干粒釉陶瓷磚坯體基料與面釉、保護(hù)釉的研制

彭濱

摘 要：干粒釉陶瓷磚的研制涉及到陶瓷坯體基料的研究、坯體與面釉適應(yīng)性的研究、保護(hù)釉的研究、有色干粒的研究、不同膠水灰度粘附干粒量的研究、有色干粒與透明干粒兼容性的研究以及窯爐燒成制度的研究。通過數(shù)碼控制定位定量噴印膠水，采用有色干粒熔塊和透明干粒雙重布撒，布施的干粒釉圖案與噴墨印花圖案相匹配，有色干粒突出設(shè)計(jì)圖案的色彩、紋理效果，結(jié)合干粒全拋工藝，生產(chǎn)出顏色艷麗、通透效果好、鏡面度高，具有立體視覺沖擊效果的羅馬新石代新產(chǎn)品。限于篇幅本文僅從陶瓷坯體基料、面釉和保護(hù)釉三方面闡述一下其研制心得。

關(guān)鍵詞：坯體基料;面釉;保護(hù)釉

1 前 言

中國(guó)是陶瓷的發(fā)源地和主要生產(chǎn)消費(fèi)國(guó)，在國(guó)際市場(chǎng)上占有重要的地位。世界建陶行業(yè)經(jīng)過三十多年的高速發(fā)展與進(jìn)步，生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)和制造工藝也隨之得到了極大的提高。對(duì)于建陶行業(yè)來說，陶瓷磚不僅僅作為建筑裝飾材料用于墻地面，目前也被廣泛應(yīng)用于家庭內(nèi)部的各種裝飾領(lǐng)域。在此背景下，消費(fèi)者在追求裝飾材料高質(zhì)量的同時(shí)也開始注重裝飾材料的內(nèi)在價(jià)值。針對(duì)目前市場(chǎng)的反饋可知，對(duì)于內(nèi)墻裝飾效果而言，圖案、紋理、層次成為了消費(fèi)者最關(guān)注的焦點(diǎn)。

傳統(tǒng)的拋釉磚所反映的問題是，釉面平整度不夠、透感較差造成設(shè)計(jì)圖案不清晰，無法將設(shè)計(jì)圖案中的紋理、細(xì)節(jié)完美地體現(xiàn)出來，顯然已經(jīng)無法滿足市場(chǎng)對(duì)于室內(nèi)裝飾的要求，因此行業(yè)產(chǎn)品升級(jí)勢(shì)在必行。目前，在建陶行業(yè)中對(duì)于產(chǎn)品升級(jí)這塊，國(guó)內(nèi)外多家建陶企業(yè)在市場(chǎng)上相繼推出干粒釉產(chǎn)品。相對(duì)拋釉磚產(chǎn)品而言，干粒釉產(chǎn)品其釉面透感強(qiáng)，版面圖案層次感好、色澤艷麗，鏡面度高。

2 國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品技術(shù)和現(xiàn)狀

目前建陶行業(yè)，多家企業(yè)都在開發(fā)干粒釉產(chǎn)品。生產(chǎn)過程中，大多數(shù)企業(yè)還是使用透明干粒釉為主，以透明干粒熔塊高溫熔融后形成透感十足的釉面效果取代了傳統(tǒng)的拋釉磚。目前市場(chǎng)上推出的產(chǎn)品并不多，主要以生成晶花的結(jié)晶干粒熔塊大面積使用為主。就目前市場(chǎng)上的拋釉磚而言，對(duì)于紋理比較細(xì)膩、清晰，色彩比較艷麗的設(shè)計(jì)圖案，以傳統(tǒng)的拋釉工藝生產(chǎn)，都無法將設(shè)計(jì)圖案完美體現(xiàn)出來。

雖然以干粒釉工藝生產(chǎn)全拋類產(chǎn)品時(shí)，其生產(chǎn)成本比傳統(tǒng)的拋釉磚要高一點(diǎn)，但是其所體現(xiàn)出來的鏡面度、透感都是現(xiàn)在拋釉磚無法比擬的。以干粒釉工藝生產(chǎn)出來的干粒全拋產(chǎn)品，其釉面過渡自然有層次感，版面圖案立體感強(qiáng)、色澤艷麗，釉面質(zhì)感溫潤(rùn)、手感細(xì)膩。對(duì)于仿古產(chǎn)品，目前市場(chǎng)上主要以啞光干粒作為仿古磚釉面效果點(diǎn)綴，使釉面紋理呈現(xiàn)出立體感，從而達(dá)到立體仿真的裝飾效果。很少有企業(yè)生產(chǎn)以有色干粒裝飾的產(chǎn)品，主要還是以裝飾、點(diǎn)綴自然面的仿古產(chǎn)品。

