天然洞石瓷質(zhì)磚的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例提出一種仿天然洞石瓷質(zhì)磚，所述瓷磚的相鄰邊中點(diǎn)連線上存在孔洞的密度ρ中點(diǎn)連線小于所述瓷磚整體平均孔洞密度ρ平均。本發(fā)明實(shí)施例提供的仿天然洞石瓷質(zhì)磚，克服了洞石瓷磚由于結(jié)構(gòu)存在孔洞而造成的應(yīng)力分布不均，從而大幅度降低瓷磚強(qiáng)度的缺點(diǎn)，并同時(shí)保留洞石瓷磚的外觀美感，更加適用于建筑用的高強(qiáng)度洞石瓷磚。
【專利說明】-種仿天然洞石瓷質(zhì)磚

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及瓷磚制造領(lǐng)域，尤其涉及一種仿天然洞石瓷質(zhì)磚。

【背景技術(shù)】
[0002] 建筑陶瓷要求有一定的機(jī)械強(qiáng)度，部分建筑陶瓷材料要求有較高的機(jī)械強(qiáng)度，以 滿足受力使用條件及加工要求。地磚就要求具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，如抗壓強(qiáng)度。地磚的機(jī) 械強(qiáng)度主要決定于材料、結(jié)構(gòu)，同時(shí)與其加工過程相關(guān)。陶質(zhì)材料機(jī)械強(qiáng)度較小，基本上不 用來做地磚，地磚往往選用瓷質(zhì)或炻質(zhì)材料，相對于陶質(zhì)材料，瓷質(zhì)或炻質(zhì)材料的機(jī)械強(qiáng)度 高；結(jié)構(gòu)方面主要取決于陶瓷的作用，例如地磚，采用致密層疊的方式強(qiáng)度就比單層要高， 而且和尺寸有關(guān)系，例如600乘以600、800乘以800或1000乘以1000規(guī)格的瓷磚，各自的 強(qiáng)度是不同的，隨著生產(chǎn)工藝的提高，在滿足強(qiáng)度要求的情況下，瓷磚生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的瓷磚 尺寸才逐步變大；建筑陶瓷生產(chǎn)工藝條件的變動(dòng)（如最高燒成溫度、保溫時(shí)間、欠燒或過燒 等）對地磚機(jī)械強(qiáng)度的影響十分明顯，因此，強(qiáng)度也是檢驗(yàn)現(xiàn)行工藝狀況和制品均一性的 重要指標(biāo)。
[0003] 所謂的抗壓強(qiáng)度，即，材科受到壓縮（擠壓）力作用而破損的最大應(yīng)力稱為抗壓強(qiáng) 度，以MPa為單位表示。測試時(shí)要求地磚等試樣兩平行受壓面不平行度小于0. lmm/cm，不垂 直度度要小于〇. 2_/cm，表面不準(zhǔn)有明顯裂紋和其他缺陷，瓷磚的抗壓強(qiáng)度可用萬能材科 試驗(yàn)機(jī)測得。
[0004] 當(dāng)然，在討論普通陶瓷材料的力學(xué)強(qiáng)度時(shí)，往往要深入討論材料分子的化學(xué)鍵，如 共價(jià)鍵性或離子鍵性材料有更大的硬度與強(qiáng)度，而分子鍵性材料機(jī)械強(qiáng)度往往較小。國標(biāo) GB/T4100. 1- 2006以破壞強(qiáng)度（斷裂模數(shù)）作為建筑陶瓷磚的機(jī)械強(qiáng)度檢測指標(biāo)，規(guī)定： 瓷質(zhì)磚破壞強(qiáng)度不小于35MPa ;炻瓷質(zhì)陶瓷磚斷裂模數(shù)平均值不小于30MPa ;細(xì)炻質(zhì)磚斷裂 模數(shù)平均值不小于22MPa ;炻質(zhì)磚斷裂模數(shù)平均值不小于18MPa ;陶質(zhì)磚的斷裂模數(shù)平均值 不小于15MPa。
