全拋釉氣泡影響因素的研究

黎邦城+詹長(zhǎng)春+陳宗玲+蔣利軍

摘 ?要：針對(duì)目前建陶行業(yè)全拋釉氣泡存在的難題，本文采用單因素實(shí)驗(yàn)法研究了全拋釉氣泡的主要影響因素及其規(guī)律，揭示了坯體、底釉以及全拋釉的相關(guān)性能與氣泡的關(guān)系。結(jié)果表明：全拋釉始熔點(diǎn)應(yīng)與坯體的燒結(jié)性能以及底釉的融熔特性相匹配，嚴(yán)格控制全拋釉的高溫黏度及表面張力有利于控制拋釉層中的氣泡的數(shù)量和尺寸。全拋釉中形成一定量的晶體對(duì)氣泡的控制和穩(wěn)定有促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：全拋釉;氣泡;影響因素

1 ? 引言

隨著墻地面鋪貼材料的種類越來(lái)越多，人們?cè)跐M足視覺(jué)效果要求的同時(shí)，對(duì)材料的使用功能也更加關(guān)注。在拋光磚、仿古磚的熱潮還沒(méi)完全褪去的同時(shí)，目前市場(chǎng)上全拋釉、微晶石又大放異彩，逐漸占據(jù)墻地磚半壁江山，尤其是全拋釉類產(chǎn)品，近年來(lái)廣為流行，深受裝飾設(shè)計(jì)和銷售市場(chǎng)的歡迎。

全拋釉磚產(chǎn)品一般表層為透明釉，不遮蓋底釉層上的各道花釉或噴墨打印的呈色效果。拋光時(shí)只拋掉透明釉薄薄的一層[1]，它集拋光磚與仿古磚優(yōu)點(diǎn)于一體，釉面如拋光磚般光滑亮潔，拋釉的呈色比仿古磚圖案更為豐富，色彩厚重炫麗，層次感好，且使用壽命長(zhǎng)，可以適用于室內(nèi)地面，內(nèi)墻鋪貼，也可以適用于外墻裝飾，應(yīng)用場(chǎng)合廣泛。但全拋釉磚作為一種新產(chǎn)品，也存在一些性能方面的關(guān)鍵問(wèn)題，難以滿足使用要求，主要表現(xiàn)在釉面耐磨性能差、硬度小、釉層殘留氣孔多，而且此方面的相關(guān)研究卻罕見報(bào)道。本文就其釉面氣泡問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的分析與探討，以期找到影響全拋釉氣泡的主要因素。

2 ? 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.1 ?實(shí)驗(yàn)原料

本實(shí)驗(yàn)所采用的原料為天然礦物原料及少量的化工原料，主要有鈉長(zhǎng)石、鉀長(zhǎng)石、石英、高嶺土、燒滑石、硅灰石、氧化鋅、氧化鋁粉、碳酸鋇等，添加劑選用羥甲基纖維素和三聚磷酸鈉。

2.1 ?實(shí)驗(yàn)方法

為了探討研究拋釉氣泡的影響因素及規(guī)律。本文采用單因素法進(jìn)行分析討論，筆者經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)研究，獲得了相應(yīng)的釉料配方;然后根據(jù)相應(yīng)配方的始熔點(diǎn)、高溫黏度、表面張力、析晶能力等與氣泡的關(guān)系進(jìn)行歸納總結(jié)，最終分析得出氣泡的主要影響因素及規(guī)律，具體的工藝流程如圖1所示。

3 ? 結(jié)果分析與討論

3.1 ?坯體對(duì)釉面氣泡的影響

一般來(lái)說(shuō)釉中氣泡除了工藝上的因素外，主要來(lái)源于坯體、底釉以及拋釉，而坯體所用原料較釉用原料要求更低，因而所引入的雜質(zhì)及有害組分更多，尤其是硫酸鹽及鐵的化合物分解溫度在1000 ℃以上，很容易殘留在釉層中;其次在整個(gè)磚中坯體也占絕大部分，因而釉中氣泡主要來(lái)源于坯體。為了解坯體燒結(jié)對(duì)釉層氣泡的影響，本文選用三家建筑陶瓷廠的坯體進(jìn)行燒結(jié)實(shí)驗(yàn)，其結(jié)果如圖2、圖3所示。

