1.本发明涉及建筑陶瓷技术领域，具体涉及一种具有防空鼓功能的瓷质砖坯体及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，随着数字化喷墨技术的广泛应用，以及市场对精细多彩的设计图案的需求提升，大量瓷质建筑陶瓷产品成为墙面装饰的一种选择；而与瓷片等陶制建筑陶瓷相比，瓷质砖作为墙面装饰建筑陶瓷时，其自重对墙面粘结性能的要求更为严苛。因此，合理地调节好粘结强度与陶瓷砖自重，进而解决瓷质砖在墙面上使用时出现的空鼓现象，降低瓷质砖的脱落的风险，消减墙面使用时瓷质砖的伤人可能，成为瓷质砖应用于墙面装饰的一大障碍。
3.目前市场上针对建筑陶瓷在墙面上的防空鼓脱落，一方面是建筑陶瓷的减重，比如形成轻质砖、薄板陶瓷砖等降低建筑陶瓷砖本身单位面积上的自重；另一方面是改进建筑陶瓷的铺贴方式，比如对陶瓷砖实行干挂工艺、采用界面剂等处理建筑陶瓷背面；这些都能一定程度改善空鼓现象，但其制备工艺的难度、施工成本等显著上升。同时，这些方法对于地面应用的建筑陶瓷在成本上影响更大。
4.基于瓷质砖的生产和施工，现有企业针对瓷质砖防空鼓研究，主要的研究集中于粘结剂和底部纹理；在粘结剂方面，将传统的水泥砂浆等改进为瓷砖胶，并使用多层粘结剂进行处理；在瓷质砖底部纹理方面，改进纹路的深浅、纹路的条纹排列方向、纹路的图案形状等；这两种虽然能改善瓷质砖的粘结性能，但未从本质上改变建筑陶瓷在结构陶瓷方面的延伸，而加强建筑陶瓷在结构方面的研究，已经成为建筑陶瓷应用性进行拓展的一个领域。
5.目前已有专利及产品在建筑陶瓷的结构上做出改变，形成具有微观孔结构的“致密层-多孔层”梯度建筑陶瓷。通过孔结构对粘结剂的作用，提高粘结剂与瓷质砖的粘结强度，从而实现瓷质砖的防空鼓效果。但该类梯度建筑陶瓷存在一定的问题，一是造孔剂的成本较高，限制了该方式生产的梯度瓷质砖的应用推广；二是造孔剂的添加方式需单独设置，影响其他品类瓷质砖在生产线上的连续生产，尤其是针对该方式的瓷质砖的粉料吸水率调控和粉料配送。因此，需要对造孔剂和造孔剂的添加方式进行改善。
6.鉴于此，特提出本发明。


技术实现要素：

7.本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种具有防空鼓功能的瓷质砖坯体及其制备方法。
8.本发明的发明构思为：目前具有致密层-多孔层结构的瓷质砖粉料在进行喷雾造粒的过程中高温(700℃)会对碳粉、淀粉、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯和聚乙烯等造孔剂造成氧化，使造孔剂失效。因此，致密层-多孔层结构的瓷质砖造孔剂的添加需要额
外设置工序进行混合。碳化硅和碳化硼在700℃中不会发生化学反应，选择碳化硅或碳化硼作为造孔剂，其在喷雾造粒制作多孔层原料的过程中不发生化学反应，而在烧制瓷质砖的过程中碳化硅或碳化硼参与氧化反应产生气体扩大颗粒之间的空隙而形成多孔结构，达到无需单独设置额外添加造孔剂的工序形成致密层-多孔层结构的目的。
9.本发明的第一方面提供一种具有防空鼓功能的瓷质砖坯体，包括致密层-多孔层结构，所述致密层-多孔层结构包括致密层和多孔层，所述致密层包括致密粉料，所述多孔层包括所述多孔粉料；制备所述多孔粉料的原料组分包括所述致密粉料和造孔粉料，所述造孔粉料包括造孔剂，所述造孔剂包括碳化硅和/或碳化硼。
10.相对于现有技术，本发明的有益效果如下：通过选用碳化硅或碳化硼作为造孔剂，在喷雾造粒的过程中，高温(700℃)并不能使碳化硅或碳化硼发生氧化反应，而在烧结的过程中发生氧化反应产生气体扩大颗粒之间的空隙而形成多孔结构，达到无需在制作多孔粉料时额外设置造孔剂的目的。通过造孔粉料与致密粉料形成多孔粉料，这种方式能更容易控制多孔层的孔隙率，在生产的过程中可以根据所需设置对应的比例生产相应孔隙率的包含致密层-多孔层结构的瓷质砖坯体。
