彩色立體析晶磚的關(guān)鍵技術(shù)研究

肖春燕，吳志堅，廖花妹

（佛山石灣鷹牌陶瓷有限公司，佛山　528000）

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彩色立體析晶磚的關(guān)鍵技術(shù)研究

肖春燕，吳志堅，廖花妹

（佛山石灣鷹牌陶瓷有限公司，佛山528000）

本論文主要介紹了含有大片狀熔塊的彩色立體析晶磚制備過程中的關(guān)鍵技術(shù)，從工藝流程出發(fā)，介紹了彩色立體析晶磚生產(chǎn)成功最基礎(chǔ)和重要的片狀熔塊布料方法。同時也詳細的介紹了生產(chǎn)工程中最常見的磚體變形和氣泡問題及解決方法。

大片狀熔塊；布料方法；氣泡；磚體變形

1　前言

微晶磚是由微晶玻璃與陶瓷基體復(fù)合而成的建筑裝飾用飾面材料，起步至今約十多年，雖然發(fā)展時間不長，但由于其吸水率低、耐污染、耐酸堿度高的理化性能；以及質(zhì)地細膩、色彩豐富的裝飾風(fēng)格令市場前景持續(xù)看好。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前國內(nèi)微晶玻璃陶瓷復(fù)合磚的市場年需求量在1300萬m2以上，且呈逐年上漲的趨勢，說明該產(chǎn)品具有較廣闊的市場。

鷹牌陶瓷于2009年開始研發(fā)一次燒成微晶磚，2011年8月集耐磨、立體、環(huán)保等多性能于一體的全行業(yè)首款一次燒成微晶玻璃陶瓷復(fù)合磚上市！開啟了一次燒微晶石新的里程。發(fā)展至今，現(xiàn)有技術(shù)中一次燒成微晶磚已經(jīng)由最初的120 min降低到90min快燒，也有當(dāng)初細粉狀熔塊裝飾拓展到后面的顆粒狀或粉狀一起布料裝飾，從最初的透明熔塊到后面的彩色熔塊，一次燒微晶磚產(chǎn)品已經(jīng)開發(fā)出了兩代。

本文主要探討加入大片狀熔塊的一次燒成微晶磚生產(chǎn)方法，開啟了一次燒“晶聚合3.0”產(chǎn)品。

2　彩色立體析晶磚的關(guān)鍵技術(shù)

2.1彩色立體析晶磚的工藝流程

彩色立體析晶磚的工藝流程如圖1所示。

圖1　彩色立體析晶磚生產(chǎn)工藝流程

2.2片狀熔塊的布料方法

在之前的微晶陶瓷復(fù)合磚的生產(chǎn)工藝中，微晶熔塊都是采用顆粒狀及粉狀熔塊。由于顆粒狀和粉狀熔塊流動性較好，通過瀑布式鋪料設(shè)備即可實現(xiàn)均勻布料，鋪料設(shè)備由料斗結(jié)合雙層寬幅度皮帶機組成，熔塊粒料從料斗中流下分散到上層皮帶上，然后如瀑布般約100mm的落差到下層皮帶機的瓷磚表面，形成熔塊粒料層，布料量由皮帶走速控制。

彩色立體析晶磚產(chǎn)品中的立體彩晶熔塊是由兩種及以上的有色微晶熔塊按一定比例混合而成，并且必須含有不規(guī)則片狀熔塊，不規(guī)則片狀熔塊的厚度為0.2～5mm，不規(guī)則片狀熔塊的最大對角線長度為0.5～10 cm。采用普通的布料方式會使片狀熔塊容易重疊，很難實現(xiàn)布料均勻性。因此，本項目發(fā)明了一種片狀熔塊的布料裝置，通過片狀熔塊的布料方法來說明片狀熔塊布料原理。

一種片狀熔塊的布料方法，步驟依次包括：A、將片狀的熔塊倒入料斗內(nèi)；B、熔塊落入到輸送皮帶上，經(jīng)由輸送皮帶向上運輸；C、熔塊從輸送皮帶的末端落入到第一級均分裝置上的皮帶上；D、第一級的均分裝置上的滾筒耙將皮帶上的熔塊分散開，然后被分散開的熔塊落入到第二級的均分裝置上；E、熔塊在第二級的均分裝置上再次被滾筒耙均勻分散，然后從第二級的均分裝置的皮帶上落入到磚坯上。為了使得均勻效果更好，可以多加一個或多個的均分裝置，同時對均分裝置的運轉(zhuǎn)速度做調(diào)整。

2.3磚體變形產(chǎn)生的原因

彩色立體析晶磚與普通微晶玻璃的不同之處在于：彩色立體析晶磚是有色的，不透明的，而普通微晶玻璃是透明的，出窯時彩色立體析晶磚產(chǎn)品的變形大，從而影響拋光后版面效果的變化，嚴(yán)重時會出現(xiàn)淺色邊而造成陰陽色，因此磚形成為彩色立體析晶磚生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)難點之一。