廣東協(xié)進(jìn)陶瓷有限公司專利CN108727037A介紹了一種無光釉面的立體高仿真陶瓷磚及其制備方法，使用高壓施上少量的無光釉，結(jié)合噴墨打印撒上干粒，采用可控負(fù)壓吸干粒熔塊設(shè)備吸走多余干粒熔塊，從而獲得具有高仿真的立體效果，但是其生產(chǎn)方法需要結(jié)合高精密的激光雕刻模具，裝飾效果、產(chǎn)品種類單一，生產(chǎn)成本高。廣東歐文萊陶瓷有限公司專利CN108658629A介紹了一種陶瓷磚熔塊干粒復(fù)合工藝及陶瓷磚，使用有色熔塊干粒與透明熔塊干粒復(fù)合，從而獲取具有高仿真的立體效果。該發(fā)明工藝以甩點(diǎn)的方式將有色干粒打到磚面上，再施于透明干粒，但是該工藝不僅無法將有色干粒與噴墨圖案相結(jié)合，而且該工藝所生產(chǎn)的產(chǎn)品主要應(yīng)用于仿古磚上，因此該工藝所生產(chǎn)的產(chǎn)品是無法實(shí)現(xiàn)將設(shè)計(jì)圖案中的紋理細(xì)節(jié)體現(xiàn)出來，產(chǎn)品的附加值也無法體現(xiàn)。中國(guó)專利CN105565908A介紹了一種復(fù)合輥印干粒立體瓷磚及其生產(chǎn)技術(shù)，其在耐磨防滑干粒層上通過輥筒印刷再施上有色干粒，從而實(shí)現(xiàn)多層有色干粒立體效果，該工藝以自然面、仿古系列產(chǎn)品為主，其生產(chǎn)工藝無法結(jié)合噴墨圖案上的紋理效果，從而使產(chǎn)品缺乏紋理層次感。

拋釉陶瓷磚是由粘土和其他無機(jī)非金屬原料，經(jīng)成型、燒結(jié)等工藝生產(chǎn)的板狀或塊狀陶瓷制品，用于裝飾與保護(hù)建筑物、構(gòu)筑物的墻面和地面。其以優(yōu)越的性能和裝飾效果，受到了越來越多的消費(fèi)者的青睞，得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的拋釉磚所反映的問題是，釉面平整度不夠、透感較差造成設(shè)計(jì)圖案不清晰，無法將設(shè)計(jì)圖案中的紋理、細(xì)節(jié)完美地體現(xiàn)出來，顯然已經(jīng)無法滿足市場(chǎng)對(duì)于室內(nèi)裝飾的要求，因此行業(yè)產(chǎn)品升級(jí)勢(shì)在必行。為了更好的展現(xiàn)拋釉陶瓷磚表面裝飾效果，市場(chǎng)上相繼推出干粒釉產(chǎn)品，在拋釉陶瓷磚表面會(huì)添加干粒，但現(xiàn)有的采用單一干粒，圖案質(zhì)感和立體感不夠明顯;同時(shí)現(xiàn)有的裝飾干粒的主要工藝手段是以噴、撒、甩的方式直接布施在陶瓷磚表面上，但是采用這些方式布施干粒的陶瓷磚表面比較單調(diào)，且干粒使用量較多而增加成本，同時(shí)在進(jìn)入窯爐燒成時(shí)，粒徑較小的干粒很容易因預(yù)熱帶的負(fù)壓而被吸走隨煙氣一起排出。相對(duì)拋釉磚產(chǎn)品而言，干粒釉產(chǎn)品其釉面透感強(qiáng)，版面圖案層次感好、色澤艷麗，鏡面度高。因此，開發(fā)出干粒與設(shè)計(jì)圖案紋理完美結(jié)合的干粒釉產(chǎn)品將會(huì)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中具有一定的優(yōu)勢(shì)。

3 項(xiàng)目研究的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 陶瓷坯體基料的研究

由于干粒熔塊本身的膨脹系數(shù)較小，根據(jù)現(xiàn)有的坯體配方體系，結(jié)合干粒實(shí)際的膨脹系數(shù)、熔融溫度，選擇在薄板仿石配方的基礎(chǔ)上對(duì)配方進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，在保證各項(xiàng)性能的前提下，適當(dāng)?shù)亟档团浞降臒蓽囟群团蛎浵禂?shù)。