11.优选的，制备所述多孔粉料的原料组分中，按照重量份数计，包括造孔粉料5-40份和致密粉料60-95份。
12.优选的，制备所述多孔粉料的原料组分中，按照重量份数计，包括造孔粉料10-30份和致密粉料70-90份。
13.优选的，制备所述多孔粉料的原料组分中，按照重量份数计，包括造孔粉料20-30份和致密粉料70-80份。
14.优选的，所述碳化硅和所述碳化硼的颗粒尺寸为1000目-1500目。
15.优选的，所述多孔层的厚度占所述瓷质砖坯体的厚度的10％-50％。
16.优选的，所述多孔层的厚度占所述瓷质砖坯体的厚度的10％-20％。
17.优选的，所述多孔层的厚度占所述瓷质砖坯体的厚度的20％-30％。
18.优选的，所述致密粉料包括钾长石、钾砂、钾钠长石、黏土、膨润土、铝矾土、滑石和回收粉；所述造孔粉料还包括钾长石、钾砂、钠长石、钾钠长石、黏土、膨润土、硅灰石、滑石和回收粉。多孔层的造孔粉料由造孔剂和与致密层化学组成相适应的原料构成，能进一步提高多孔层和致密层结合牢固程度，防止多孔层与致密层缩胀程度的差异造成的龟裂、分层。
19.优选的，所述致密粉料，按重量份数计，包括钾长石10-20份、钾砂10-20份、钾钠长石15-25份、黏土25-35份、膨润土5-7份、铝矾土1-3份、滑石1-3份、回收粉5-10份；所述造孔粉料，按重量份数计，包括钾长石10-20份、钾砂10-20份、钠长石5-10份、钾钠长石15-25份、黏土25-35份、膨润土5-7份、硅灰石3-10份、滑石1-3份、回收粉5-10份以及造孔剂0.3-3份。
20.优选的，所述致密粉料的化学成分包括：sio2、al2o3、fe2o3、tio2、cao、mgo、k2o、na2o；所述造孔粉料的化学成分包括：sio2、al2o3、fe2o3、tio2、cao、mgo、k2o、na2o。
21.优选的，所述致密粉料的化学成分包括：65-70％sio2、19-23％al2o3、1.5％fe2o3、0.5％tio2、0.2-1.5％cao+mgo、4-8％k2o+na2o以及小于5％的烧失量；所述造孔粉料的化学成分包括：68-73％sio2、16-20％al2o3、1.5％fe2o3、0.5％tio2、1-3％cao+mgo、6-10％k2o+na2o以及小于6％的烧失量。
22.本发明的第二方面提供一种上述瓷质砖坯体的制备方法，包括以下步骤：(1)将所述造孔粉料与所述致密粉料分别喷雾造粒再混合一起，制得所述多孔粉料；(2)将所述致密粉料和步骤(1)制得的所述多孔粉料分层共同干压成型，制得含有致密层和多孔层的初坯；(3)将步骤(2)制得的所述含有致密层和多孔层的初坯烧制，制得所述瓷质砖坯体。
23.相对于现有技术，本发明的有益效果如下：通过把包含造孔剂的造孔粉料与致密粉料分别喷雾造粒再混合一起，而不另外设置造孔剂的加入步骤，无需额外发泡，不但能够使粉料混合的更均匀、提高瓷质砖坯体的粘结强度，还能降低造孔剂的添加对粉料吸水率和配送的影响，最终达到实现具有防空鼓功能的瓷质砖坯体快速连续生产的目的。由于把包含造孔剂的造孔粉料与致密粉料分别喷雾造粒再混合一起，其造孔粉料的成分是与致密粉料的成分是相匹配的，整个瓷质砖坯体多孔层与致密层的差别主要为孔隙率的差别。瓷质砖坯体多孔层与致密层结合更为牢固，不易分层、开裂。另外，其他造孔剂如如nh4hco3、nacl、caso4等会与水反应，在湿法球磨中这类造孔剂会失去其结构，并会引入部分钠、钙的氧化物而影响建筑陶瓷坯体的烧制温度和外形平整度。而碳化硅与碳化硼作为造孔剂则不会在球磨特别是湿法球磨中与水发生反应，也不会引入其他钠、钙的氧化物而影响建筑陶瓷坯体的烧制温度和外形平整度。
