高石英面釉的调试及应用
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摘 要：本文介绍一种用石英作为主要原料进行调试的面釉，并将其应用于低吸水率（<3%）瓷砖的生产中，结果表明它各项物化性能优良，并且能适应多工艺平台。探讨其生产工艺的可行性，并对生产中容易出现的问题，提出一些预防建议和解决方法。
关键词：石英;化妆土;工艺应用
1 引 言
喷墨打印技术的普及，改变了传统的瓷砖生产工艺方式，但无论哪种工艺，釉料都需要围绕多个墨水（蓝，棕，黄，黑，红，等）的发色来调试。而陶瓷墨水发色的根本即各种陶瓷色料，不同的色料含有不同的金属氧化物，容易同各种二价碱土金属熔剂反应而发生颜色的变化，因此如果想保证每种颜色发色均衡，那么熔剂的含量越少越好。进而会促使釉料的配方体系走向高温，高始熔点，甚至只有刚刚烧结，更接近传统意义的化妆土。本文就沿着这个思路，调试高温面釉。
1.1 化妆土
首先我们了解一下传统意义的化妆土，即把较细的陶土或瓷土，用水调和成泥浆涂在陶胎或瓷胎上，器物表面就留有一层薄薄的色浆。颜色有白、红和灰等。这种色浆，在陶瓷工艺技术上称“陶衣”，也叫“化妆土”、“装饰土”、“护胎釉”。其代表，邢窑的化妆土白瓷始于北朝，由于当时胎体成灰白色，白度不够，为了改变胎体的颜色，增强瓷器的白度和亮度，施釉前先用白色化妆土护胎，这种技术一直沿用到宋、元时期。其化学成分多为硅铝，而现代瓷砖的化妆土需满足快烧，与坯体的粘结性好，调整砖形，热稳定性等需求，因此增加熔剂的量后，成为玻化化妆土。
1.2 石英
石英，在大自然中广泛存在，不但自成岩石，还是其它岩石如花岗岩、片麻岩、砂岩等的主要成分。石英的主要化学成分为SiO2，是长石、粘土等硅酸盐类矿物的主要成分，也是陶瓷坯釉配方体系的主要成分，含量一般占50%以上，拥有绝对的主力地位。石英矿石硬度为7，化学性质稳定，具有强耐酸耐腐蚀性。
1.3 石英在陶瓷磚面釉（底釉）应用中的优势
（1）便宜。陶瓷砖用原料，一般为均化后的细粉（150目下）。市场价格状况：氧化铝>2500元/吨>滑石>高岭土>硅灰石>1000元/吨>钠长石>钾长石>600元/吨>石英。
（2）发色好。由以往的试验数据，经验总结，原料对喷墨墨水，包括，蓝、棕、黄、黑、红几种墨水的发色影响如下：氧化铝，使蓝色发色更深，并利于釉的白度的提高;滑石，有利于红色发色，但偏暗;硅灰石，对黑色发色比较好;钠长石，有利于黄色发色;钾长石，有利于红色发色;石英，有利于所有色的发色，尤其利于红色、黄色的发色;硅酸锆，有利于红色、黄色的发色，使发色鲜艳，但不利于黑色发色。
（3）膨胀系数大。关于膨胀系数，熔融石英的膨胀系数比较小，但在低温快烧的过程中并未达到熔融石英的条件，低阶晶型转换比较复杂（如图1，摘自陶瓷工艺学），且不会转化完全，因此其中α-石英，α-鳞石英，β-鳞石英，β-石英，转化过程中体积变化是不定的，综合表现出来的体膨胀系数并不一定是小的。
2 实 验
2.1 实验配比及分析
已知一常用化妆土配方，用石英对长石进行取代，并适当调整氧化铝及熔剂含量使其光泽为3°～ 5°，并保证防污合格。实验配比和成分分析见表1。注：作为面釉，未加锆，减少硅酸锆对配方的影响，以利于对白度和膨胀系数等性能的判断，实际应用时往往加入一定含量的硅酸锆以提高白度。膨胀系数为体膨胀系数，测试条件为室温到400℃。
