鉆砂釉面磚的研制

余國(guó)明

摘 要：本文主要敘述了鉆砂釉面磚的研制內(nèi)容，重點(diǎn)研究具有高光發(fā)射效果的熔塊顆粒及面釉，并通過(guò)控制面釉和熔塊顆粒的熔融性能。采用淋釉技術(shù)，將熔塊顆粒均勻分布于面釉表面，經(jīng)過(guò)煅燒，熔塊顆粒形成丘陵?duì)钔蛊?，利用丘陵?duì)钔蛊鸬墓饣砻妫瑢?duì)外加光源產(chǎn)生點(diǎn)狀反射，使釉面磚的產(chǎn)品表面發(fā)出如碎鉆砂狀般閃爍星光的特殊裝飾效果。

關(guān)鍵詞：鉆砂釉面磚；熔塊顆粒；面釉

1 前言

天然石材以其獨(dú)特的圖案、光滑細(xì)膩的表面和特殊的反光效果，在高檔室內(nèi)裝修中起著畫(huà)龍點(diǎn)睛、提升裝修品質(zhì)和品味的作用。特別是現(xiàn)代高檔裝修追求燈光與石材的相互襯托，燈光的合理運(yùn)用與石材本身對(duì)光線的折射與反射等獲得特定的光影效果，進(jìn)一步增加高檔石材的雍容華貴的裝飾效果。例如，一些如砂糖狀的結(jié)晶巖石（又名細(xì)晶巖、金砂石）等，這些石材在燈光照射下，其巖石內(nèi)的細(xì)小石英晶體、輝石粒及細(xì)小云母片等會(huì)發(fā)出如碎鉆砂狀閃爍的星光。再加上表面經(jīng)過(guò)打磨處理后，光滑細(xì)膩，顯得高檔、典雅。但是，高檔天然石材具有的稀缺性注定其無(wú)法滿足日益擴(kuò)大的市場(chǎng)需求。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和人們生活水平的提高，對(duì)家居裝飾要求也越來(lái)越傾向于個(gè)性化設(shè)計(jì)，對(duì)裝飾材料的獨(dú)特效果不斷提出更高的要求。因此，如能在大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)的墻地磚技術(shù)上，開(kāi)發(fā)出表面具有如巖石內(nèi)的細(xì)小石英晶體、輝石粒及細(xì)小云母片等會(huì)發(fā)出如碎鉆砂狀閃爍星光的墻地磚產(chǎn)品，必然會(huì)在陶瓷裝飾技術(shù)中產(chǎn)生明顯的技術(shù)革新，引領(lǐng)陶瓷裝飾技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步拓展陶瓷裝飾市場(chǎng)，具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

高檔石材中是通過(guò)特定形狀的晶體對(duì)光線的反射而獲得特定的光影效果。在普通墻地磚上"仿生"這種結(jié)構(gòu)，需要解決如下問(wèn)題：

（1） 反光體的形成

反光體是能夠?qū)饩€起到反射作用的作用面。這個(gè)作用面可以為一定尺寸的晶體的光滑面或者玻璃體的光滑表面。最佳的反光體是鉆石，一般具有57個(gè)切面可供反光。但這種極限條件無(wú)法復(fù)制在天然石材或者墻地磚中。石材中是依靠相對(duì)分散、具有特定形狀和一定尺寸的晶體來(lái)反射光線的，這種特殊形狀的晶體釉料如輝石（CaMgSi2O6）或者梢石（CaO·SiO2·TiO2）等，在側(cè)光或燈光照射下，會(huì)反射出閃爍的星光，但這些晶體釉料需要特殊的環(huán)境（高溫、緩慢地析晶）才能生成，這對(duì)于采用輥道窯快速生產(chǎn)的墻地磚而言是不容易實(shí)現(xiàn)的，但墻地磚的釉層表面具有少量晶體和大量玻璃態(tài)物質(zhì)，為形成光滑的表面提供了可能性。在實(shí)際制備中，需要將墻地磚的表面制備成丘陵?duì)畹膱A形反射面，也就是說(shuō)，需要獲得特定的反射面，才能獲得既定的目標(biāo)。

