陶瓷配飾磚工藝技術的研究

劉學斌 盛正強 古戰(zhàn)文 劉任松 李小女

摘 要：陶瓷配飾磚是現(xiàn)代裝修中不可或缺的裝飾材料，目前，常見的生產(chǎn)方法是把不同色的成品磚水刀切割后按照預先設計圖案進行圖案拼接，其切割量大、拼接復雜、效率低。本文通過在已燒成瓷質(zhì)磚表面印刷底釉層，然后在釉層表面噴墨打印裝飾圖案，經(jīng)二次干粒布料、定位電鍍、燒成、拋光、磨邊等工藝，制得一種裝飾效果較理想的陶瓷配飾磚。

關鍵詞： 陶瓷配飾磚；底釉；噴墨打??；二次干粒布料；定位電鍍

1 引言

傳統(tǒng)配飾磚大多是在陶瓷成品磚表面通過貼花、堆干粒、手繪等裝飾并在較低溫度下燒制而成。近年來，配飾磚應用已擴展到地面裝飾，主要是以陶瓷磚為基礎材料，經(jīng)過水刀切割、拼接，組合成較大面積的拼花圖案，用于酒店大堂、大廳等高級建筑地面裝飾。隨著陶瓷磚產(chǎn)量的增加及應用范圍的擴大，配飾磚的需求量也在增加，一些以石材、玻璃、樹脂、金屬為基礎材料的配飾磚也不斷涌入陶瓷磚配飾領域[1～2]。

隨著陶瓷行業(yè)新技術、新材料的出現(xiàn)，研究以陶瓷磚為基礎的配飾磚，避免了因材料性能不同而導致的裝修質(zhì)量問題和售后服務帶來的尷尬。為此，提高配飾磚產(chǎn)品裝飾效果和產(chǎn)量規(guī)模，成為建筑陶瓷行業(yè)的新課題。

近年來，瓷磚的3D數(shù)碼噴墨裝飾技術，被越來a越多的陶瓷生產(chǎn)企業(yè)所采用，噴墨工藝能夠?qū)崿F(xiàn)凹凸浮雕面上的打印，為配飾磚的生產(chǎn)提供了先進的技術和設備保障，對配飾磚生產(chǎn)工藝中的創(chuàng)新、增加配飾磚產(chǎn)量及配套效果具有重要的意義。

本文將多色系、多組合的水刀切割拼花設計圖案，通過在已燒成陶瓷磚表面印刷底釉、噴墨裝飾圖案、二次干法施釉、燒成、定位電鍍、燒成、拋光等工藝實現(xiàn)陶瓷配飾磚的生產(chǎn)。并且申請發(fā)明專利“陶瓷配飾磚的制造工藝及通過該工藝制成的陶瓷配飾磚”[3]，拓展了噴墨技術的應用范圍，搭建了陶瓷配飾磚生產(chǎn)的工藝平臺，解決了配飾磚在應用過程中出現(xiàn)的一系列質(zhì)量與技術問題，創(chuàng)新了配飾磚規(guī)?；a(chǎn)新工藝，為陶瓷磚產(chǎn)品的配套發(fā)展奠定了工藝技術基礎。

2 試驗內(nèi)容

2.1 試驗材料

本試驗主要原材料有：

（1） 基礎磚：已燒成瓷質(zhì)磚；

（2） 底釉，其化學組成為：SiO2，60%～70%；Al2O3，5%～8%；B2O3，3%～7%；CaO，3%～9%；BaO，2%～8%；K2O+Na2O，3%～12%；

（3） 透明干粒：平均粒徑60～100目。

2.2 試驗工藝

本試驗工藝主要包括：（1）在已燒成瓷質(zhì)磚表面印刷底釉；（2）在底釉層上噴墨打印裝飾圖案；（3）在裝飾圖案層表面兩次布透明干粒、燒成，形成玻璃層凹槽；（4）在凹槽處定位電鍍金屬色、燒成；（5）對燒成后的制品進行拋光、磨邊處理，制成陶瓷配飾磚。

3 結(jié)果分析與討論

3.1 工藝路線的選擇

本文最初以一次燒成工藝進行試驗，由于產(chǎn)品收縮及燒成尺寸偏差，配飾磚始終得不到精準的對位，同時墨水高溫呈色能力弱。通過反復試驗研究，決定采用已燒成的瓷質(zhì)磚作為基礎磚進行試驗，工藝路線為：瓷質(zhì)基礎磚→80目印刷底釉→噴墨裝飾→干法施釉→低溫燒成→定位電鍍、燒成→拋光、磨邊→干燥→包裝入庫。

3.1.1基礎磚的選擇

選用公司生產(chǎn)的炻瓷質(zhì)有釉白磚和瓷質(zhì)有釉白磚作為基礎磚進行基礎實驗，其結(jié)果如表1所示。

從表1中的試驗結(jié)果可以看出，方案6采用瓷質(zhì)有釉白磚作為基礎磚，通過干燥、噴釉、噴墨、燒成，能得到較好的裝飾效果。

3.1.2底釉施釉方式的選擇

根據(jù)上述試驗結(jié)果，我們對施釉方式進行優(yōu)化，采用印刷底釉的方式替代噴釉，這樣可以減少施釉水分的帶入，省去噴墨前的干燥環(huán)節(jié)，實現(xiàn)在成品磚上施底釉后直接噴墨裝飾。試驗方案及結(jié)果如表2所示。

