干粒釉陶瓷砖坯体基料与面釉、保护釉的研制

来源:用户上传      作者:

　　摘 要：干粒釉陶瓷砖的研制涉及到陶瓷坯体基料的研究、坯体与面釉适应性的研究、保护釉的研究、有色干粒的研究、不同胶水灰度粘附干粒量的研究、有色干粒与透明干粒兼容性的研究以及窑炉烧成制度的研究。通过数码控制定位定量喷印胶水，采用有色干粒熔块和透明干粒双重布撒，布施的干粒釉图案与喷墨印花图案相匹配，有色干粒突出设计图案的色彩、纹理效果，结合干粒全抛工艺，生产出颜色艳丽、通透效果好、镜面度高，具有立体视觉冲击效果的罗马新石代新产品。限于篇幅本文仅从陶瓷坯体基料、面釉和保护釉三方面阐述一下其研制心得。
　　关键词：坯体基料;面釉;保护釉
　　1 前 言
　　中国是陶瓷的发源地和主要生产消费国，在国际市场上占有重要的地位。世界建陶行业经过三十多年的高速发展与进步，生产设备技术和制造工艺也随之得到了极大的提高。对于建陶行业来说，陶瓷砖不仅仅作为建筑装饰材料用于墙地面，目前也被广泛应用于家庭内部的各种装饰领域。在此背景下，消费者在追求装饰材料高质量的同时也开始注重装饰材料的内在价值。针对目前市场的反馈可知，对于内墙装饰效果而言，图案、纹理、层次成为了消费者最关注的焦点。
　　传统的抛釉砖所反映的问题是，釉面平整度不够、透感较差造成设计图案不清晰，无法将设计图案中的纹理、细节完美地体现出来，显然已经无法满足市场对于室内装饰的要求，因此行业产品升级势在必行。目前，在建陶行业中对于产品升级这块，国内外多家建陶企业在市场上相继推出干粒釉产品。相对抛釉砖产品而言，干粒釉产品其釉面透感强，版面图案层次感好、色泽艳丽，镜面度高。
　　2 國内外同类产品技术和现状
　　目前建陶行业，多家企业都在开发干粒釉产品。生产过程中，大多数企业还是使用透明干粒釉为主，以透明干粒熔块高温熔融后形成透感十足的釉面效果取代了传统的抛釉砖。目前市场上推出的产品并不多，主要以生成晶花的结晶干粒熔块大面积使用为主。就目前市场上的抛釉砖而言，对于纹理比较细腻、清晰，色彩比较艳丽的设计图案，以传统的抛釉工艺生产，都无法将设计图案完美体现出来。
　　虽然以干粒釉工艺生产全抛类产品时，其生产成本比传统的抛釉砖要高一点，但是其所体现出来的镜面度、透感都是现在抛釉砖无法比拟的。以干粒釉工艺生产出来的干粒全抛产品，其釉面过渡自然有层次感，版面图案立体感强、色泽艳丽，釉面质感温润、手感细腻。对于仿古产品，目前市场上主要以哑光干粒作为仿古砖釉面效果点缀，使釉面纹理呈现出立体感，从而达到立体仿真的装饰效果。很少有企业生产以有色干粒装饰的产品，主要还是以装饰、点缀自然面的仿古产品。
　　广东协进陶瓷有限公司专利CN108727037A介绍了一种无光釉面的立体高仿真陶瓷砖及其制备方法，使用高压施上少量的无光釉，结合喷墨打印撒上干粒，采用可控负压吸干粒熔块设备吸走多余干粒熔块，从而获得具有高仿真的立体效果，但是其生产方法需要结合高精密的激光雕刻模具，装饰效果、产品种类单一，生产成本高。广东欧文莱陶瓷有限公司专利CN108658629A介绍了一种陶瓷砖熔块干粒复合工艺及陶瓷砖，使用有色熔块干粒与透明熔块干粒复合，从而获取具有高仿真的立体效果。该发明工艺以甩点的方式将有色干粒打到砖面上，再施于透明干粒，但是该工艺不仅无法将有色干粒与喷墨图案相结合，而且该工艺所生产的产品主要应用于仿古砖上，因此该工艺所生产的产品是无法实现将设计图案中的纹理细节体现出来，产品的附加值也无法体现。中国专利CN105565908A介绍了一种复合辊印干粒立体瓷砖及其生产技术，其在耐磨防滑干粒层上通过辊筒印刷再施上有色干粒，从而实现多层有色干粒立体效果，该工艺以自然面、仿古系列产品为主，其生产工艺无法结合喷墨图案上的纹理效果，从而使产品缺乏纹理层次感。