（2） 反光體的分布

若獲得如星光狀的反射效果，反光體的數(shù)量應(yīng)較多且能夠在多個(gè)方向上對(duì)光線產(chǎn)生反射。目前有結(jié)晶釉的生產(chǎn)技術(shù)，可以在釉層中獲得一定數(shù)量的晶體，能夠起到反光體的作用。但是，這些方法獲得晶體一般都比較大，而且數(shù)量相對(duì)較少，實(shí)際起反射的釉層面積相對(duì)較少。更重要的是，這些晶體的取向會(huì)影響到對(duì)光線的反射，只有在特定的方向才具有反射效果。亞光釉技術(shù)獲得的晶體的尺寸太小，不能產(chǎn)生反光體效果。砂金釉技術(shù)可以獲得反光體的效果，但是，存在的問(wèn)題是不適合在采用輥道窯快速生產(chǎn)的墻地磚技術(shù)中使用。因此，可能的技術(shù)是必須采用分布式的分散技術(shù)，獲得數(shù)量多且均勻分散分布的反光體。

（3） 墻地磚的表面抗污性

反光體的形成及分布要求墻地磚的表面具有一定的粗糙度，以增加反射面積。但是，這種粗糙度會(huì)在一定程度上降低墻地磚的耐污性和表面耐磨性。如何平衡這兩者的矛盾，是獲得墻地磚仿生高檔天然石材技術(shù)的關(guān)鍵。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.1 反光體的制備

高光反射熔塊顆粒（即：反光體）的熔塊釉式如下：

按以上釉式稱(chēng)取相應(yīng)的原料入熔塊爐內(nèi)熔制，熔制溫度為1525±5 ℃，水淬后成透明玻璃體，取樣烘干再破碎成60～120目的顆粒備用。

2.2 面釉的制備

面釉的釉式如下：

按上釉式稱(chēng)取相應(yīng)的原料，再添加適量的甲基纖維素、三聚磷酸鈉和水，放入球磨機(jī)磨成細(xì)度為325目篩，篩余為0.2%～0.4%的釉漿，經(jīng)除鐵過(guò)篩備用。

2.3 高光反射熔塊顆粒釉漿的制備

2.3.1膠水的配制

膠水的配方如表1所示。

按表1中膠水配方稱(chēng)取相應(yīng)的原料一起入攪拌桶混合攪拌均勻過(guò)篩備用。

2.3.2高光反射熔塊顆粒釉漿的配制

按表2高光反射熔塊顆粒釉漿的參數(shù)，稱(chēng)取合適比例的高光反射熔塊顆粒及膠水一起入攪拌桶混合攪拌均勻，過(guò)篩備用。

2.4 鉆砂釉面磚的制備工藝

首先將素坯先淋正常生產(chǎn)的底釉；然后再淋上面釉，經(jīng)過(guò)印花后，再淋上高光反射熔塊顆粒釉漿；最后經(jīng)洗邊，與正常生產(chǎn)的釉面磚產(chǎn)品一起入輥道窯中進(jìn)行釉燒。燒成溫度為1125±5 ℃，燒成時(shí)間50 min。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與討論

本文研制的鉆砂釉面磚具有外觀似亞光狀，手指觸摸表面呈微微凹凸，但溫滑細(xì)膩，在斜光或燈光照射下；釉面發(fā)出如碎鉆砂般閃爍星光，如詩(shī)如畫(huà)；印花圖案紋理細(xì)膩、逼真、視覺(jué)效果獨(dú)特、整體藝術(shù)感強(qiáng)等特點(diǎn)；同時(shí)，該產(chǎn)品質(zhì)量好、檔次高。經(jīng)測(cè)試，斷裂模數(shù)達(dá)到27 MPa，防污性能好，耐酸性、耐堿性均達(dá)到GLA級(jí)。如果用油性記號(hào)筆在表面劃痕，然后用濕毛巾擦試，表面不留痕跡，防滑性能好。另外，其磨擦系數(shù)（干法）可達(dá)1.05，因此，適用性廣。

3.1 “鉆砂”效果產(chǎn)生的原理分析

為了進(jìn)一步分析產(chǎn)品表面產(chǎn)生"鉆砂"效果的原理，筆者采用數(shù)碼相機(jī)拍下產(chǎn)品在一定角度的燈光下釉面對(duì)光的反射情況如圖1（光線和目光垂直于釉面，燈光位于上方）、圖2（光線平行于釉面，目光垂直于釉面，燈光位于右方）所示。