[0005] 在目前出現(xiàn)的一種仿天然洞石的瓷磚中，通過特殊材料和加工工藝，可以形成類 似于天然洞石一樣的洞石紋理結(jié)構(gòu)，可用于替代天然洞石作為建筑材料。
[0006] 仿天然洞石瓷磚中，可以分為兩種，一種是具有真實(shí)孔洞的，瓷磚在生產(chǎn)過程中刻 意生成孔洞，例如采用某些受熱產(chǎn)生氣體材料作為面料的一部分，在燒制的時(shí)候材料受熱 產(chǎn)生氣體，氣體從面料中散發(fā)出去從而表面的孔洞。這種仿天然洞石瓷磚和天然洞石比較 接近。另外一種仿天然洞石瓷磚，則是在第一種的基礎(chǔ)上，將產(chǎn)生的孔洞使用透明物質(zhì)填 充，從而形成一種看起來有孔洞，但是摸起來沒有孔洞感覺的瓷磚，這種瓷磚的好處是，可 以作為地磚鋪設(shè)，并且由于孔洞被填充，不會(huì)藏污納垢，方便清潔，同時(shí)又保留了洞石的天 然美感。
[0007] 目前上市面都有上述兩種瓷磚在銷售，但是在實(shí)際的使用中，仿天然洞石瓷磚在 建筑，尤其是在地磚方面的使用，出現(xiàn)了很多不如人意的地方，例如抗壓強(qiáng)度較弱，由于仿 天然洞石瓷磚的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中具有了孔洞，不管該孔洞是否進(jìn)行了填充，孔洞的存在使得瓷 磚在立體厚度上是不均的，由于孔洞的分布是隨機(jī)的，因此孔洞的存在對整塊瓷磚的應(yīng)力 影響也是隨機(jī)的，生產(chǎn)的每一塊瓷磚的強(qiáng)度也是隨機(jī)的，常常容易出現(xiàn)生產(chǎn)出來的瓷磚強(qiáng) 度不夠，無法用于建筑當(dāng)中或在運(yùn)輸、使用過程中發(fā)生斷裂的情況。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于解決瓷磚強(qiáng)度不夠等問題提出一種仿天然洞石瓷質(zhì)磚。
[0009] 為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0010] 一種仿天然洞石瓷質(zhì)磚，所述瓷磚的相鄰邊中點(diǎn)連線上存在孔洞的密度ρ 小于所述瓷磚整體平均孔洞密度P
[0011] 更進(jìn)一步，所述P中點(diǎn)連線小于所述P ￥均/2。
[0012] 更進(jìn)一步，所述P中點(diǎn)連線小于所述P平均/3。
[0013] 更進(jìn)一步，所述P中點(diǎn)連線小于所述P ￥均/4。
[0014] 更進(jìn)一步，所述瓷磚幾何圖形中心點(diǎn)處無孔洞。
[0015] 更進(jìn)一步，所述p中點(diǎn)連線=0。
[0016] 本發(fā)明實(shí)施例提供的仿天然洞石瓷質(zhì)磚，克服了洞石瓷磚由于結(jié)構(gòu)存在孔洞而造 成的應(yīng)力分布不均，從而大幅度降低瓷磚強(qiáng)度的缺點(diǎn)，并同時(shí)保留洞石瓷磚的外觀美感，是 更加適用于建筑用的高強(qiáng)度洞石瓷磚。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1展示仿天然洞石瓷質(zhì)磚縱向截面結(jié)構(gòu)圖；
[0018] 圖2展示仿天然洞石瓷質(zhì)磚平面俯視示意圖；
[0019] 圖3展示常見仿天然洞石瓷質(zhì)磚孔洞分布示意圖；