通過查閱文獻(xiàn)、資料，結(jié)合在生產(chǎn)實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)得知，通常配方中Al2O3含量越高，坯體燒成后的膨脹系數(shù)越小，但是與之相對(duì)應(yīng)的燒結(jié)溫度也會(huì)相應(yīng)地提高。因而Al2O3作為陶瓷在燒結(jié)時(shí)的骨架，在保證坯體有足夠強(qiáng)度的提前下，還需要控制其在坯體中的含量。在建陶行業(yè)生產(chǎn)中對(duì)于瓷質(zhì)坯體Al2O3的含量一般的控制標(biāo)準(zhǔn)都會(huì)在16% ～ 25%。通過檢測(cè)本次所使用的透明干粒熔塊其在400 ～ 600℃間的線膨脹系數(shù)得知，其膨脹系數(shù)在7.6 ～ 7.9×10-6/K之間。在實(shí)際的生產(chǎn)情況中，為了保證坯體與釉面的適應(yīng)性，利于在燒制過程中調(diào)整磚形，一般情況下要求坯體的膨脹系數(shù)稍大于釉層的膨脹系數(shù)，以所測(cè)得透明熔塊的膨脹系數(shù)為參考的依據(jù)，在原有坯體基料上對(duì)膨脹系數(shù)作適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。

由于干粒釉層與坯體膨脹系數(shù)間存在的差異，會(huì)造成磚形龜、翹變形以及釉層開裂的現(xiàn)象。通過調(diào)整坯體配方，使得其膨脹系數(shù)在8.15 ～ 8.36×10-6/K范圍內(nèi)，坯體的白度在48°左右，通過窯爐中試吸水率達(dá)到0.1%以下，符合生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。其坯體的化學(xué)組成如表1。

3.2 坯料與面釉適應(yīng)性的研究

面釉對(duì)于墨水的發(fā)色這方面是十分重要的環(huán)節(jié)，優(yōu)質(zhì)的面釉發(fā)色將能更好地凸顯出設(shè)計(jì)圖案中的紋理色彩，由于坯體的改動(dòng)幅度不能過大，因此需適當(dāng)?shù)卦龃竺嬗缘呐蛎浵禂?shù)。面釉在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上通過添加石英量來調(diào)節(jié)。目前生產(chǎn)使用的面釉配方以編號(hào)W8100-7和W9100為主，通過對(duì)比這兩種面釉的白度、膨脹系數(shù)與化學(xué)組成，從而選取合適的面釉。

從表2對(duì)比可知，在40 ～ 600℃范圍內(nèi)，W8100-7的膨脹系數(shù)更大，與坯體的膨脹系數(shù)差異較小，較W9100更為接近所選的坯體在此范圍內(nèi)的膨脹系數(shù)。而從白度值上對(duì)比，W8100-7的白度略高于W9100的;從化學(xué)組成上看W8100-7的燒失量也低于W9100，因此在燒制過程中面釉的收縮較小，更利于調(diào)整磚形。對(duì)于比較兩者Al2O3的含量可知，W9100的Al2O3含量較高，高達(dá)28.40%，因此相比W8100-7燒成溫度會(huì)較高。以現(xiàn)有的燒成制度試制出來的產(chǎn)品其融平能力較差，易影響到產(chǎn)品的層次效果。通過以上條件的綜合比較，擇優(yōu)選取W8100-7作為本項(xiàng)目的面釉。

3.3 保護(hù)釉的研究

由于有色干粒熔塊在高溫熔融時(shí)粘度較小，流動(dòng)性較大，直接在噴墨打印后鋪撒干粒易造成釉坑、縮釉等現(xiàn)象。為了保證墨水更好地發(fā)色，在噴墨打印后利用噴釉柜噴一層薄薄的保護(hù)釉。

3.3.1 配方的研制

基于生產(chǎn)條件以及生產(chǎn)成本的考慮，在對(duì)于保護(hù)釉的選擇中，以現(xiàn)有的釉料為基礎(chǔ)。經(jīng)過多次配方試驗(yàn)，最后采用編號(hào)為6804與607這2種釉粉按照3：1的質(zhì)量比例混合制成的保護(hù)釉，其化學(xué)成分如表4。由于保護(hù)釉是在噴墨打印后施釉，會(huì)在一定程度上遮擋住設(shè)計(jì)，因此，在盡可能保證釉層效果的前提下，減少保護(hù)釉使用。