從圖1可以看出，產(chǎn)品釉面呈亞光狀，熔塊顆粒分散分布，但又相互連接凸于面釉上，手摸有微弱的凹凸感。但表面溫滑細(xì)膩，且釉面產(chǎn)生強(qiáng)烈的反光效應(yīng)。

從圖2可以看出，產(chǎn)品釉面在平行燈光的照射下則呈現(xiàn)出較多的近圓形凸起形狀，每一個(gè)凸起均成為光線的一個(gè)反射點(diǎn)，即反光體，這些凸起形狀使得即使在相對(duì)較遠(yuǎn)的位置處，也有相應(yīng)的反光點(diǎn)，因而釉面具有良好的“鉆砂”效應(yīng)。

基于上述實(shí)驗(yàn)，能夠推測(cè)出利用熔塊同樣可以在釉面上產(chǎn)生視覺(jué)效果上的“鉆砂”效應(yīng)。其形成機(jī)理是將具有一定形狀的、尺寸合適的、能夠凸出于釉面的熔塊顆粒（即反光體），利用其多個(gè)且相互分散開(kāi)的丘陵?duì)畹慕Y(jié)構(gòu)，在相當(dāng)大的角度范圍內(nèi)反射燈光，從而產(chǎn)生"鉆砂"效應(yīng)，如圖3所示。

從圖3可知，熔塊顆粒即反光體在釉面表面形成的丘陵?duì)罱Y(jié)構(gòu)，這種無(wú)規(guī)則的結(jié)構(gòu)使得在自然光條件下，釉面具有較高的漫反射，具有亞光的效果。從微觀的角度看，這些丘陵?duì)钔蛊鸬谋砻媸菆A滑的，能夠成為光線的反射鏡面。當(dāng)外加光源的光線照射在這些丘陵?duì)钔蛊鸬谋砻?，其不同的位置?huì)將光線反射向不同的角度，當(dāng)人眼在不同角度（如圖3中的視角1和視角2）時(shí)，均能夠接收到一定的光線，從而感受到光點(diǎn)。受丘陵?duì)钔蛊鹦螤畹南拗疲搜鬯芨惺艿降闹皇乔鹆隊(duì)钔蛊鸨砻嬷械囊徊糠郑ㄍ瞧渲械囊稽c(diǎn)）反射的，具有合適角度的光。因此，釉面在視覺(jué)效果上呈現(xiàn)“鉆砂”效應(yīng)。

影響墻地磚釉面上的“鉆砂”效應(yīng)除了釉面中熔塊凸起的形狀外，還包括熔塊顆粒凸起的數(shù)量。如圖3所示，熔塊顆粒凸起數(shù)量越多，產(chǎn)生的光線反射點(diǎn)越多，形成的“鉆砂”效應(yīng)越明顯。除此以外，熔塊顆粒凸起高出釉面的高度在一定程度上也會(huì)影響對(duì)光線反射進(jìn)入人的眼睛的范圍。熔塊顆粒凸起的高度越高，能夠滿足光線反射的熔塊凸起表面積越大，產(chǎn)生鏡面反射的角度越大，人的眼睛能夠在更大范圍內(nèi)感受到釉面的反射光，"鉆砂"效應(yīng)越明顯。

3.2 產(chǎn)品釉面微觀結(jié)構(gòu)分析

用掃描電子顯微鏡（SEM）對(duì)所得樣品進(jìn)行斷面和表面形貌觀察，其結(jié)果如圖4 、圖5所示。

從圖4可以看出，熔塊與面釉結(jié)合較好。熔塊層呈現(xiàn)一定的起伏，這與肉眼觀察的結(jié)果是一致的。從圖5可以看出，釉面表面比較平坦，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的凸起，這與測(cè)試中能夠觀測(cè)到的面積相對(duì)較小，無(wú)法顯示熔塊整體形貌有關(guān)。由于釉面表面比較平坦，這在一定程度上提高了單個(gè)熔塊顆粒表面對(duì)光線的反射。因此，該面釉具有最佳的“鉆砂”效應(yīng)。盡管面釉的表面具有手觸的凹凸感，但是釉面表面無(wú)針孔、裂紋等缺陷，這使得相應(yīng)產(chǎn)品具有較好的抗污能力和表面耐磨性。