[0020] 圖4展示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中仿天然洞石瓷質(zhì)磚孔洞分布示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，本發(fā)明實(shí)例在附圖中示出，盡管將結(jié)合這些實(shí)施例來描述本發(fā)明，應(yīng)該理解其并 非要將本發(fā)明限制為這些實(shí)施例。相反，本發(fā)明意欲覆蓋可包括在所附權(quán)利要求所限定的 精神和范圍內(nèi)的替換、修改和等效形式。另外，在對本發(fā)明實(shí)施例的以下詳述中，提出了很 多具體細(xì)節(jié)以使本發(fā)明得到徹底理解。然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，沒有這些具體 細(xì)節(jié)也可實(shí)施本發(fā)明。在其它實(shí)例中，為了不必要地模糊本發(fā)明的方面，未詳細(xì)描述公知的 方法、過程、部件。
[0022] 以下詳細(xì)描述的一些部分是按照模塊、部件、構(gòu)造等及對可在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件上用 其它符號表示來提出的。這些描述和表示是陶瓷制造的技術(shù)人員所使用的、為了將其工作 的實(shí)質(zhì)最有效地傳達(dá)給該領(lǐng)域其它技術(shù)人員的手段。已經(jīng)證明，主要是為了公共使用的原 因，將這些結(jié)構(gòu)或組分稱作層、塊、元素、面積、密度等有時(shí)是方便的。
[0023] 然而，應(yīng)牢記的是，所有這些和相似的術(shù)語應(yīng)與適當(dāng)?shù)奈锢砹肯嚓P(guān)聯(lián)并且僅僅是 適用于這些量的方便標(biāo)記。除非特別指明，否則如以下描述中所顯而易見的，應(yīng)理解在整個(gè) 本發(fā)明中，討論所用的術(shù)語，如"關(guān)聯(lián)"或"經(jīng)過"或"疊加"或"需要"或"確定"或"重復(fù)"或 "執(zhí)行"或"檢測"或"引導(dǎo)"等，指的是陶瓷結(jié)構(gòu)或陶瓷制造設(shè)備的動(dòng)作和過程。
[0024] 圖1展示了仿天然洞石瓷質(zhì)磚縱向截面結(jié)構(gòu)圖。
[0025] 圖1中，展示出仿天然洞石瓷質(zhì)磚100縱向截面，所述縱向截面示出了底料層110， 以及層疊在底料層110之上的面料層120,所述面料層存在至少兩種構(gòu)造，分別是透明的瓷 質(zhì)部122和不透明的瓷質(zhì)部121。瓷質(zhì)部的主要成為為無機(jī)非金屬材料，當(dāng)無機(jī)非金屬材料 的重量組分大于95%時(shí)就可以稱之為瓷質(zhì)部，在一般的制備過程中，瓷質(zhì)部中無機(jī)非金屬 材料的重量組分大于99%，或瓷質(zhì)部中全部為無機(jī)非金屬材料，需要說明的是，實(shí)際中的仿 天然洞石瓷質(zhì)磚，透光的瓷質(zhì)部122在面料層120中的分布式隨機(jī)的，而且形狀、大小不一， 類似于天然洞石的外觀美感。
[0026] 底料層的制備所需要的原料較為普遍，可以參照現(xiàn)有技術(shù)工藝就可以制備得到。
[0027] 不透光的瓷質(zhì)部的制備的原料也是較為普遍的，現(xiàn)在多數(shù)公開的技術(shù)中也實(shí)現(xiàn)了 制備出透光瓷質(zhì)部的配方，例如一種較為普遍的配方為：鈉長石50?70%，燒滑石：10? 14%，碳酸鋇：6?10%，氧化鋅：0?3%，方解石：6?8%，硼酸：6?12%，以及可以包括 少量的不影響透明效果的其他組分，透光瓷質(zhì)部中各組分的重量總數(shù)為100 %，可通過常規(guī) 的燒制工藝得到。