由圖2可知，隨著溫度的升高，坯體的燒失量均逐漸增大，不同坯體的燒失量雖有差異，但當(dāng)溫度到達(dá)1100 ℃后，所有坯體基本無(wú)燒失，這也與有機(jī)物燃燒、碳酸鹽分解一般都在1000 ℃以下有關(guān)。由圖3可知，當(dāng)溫度升高時(shí)，坯體的吸水率減小，燒成線收縮增大，這主要是因?yàn)椋阂环矫妫黧w中的顆粒在燒結(jié)推動(dòng)力作用下，顆粒間距減小，接觸面積擴(kuò)大，逐漸形成晶界，坯體致密度升高，坯體致密化過(guò)程也是坯體排氣的過(guò)程;另一方面，長(zhǎng)石的熔融和其他組分間的共融產(chǎn)生液相，隨著溫度升高，液相量增多，并填充到顆粒間隙中，將原料顆粒間的氣體擠壓出來(lái)，并填充在坯體的空隙中，依靠液相的表面張力把顆粒拉近，最終使得吸水率降低，線收縮增加。結(jié)合圖2與圖3可知，全拋釉中氣泡的來(lái)源與坯體的燒失量并無(wú)直接聯(lián)系，因?yàn)槿珤佊缘氖既埸c(diǎn)一般在1100 ℃以上，而達(dá)到這個(gè)溫度點(diǎn)后坯體基本無(wú)酌減，氣泡主要來(lái)源于坯體收縮過(guò)程中原顆粒間的氣體，且可以根據(jù)吸水率與溫度變化的曲線，來(lái)調(diào)配底釉和拋釉。坯體燒結(jié)溫度高，坯體在燒結(jié)過(guò)程持續(xù)的時(shí)間也長(zhǎng)，溫度也高。與此同時(shí)，底釉和拋釉的融化是同時(shí)進(jìn)行的，這樣無(wú)法避免坯體的致密化過(guò)程排除的氣體不進(jìn)入底釉或拋釉之中。因?yàn)闊阶罡邷囟?，其粘度：坯體>底釉>拋釉。這就是拋釉中形成氣泡尺寸和數(shù)量多少的關(guān)鍵控制因素。

由圖3還可以看出，隨著燒成溫度的提高，坯體的吸水率不斷下降，燒成收縮不斷增加。這說(shuō)明坯體在致密化過(guò)程中，也就是坯體中的氣體在不斷地排向底釉。同時(shí)，對(duì)于1#坯體的溫度低于1125 ℃時(shí)，坯體排氣的速率很大;當(dāng)溫度高于1125 ℃時(shí)，坯體的排氣速率就急劇下降。

3.2 ?底釉對(duì)釉面氣泡的影響

底釉作為拋釉與坯體的過(guò)度層，不僅可以遮蓋坯體的顏色，緩解坯體與拋釉之間的反應(yīng)，而且其膨脹系數(shù)，白度對(duì)產(chǎn)品的磚形，發(fā)色都有影響。本文主要探討高溫黏度與始熔點(diǎn)對(duì)拋釉氣泡的關(guān)系[2]。

底釉的化學(xué)組成一般都是高硅或者高鋁，兩者之和一般都在75%～85%之間，而且經(jīng)常會(huì)引入一部分硅酸鋯，三者的高溫黏度都特別大，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)即使燒到1250 ℃，一般底釉基本處于熔融但無(wú)法流動(dòng)的高粘狀態(tài)，所以按照目前建陶廠全拋釉磚的燒成溫度，不同底釉在燒成溫度下黏度基本一致，故很難通過(guò)調(diào)整其高溫黏度來(lái)控制拋釉層中的氣泡。

由圖3可知，為了控制坯體的排氣量盡量少地進(jìn)入拋釉中，底釉始熔點(diǎn)不宜高于1150 ℃。因?yàn)樵谶_(dá)到該溫度點(diǎn)之前，坯體吸水率及線收縮變化均比較劇烈，即會(huì)放出更多的氣體，故應(yīng)避免底釉在此溫度之前熔融，阻止氣體排入拋釉之中。

對(duì)于1#坯體，當(dāng)溫度在1150 ℃以下時(shí)，排氣量約占總排氣量的90%;當(dāng)溫度在1150 ℃以上時(shí)，排氣量約占總排氣量的10%。因此，控制底釉的始熔溫度就是控制坯體排入拋釉中氣體量多少的關(guān)鍵因素。如果底釉始熔點(diǎn)偏低，在1150 ℃時(shí)底釉的粘度偏低，不能有效阻止坯體致密化過(guò)程排入拋釉的氣體;如果底釉的始熔點(diǎn)偏高，在1150 ℃尚未燒結(jié)，底釉具有透氣性（吸水率偏大），坯體致密化過(guò)程排除的氣體就比較容易進(jìn)入拋釉層中。底釉屬于多元體系 ，根據(jù)相圖原理，不同組分，不同配比，其熔融溫度能相差甚遠(yuǎn)。所以，要求底釉給坯體足夠的排氣時(shí)間，同時(shí)要在1150 ℃時(shí)燒結(jié)，阻止坯體排氣進(jìn)入或少進(jìn)入拋釉之中將成為問(wèn)題的關(guān)鍵所在。endprint