　　抛釉陶瓷砖是由粘土和其他无机非金属原料，经成型、烧结等工艺生产的板状或块状陶瓷制品，用于装饰与保护建筑物、构筑物的墙面和地面。其以优越的性能和装饰效果，受到了越来越多的消费者的青睐，得到了广泛的应用。传统的抛釉砖所反映的问题是，釉面平整度不够、透感较差造成设计图案不清晰，无法将设计图案中的纹理、细节完美地体现出来，显然已经无法满足市场对于室内装饰的要求，因此行业产品升级势在必行。为了更好的展现抛釉陶瓷砖表面装饰效果，市场上相继推出干粒釉产品，在抛釉陶瓷砖表面会添加干粒，但现有的采用单一干粒，图案质感和立体感不够明显;同时现有的装饰干粒的主要工艺手段是以喷、撒、甩的方式直接布施在陶瓷砖表面上，但是采用这些方式布施干粒的陶瓷砖表面比较单调，且干粒使用量较多而增加成本，同时在进入窑炉烧成时，粒径较小的干粒很容易因预热带的负压而被吸走随烟气一起排出。相对抛釉砖产品而言，干粒釉产品其釉面透感强，版面图案层次感好、色泽艳丽，镜面度高。因此，开发出干粒与设计图案纹理完美结合的干粒釉产品将会在市场竞争中具有一定的优势。
　　3 项目研究的关键技术
　　3.1 陶瓷坯体基料的研究
　　由于干粒熔块本身的膨胀系数较小，根据现有的坯体配方体系，结合干粒实际的膨胀系数、熔融温度，选择在薄板仿石配方的基础上对配方进行适当调整，在保证各项性能的前提下，适当地降低配方的烧成温度和膨胀系数。
　　通过查阅文献、资料，结合在生产实践中的经验得知，通常配方中Al2O3含量越高，坯体烧成后的膨胀系数越小，但是与之相对应的烧结温度也会相应地提高。因而Al2O3作为陶瓷在烧结时的骨架，在保证坯体有足够强度的提前下，还需要控制其在坯体中的含量。在建陶行业生产中对于瓷质坯体Al2O3的含量一般的控制标准都会在16% ～ 25%。通过检测本次所使用的透明干粒熔块其在400 ～ 600℃间的线膨胀系数得知，其膨胀系数在7.6 ～ 7.9×10-6/K之间。在实际的生产情况中，为了保证坯体与釉面的适应性，利于在烧制过程中调整砖形，一般情况下要求坯体的膨胀系数稍大于釉层的膨胀系数，以所测得透明熔块的膨胀系数为参考的依据，在原有坯体基料上对膨胀系数作适当地调整。 　　由于干粒釉层与坯体膨胀系数间存在的差异，会造成砖形龟、翘变形以及釉层开裂的现象。通过调整坯体配方，使得其膨胀系数在8.15 ～ 8.36×10-6/K范围内，坯体的白度在48°左右，通过窑炉中试吸水率达到0.1%以下，符合生产的标准。其坯体的化学组成如表1。
　　3.2 坯料与面釉适应性的研究
　　面釉对于墨水的发色这方面是十分重要的环节，优质的面釉发色将能更好地凸显出设计图案中的纹理色彩，由于坯体的改动幅度不能过大，因此需适当地增大面釉的膨胀系数。面釉在现有的基础上通过添加石英量来调节。目前生产使用的面釉配方以编号W8100-7和W9100为主，通过对比这两种面釉的白度、膨胀系数与化学组成，从而选取合适的面釉。
　　从表2对比可知，在40 ～ 600℃范围内，W8100-7的膨胀系数更大，与坯体的膨胀系数差异较小，较W9100更为接近所选的坯体在此范围内的膨胀系数。而从白度值上对比，W8100-7的白度略高于W9100的;从化学组成上看W8100-7的烧失量也低于W9100，因此在烧制过程中面釉的收缩较小，更利于调整砖形。对于比较两者Al2O3的含量可知，W9100的Al2O3含量较高，高达28.40%，因此相比W8100-7烧成温度会较高。以现有的烧成制度试制出来的产品其融平能力较差，易影響到产品的层次效果。通过以上条件的综合比较，择优选取W8100-7作为本项目的面釉。
