高嶺土添加量對(duì)熔塊釉性能的影響

李家鐸++鄭元耀++林少偉++楊雄威++楊德超

摘 要：本文以當(dāng)前陶瓷行業(yè)中廣泛使用的釉用高嶺土為研究對(duì)象，探索高嶺土的添加量對(duì)熔塊釉性能的影響。結(jié)果表明：在研磨時(shí)間、加水量、燒成時(shí)間、燒成溫度一定的條件下，高嶺土的添加量對(duì)釉漿的流動(dòng)性、釉漿的粒度分布和釉漿的懸浮性有一定的影響。當(dāng)高嶺土的添加量≤10%時(shí)，對(duì)釉面光澤度、釉面白度及釉面色差的影響較小。

關(guān)鍵詞：高嶺土；熔塊釉；添加量；影響

1 引言

隨著我們的生產(chǎn)水平不斷提高，人們對(duì)陶瓷釉面的質(zhì)量要求越來(lái)越高。影響釉面質(zhì)量的因素有很多，除了產(chǎn)品特性、施釉工藝和添加劑外，高嶺土的添加量也是影響釉面質(zhì)量的至關(guān)重要的因素。高嶺土在陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用要早于其他行業(yè)，在陶瓷中加入高嶺土可增加氧化鋁的含量，從而提高陶瓷的穩(wěn)定性和燒結(jié)強(qiáng)度[1]。本文以熔塊釉為基礎(chǔ)，初步探討高嶺土的添加量對(duì)其性能的影響。

2 高嶺土的理化性能

高嶺土是自然界中常見(jiàn)且應(yīng)用廣泛的一種粘土礦物質(zhì)，是在缺少堿金屬和堿土金屬的酸性介質(zhì)中，由火成巖或變質(zhì)巖中的長(zhǎng)石或其他錯(cuò)硅酸鹽礦物風(fēng)化形成。之所以叫高嶺土，是因?yàn)榻骶暗骆?zhèn)高嶺村出產(chǎn)的一種白色粘土而得名。

高嶺土類(lèi)礦物主要由高嶺石、地開(kāi)石、珍珠石、埃洛石等組成，其主要成份是高嶺石。高嶺土是1：1型層狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)，其晶體單元主要是硅氧四面體和鋁氧八面體組成，其中，前者以共用頂角的方式沿著二維方向連接形成六方排列的網(wǎng)絡(luò)層，各個(gè)硅氧四面體中未共用的頂尖氧都朝向同一邊[2]。

高嶺土質(zhì)地細(xì)膩，較純時(shí)為白色，含雜質(zhì)時(shí)呈黃色、灰色或褐色[2]。高嶺土中高嶺石類(lèi)礦物含量越多，其雜質(zhì)則越少，其化學(xué)組成越接近高嶺石的理論組成。高嶺土純度越高，其耐火度則越高，燒后越潔白，莫來(lái)石晶體發(fā)育越好，從而其力學(xué)強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性越好[3]。反之，雜質(zhì)越多，耐火度越低，燒后不夠潔白，莫來(lái)石晶體較少，可塑性好。

陶瓷工業(yè)是最早應(yīng)用高嶺土、用量最多的行業(yè)之一。在陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中一般高嶺土的用量占配方的20%～30%[1]。除了在實(shí)際生產(chǎn)中，配方中會(huì)用到高嶺土外，對(duì)產(chǎn)品的檢測(cè)和品質(zhì)管理亦會(huì)用到高嶺土，因此，高嶺土在陶瓷行業(yè)中的應(yīng)用非常重要。

3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

3.1 實(shí)驗(yàn)原料

本實(shí)驗(yàn)所采用的原料有透明熔塊11#、鋯白熔塊67#、高嶺土、羧甲基纖維素鈉（CMC）、三聚磷酸鈉（STPP）、六偏磷酸鈉。

3.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

本實(shí)驗(yàn)要求球石比例、球磨時(shí)間、素坯種類(lèi)、底釉及底釉重量、燒成溫度等工藝條件不變，通過(guò)改變高嶺土與熔塊的比例，分析高嶺土的含量對(duì)熔塊釉性能的影響。

表1是某企業(yè)模仿客戶(hù)需求對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行品質(zhì)檢驗(yàn)所用的配方表。本文以某公司生產(chǎn)的鋯白系熔塊67#和透明熔塊11#為研究對(duì)象，其配方組成及含量如表2、表3所示。

3.3 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備

本實(shí)驗(yàn)所采用的儀器及設(shè)備有快速球磨機(jī)，1000 mL球磨罐（內(nèi)有高鋁球石）、燒杯、100 ml量筒、噴槍、刮釉器、150目篩網(wǎng)、60目篩網(wǎng)、比重計(jì)、流速計(jì)、秒表、燃?xì)廨伒栏G、電輥道窯、電子天平、色差儀（日本電色E-6000）、光澤度儀（泉州科仕佳WGG60-E4）、白度儀（上海昕瑞WSB-2A）、激光粒度儀（英國(guó)馬爾文MAF-5000）。

