景德鎮傳統陶瓷坯體“一元”配方研究

鄭乃章 莫云杰 苗立鋒 熊春華

（景德鎮陶瓷學院，景德鎮：333001）

1 前言

陶瓷坯料配方分為一元配方、二元配方和三元配方。所謂一元配方即采用瓷石一類原料配成坯料，二元配方即采用瓷石和高嶺土二類原料配成坯料，三元配方則是由長石-石英-高嶺土構成。早在東漢時期，越窯工匠利用瓷石的一元配料發明了瓷器[1]。大量研究表明：宋代以前景德鎮也是采用瓷石的一元配方，進入元代后才開始出現二元配方。當時的陶工們為什么要將坯料配方復雜化？是否他們發現一元配方存在某些缺陷？本文力圖通過模擬實驗尋求這些技術原因。

2 原料與實驗

2.1 原料

本研究采用的原料為景德鎮陶瓷學院陶瓷工藝實驗室上世紀70年代庫存的三寶蓬瓷石、南港瓷石不子和現今市場所出售的柳家灣瓷石不子。其化學成分見表1。

2.2 坯料配方與實驗

坯料配方三角形如圖1所示。三種瓷石在其中的組成范圍均為0%～100%，共有15個配料點。

實驗按以下工藝流程進行：稱量配料→球磨混合→泥料過篩→注漿成型→干燥→燒成。燒成在箱式電爐中進行，其中燒成溫度設定為1050℃、1110℃、1180℃、1250℃。

2.3 性能測定

按常規陶瓷工藝測試方法[2]，測試這三種瓷石的可塑性、干燥強度、干燥線收縮（測得結果見圖2）。

對三寶蓬瓷石和南港瓷石進行了XRD分析（結果見圖3、圖4）。

表1 原料的化學組成Tab.1 Chemical composition of raw materials

圖1 坯料組成Fig.1 Body composition

圖2 瓷石的工藝性能Fig.2 Technological performance of chinastone（P－plasticity,D.D－drying strength,D.S－linear drying shrinkage）

圖3 三寶蓬瓷石的X R DFig.3 XRD of Sanbaopeng chinastone

圖4 南港瓷石的X R DFig.4 XRD of Nangang chinastone

試樣干燥后測定干燥收縮率，燒成后測定了瓷胎的燒成收縮率、吸水率[2]。根據所測數據繪制性狀圖（結果見圖5、圖6）。

3 實驗結果分析與討論

3.1 單一瓷石的工藝性能

從圖2中比較這三種瓷石的可塑性、干燥強度、干燥線收縮，三寶蓬瓷石均為最低，對照化學組成和XRD分析（圖3、圖4）可見，三寶蓬瓷石中SiO2、（K2O+Na2O）較高，而燒失率（I.L）較低，含有一定量的石英和鈉長石，可見這是一種風化程度較低的瓷石，它在水碓粉碎后仍為較粗的瘠性顆粒，故可塑性低，不能單獨來成型坯體，必須與其他風化程度高的瓷石混合使用。而南港瓷石風化程度高，具有高的可塑性和干燥強度。

3.2 坯體收縮率的變化

一般情況下，景德鎮地區一元配方陶瓷生產中控制收縮率范圍大致在12%～14%之間[3]。從圖5可以看出，在低溫（1050℃和1110℃）時由三種瓷石組成的坯料系統均沒有達到常規的收縮范圍。當溫度繼續升高至1180℃時，在配方三角形中心區域出現了較大面積的常規收縮區；1250℃時常規收縮區被瓜分在靠近南港瓷石和三寶蓬瓷石的兩個頂點 (單剖線部分)，且總面積變小；在柳家灣瓷石與三寶蓬瓷石的聯線附近出現一個很大的過燒膨脹區（雙剖線部分）。

圖5 坯體收縮率的變化（%）Fig.5 Change of the body's shrinkage rate（%）

表2 坯體收縮率的變化Tab.2 Change of the body's shrinkage rate（%）

圖6 一元坯料1250℃時正燒與過燒膨脹區Fig.6 Areas of the body properly and over-fired at 1250℃

從表2可以看出，在低溫（1050℃到1180℃）時，由三種瓷石組成的坯料系統出現6個配方的收縮率在常規的收縮范圍（即No1、3、5、8、9和13）；當溫度繼續升高至1250℃時，也只有6個配方的收縮率在常規的收縮范圍（即No2、4、7、8、11和12）；計算1180～1250℃之間的收縮率變化(S1250-S1180)可見，僅有6個配方點未出現過燒膨脹，據此可繪出一元坯料在1250℃時的過燒膨脹區（見圖6），KK'線的左邊為正燒區，右邊（剖線區）為過燒膨脹區。這是由于：以瓷石為原料的一元坯料配方是以白云母（或稱為絹云母）和鈉長石為主要熔劑，它們通常在1120℃開始熔化[4]，且隨著溫度升高熔體的粘度急劇下降，在1200℃以后很容易產生過燒膨脹現象。

3.3 坯體吸水率的變化

從圖7中可以看出，在低溫（1050℃和1110℃）時，瓷胎吸水率均較大，并且隨著三寶蓬瓷石用量的增大而顯著，這進一步證明坯料中的熔劑在1120℃以下未熔化，不能填充內部的孔隙。溫度升至1180℃時吸水率小于0.5%的區域僅存在于靠近柳家灣瓷石和三寶蓬瓷石的兩個小區域，其它區域瓷胎吸水率仍大于0.5%，沒有瓷化。1250℃時吸水率小于0.5%的區域被瓜分在靠近南港瓷石和三寶蓬瓷石的兩個頂點(單剖線部分)，且總面積變小；在柳家灣瓷石與三寶蓬瓷石的聯線附近出現一個很大的吸水率過大的區域（雙剖線部分）。