24.优选的，一种所述瓷质砖坯体的制备方法，步骤(1)中，所述造孔粉料与所述致密粉料分别喷雾造粒前，还将所述造孔粉料和所述致密粉料分别球磨。
25.优选的，一种所述瓷质砖坯体的制备方法，所述球磨为湿法球磨。
26.优选的，一种所述瓷质砖坯体的制备方法，步骤(1)中所述致密粉料与所述造孔粉料的颗粒尺寸分布为20目-100目之间占99％-100％。
27.优选的，一种所述瓷质砖坯体的制备方法，所述造孔粉料和所述致密粉料颗粒尺寸分布为：100目-60目之间占0％-1％、60目-40目之间占95％-100％、40目-20目之间占0％-5％、大于20目占0％-1％；粉料的容重≧0.80克/立方厘米。
28.优选的，一种所述瓷质砖坯体的制备方法，步骤(2)中所述干压成型为二次布料干压成型。
29.优选的，一种所述瓷质砖坯体的制备方法，步骤(2)中所述干压成型为多孔粉料在下、致密粉料在上的二次布料正打方式压制成型。
30.优选的，一种所述瓷质砖坯体的制备方法，步骤(3)中所述烧制的参数为：烧制的周期为120-180min，烧制的最高温度为1160-1210℃，最高温度的保温时间为30-45min。
31.本发明的第二方面提供上述瓷质砖坯体在建筑领域中的应用。
32.相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
33.(1)本发明采用合适的造孔剂(碳化硅和/或碳化硼)和造孔粉料混入致密粉料的方式，降低造孔剂的添加对粉料吸水率、配送和生产成型的影响，最终达到实现具有防空鼓功能的瓷质砖坯体快速连续生产的目的。
34.(2)进一步限定多孔层的厚度以及限定多孔粉料中造孔粉料和致密粉料的重量计数份，能够使得瓷质砖坯体获得合适的吸水率以及提高粘接强度。
35.(3)把造孔剂的加入设置为把包含造孔剂的造孔粉料与致密粉料分别喷雾造粒再混合一起制得多孔粉料，达到实现具有致密层和多孔层的瓷质砖坯体快速连续生产的目的。
具体实施方式
36.为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
37.以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
38.实施例1
39.一种具有防空鼓功能的瓷质砖坯体，依次包括致密层、多孔层，致密层包括致密粉料，多孔层包括多孔粉料；制备多孔粉料的原料组分包括致密粉料和造孔粉料，造孔粉料包括造孔剂，造孔剂包括碳化硅。
40.多孔粉料的原料组分中，按照重量份数计，包括多孔粉料10份和致密粉料90份；多孔层的厚度占所述瓷质砖坯体的厚度的10％。
41.致密粉料包括以下按重量份数计的组分：钾长石10份、钾砂10份、钾钠长石25份、黏土35份、膨润土7份、铝矾土3份、滑石3份、回收粉7份；配置的致密层原料的化学成分以质量百分比计包括：70％sio2、19.6％al2o3、1.2％fe2o3、0.3％tio2、1.5％cao+mgo、4％k2o+na2o以及3.4％的烧失量。
42.造孔层粉料包括以下按重量份数计的组分：钾长石10份、钾砂10份、钠长石10份、钾钠长石15份、黏土35份、膨润土7份、硅灰石3份、滑石2份、回收粉8份以及造孔剂1份；配置的造孔原料的化学成分以质量百分比计包括：69.2％sio2、16％al2o3、0.8％fe2o3、0.4％tio2、2.1％cao+mgo、6.9％k2o+na2o以及4.6％的烧失量；造孔剂为碳化硅且其粒径为1500目。
43.具有防空鼓功能的瓷质砖坯体的制备方法，包括以下步骤：
