龍泉青瓷DPM標識研究

浙江省標準化研究院（之江標準化智庫） 丁 煒 郭 銳

龍泉青瓷始于三國兩晉，盛于宋元。青瓷是瓷器的起源，瓷器之母，在青瓷的基礎上發(fā)展了白瓷，之后再派生出了青花、五彩、斗彩、粉彩、古彩等各色瓷系，而萬變不離其道，白瓷和青瓷最能代表中國文化的精髓和審美。龍泉窯也是中國陶瓷史上燒制年代最長、窯址分布最廣、產(chǎn)品質量最高、生產(chǎn)規(guī)模和外銷范圍最大的青瓷名窯。

龍泉青瓷燒制技藝是一種具有制作性、技能性和藝術性的傳統(tǒng)手工藝，主要表現(xiàn)在原料配制、成型裝飾、高溫燒成等方面。傳統(tǒng)的龍泉青瓷產(chǎn)品有兩種：一種是白胎和朱砂胎青瓷，著稱“弟窯”或“龍泉窯”，另一種是釉面開片的黑胎青瓷，稱“哥窯”。

借著2016年G20在浙江杭州召開的東風，龍泉青瓷產(chǎn)業(yè)和銷售額有了飛躍式發(fā)展，龍泉青瓷日用瓷技術也有了很大的改進，以高鋁質強化龍泉青瓷餐具為例，明顯高于普通青瓷泥抗折強度，可滿足大型洗碗機洗滌、微波爐快速加熱與高溫消毒。（注：現(xiàn)有的青瓷相關國家標準是GB/T 10813.1-2015《青瓷器第1部分：日用青瓷器》）

龍泉青瓷實現(xiàn)可追溯性的探索

現(xiàn)在的市場上，假冒龍泉青瓷的現(xiàn)象相當普遍，對于龍泉青瓷實施可追溯性的研究，是保護傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的需要；采用GS1編碼和二維條碼進行唯一標識，如果是只用于青瓷包裝上，因日用青瓷大部分使用的是通用包裝，很難真正實現(xiàn)追溯；只有嘗試DPM（即直接部件標識，通過某種技術直接把條碼標識在產(chǎn)品上）直接在青瓷本體上進行唯一編碼和標識，才有可能真正實現(xiàn)龍泉青瓷的可追溯。所以，在本體標識方面我們首先考慮了3種方式實現(xiàn)，包括烤花燒制、激光灼刻和覆膜激光燒固。其中覆膜激光燒固，其多用于陶瓷衛(wèi)浴的文字LOGO標識，適用于白瓷且顆粒較粗，不適用二維條碼制作；因此，在研究過程中放棄了這種技術方法，重點針對前兩種方法進行了深入研究與試驗。

烤花燒制方式技術分析

在龍泉青瓷瓷體上制作平面圖案文字標識，傳統(tǒng)的方式大致分為手工繪制燒制和貼紙烤花兩種。

手繪燒制，第一步是在瓷器成型、修坯后的施釉（上釉）前或施釉后，在未燒制的瓷器表面用手工繪制方式繪制圖案文字后進行燒制，分別稱釉下彩和釉上彩。其中也有釉上彩是在已燒成的白釉或澀胎瓷器上，用色料繪飾各種紋飾，再于700～900℃的低溫窯爐中二次燒造，低溫固化彩料而成。

貼紙（烤花紙）烤制是指在已燒成的瓷器表面貼上事先印刷好圖案文字的烤花紙，再于700～900℃之間的低溫窯爐中二次燒造，低溫固化彩料而成。

對于在瓷器表面標識條碼等較精細的符號，以上兩種方式當中只能選取貼紙烤制方式（俗稱烤花）?，F(xiàn)已有部分酒瓶上直接用貼紙烤花方式標識商品條碼（EAN-13）。而貼花紙有3種不同的印刷工藝，其特點不盡相同，見表1；通過比較和初步實驗論證，采用了比較適合條碼印制的絲網(wǎng)版小膜印刷貼花紙。