產(chǎn)品變形即產(chǎn)品的平整度超出標(biāo)準(zhǔn)要求。變形分為拋光變形及滯后變形兩種。拋光變形即拋光后成品的變形。滯后變形是指成品經(jīng)過放置一定時間后，由于內(nèi)應(yīng)力的釋放而使平整度又發(fā)生變化從而超出標(biāo)準(zhǔn)要求。滯后變形嚴(yán)重影響終端客戶的使用效果及裝飾效果，危害極大。因此，在生產(chǎn)中應(yīng)充分考慮并避免滯后變形的出現(xiàn)。滯后變形產(chǎn)生的主要原因是磚坯燒成時吸水率過高或冷卻制度不合理造成表面層與底面層內(nèi)應(yīng)力差大。變形缺陷產(chǎn)生的原因有：

（1）彩色熔塊與陶瓷坯體膨脹系數(shù)不匹配；

（2）燒成冷卻制度不合理，產(chǎn)生半成品變形；

（3）各種熔塊布料不均勻；

（4）素?zé)u坯厚度不均勻；

（5）拋光導(dǎo)致變形加大，使用的磨塊級配不合理；

（6）燒成中應(yīng)控制晶體的析晶量，保證合適的膨脹系數(shù)。

產(chǎn)生變形的主要原因是彩色熔塊與陶瓷坯體熱膨脹系數(shù)的匹配性、坯體的燒成收縮率和燒成曲線對彩色立體析晶磚的適應(yīng)性等。通過數(shù)十次的上線中試，最終摸索、制定出合理、科學(xué)的窯爐燒制曲線。最高燒成溫度為1210±5℃，燒成周期160min左右。通過設(shè)計合理的微晶熔塊配方使它的膨脹系數(shù)與坯料配方的膨脹系數(shù)相近、設(shè)計燒成收縮率合適的坯體配方及制定合適的燒制曲線，這也是研究成功的關(guān)鍵之一。

2.4表面針孔（或熔洞）問題及解決方法

一次燒彩色立體析晶磚的針孔缺陷指微晶玻璃層內(nèi)存在封閉氣泡，經(jīng)表面拋光后出現(xiàn)針孔，針孔內(nèi)藏污，影響使用及裝飾效果。由于微晶熔塊顆粒間存在孔隙，在燒結(jié)晶化溫度下不可能全部排除，因此微晶玻璃內(nèi)有氣泡是必然的，是由微晶陶瓷復(fù)合磚生產(chǎn)工藝本身決定的。我們只能有效地控制氣孔的產(chǎn)生數(shù)量和大小，使之達到我們需要的效果。原因主要如下：

（1）立體彩晶微晶熔塊燒制過程產(chǎn)生的針孔

在燒制過程中，若高溫均化時間不夠，在基礎(chǔ)玻璃顆粒中會帶有一定量的氣泡，這些氣泡在玻璃顆粒燒結(jié)與晶化過程中不可能完全被排除，而會永久地存在于晶化顆粒花紋的中心部位，在研磨拋光后成為針孔，出現(xiàn)在微晶玻璃板材的表面，因此要得到高質(zhì)量的裝飾板材，必須保證玻璃的燒制質(zhì)量。解決方法：微晶熔塊配方中，不宜過多地使用鉀、鈉、硼、鉛的氧化物，熔制溫度不能太低，保溫時間要長，以便各種氧化物充分分解；要注意晶體物質(zhì)與玻璃體的比例，嚴(yán)格控制燒成曲線，在微晶顆粒半熔融狀態(tài)下，保持顆粒之間有一定的玻璃相就要開始冷卻。

（2）燒成過程產(chǎn)生的針孔

對于應(yīng)用一次燒成法生產(chǎn)彩色立體析晶磚，玻璃顆粒的燒制過程非常關(guān)鍵。開始時，玻璃顆粒接觸處的粒子產(chǎn)生遷移，會形成頸部，直至頸部互相沖突。隨著頸部的生長，顆粒會重新排列，此時氣泡位于顆粒與顆粒之間所包圍的頂點，氣泡之間相互連通，形狀復(fù)雜。進一步的物質(zhì)遷移，會使連通氣泡發(fā)生收縮，形狀發(fā)生變化，此時連通氣泡被切除，成為孤立氣泡。通過對已完成燒結(jié)過程的樣品觀察，大多數(shù)的氣泡均在玻璃顆粒交界處存在。

為了使晶核大量產(chǎn)生，需要盡量增大單位體積，采用不同力度級別的微晶熔塊顆粒，這樣顆粒之間的空隙就會產(chǎn)生，不可避免地有空氣儲存在顆粒之間，如果工藝控制不當(dāng)，就會產(chǎn)生氣孔，這種氣孔的形態(tài)是圓形的，有大有小，一般內(nèi)層與底層看到的氣孔是比較典型的顆粒之間的氣孔。解決的方法：要控制好微晶熔塊顆粒級配比，太細了熔點會偏低，還沒有排完氣體，就封閉了表面，再排氣時就容易產(chǎn)生氣孔，太粗則提高了燒成溫度，大顆粒未熔融，使表面凹凸不平，拋光后就容易看到氣孔了。最重要的是控制好燒成曲線，在始熔點之前要盡量排完氣體，要使顆粒體積及收縮緩慢地進行，窯爐不能有空氣進入，微正壓燒成。

