高白啞光細膩耐磨通體陶瓷磚的研究

摘 要：市場上主流的高白啞光通體陶瓷磚普遍在坯體或釉料中加入大量硅酸鋯或超細氧化鋁實現(xiàn)高白啞光效果。本文結(jié)合實際生產(chǎn)經(jīng)驗，采用工業(yè)廢渣及工業(yè)尾料，取代傳統(tǒng)的硅酸鋯或超細氧化鋁增白工藝，極大減少硅酸鋯用量，實現(xiàn)高白啞光細膩耐磨通體磚低放射性性能，提升產(chǎn)品品質(zhì)；采用工業(yè)廢渣尾料，實現(xiàn)低質(zhì)原料高值化利用，降低制造成本，提升產(chǎn)品市場競爭力；采用特制釉料基礎(chǔ)配方，合理調(diào)整硅鋁比，使高白通體磚在高度細膩手感下兼具高耐磨屬性，耐磨級別達到國標4級2100轉(zhuǎn)以上。

關(guān)鍵詞：高白啞光;細膩;耐磨

1 引 言

市場上主流的高白啞光通體陶瓷磚普遍在坯體或釉料中加入大量硅酸鋯或超細氧化鋁從而實現(xiàn)高白啞光效果，大量使用硅酸鋯或超細氧化鋁不僅會消耗大量優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)資源，導致生產(chǎn)成本偏高，而且硅酸鋯還具有放射性，所以目前國內(nèi)的高白啞光通體陶瓷磚市場競爭力不強，大部分市場均被國外品牌占據(jù)。國內(nèi)高白啞光細膩產(chǎn)品無論是啞光層面，還是細膩耐磨方面，均與國外頭部品牌存在差距。國內(nèi)市場缺乏能夠?qū)崿F(xiàn)低成本、低資源消耗、高白啞光、細膩耐磨性能且工藝流程簡潔高效的高白啞光細膩耐磨通體磚。對高白啞光細膩耐磨通體磚的研究，其本質(zhì)就是要獲得一種白度較好（50度以上）、啞光效果（光澤度＜10°）、觸感良好（細膩手感）、裝飾性佳、耐磨性能突出的釉料基礎(chǔ)配方，以及透光度低、防污、耐磨、耐化學腐蝕性能好的保護釉，本文對高白啞光細膩耐磨釉料配方進行了研究，并對最終的高白啞光細膩耐磨通體磚產(chǎn)品性能進行了分析。

2 高白啞光細膩耐磨釉料配方研究

2.1高白啞光細膩底釉配方研制

普通陶瓷磚釉面不平整、不耐磨，鋪貼在家不能充分體現(xiàn)啞光細膩產(chǎn)品柔光感、絲綢般順滑、且吸污及耐磨效果不佳，市場競爭力不強，難以與國外品牌競爭。因為傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)高白啞光細膩瓷磚時，釉用原料中通常會加入大量的硅酸鋯、氧化鋁等高熔點物質(zhì)增白，導致產(chǎn)品釉層熔點較高、熔融時難以舒展平整。雖然硅酸鋯、氧化鋁是很好的增白物質(zhì)且對釉層耐化學腐蝕性、耐磨性能有良好的作用，但是硅酸鋯、氧化鋁熔點高，在生產(chǎn)中大量使用容易在釉層中產(chǎn)生粗糙顆粒感，導致釉面細膩手感差。在高白啞光細膩釉料研制的過程中，本文結(jié)合環(huán)保、白度、光澤、細膩手感、耐磨性和耐酸堿性等方面進行研究。

行業(yè)現(xiàn)有增白技術(shù)手段，鋯、鋁是提升釉料白度的主要成分，在釉料配方的調(diào)試過程中，可通過增加硅酸鋯和氧化鋁增加釉中的硅、鋁含量，提高釉的熔融溫度、白度。其中硅酸鋯由于其特殊性，存在一定的放射性，且熔點及高溫粘度高對釉層的細膩功能有不良影響，因此常規(guī)釉料調(diào)試過程中一般需要用氧化鋁來提高輔助釉層的白度，不能單一靠硅酸鋯增白，否則放射性達不到國標。但常規(guī)氧化鋁的加入會增加釉層粘度，使得釉面不平整，細膩手感差，且會縮小硅鋁比值，導致釉層耐化學腐蝕性能變差。