　　3.3 保护釉的研究
　　由于有色干粒熔块在高温熔融时粘度较小，流动性较大，直接在喷墨打印后铺撒干粒易造成釉坑、缩釉等现象。为了保证墨水更好地发色，在喷墨打印后利用喷釉柜喷一层薄薄的保护釉。
　　3.3.1 配方的研制
　　基于生产条件以及生产成本的考虑，在对于保护釉的选择中，以现有的釉料为基础。经过多次配方试验，最后采用编号为6804与607这2种釉粉按照3：1的质量比例混合制成的保护釉，其化学成分如表4。由于保护釉是在喷墨打印后施釉，会在一定程度上遮挡住设计，因此，在尽可能保证釉层效果的前提下，减少保护釉使用。
　　3.3.2 施釉参数的确定
　　由于保护釉置于喷墨设计与干粒层中间，因此对于保护釉的选择首先要保证釉层具有足够的透感，且施釉总水分不宜过大，主要是由于水在挥发过程由液态向气态转化造成体积膨胀，会冲破干粒层，形成气孔。表5是保护釉施釉量及比重与粘附干粒量的实验数据，对于砖坯的规格实验中统一实验450 mm×450 mm。
　　在图1中“曲线1”、“曲线2”、“曲线3”分别表示保护釉比重为1.15、1.20、1.25的曲线。从图中可看出，在喷入相同量的保护釉时，随着保护釉比重的增加，能粘附的干粒量也会随之增加。从曲线上看，曲线2、曲线3倾斜角比较明显，其中曲线2在250 g/m2的倾斜角度最大。因此通过对比上述实验可知，釉面对于粘附透明干粒的量会随着保护釉干料的重量增加而增加，但是在比重1.20与1.25之间干粒的粘附量变化并不是很明显，因此对于保护釉的比重范围优选与1.20～1.25之间。
　　确定保护釉比重范围后再对比产品釉面效果，在喷釉量达到280 g/m2时，其整体设计的透感相对差一点。喷釉量为220 g/m2时，釉层存在少部分的缩釉与釉坑的现象，而且在喷釉过程中易出现针孔。喷釉量在250 g/m2时，整体效果最好，在喷完保护釉后其釉面没有看到针孔，在烧制后釉层也没有出现釉坑、缩釉的现象。综合考虑下对于保护釉参数选择比重为1.20，喷釉量为250 g/m2。
　　3.3.3 生产工艺优化
　　保护釉在出球时比重1.78～1.80，后期使用自来水调整比重至1.2。但是使用自来水直接调整釉浆比重时，在生产过程中釉浆易产生沉淀、结团的现象。因此需要解决釉浆沉淀问题，提高釉浆的悬浮性能。
　　通过实验，发现使用釉用胶水有助于调节釉浆的悬浮性能。经检测胶水性能，其流速在8～12 s，比重在1.03左右，而且加入到釉浆中并未发现不良的影响。因此，将调节比重时用的自来水换成常规釉用胶水来调节釉浆的比重，既保证釉浆性能具有良好的流动性，也利于提高釉浆的悬浮性，而且烧制出来的产品其釉面效果与自来水调节的相差无异。
　　4 结 语
　　结合行业中对于干粒釉产品的开发，因本文篇幅所限仅仅从干粒釉与低膨胀系数坯体配方适应性的研究、坯料与面釉适应性的研究以及为了解决在喷墨打印后铺撒干粒易造成釉坑、缩釉等问题，对保护釉进行探索研究这三方面进行了研究分析。后期将会从两种或是三种以上有色干粒混合搭配、不同胶水灰度对应的喷印胶水量及粘结干粒量以及有色干粒与透明干粒兼容性等方面进行分析与研究。
　　总之，相对抛釉砖产品而言，干粒釉产品其釉面透感强，版面图案层次感好、色泽艳丽，镜面度高。因此，开发出干粒与设计图案纹理完美结合的干粒釉产品将会在市场竞争中具有一定的优势，也必将是一种用户消费趋势。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/7/view-15155337.htm