3.3.2 施釉參數(shù)的確定

由于保護(hù)釉置于噴墨設(shè)計(jì)與干粒層中間，因此對(duì)于保護(hù)釉的選擇首先要保證釉層具有足夠的透感，且施釉總水分不宜過大，主要是由于水在揮發(fā)過程由液態(tài)向氣態(tài)轉(zhuǎn)化造成體積膨脹，會(huì)沖破干粒層，形成氣孔。表5是保護(hù)釉施釉量及比重與粘附干粒量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)于磚坯的規(guī)格實(shí)驗(yàn)中統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)450 mm×450 mm。

在圖1中“曲線1”、“曲線2”、“曲線3”分別表示保護(hù)釉比重為1.15、1.20、1.25的曲線。從圖中可看出，在噴入相同量的保護(hù)釉時(shí)，隨著保護(hù)釉比重的增加，能粘附的干粒量也會(huì)隨之增加。從曲線上看，曲線2、曲線3傾斜角比較明顯，其中曲線2在250 g/m2的傾斜角度最大。因此通過對(duì)比上述實(shí)驗(yàn)可知，釉面對(duì)于粘附透明干粒的量會(huì)隨著保護(hù)釉干料的重量增加而增加，但是在比重1.20與1.25之間干粒的粘附量變化并不是很明顯，因此對(duì)于保護(hù)釉的比重范圍優(yōu)選與1.20～1.25之間。

確定保護(hù)釉比重范圍后再對(duì)比產(chǎn)品釉面效果，在噴釉量達(dá)到280 g/m2時(shí)，其整體設(shè)計(jì)的透感相對(duì)差一點(diǎn)。噴釉量為220 g/m2時(shí)，釉層存在少部分的縮釉與釉坑的現(xiàn)象，而且在噴釉過程中易出現(xiàn)針孔。噴釉量在250 g/m2時(shí)，整體效果最好，在噴完保護(hù)釉后其釉面沒有看到針孔，在燒制后釉層也沒有出現(xiàn)釉坑、縮釉的現(xiàn)象。綜合考慮下對(duì)于保護(hù)釉參數(shù)選擇比重為1.20，噴釉量為250 g/m2。

3.3.3 生產(chǎn)工藝優(yōu)化

保護(hù)釉在出球時(shí)比重1.78～1.80，后期使用自來水調(diào)整比重至1.2。但是使用自來水直接調(diào)整釉漿比重時(shí)，在生產(chǎn)過程中釉漿易產(chǎn)生沉淀、結(jié)團(tuán)的現(xiàn)象。因此需要解決釉漿沉淀問題，提高釉漿的懸浮性能。

通過實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)使用釉用膠水有助于調(diào)節(jié)釉漿的懸浮性能。經(jīng)檢測(cè)膠水性能，其流速在8～12 s，比重在1.03左右，而且加入到釉漿中并未發(fā)現(xiàn)不良的影響。因此，將調(diào)節(jié)比重時(shí)用的自來水換成常規(guī)釉用膠水來調(diào)節(jié)釉漿的比重，既保證釉漿性能具有良好的流動(dòng)性，也利于提高釉漿的懸浮性，而且燒制出來的產(chǎn)品其釉面效果與自來水調(diào)節(jié)的相差無異。

4 結(jié) 語

結(jié)合行業(yè)中對(duì)于干粒釉產(chǎn)品的開發(fā)，因本文篇幅所限僅僅從干粒釉與低膨脹系數(shù)坯體配方適應(yīng)性的研究、坯料與面釉適應(yīng)性的研究以及為了解決在噴墨打印后鋪撒干粒易造成釉坑、縮釉等問題，對(duì)保護(hù)釉進(jìn)行探索研究這三方面進(jìn)行了研究分析。后期將會(huì)從兩種或是三種以上有色干?；旌洗钆?、不同膠水灰度對(duì)應(yīng)的噴印膠水量及粘結(jié)干粒量以及有色干粒與透明干粒兼容性等方面進(jìn)行分析與研究。

總之，相對(duì)拋釉磚產(chǎn)品而言，干粒釉產(chǎn)品其釉面透感強(qiáng)，版面圖案層次感好、色澤艷麗，鏡面度高。因此，開發(fā)出干粒與設(shè)計(jì)圖案紋理完美結(jié)合的干粒釉產(chǎn)品將會(huì)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中具有一定的優(yōu)勢(shì)，也必將是一種用戶消費(fèi)趨勢(shì)。