由表1可知，随着石英含量的增加，膨胀系数呈增大趋势。0号配方为常用化妆土配方，烧结度较好，喷墨发色也较均衡。1号配方随石英含量增加膨胀系数并未下降，黄色墨水发色更鲜亮，其它颜色变化不大。2号配方墨水发色变化不大，但白度有所下降。3号配方发色依然较好，釉的烧结温度偏高。4号配方，釉温明显偏高，加熔剂更难降低温度，光泽一直徘徊在2° ～ 3°。发色仍较正。
2.2 性能对比分析
将五个配方作为面釉施于300 mm×600 mm砖上，对各项性能特性正交对比，如表2。
分析总结：随着石英含量的增加，长石加入量减少，一价碱金属减少，釉温不易降低，防污略差;熔剂少了，喷墨发色颜色更好;随着釉温升高白度略有增加，但随着氧化铝含量的减少，白度呈下降趋势;砖形随石英含量增加，更翘，符合膨胀系数增大的测试数据;耐酸碱性能均合格;表面手感变粗，但使用时都要施保护釉，可以弥补手感上的不足;热稳定性均合格，推测为刚刚烧结的结构，只存在少量石英的玻璃相，应力少，因此热稳定性并未变差;配方成本呈明显下降趋势。综合得分，1、2、3号配方较高，因此石英加入量25% ～ 45% 范围内调整，会比较合理。
2.3 生产应用
笔者总结了目前行业中常见的部分工艺，高石英釉均可作为其面釉使用，对比其它面釉的优势特点，以及容易出现的问题，并提出一些解决方法，见表3。
（1）仿古粗面，为最常见最廉价的釉面效果，常伴有刺眼贼光。但同时也是发色最好，最耐磨的釉面，并有一定的止滑效果。生产过程中，可通过毛刷改善手感。
（2）仿古细面，手感比粗面好，光泽柔和，无贼光少析晶，有包浆感。更接近自然石材，木材的表面效果。但同时也是受限于配方体系，生产过程中针孔痱子，砖形等问题，比较难解决。
（3）防滑砖，防滑主要针对地砖，随着生活水平的提高，不止出口产品，国内也开始注重防滑安全，并在2018年制订了防滑标准，要求湿态阻值大于35。高石英面釉应用于防滑砖，温度高，高温粘度大，更利于防滑釉的凸起。
（4）粗干粒，粗干粒结合磨具效果，会更接近石材，更自然。高石英面釉更利于干粒的凸起。
（5）细干粒，表现为细致，磨砂效果，手感柔和。由于石英的影响，使其易亮，必须有合适的干粒才能体现出较理想的效果。
（6）星光干粒，是由糖果干粒，通过亚抛演变过来的，有一定星点闪光效果的釉面。高石英面釉更利于体现星光的闪耀效果。
（7）精雕亮光，为了更利于表现砖面的线条，光亚的自然性，对于精雕亮光的墨水的使用越来越普遍。高石英面釉，与精雕墨水结合，更易使墨水发亮。
（8）缎光柔光，同抛釉理石一样，都是普遍，用量较大的产品。因此，对于面釉，发色好，成本低更被重视。而高石英面釉正符合了这样的需求。为解决大针孔，及稳定性，可适当提高铝含量，降低硅的含量。
3 结 语
本文所阐述的并不是一个单独的釉料配方，而是一个体系。为应对不同需求可适当进行配方的微调。可通过加氧化锌来提高发色的红度和鲜度。通过加碳酸钡来调整黄色的发色及光感。通过加霞石或煅烧高岭土来改变膨胀系数，调节砖形。对于石英的大量使用，非常有益于目前陶瓷低吸水率（<3%）墙地砖的生产制造。
参考文献
[1] 李家驹，缪松兰，马铁成等，陶瓷工艺学.
[2] 徐常明，王士维，黄校先等，方石英的析晶与无定形化，无机材料学报，2007.7.
[3] 陈信忠，化妆土的膨胀系数对釉面砖变形的影响，江西化工，2010.2.
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