[0028] 本發(fā)明實(shí)施例示出的仿天然洞石瓷質(zhì)磚可以采用現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝制備獲得。
[0029] 圖2展示了仿天然洞石瓷質(zhì)磚平面俯視示意圖。
[0030] 圖2中，展示出仿天然洞石瓷質(zhì)磚100平面俯視形態(tài)，在本發(fā)明實(shí)施例展示的是正 方形的仿天然洞石瓷質(zhì)磚，但根據(jù)實(shí)際情況，仿天然洞石瓷質(zhì)磚還可以是長方形等規(guī)則形 狀。
[0031] 本發(fā)明實(shí)施例展示出的正方形仿天然洞石瓷質(zhì)磚存在幾何學(xué)上的相鄰邊中點(diǎn)連 線130,以及幾何圖形中心點(diǎn)131。
[0032] 圖3展示了常見仿天然洞石瓷質(zhì)磚孔洞分布示意圖。
[0033] 圖3中，展示常見正方形仿天然洞石瓷質(zhì)磚100孔洞分布，所述正方形仿天然洞石 瓷質(zhì)磚的尺寸為建筑中常用的尺寸，例如600CM*600CM、800CM*800CM、1000CM*1000CM等， 圖3中示意性地標(biāo)出該正方形仿天然洞石瓷質(zhì)磚100幾何學(xué)上的兩條相鄰邊中點(diǎn)連線130， 以及必然存在的幾何圖形中心點(diǎn)131，本圖中未標(biāo)出，具體位置可參考圖2所示。需要特別 指出的是，所述標(biāo)示的相鄰邊中點(diǎn)連線130設(shè)定為寬度為1CM的長帶條區(qū)域，幾何圖形中 心點(diǎn)131設(shè)定為以所述幾何圖形中心點(diǎn)為圓心，以1CM為半徑的圓形區(qū)域。
[0034] 圖3中還示意性地標(biāo)出透明的瓷質(zhì)部122和不透明的瓷質(zhì)部121，所示透明的瓷質(zhì) 部122形狀、大小不一，并在所述正方形仿天然洞石瓷質(zhì)磚100上隨機(jī)分布，形成類似于天 然洞石的外觀美感。圖3中透明的瓷質(zhì)部122所形成的孔洞在所述正方形人造瓷磚100面 料層所在的一面隨機(jī)分布，包括分布在兩條設(shè)定寬度為1CM的相鄰邊中點(diǎn)連線130所確定 的長帶條區(qū)域范圍內(nèi)，并且有可能分布在所述幾何圖形中心點(diǎn)為圓心，以1CM為半徑的圓 形區(qū)域。
[0035] 根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，對于例如正方形、長方形等的規(guī)則幾何圖形仿天然洞石瓷質(zhì)磚，由 于孔洞的分布是隨機(jī)的，因此明的瓷質(zhì)部122所形成的孔洞分布在兩條設(shè)定寬度為1CM的 相鄰邊中點(diǎn)連線130所確定的長帶條區(qū)域范圍內(nèi)，從而使得所述仿天然洞石瓷質(zhì)磚的應(yīng)力 局部分布不均，尤其是在所述長帶條區(qū)域范圍內(nèi)，可承受應(yīng)力臨界值比所述長帶條區(qū)域范 圍外的要明顯減小，在局部或整體受壓的時(shí)候，由于長帶條區(qū)域范圍內(nèi)的承受應(yīng)力達(dá)到胡 克效應(yīng)臨界值，導(dǎo)致形變超過所述仿天然洞石瓷質(zhì)磚整體形變值，最后所述仿天然洞石瓷 質(zhì)磚局部或整體發(fā)生不可逆破損，使得所述仿天然洞石瓷質(zhì)磚的強(qiáng)度低于一般拋光瓷磚的 強(qiáng)度，在制造、運(yùn)輸和使用過程中無法有效保障瓷磚乃至建筑物的質(zhì)量。