3.2 底釉配方的研究

本文陶瓷配飾磚的底釉應能夠承載噴墨打印、絲網(wǎng)印刷、干法施釉多種裝飾技法的實施，并且有助于墨水的發(fā)色，滿足坯釉匹配性能，燒失量要小，與釉面裝飾用的干粒有較好的匹配性能，不易形成釉面氣孔。

3.2.1底釉配方所用原料選擇

根據(jù)上述底釉性能分析，選擇的原料需符合以下特點：

（1） 燒成溫度較低，揮發(fā)物盡量少，并且揮發(fā)物在干粒完全熔融之前能基本排出，以減少釉層中的氣孔；

（2） 底釉有助于噴墨墨水的發(fā)色，氧化鈣和氧化鋅的組成比例相對高。

通過對生產(chǎn)中所用的釉料進行化學分析、熔融溫度、膨脹系數(shù)以及墨水發(fā)色性能的試驗，確定底釉用原料，其化學成份如表3所示。

3.2.2底釉對墨水呈色的影響

根據(jù)現(xiàn)有工藝條件和原料，選擇一種紋理豐富的文件圖案，不同底釉配方如表4所示，相應的釉中彩色卡如圖1所示。

從實驗過程可以發(fā)現(xiàn)，底釉配方為A、B、C、D、F對應的釉中彩色卡在藍色、金黃、橘黃墨水中所產(chǎn)生的氣孔較少，而在黑色、棕色和粉紅色墨水中所產(chǎn)生的氣孔較多，而且氣孔較大。經(jīng)過正交實驗多次不同原料的選擇與配比，發(fā)現(xiàn)E配比組合對墨水的發(fā)色最穩(wěn)定，與現(xiàn)有墨水色系能相互匹配，并優(yōu)于現(xiàn)有底釉的發(fā)色，沒有明顯封閉氣孔，達到預期效果。

3.3 釉面氣孔產(chǎn)生的原因分析

從上述一系列試驗結(jié)果可以看出，陶瓷配飾磚生產(chǎn)工藝的選擇主要是圍繞釉層中氣孔產(chǎn)生原因進行改善。當氣體在釉層中未能及時排除，就會出現(xiàn)閉口或開口氣孔；光穿過釉層，在氣孔處產(chǎn)生光線折射或反射，對釉層下部的色彩圖案產(chǎn)生影響，使圖案被類似白色的霧層所覆蓋，使釉層呈半乳濁狀態(tài)，經(jīng)多個試樣的顯微觀察，氣孔主要來源于如下幾個方面[4～6]：

（1）所用基礎磚的影響

底磚為炻瓷質(zhì)時，因長時間暴露在空氣中，表面的微小氣孔，特別是開口氣孔重新吸附空氣中的水分，而在使用時未能充分干燥，這些吸附水隨著溫度的升高，水分子會由液態(tài)轉(zhuǎn)換成氣態(tài)，體積迅速膨脹，沖破印刷底釉和墨水層，在底磚圖案區(qū)域產(chǎn)生一個個小白色圓點（如圖2所示），氣孔周圍的色彩比其它區(qū)域要深很多，形成了一個深色圓形邊緣，這是因為氣體沖破底釉導致該位置的釉層被沖開，積聚在周邊形成小圓圈。

（2）底釉的影響

底釉中的水分和有機物，是氣孔產(chǎn)生的重要因素。在燒成升溫過程中，隨著熱量的不斷聚集，底釉中的水分逐漸從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，釉料中的有機物開始氧化，形成CO2氣體不斷排出。這些氣體雖然可以從上方覆蓋的透明干粒的縫隙中逃逸出去，但當?shù)子灾械乃趾陀袡C物過量、升溫速度不合理、窯爐上下溫差不匹配、干粒厚度過大時，這些氣體來不及完全排出，被永久地封閉在透明釉層中（如圖3所示），形成氣孔。

（3）透明干粒的影響

透明干粒布施參數(shù)不當也會造成釉層中的封閉氣孔，這些氣孔往往呈現(xiàn)不規(guī)則外形；當干粒的粉體流動性不好、顆粒松散、顆粒間存在較多間隙時，在燒成過程中，隨溫度的升高，熱量的聚集，加之磚體較厚傳熱慢，底釉中的水分、氣體及干粒中所帶入的氣體來不及排出，而表面干粒已經(jīng)形成液相，靠近基礎磚內(nèi)部的底釉層氣體未能沖破干粒表面液相層，從而形成了不規(guī)則的氣孔。從圖4、圖5側(cè)面顯微圖可以清晰地看到，釉中所封閉的氣體多在底磚表面的底釉層產(chǎn)生。

4 結(jié)論

（1）選擇吸水率小的瓷質(zhì)有釉白磚作為基礎磚，可以簡化生產(chǎn)工藝流程，減少釉面氣孔的產(chǎn)生。

（2）底釉配方、干粒性能、干粒布施工藝及燒成制度等對釉面氣孔的產(chǎn)生有重要影響。

（3）通過底釉配方的研制，滿足了坯釉匹配性能，提高了墨水發(fā)色能力，使深色、艷色墨水發(fā)色能力強、色域廣，給產(chǎn)品花色開發(fā)提供了保障。

（4）選用絲網(wǎng)印刷底釉替代淋、噴底釉的工藝，解決了底磚表面施釉技術關鍵，降低了施釉水分，減少了生產(chǎn)線改造費用，縮短了成果轉(zhuǎn)化周期。

參考文獻

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