3.3 熔塊顆粒與面釉的熔融性能對(duì)鉆砂效果的影響

為了進(jìn)一步分析熔塊顆粒與面釉的熔融性能對(duì)鉆砂效果產(chǎn)生的影響，筆者采用影像式燒結(jié)點(diǎn)試驗(yàn)儀（SJY-10，湖南湘潭）分別測(cè)量了熔塊顆粒和面釉的始熔點(diǎn)和軟化點(diǎn)，其結(jié)果如表3所示。

從表3可以看出，面釉的始熔點(diǎn)比熔塊高34 ℃，而軟化點(diǎn)比較接近，比熔塊略低8 ℃，從上文面釉的釉式也可以看出，該面釉配方中K2O、Na2O和B2O3等氧化物含量相對(duì)較少，使得配方的始熔點(diǎn)和軟化點(diǎn)均相對(duì)較高。因此，面釉的熔融性能可以保證在高溫?zé)蓵r(shí)面釉起到支撐熔塊顆粒的作用，而熔塊軟化點(diǎn)略高，又使得熔塊粒不會(huì)全部熔化融入釉中。所以，面釉的熔融性能對(duì)熔塊顆粒在煅燒過(guò)程中的形狀保持起到非常關(guān)鍵的作用。同時(shí)，熔塊的軟化點(diǎn)與產(chǎn)品的燒成溫度間只相差16 ℃，這個(gè)溫差能促進(jìn)熔塊顆粒表面變得圓滑，在快速煅燒過(guò)程中，不會(huì)導(dǎo)致其顆粒出現(xiàn)流動(dòng)的情況。因此，熔塊顆粒凸于面釉，同時(shí)，其圓滑的顆粒表面有助于擴(kuò)大光線的反射角度，使其“鉆砂”效應(yīng)非常明顯。

3.4 淋釉技術(shù)對(duì)鉆砂效果的影響

淋釉技術(shù)因其不與印刷面接觸，不會(huì)影響原有釉面的圖案，而且對(duì)粉體的粒徑無(wú)特殊要求，不會(huì)像采用絲網(wǎng)印刷、或膠輥印刷那樣會(huì)被不規(guī)則的熔塊顆粒損壞絲網(wǎng)或膠輥，適用性較好，成為“鉆砂”釉技術(shù)的首選。將淋釉技術(shù)應(yīng)用于“鉆砂”釉的制備，必須要解決熔塊的流變性問(wèn)題，即需要選擇合適的膠水。為了保證淋釉質(zhì)量，膠水要有一定的流動(dòng)性，同時(shí)，需具有合適的懸浮性及粘結(jié)性，否則熔塊顆粒會(huì)沉淀或者因粘結(jié)性較弱，熔塊顆粒與面釉的結(jié)合不好，易被窯頭的吹塵風(fēng)吹走；如果粘結(jié)性太強(qiáng)，熔塊顆粒的分散不好，會(huì)呈團(tuán)聚狀，不利于形成多點(diǎn)的“反射點(diǎn)”。而且，在煅燒的低溫階段，粘性過(guò)強(qiáng)的膠水會(huì)封閉釉面氣孔，造成在這些膠水揮發(fā)前，底、面釉的自由水及結(jié)晶水和低溫碳酸鹽分解產(chǎn)生的氣體排放困難，易使產(chǎn)品出現(xiàn)針孔、釉泡及桔釉等缺陷。

4 結(jié)語(yǔ)

（1） 鉆砂釉制備技術(shù)是采用淋釉技術(shù)，將一定粒徑的（60～120目）的熔塊鋪展于面釉上，通過(guò)調(diào)節(jié)熔塊與面釉組成，控制熔塊顆粒在面釉上形成一定高度的凸起。同時(shí)，熔塊凸起之間保持分散并形成光滑表面，可以保證光線在較大角度范圍內(nèi)的反射，使釉面可以在側(cè)光或者燈光照射下，發(fā)出閃爍星光的特殊裝飾效果。

（2） 鉆砂釉面磚產(chǎn)品不同于現(xiàn)有的有光和亞光釉面磚，因其具有獨(dú)特的視覺(jué)效果，滿足了人們對(duì)建筑陶瓷磚個(gè)性化和藝術(shù)化裝飾風(fēng)格的追求，避免了高檔石材開(kāi)采所產(chǎn)生的環(huán)境破壞，推動(dòng)了建筑陶瓷行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，有力提升了釉面磚產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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