[0036] 圖4展示了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中仿天然洞石瓷質(zhì)磚孔洞分布示意圖。
[0037] 通過對現(xiàn)有常用仿天然洞石瓷質(zhì)磚容易斷裂的原因分析，結(jié)合胡克效應(yīng)建立仿天 然洞石瓷質(zhì)磚應(yīng)力分布模型，計(jì)算在仿天然洞石瓷質(zhì)磚面料層上各點(diǎn)上應(yīng)力和受力情況， 得出仿天然洞石瓷質(zhì)磚的孔洞優(yōu)選分布，可有效減輕孔洞對仿天然洞石瓷質(zhì)磚強(qiáng)度的影 響。
[0038] 圖4中，展示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中仿天然洞石瓷質(zhì)磚孔洞分布。所述仿天然洞石 瓷質(zhì)磚的孔洞在兩條設(shè)定寬度為1CM的相鄰邊中點(diǎn)連線130所確定的長帶條交叉點(diǎn)區(qū)域內(nèi) 的分布明顯較區(qū)域以外的密度要小。
[0039] 根據(jù)應(yīng)力分布模型計(jì)算得知，兩條設(shè)定寬度為1CM的相鄰邊中點(diǎn)連線130所確定 的長帶條覆蓋區(qū)域以及所述幾何圖形中心點(diǎn)為圓心，以1CM為半徑的圓形區(qū)域，是應(yīng)力分 布集中的區(qū)域，如果通過減少該區(qū)域孔洞的密度，將能夠明顯提高所述區(qū)域的強(qiáng)度。
[0040] 因此，設(shè)計(jì)出理想應(yīng)力分布模型中，所述兩條設(shè)定寬度為1CM的相鄰邊中點(diǎn)連線 130所確定的長帶條區(qū)域內(nèi)以及所述幾何圖形中心點(diǎn)為圓心，以1CM為半徑的圓形區(qū)域內(nèi) 存在孔洞的面積除以所述兩條設(shè)定寬度為1CM的相鄰邊中點(diǎn)連線130所確定的長帶條區(qū)域 以及所述幾何圖形中心點(diǎn)為圓心，以1CM為半徑的圓形區(qū)域的總面積，得出相鄰邊中點(diǎn)連 線上存在孔洞的密度，標(biāo)記為Ρ 將整塊仿天然洞石瓷質(zhì)磚面料層上存在的孔洞面積 除以整塊仿天然洞石瓷質(zhì)磚面料層的總面積，得出瓷磚整體平均孔洞密度，標(biāo)記為Ρ
[0041] 因此，根據(jù)應(yīng)力分布模型，當(dāng)所述仿天然洞石瓷質(zhì)磚的相鄰邊中點(diǎn)連線上存在孔 洞的密度Ρ 小于所述瓷磚整體平均孔洞密度Ρ ￥@時(shí)，就能提高仿天然洞石瓷質(zhì)磚的 強(qiáng)度。
[0042] 優(yōu)選的，所述Ρ中點(diǎn)連線小于所述Ρ ￥均/2。
[0043] 優(yōu)選的，所述Ρ中點(diǎn)連線小于所述Ρ ￥均/3。
[0044] 優(yōu)選的，所述Ρ中點(diǎn)連線小于所述Ρ ￥均/4。
[0045] 優(yōu)選的，仿天然洞石瓷質(zhì)磚幾何圖形中心點(diǎn)處無孔洞。
[0046] 優(yōu)選的，所述P 0,且，仿天然洞石瓷質(zhì)磚相鄰邊中點(diǎn)連線上不存在孔洞。
[0047] 為了驗(yàn)證所述孔洞應(yīng)力分布模型，以及所述P 所述P _比例關(guān)系與仿天 然洞石瓷質(zhì)磚強(qiáng)度的對應(yīng)關(guān)系，通過對上述按照上述參數(shù)要求實(shí)際生產(chǎn)仿天然洞石瓷質(zhì)磚 設(shè)計(jì)測試試驗(yàn)進(jìn)行測試，并與一般的仿天然洞石瓷質(zhì)磚做測試對比。