44.(1)致密粉料经湿法球磨、喷雾造粒，造孔粉料经湿法球磨、喷雾造粒。造孔粉料和致密粉料颗粒尺寸分布为：100目-60目之间占0％-1％、60目-40目之间占95％-100％、40目-20目之间占0％-5％、大于20目占0％-1％；粉料的容重≧0.80克/立方厘米。按照重量份数计，造孔粉料10份与致密粉料90份，经混合制得多孔粉料。
45.(2)致密粉料和多孔粉料采用多孔粉料在下、致密粉料在上的二次布料正打方式压制成型制得含有致密层和多孔层的初坯，多孔层的厚度占所述瓷质砖坯体的厚度的10％。
46.(3)含有致密层和多孔层的初坯经烘干后烧制，烧制周期150min，烧制最高温度为1180℃，最高温度保温时间40min，制得瓷质砖坯体。
47.实施例2
48.一种具有防空鼓功能的瓷质砖坯体，依次包括致密层、多孔层，致密层包括致密粉料，多孔层包括多孔粉料；制备多孔粉料的原料组分包括致密粉料和造孔粉料，造孔粉料包括造孔剂，造孔剂包括碳化硅。
49.多孔粉料的原料组分中，按照重量份数计，包括多孔粉料20份和致密粉料80份；多孔层的厚度占所述瓷质砖坯体的厚度的20％。
50.致密粉料包括以下按重量份数计的组分：钾长石13份、钾砂15份、钾钠长石20份、黏土34份、膨润土5份、铝矾土2份、滑石1份、回收粉10份；配置的致密层原料的化学成分以质量百分比计包括：67.8％sio2、20.2％al2o3、0.9％fe2o3、0.3％tio2、0.7％cao+mgo、7％
k2o+na2o以及3.1％的烧失量。
51.造孔层粉料包括以下按重量份数计的组分：钾长石15份、钾砂15份、钠长石8份、钾钠长石18份、黏土25份、膨润土5份、硅灰石5份、滑石2份、回收粉6.5份以及造孔剂0.5份；配置的造孔原料的化学成分以质量百分比计包括：68.4％sio2、17.2％al2o3、0.6％fe2o3、0.3％tio2、2.4％cao+mgo、7.8％k2o+na2o以及3.3％的烧失量；造孔剂碳化硅且粒径为1000目。
52.具有防空鼓功能的瓷质砖坯体的制备方法，包括以下步骤：
53.(1)致密粉料经湿法球磨、喷雾造粒，造孔粉料经湿法球磨、喷雾造粒。造孔粉料和致密粉料颗粒尺寸分布为：100目-60目之间占0％-1％、60目-40目之间占95％-100％、40目-20目之间占0％-5％、大于20目占0％-1％；粉料的容重≧0.80克/立方厘米。按照重量份数计，造孔粉料20份与致密粉料80份，经混合制得多孔粉料。
54.(2)致密粉料和多孔粉料采用多孔粉料在下、致密粉料在上的二次布料正打方式压制成型制得含有致密层和多孔层的初坯，多孔层的厚度占所述瓷质砖坯体的厚度的20％。
55.(3)含有致密层和多孔层的初坯经烘干后烧制，烧制周期180min，烧制最高温度为1200℃，最高温度保温时间30min，制得瓷质砖坯体。
56.实施例3
57.一种具有防空鼓功能的瓷质砖坯体，依次包括致密层、多孔层，致密层包括致密粉料，多孔层包括多孔粉料；制备多孔粉料的原料组分包括致密粉料和造孔粉料，造孔粉料包括造孔剂，造孔剂包括碳化硅。
58.多孔粉料的原料组分中，按照重量份数计，包括多孔粉料20份和致密粉料80份；多孔层的厚度占所述瓷质砖坯体的厚度的20％。
59.致密粉料包括以下按重量份数计的组分：钾长石20份、钾砂17份、钾钠长石15份、黏土30份、膨润土6份、铝矾土2份、滑石2份、回收粉8份；配置的致密层原料的化学成分以质量百分比计包括：65.6％sio2、21.3％al2o3、0.7％fe2o3、0.3％tio2、1.1％cao+mgo、7.8％k2o+na2o以及3.2％的烧失量。
60.造孔层粉料包括以下按重量份数计的组分：钾长石18份、钾砂12份、钠长石5份、钾钠长石19份、黏土26份、膨润土7份、硅灰石3份、滑石2份、回收粉6份以及造孔剂2份；配置的造孔原料的化学成分以质量百分比计包括：70.2％sio2、17.1％al2o3、0.5％fe2o3、0.2％tio2、1.2％cao+mgo、7.1％k2o+na2o以及3.7％的烧失量；造孔剂碳化硅且粒径为1500目。