所以，采用單一瓷石為原料的一元配方坯料的燒成溫度范圍很窄，僅在1180℃左右；而采用多種瓷石配合的一元配方坯料，其燒溫度范圍同樣也很窄，不能超過1250℃，瓷石的用量大致為南港瓷石25%～100%，柳家灣瓷石0%～75%，而三寶蓬瓷石用量，結合前面所討論的可塑性，不宜過高，應控制在10%～30%之間。

圖7 坯體吸水率的變化Fig.7 Change of the body's water absorption

圖8 景德鎮盈田宋代窯址的瓷器Fig.8 The unearthed ware of song yingtian kiln in jingdezhen

3.4 一元坯料性能的比較和本實驗的仿真性

本實驗性狀三角形的三個頂點即表征著一種瓷石為坯時的性能?？梢?，僅以一種瓷石為坯時，胎的質量差異很大，難以控制，故古代陶工往往要根據瓷石的“軟”“硬”來進行合理的搭配，才能配得較好的坯料。

坯體在燒成過程中發生錯綜復雜的物理化學變化，這取決于坯料配方、原料的礦物特性以及物態、燒成溫度等諸多因素[5]。對于以上大多數粘土礦物來講，在其加熱過程中主要發生下列反應：脫水反應、氧化分解反應、晶型轉變和液相中的再結晶（統稱為?；纱勺饔茫6]。這些反應的進行程度直接影響坯料成瓷后的物理性能[8]，即收縮率、吸水率。對比這二項性能的變化趨勢來看，在1180℃之后相互之間并不存在有何種相似，這就意味著一元配方坯料的燒結性能難以掌握和控制。

上述實驗表明：一元配方的坯料在1250℃左右時，瓷胎的質量難以控制，生燒、過燒和變形非常容易發生。圖8為最近發掘的景德鎮湘湖宋代盈田窯出土的瓷片就是佐證，從圖中可看出大部分器物已經過燒變形。

再則，上述實驗所采用的手段是尺寸測量、稱重，在古代陶工們也常用這些手段；我們用了收縮率、吸水率、氣孔率及體積密度來描繪試樣燒后結果；古代陶工們則是用“縮尺”（即一尺坯體燒后瓷胎的尺寸），“份量”（等同大小瓷胎的重量），“沾舌”（瓷胎斷面在舌頭舔時是否沾舌）來描述瓷器燒后的性能[7]。所以，本實驗的探討完全可仿真古代陶工的探索。

對比表2和表3的化學組成，若將表2中燒失率扣除，本實驗坯料化學主量與景德鎮宋代以前瓷胎的化學主量接近。

大量考古事實也已經證明，進入南宋時期后，隨著社會對陶瓷器物的需求量增大，南方陶瓷生產所用窯爐--龍窯的結構也發生了較大變化（見表4），主要是窯底坡度更加合理，燒成氣氛容易掌握；同時窯室增大，以滿足社會對陶瓷器物需求量的增大。但是，窯室的加大帶來窯內溫差的加大，一元配方坯料不穩定的燒成收縮、燒成范圍窄的不利就顯現了，迫使陶工們必須尋求燒成收縮穩定、燒成范圍更寬的坯料配方。簡單的一元配方坯料必將淘汰，成為技術發展的必然。

4 結論

表3 五代和宋代景德鎮窯瓷器瓷胎的化學組成[8]Tab.3 Chemical composition of the wudai and song jingdezhen，s porcelain

表4 隋唐時期與南宋時期龍窯結構的對比Tab.4 The，comparison of dragon furnace，s construction between suitang andsouthern song dynasty

(1)三種瓷石的工藝性能以南港和柳家灣為佳，南港瓷石瓷化溫度高于柳家灣瓷石。三寶蓬瓷石的可塑性和干燥強度均不及前二者，其次熔點也較低，不能單獨成瓷，必須配有其他可塑性較好的瓷石。由于瓷石的風化程度差異，采用多種瓷石搭配，得到既滿足成型性能要求又滿足燒成要求的坯料是相當困難的。

(2)采用多種瓷石配合的一元配方坯料，雖然燒成溫度范圍在1180℃～1250℃左右，但不能出現較穩定的收縮區，因為其中CaO和Na2O等助熔劑含量偏高之故，致使高溫時玻璃相粘度隨溫度變化大，在實際生產中往往引起生燒和過燒現象，不易控制燒成溫度。

(3)宋代窯室普遍加大，引起窯內溫差增大，景德鎮陶瓷采用的由瓷石所組成的一元配方坯料系統，其缺陷日益顯現，這就迫使陶工尋求新的坯料配方系統。

1李家治.我國瓷器出現時期的研究.硅酸鹽學報,1973,(3): 52～54

2祝桂洪.陶瓷工藝實驗.北京:中國建筑工業出版社,1985,61

3藍浦,鄭廷桂著,連冕編著.景德鎮陶錄.山東:山東書報出版社,2004,4

4李家駒.陶瓷工藝學.北京:中國輕工業出版社,2001,56～61

5祝桂洪.景德鎮瓷石碓舂淘洗制不工藝的研究.景德鎮陶瓷, 1987,(1):15

6景德鎮陶瓷學院學術論文集科技卷.景德鎮陶瓷學院學報編輯部,1998,212～226

7景德鎮陶瓷公司.陶瓷工人操作規程(內部資料).1954,28～39

8李家治,陳顯求,張?？档?中國古陶瓷科學技術成就.上海:上?？茖W技術出版社,1986,71～114

9鄭乃章,劉陽等.景德鎮瓷坯料組成與性能的關系.陶瓷學報,1999,(6):92～98