表1 三種不同印刷方法生產(chǎn)的陶瓷貼花紙的特點

對于二維條碼在龍泉青瓷上的印制，浙江省標準化研究院從研究之初就考慮既要兼顧二維條碼的印制質量，又要使這種傳統(tǒng)的工藝產(chǎn)品及日用品推廣時被青瓷生產(chǎn)企業(yè)和消費者接受，因此，便需要融合“中國元素”，如圖1所示?；谏鲜鲈?，選擇絲網(wǎng)版小膜印刷貼花紙及其烤花工藝更利于實現(xiàn)初始的設想。

圖1 含有“中國元素”的二維條碼烤花實例圖

青瓷屬于高溫瓷，瓷窯溫度在1100℃以上；而青瓷烤花溫度在600～900℃之間（也有的低至500℃）。所以，工藝流程是在已燒制好的青瓷釉上（釉面的表面），加貼花紙進行烤花。同時，青瓷的特點是“薄胎厚釉”，在釉面烤花時，青瓷釉面將有一定程度的熔化和微小的形變，使得釉面與貼花紙上的油墨緊密結合，具有較好的耐磨和耐腐蝕性（對烤花而言）；但同時，也會對油墨圖案造成相應的微小畸變；對油墨色質也有相應改變。因此，需要選擇合適的貼花紙印刷方式及合適的油墨，見表2，才能保證二維條碼的質量。

表2 印制二維條碼中三種印刷貼花紙的優(yōu)劣對比（針對青瓷）

針對以上比較和青瓷的特點，在烤制二維條碼及相關標識時有以下要求：1.應選取適合釉面烤花的貼花紙；2.對貼花紙油墨的厚度有一定的要求；3.優(yōu)先選用可燒制多種色彩的貼花紙；4.選取合適的烤花溫度，兼顧釉面與油墨結合度和油墨最小畸變及色質變化等。

貼花紙結構圖和烤花流程圖，如圖2所示。

圖2 貼花紙結構圖和烤花流程圖

激光灼刻方式技術分析

隨著現(xiàn)代工藝技術的發(fā)展，現(xiàn)在對于小批量的定制瓷器，需要標注文字或（和）圖案的，也采用激光灼刻的方式實現(xiàn)。激光加工原理：激光打標機是利用高能量密度激光束，對工件表面進行局部照射，使表層材料迅速汽化或發(fā)生顏色變化，從而露出深層物質或者導致表層物質化學物理變化刻出痕跡，或通過光能燒掉部分物質，顯出所需刻蝕的圖形、文字。通過對多種激光器進行比較，選取紫外激光器作為青瓷激光灼刻主要工具。

龍泉青瓷二維條碼本體標識的實踐

通過對龍泉青瓷傳統(tǒng)工藝的調(diào)查研究，對于在青瓷上實施條碼本體標識的研究方向和原則就定位在三個方面：一是在不改變傳統(tǒng)工藝流程的基礎上進行試驗；二是考慮成本適中，盡量不過多增加成本，對中高端產(chǎn)品控制在產(chǎn)品價格的1%～2%以內(nèi)，對低端產(chǎn)品控制在3%～5%以內(nèi)；三是考慮加上條碼標識后的美觀及體現(xiàn)與傳統(tǒng)文化的結合度等。同時也要考慮二維條碼質量符合國家標準GB/T 23704-2017《二維條碼符號印制質量的檢驗》和GB/T 35402-2017《零部件直接標記二維條碼符號的質量檢驗》。

烤花試驗的研究及問題分析

對青瓷的本體標識作了烤花試驗。因當時對青瓷的工藝還不完全了解，直接考慮的是變碼印制二維條碼標簽后再進行本體標識；選用了最高可耐1300℃高溫的進口高分子材料做基材，直接用條碼專用打印機在高分子材料上面打印二維碼，再用高溫烤花方式在青瓷本體上進行試驗。試驗分別在白色和透明2種不同基材上進行：白色基材與釉面在高溫作用下燒結效果較好，但基材色質為純白色，圖案突兀且與青瓷的主流色彩不協(xié)調(diào)；透明基材在高溫作用下與釉面完全熔合，但油墨在高溫促進釉面部分熔化產(chǎn)生流動作用，發(fā)生了油墨被撕裂的現(xiàn)象，油墨在青瓷上的附著力嚴重不足，加上該高分子材料價格較高，基于以上這些原因，所以放棄了用高分子材料作為烤花基材的試驗，改為用傳統(tǒng)的貼花紙烤花工藝開展進一步試驗。