61.具有防空鼓功能的瓷质砖坯体的制备方法，包括以下步骤：
62.(1)致密粉料经湿法球磨、喷雾造粒，造孔粉料经湿法球磨、喷雾造粒。造孔粉料和致密粉料颗粒尺寸分布为：100目-60目之间占0％-1％、60目-40目之间占95％-100％、40目-20目之间占0％-5％、大于20目占0％-1％；粉料的容重≧0.80克/立方厘米。按照重量份数计，造孔粉料20份与致密粉料80份，经混合制得多孔粉料。
63.(2)致密粉料和多孔粉料采用多孔粉料在下、致密粉料在上的二次布料正打方式压制成型制得含有致密层和多孔层的初坯，多孔层的厚度占所述瓷质砖坯体的厚度的20％。
64.(3)含有致密层和多孔层的初坯经烘干后烧制，烧制周期170min，烧制最高温度为
1190℃，最高温度保温时间45min，制得瓷质砖坯体。
65.实施例4
66.实施例4与实施例1不同在于使用碳化硼作造孔剂代替碳化硅造孔剂。
67.实施例5
68.实施例5与实施例2不同在于使用碳化硼作造孔剂代替碳化硅造孔剂。
69.实施例6
70.实施例6与实施例3不同在于使用碳化硼作造孔剂代替碳化硅造孔剂。
71.对比例1
72.本对比例与实施例1不同在于使用实施例1的致密粉料替换实施例1的造孔粉料，即多孔粉料也为致密粉料。
73.对比例2
74.对比例2与实施例1不同在于使用nh4hco3作造孔剂代替碳化硅造孔剂。
75.对比例3
76.对比例3与实施例1制作步骤不同，对比例3的制作步骤包括：
77.(1)致密粉料的球磨和喷雾造粒后陈腐。
78.(2)多孔层原料(除造孔剂外)的球磨和喷雾造粒(含水率比致密粉料略高)。
79.(3)造孔剂与多孔层原料干法混合(通过传输带配送混料完成)。
80.(4)造孔剂与多孔层原料的混合料进行陈腐制得多孔粉料。
81.(5)将致密粉料和多孔粉料分别按上下层压制成型。
82.(6)横杆毛刷和横杆喷气管共同清理成型平台上的混合料。
83.(7)再次将致密粉料和多孔粉料分别按上下层压制成型。
84.产品效果测试
85.将实施例1-6与对比例1-3提供的瓷质砖坯体进行吸水率、28天粘结强度(按照标准jc/t547-2017测试)以及生产效率测试，结果如下表1所示。
86.表1：
[0087] 吸水率28天粘结强度单个压机生产成型速度(个/分钟)实施例10.20％0.38mpa6实施例20.33％0.55mpa6实施例30.46％0.74mpa6实施例40.21％0.40mpa6实施例50.35％0.60mpa6实施例60.48％0.78mpa6对比例10.05％0.22mpa6对比例20.18％0.35mpa6对比例30.16％0.32mpa3
[0088]
通过上表的实验数据能够看出采用该方法制备的具有防空鼓功能的瓷质砖坯体对瓷质砖与基体的粘结强度提升很明显，从而达到瓷质砖防空鼓脱落的目的；通过选用碳化硅或碳化硼作为造孔剂、限定造孔剂和造孔粉料混入致密粉料的方式能够使得吸水率在一个合适的范围，过低的吸水率会导致粘结强度下降；同时，造孔粉料占多孔粉料的
20wt％、多孔层的厚度占致密层-多孔层结构的厚度的20％更有利于提升瓷质砖坯体的粘结强度。
[0089]
综上所述，本发明提供的具有防空鼓功能的瓷质砖坯体，针对造孔剂的成本和造孔剂的添加方式，采用合适的造孔剂和造孔粉料混入致密粉料的方式，降低造孔剂的添加对粉料吸水率、配送和生产成型的影响，最终达到实现具有防空鼓功能的瓷质砖坯体快速连续生产的目的。
[0090]
本发明提供的具有防空鼓功能的瓷质砖坯体或本发明提供的制备方法制得的瓷质砖坯体、瓷质砖可广泛应用于建筑领域中。