（3）晶化過程產(chǎn)生的針孔

當(dāng)玻璃顆粒的燒結(jié)過程結(jié)束，便開始進入晶化階段，CaO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)玻璃所具有的表面易析晶特性決定了晶體首先從顆粒邊界面開始生長。當(dāng)溫度發(fā)生偏離時，過高的溫度會使針孔中的氣體出現(xiàn)體積擴大和上浮現(xiàn)象，而溫度過低又將因液相產(chǎn)生量不足而造成表面凹凸不平，形成氣孔或孔洞。

（4）外來雜質(zhì)和氣氛產(chǎn)生的針孔

在生產(chǎn)過程中,可能會引起針孔產(chǎn)生的雜質(zhì)有：耐火材料的粉粒、微晶熔塊粒料在運輸過程中摻入的粉塵、鐵銹或有機物小顆粒、燒結(jié)過程中從風(fēng)管吹入的鐵銹及其它雜質(zhì)等。在有雜質(zhì)粉粒存在的微晶熔塊粒料中，燒成窯內(nèi)的氣氛也會對微晶陶瓷復(fù)合磚上的氣泡和針孔產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。在適當(dāng)?shù)臒Y(jié)、晶化溫度，以及特定的工藝條件下才能形成表面一層無針孔的致密層。如何保證致密層的形成且盡量加深致密層是一個綜合的系統(tǒng)工程。

（5）磚坯中氣孔的產(chǎn)生

由一次燒彩色立體析晶磚工藝流程得知，我們這次是通過多層布熔塊的工藝，燒成是晶體化。由于坯體中含有的有機鹽、無機鹽，另外，粉料中顆粒狀的雜質(zhì)（如鐵質(zhì)、未磨細的殘渣顆粒），將產(chǎn)生比較大的氣孔或氣泡。所以，在配方中盡量少用有機、無機鹽較多的原料，燒失量控制在5%以下；原料制備過程中，控制好泥漿的細度，一般為0.8～1.2（250目篩余）；嚴(yán)格控制過篩除鐵工序，采用磁力較大的除鐵器；噴霧塔粉料運輸過程中，要加強工藝控制，嚴(yán)防雜質(zhì)的混入；在燒成過程中，要增加氧化時間，以有利于碳酸鹽、硫酸鹽的充分分解氧化。

綜合來說，引發(fā)針孔主要是三個方面的原因：各種熔塊本身攜帶氣孔，熔塊大小的粒度配比在燒成過程中產(chǎn)生，還有就是坯體還有機物質(zhì)多排期不完全。所以關(guān)鍵是合適的彩晶熔塊配方的設(shè)計。要求彩晶玻璃和過渡層釉料的高溫粘度要小，并且還需通過控制彩晶熔塊顆粒級配，減少熔塊顆粒間的氣孔率來解決減少彩晶玻璃熔塊在燒成過程中產(chǎn)生的針孔和熔洞。具體做法是將一定粒度的熔塊細粉去除。這樣磚體空氣排出更容易、更徹底，將磚體產(chǎn)生針孔、熔洞的機率降至最低，燒后產(chǎn)品微觀結(jié)構(gòu)更加致密，從而大大減少了微晶玻璃熔塊與陶瓷坯體在一次燒成時產(chǎn)生的毛細孔缺陷問題。另外，還需通過減少坯料配方的燒失量和改善生產(chǎn)工藝條件來控制磚坯中有機物的含量，盡量減少坯料中產(chǎn)生的氣體的機會。

3　結(jié)論

本文主要探討了彩色立體析晶磚生產(chǎn)成功最重要的創(chuàng)新是片狀熔塊布料方法和最常見的磚體變形和氣泡問題解決方法。得到的產(chǎn)品由于由多種不同形狀和顏色的熔塊組成，不同顆粒大小的晶體之間能夠相互擴散及滲透，熔塊粉在坯體表面分布得更加均勻，令晶體滲透界面模糊和不均勻化，實現(xiàn)了紋理過渡自然仿真效果，從而使坯體在燒成過程中磚形更易得到控制，且產(chǎn)品的色彩更加均勻。

［1］廖花妹,吳志堅,范新暉.一種彩色立體析晶微晶磚的制備方法［J］.佛山陶瓷,2016,234（1）：36～37.50.

［2］范新暉,周子松,廖花妹.一次燒微晶磚產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)淺述［J］.佛山陶瓷,2013,201（4）：31`34.

［3］姚青山.一次燒微晶磚產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)淺述［J］.山東陶瓷,2012,35（4）：34～35.38.