試驗結果分析和流程確定

經(jīng)過一系列貼花紙烤花和激光灼刻試驗，其中，激光灼刻試驗比較順利，且要求不高。對于貼花紙烤花，考慮以傳統(tǒng)的絲網(wǎng)烤花紙方式為主，經(jīng)過多次的企業(yè)電烤花爐和燃汽爐試驗，并使用浙江省青瓷產(chǎn)品檢驗中心的階梯電烤爐（500℃、600℃、700℃、800℃、900℃）同時采用不同階梯溫度進行烤花試驗，比較后得出二維條碼貼花紙烤花的最佳溫度為700～800℃，能兼顧圖案形變度最小及與釉面結合度強的效果；完成本體標識后的成品經(jīng)96小時鹽霧試驗（依據(jù)GB/T 10125-1997《人造氣氛腐蝕實驗鹽霧試驗—鹽霧試驗機》），二維條碼未受到任何腐蝕。最后得出以下制作工藝流程和試驗結果：

（1）采用激光灼刻方式進行青瓷的二維條碼本體標識，對設備的軟硬件要求都不高，但需要在傳統(tǒng)工藝之外增加一道現(xiàn)代工藝。對二維條碼本體標識的具體要求如下：

——紫外激光器(UV laser)，主要輸出波長在0.4μm以下（一般為355nm），功率為3～10W；

——選取成品青瓷（燒制好的）較平整面或曲度較小的一面（一般為器具底部）進行刻制；

——激光刻制后，需要對刻制后的二維條碼圖形進行著色處理。

（2）采用貼花紙烤花方式進行青瓷的二維條碼本體標識，與青瓷的傳統(tǒng)工藝相銜接，工藝操作與傳統(tǒng)方式一致；如與“中國元素”的圖案相結合，如“印章”“瓦當”等圖案，可增加一些鮮明的紅色、青色等圖案。對二維條碼本體標識的具體要求如下：

——制作貼花紙，將二維條碼（可結合其它圖案）制作（一般以絲網(wǎng)印制方式，保證油墨有一定的厚度）在烤花基紙上，再覆蓋“封面油”（多次），自然干燥后使二維條碼圖案的油墨與“封面油”結合在一起；

——將貼花紙在清水中浸泡數(shù)分鐘，使得貼花油紙與烤花基紙分離，再將貼花油紙粘貼在成品青瓷的釉面上（選取平面或曲度較小面），并刮平去汽泡；

——將粘好貼花油紙的青瓷放置在烤花爐中烤制，烤制溫度控制在700～800℃。

兩種本體標識方式的優(yōu)劣對比

對于兩種本體標識方式，一般來說，激光灼刻方式適合批量較小或個性化定制的產(chǎn)品，貼花紙烤花方式更適合于批量較大的產(chǎn)品。以兩種方式進行二維條碼本體標識的優(yōu)劣對比，見表3（見下頁）。

表3 二維條碼本體標識的貼花紙烤花和激光灼刻方式優(yōu)劣對比表

不足及改進

通過項目試驗，確定的兩種本體方式在實用性方面還存在一些問題，需要今后開展進一步研究與試驗加以改進。如：激光灼刻后的二維條碼，著色后的油墨存在易磨損和不耐腐蝕的缺點，需要采取加覆保護膜或選擇合適的油墨（如采用UV油墨并用紫外線固化）等方式進行優(yōu)化。貼花紙烤花現(xiàn)采用的絲網(wǎng)印刷方式，從源頭上印刷二維條碼的質量較差，加上烤花過程中因油墨層較厚，不可避免地有變形的情況，影響了最終的二維條碼質量，甚至無法識讀；此外，用絲網(wǎng)方式變碼印刷也是一個最大的難題，需要下一步研究加厚油墨噴碼+烤花封面油方式制作貼花紙并進行試驗，以滿足大批量變碼制作二維條碼的需要。