本文創(chuàng)新性的采用工業(yè)鋯尾料、發(fā)電廠煤廢渣來代替硅酸鋯、氧化鋁。由于發(fā)電廠煤廢渣的鋁含量高、工業(yè)鋯尾料的鋁和鋯含量高，因此可以在釉料中大量引入發(fā)電廠煤廢渣、工業(yè)鋯尾料替代氧化鋁、硅酸鋯來進行增白；此外由于發(fā)電廠煤廢渣、工業(yè)鋯尾料的引入，有效減少了氧化鋁、硅酸鋯這兩個高燒結(jié)溫度、高粘度物質(zhì)的加入量，在降低生產(chǎn)成本及放射性的同時降低了燒結(jié)溫度和高溫粘度，使得釉在熔融時燒結(jié)更徹底，舒展更平整，從而達到更加細膩的手感。與此同時本文通過采用發(fā)電廠煤廢渣及工業(yè)鋯尾料取代行業(yè)現(xiàn)有采用的硅酸鋯和氧化鋁增白工藝，起到增白和提高細膩手感作用的同時極大減少硅酸鋯用量及氧化鋁用量，一方面實現(xiàn)高白啞光細膩耐磨通體磚低放射性性能，提升產(chǎn)品品質(zhì)；另一方面，能直接消化工業(yè)廢渣，不用再依賴硅酸鋯或氧化鋁原礦開采，保護環(huán)境，減少原礦資源消耗及浪費，極大降低制造成本，實現(xiàn)低成本高品質(zhì)性能，市場競爭力大幅度提升。廢煤渣化學成分見表1，工業(yè)鋯尾料化學成分見表2，最終采用的高白啞光細膩底釉配方組成見表3。

2.2啞光細膩耐磨保護釉配方研制

目前市場上的啞光細膩釉的制備方法有兩種：一種是引入難熔化合物，利用殘余化合物的散射作用產(chǎn)生啞光。第二種是引入無光劑晶體組分，這種晶體數(shù)量達到一定程度時就會產(chǎn)生啞光效果。第一種方法制備的啞光釉產(chǎn)品釉面雖然光澤度較低，但釉面不夠細膩，手感粗糙，達不到細膩耐磨效果，故本文采用引入無光劑晶體方法來實現(xiàn)啞光細膩效果。根據(jù)啞光細膩耐磨特性，采用控制變量法進行試驗。選定啞光、細膩、耐磨和耐污為主要評定指標，固定部分原料含量：熔塊20%、高嶺土9%、石英4%、氧化鋁7%，以影響無光劑晶體的氧化鋅、碳酸鋇、燒滑石、白云石、鉀鈉長石作為變量，試驗方案以及各方案釉面質(zhì)量情況如表4、表5。

綜合以上實驗結(jié)果得出：高鈣體系（方案F）細膩釉配方析晶不夠細膩；高鎂體系（方案E）細膩釉配方釉面細膩，但噴墨發(fā)色較差；高鋅體系（方案A和B）釉面細膩，發(fā)色好，但毛細孔較多。高鋇配方體系（方案C和D）釉面細膩，啞光，但毛細孔也偏多。單一晶核析晶過程均存在一定的缺陷，難以實現(xiàn)最佳啞光、細膩、耐磨效果，考慮引入鋅、鎂、鋇、鈣等多種晶核組成的復合無光劑。根據(jù)表5實驗結(jié)果，綜合考慮啞光、細膩、耐磨和耐污等效果，選擇在D方案上通過提高碳酸鋇、白云石含量替代鉀鈉長石助融。使配方中鈣、鋇、鋁、石英保持較高的含量，提升釉面的機械強度、機械硬度及釉面白度，耐磨級別可達到國標4級2100轉(zhuǎn)，釉面光澤度可保持在5～8度以內(nèi)，實現(xiàn)啞光效果。最終得到的啞光細膩耐磨保護釉配方如表6所示。

3 高白啞光細膩耐磨通體磚產(chǎn)品性能分析

3.1高白啞光細膩耐磨通體磚釉層斷口形貌分析

為了更為直觀地了解高白啞光細膩耐磨通體磚釉面情況，本文將高白啞光細膩耐磨通體磚與普通啞光細膩通體磚產(chǎn)品的釉層斷口形貌進行了對比分析。

從圖中可以看到，高白啞光細膩耐磨通體磚的平滑度遠遠高于普通啞光細膩通體磚產(chǎn)品釉面的平滑度；且高白啞光細膩耐磨通體磚的釉層和坯體緊密結(jié)合在一起，釉層已完全熔融，氣泡數(shù)量很少，氣泡的體積較小，釉面致密、光滑、平整，釉面的微觀缺陷減少，能有效地提高制品強度。而與本文高白啞光細膩耐磨通體磚產(chǎn)品相比，普通啞光細膩通體磚的整個釉層中分布了許多大小不一的氣泡，而且很多氣泡都連成了孔道，甚至釉層表面還存在數(shù)量不等的大小氣泡孔，從而使污染物容易進入釉層孔道中，不易被清除掉。

3.2高白啞光細膩耐磨通體磚釉面耐磨性

高白啞光細膩耐磨通體磚釉面細膩，表面缺陷少且釉面粗糙度低，從而減少污染物在釉表面積聚、停留的可能，使釉表面具有良好的防污作用，一定程度上緩解釉面的污染問題。但在陶瓷磚的實際使用過程中，可能會因各種機械磨損（裝飾中產(chǎn)生的金屬劃痕、用鋼絲清潔產(chǎn)生的刮痕、人行走中產(chǎn)生的磨痕）增加了釉表面的粗糙度，降低產(chǎn)品美感，因此，還需要研究釉面耐磨性能。