3.4 實(shí)驗(yàn)步驟

（1） 按表2、表3中編號(hào)為0～10的配方進(jìn)行配料，并分別進(jìn)行球磨，每組釉料研磨時(shí)間為10 min。待研磨完畢，將其倒出，測(cè)其密度、流速和粒度分布，然后施釉。

（2） 每組釉漿分別留樣，密封靜止24 h后觀察釉漿狀況，并測(cè)試流速。

（3） 釉面燒成后，觀察釉面平整度，同時(shí)測(cè)量釉面的白度、色差、光澤度。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

4.1 釉漿流速

釉漿研磨后，測(cè)得釉漿流速如表4、表5、表6及表7所示。

由表4～表7可知，在一定條件下，隨著高嶺土含量的增多，釉漿流速的總體趨勢(shì)是越來(lái)越慢。

4.2 粒度分布

激光粒度儀所測(cè)釉漿粒度分布如表8、表9所示。

由表8、表9可知，在一定條件下，隨著高嶺土含量的增多，釉漿顆粒有變得更細(xì)的趨勢(shì)，這可能與高嶺土自身的細(xì)度和硬度有關(guān)。

4.3 釉面白度

樣品燒成之后，測(cè)得各組實(shí)驗(yàn)的釉面白度如表10所示。

由表10可知，隨著高嶺土的增加，釉面白度有所降低，但并不會(huì)很明顯，這些降低可能與高嶺土自身的白度有關(guān)。

4.4 釉面光澤度

用光澤度計(jì)測(cè)得各組樣磚釉面的光澤度如表11所示。

由表11可知，隨著高嶺土的量不斷增加，釉面光澤度大多無(wú)明顯變化。因此，高嶺土在這個(gè)添加量的范圍內(nèi)，其含量對(duì)釉面光澤度影響不大。

4.5 釉面色差

本實(shí)驗(yàn)采用國(guó)際照明委員會(huì)（CIE）于1976年公布的LAB色彩模式。現(xiàn)測(cè)得各組實(shí)驗(yàn)釉面色差如表12、表13所示（以空白組為標(biāo)準(zhǔn)）。

由表12、表13可知，隨著當(dāng)高嶺土含量的增加，釉面色差值變化較小，且變化無(wú)規(guī)律可循。

4.6 釉漿懸浮性

不同配料釉漿在存放一定時(shí)間之后，會(huì)存在不同程度的沉降情況。現(xiàn)按表2配料研磨釉漿，研磨時(shí)間為10 min，每組取160 ml釉漿，分別倒入大小相同的燒杯中，測(cè)量24 h后釉漿和水的分離情況，即釉漿的沉降情況。結(jié)果如表14所示。

由表14可知，隨著高嶺土含量的增加，釉漿靜置過(guò)后越來(lái)越不易分層，且分層后容易恢復(fù)原狀。也就是說(shuō)，在一定范圍內(nèi)（≤10%），高嶺土的量越少，釉漿越容易沉降，且沉降后越難恢復(fù)原狀。

5 結(jié)果分析與存在的問(wèn)題

5.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

（1） 隨著高嶺土含量的增加，釉漿流速的總體趨勢(shì)是越來(lái)越慢。

（2） 隨著高嶺土含量的增加，釉漿靜置過(guò)后越來(lái)越不易分層，且分層后容易恢復(fù)原狀。也就是說(shuō)，在一定范圍內(nèi)（≤10%），高嶺土的量越少，釉漿越容易沉降，且沉降后越難恢復(fù)原狀。

（3） 隨著高嶺土含量的增加，釉漿顆粒有變得更細(xì)的趨勢(shì)，這可能與高嶺土自身的細(xì)度和硬度有關(guān)。

（4） 隨著高嶺土含量的增加，釉面白度有所降低，但并不會(huì)很明顯，這可能與高嶺土自身的白度有關(guān)。

（5） 在釉面光澤度和色差方面，隨著高嶺土含量的增加，釉面光澤度大多無(wú)明顯變化，色差值變化較小，且變化也無(wú)規(guī)律可循。因此，高嶺土在0%～10%的添加范圍內(nèi)，其對(duì)釉料的這兩個(gè)特性的影響不明顯。

5.2 實(shí)驗(yàn)存在的問(wèn)題

影響熔塊性能的因素很多，在本次實(shí)驗(yàn)中，有些因素較難控制，比如：實(shí)驗(yàn)室使用快速球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速可能不相同但較難測(cè)定，還有就是施釉手法對(duì)釉面性能的影響。顯然，每個(gè)人的施釉手法都是不同的，施釉手法的不同可直接導(dǎo)致釉面施釉量和釉面均勻度的不同。加上每次窯爐燒成溫度都可能有差異，這些因素可直接影響釉面的白度、光澤度、平整度、色差等測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。

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