[0048] 為了表述方便，對上述按照上述參數(shù)要求實(shí)際生產(chǎn)仿天然洞石瓷質(zhì)磚分別以樣品 A、樣品B、樣品C、樣品D、樣品E和樣品F進(jìn)行標(biāo)示，對比例樣品用G標(biāo)示。所述樣品均按照 實(shí)施例具體參數(shù)要求制造：
[0049] 樣品A的P平均具為75. 66%，樣品A的P中點(diǎn)連線為67. 29% ;
[0050] 樣品B的P平均具為76. 01 %，樣品B的P中點(diǎn)連線為34. 89% ;
[0051] 樣品C的P平均具為76. 48%，樣品C的P中點(diǎn)連線為22. 97% ;
[0052] 樣品D的P平均具為75. 87%，樣品D的P中點(diǎn)連線為11. 35% ;
[0053] 樣品E的P 具為75. 99%，樣品E的Ρ μ連線為33. 47%，且仿天然洞石瓷質(zhì)磚 幾何圖形中心點(diǎn)處無孔洞；
[0054] 樣品F的Ρ平均具為72. 08%，樣品F的Ρ中點(diǎn)連線為0% ;
[0055] 對比例樣品G為普通生產(chǎn)的仿天然洞石瓷質(zhì)磚，參數(shù)如下：
[0056] 對比例樣品G的Ρ平均具為76. 46%，樣品G的Ρ中點(diǎn)連線為79. 52%。
[0057] 每種樣品均為6塊，為了配合萬能材科試驗(yàn)機(jī)測試材料尺寸，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)瓷磚 的三種尺寸 600CM*600CM、800CM*800CM、1000CM*1000CM 等比縮小為 600ΜΜ*600ΜΜ、 800ΜΜ*800ΜΜ、1000ΜΜ*10(Κ)ΜΜ三種尺寸，每種尺寸各2塊，按照標(biāo)準(zhǔn)流程和樣式制備獲得。
[0058] 樣品全部經(jīng)過表面拋光處理磨平，光潔度達(dá)4,且所有樣品邊角無缺損，表面無裂 紋，尺寸公差符合上述規(guī)定，樣品兩平行受壓面不平行度小于〇. 1MM/CM，不垂直度要小于 0·2MM/CM。
[0059] 測試設(shè)備為整磚專用萬能材科試驗(yàn)機(jī)，可調(diào)配600ΜΜ*60(ΜΜ、800ΜΜ*80(ΜΜ、 1000ΜΜ*1000ΜΜ三檔整磚測試尺寸。
[0060] 強(qiáng)度計(jì)算公式為：
[0061] 強(qiáng)度（MPa)=破壞荷載（ΚΝ) /樣品面料層面積（ΜΜ2)。
[0062] 表1樣品A測試結(jié)果表
[0063]

【權(quán)利要求】
1. 一種仿天然洞石瓷質(zhì)磚，其特征在于，所述瓷磚的相鄰邊中點(diǎn)連線上存在孔洞的密 度Ρ ΦΑ--Ι?小于所述瓷磚整體平均孔洞常度p平±s。
2. 如權(quán)利要求1所述的仿天然洞石瓷質(zhì)磚，其特征在于，所述Ρ +^^小于所述P /2。
3. 如權(quán)利要求1所述的仿天然洞石瓷質(zhì)磚，其特征在于，所述P +^^小于所述p /3。
4. 如權(quán)利要求1所述的仿天然洞石瓷質(zhì)磚，其特征在于，所述P +^^小于所述p /4。
5. 如權(quán)利要求1所述的仿天然洞石瓷質(zhì)磚，其特征在于，所述瓷磚幾何圖形中心點(diǎn)處 無孔洞
6. 如權(quán)利要求1所述的仿天然洞石瓷質(zhì)磚，其特征在于，所述P 0。
【文檔編號】E04F15/08GK104047411SQ201410310472
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】周燕, 鐘保民, 金國庭, 徐瑜, 祁明 申請人:佛山市東鵬陶瓷有限公司, 廣東東鵬控股股份有限公司, 清遠(yuǎn)納福娜陶瓷有限公司, 廣東東鵬陶瓷股份有限公司