3.2.1耐磨級別的測定

耐磨性能對陶瓷地面磚是一個重要性能指標，如果釉料不耐磨，不僅影響表面裝飾的美觀性，還會損害釉面，導致產(chǎn)品不耐用，因此提高地磚用釉料的耐磨性十分必要。按照GB/T4100-2015《陶瓷磚》附錄G標準，目前瓷質(zhì)磚耐磨性的檢測采用GB/T3810.14-2016《陶瓷磚試驗方法第7部分：有釉磚表面耐磨性測定》的方法。其耐磨級別判定主要是在不同的轉(zhuǎn)數(shù)下，對比已經(jīng)磨損的試樣與未磨損的試樣進行觀察其表面變化程度，從花色、圖案、清晰度等來判定，其耐磨級別的判定一般分為5級，分級方式見表7。

耐磨實驗過程：將實驗樣品的釉面朝上夾緊在金屬夾具下，從夾具上方的加料孔中加入研磨介質(zhì)，蓋上蓋子防止研磨介質(zhì)損失，試樣的預調(diào)轉(zhuǎn)數(shù)為150、600、750、1500、2100、6000和12000轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)陶瓷釉面耐磨實驗機（如圖2），達到預調(diào)轉(zhuǎn)數(shù)后，取下試樣，在流動水下沖洗，并在110℃左右的烘箱烘干。如果試樣被鐵銹污染，可用體積分數(shù)為10%的鹽酸擦洗，然后立即用流動水沖洗，干燥。最后將試樣放在觀察箱（如圖3）中進行對比觀察。在觀察箱內(nèi)目視比較，當可見磨損在較高一級和第一級轉(zhuǎn)數(shù)比較靠近時，重復實驗，如果結(jié)果不同，取兩個級別中較低一級作為結(jié)果進行分級。

從不同類型樣板的耐磨級別檢測結(jié)果可知，本文所研究的高白啞光細膩耐磨通體磚產(chǎn)品的耐磨級別基本穩(wěn)定在4級，比普通啞光細膩通體磚高一個等級，說明產(chǎn)品耐磨性能有一定的優(yōu)勢。

4 結(jié)論

本文對高白啞光細膩耐磨通體磚坯體配方進行研究，通過在釉料中大量引入發(fā)電廠煤廢渣、工業(yè)鋯尾料替代氧化鋁、硅酸鋯來進行增白，有效減少了氧化鋁、硅酸鋯這兩個高燒結(jié)溫度、高粘度物質(zhì)的加入量，使釉在熔融時燒結(jié)更徹底，舒展更平整，達到更加細膩的手感。采用發(fā)電廠煤廢渣及工業(yè)鋯尾料取代行業(yè)現(xiàn)有采用的硅酸鋯和氧化鋁增白工藝，起到增白和提高細膩手感作用的同時，極大減少硅酸鋯用量及氧化鋁用量，實現(xiàn)高白啞光細膩耐磨通體磚低放射性性能，提升產(chǎn)品品質(zhì)。通過研究鈣、鎂、鋇、鋅等多種晶核物料對細膩釉釉面質(zhì)感影響，綜合考慮啞光、細膩、耐磨和耐污等效果，通過提高碳酸鋇、白云石含量替代鉀鈉長石助融，使配方中鈣、鋇、鋁、石英保持較高的含量，實現(xiàn)啞光、細膩效果。本文研究的高白啞光細膩耐磨通體磚產(chǎn)品釉面細膩，表面缺陷少且釉面粗糙度低，從而減少污染物在釉表面積聚、停留的可能，使釉表面具有良好的防污作用，一定程度上緩解釉面的污染問題。利用堿土金屬（滑石、碳酸鋇、白云石、方解石、氧化鋅等）替代堿金屬（鉀長石、鈉長石）助融。使配方中鈣、鋇、鋁、石英保持較高的含量，提升釉面的機械強度、機械硬度及釉面白度，耐磨達到國標4級2100轉(zhuǎn)，釉面光澤度可保持在5～8度以內(nèi)，實現(xiàn)啞光、防污、耐磨效果。

參考文獻

[1]東莞市唯美陶瓷工業(yè)園有限公司，廣東家美陶瓷有限公司，江西和美陶瓷有限公司.一種高白啞光細膩耐磨釉、陶瓷磚及其制備方法[P].中國：CN114716146B，2022-11-29

[2]林月鳳.淺析防污耐磨防滑陶瓷磚工藝技術(shù)的研究[J].佛山陶瓷. 2022，32（11）：36-38.

[3]GB/T4100-2015，陶瓷磚[S].北京：中國標準出版社，2015.