高仿真砂巖瓷質釉面磚工藝研究及應用

摘 要：以傳統(tǒng)仿古磚生產工藝路線為基礎，通過多種工藝組合研發(fā)質感更加真實，更立體的瓷質釉面磚，陶瓷磚的各項物理和化學性能都優(yōu)于砂巖石材。

關健詞：砂巖；瓷質釉面磚；工藝研究及應用

1 背景

砂巖被追隨時尚和自然的建筑設計師所推崇，廣泛應用在商業(yè)和家庭裝飾方面。建筑陶瓷磚的各項物理和化學性能都優(yōu)越于砂巖石材，加之優(yōu)質砂巖資源逐漸枯竭，利用陶瓷磚多元化工藝可以開發(fā)紋理、質感逼真的仿砂巖類產品。

現(xiàn)階段陶瓷磚產品對于砂巖的模仿僅局限于表面質感和圖案設計變化方面，傳統(tǒng)仿砂巖類產品經開槽倒角處理后圖案與坯體層出現(xiàn)明顯的面釉層，面釉層的存在直接影響產品的應用效果和應用范圍，另外砂巖礦物析晶體的表現(xiàn)、沙粒變化、砂巖表里如一問題是主要工藝難點。

加之，陶瓷磚噴墨打印所使用的墨水受其生產工藝及產品特性限制有別于傳統(tǒng)色料，傳統(tǒng)陶瓷磚釉料難以適應陶瓷墨水的發(fā)色效果，能發(fā)較純正的黑色和棕色發(fā)紅色難度大，在釉面白度方面也有一定局限性。現(xiàn)階段為降低生產成本，大部分瓷質釉面磚生產企業(yè)的坯體白度均不高，在生產一些要求有一定白度的瓷磚類產品時就必須加入較多量的鋯元素。如此生產的產品有幾個方面的問題出現(xiàn)：過量的使用導致釉面變粗，影響瓷磚產品的表面平整度，不利于燒成；過多使用硅酸鋯影響釉料的漿料性能，不便于生產工藝控制；硅酸鋯作為乳濁劑增白，其整體色調偏青白，偏冷色系，影響瓷磚整體效果。另外，硅酸鋯類原料對陶瓷噴墨打印用墨水發(fā)紅色、灰色以及黑色的影響并不大，不能調整其色調，促使發(fā)色純正。

基于以上砂巖工藝問題，展開相關技術分析和工藝研究工作。

2 工藝技術分析

2.1表面質感的確定

通過以上對比發(fā)現(xiàn)，采用顆粒大小合適的干粒應用于產品表面，可獲得顆粒大小不均，堆積感強烈且變化豐富的效果；通過不同耐火度干粒和粒徑大小的調配，其防滑系數(shù)也可以調整至預期目的；干粒產品的耐磨耐酸堿防滑性均優(yōu)于普通保護釉產品。

經過討論后最終確定采用噴干粒工藝以實現(xiàn)表面質感。

2.2通體工藝的研究確定

不同釉料施用工藝性能特點對比見表2。

多元化工藝應用優(yōu)點如下：

（1）干粒直接應用于坯體表面，干粒與坯體缺乏中間層，干粒燒成后會出現(xiàn)偏粗或偏光現(xiàn)象，通過中間層可以調節(jié)干粒與坯體的結合性能，干粒表現(xiàn)不至過于呆板；

（2）干粒與坯體中間層的應用可以有效遮蓋一部分坯體顏色，漏出一部分顆粒點即可，與圖案相互作用結合，進一步體現(xiàn)顆粒砂巖效果；

（3）陶瓷磚坯體用量較大，原材料批次之間會出現(xiàn)波動，中間層的應用可以有效降低產品多次生產對板難度，利于規(guī)模化大生產；

（4）表面干粒的應用可以增強砂巖產品厚重感和立體感，干粒通過高壓柜噴到圖案表面后，由于懸浮劑表面張力的作用，干粒相互團聚，燒成后團聚干粒呈現(xiàn)半乳濁半透明狀態(tài)，但不會完全遮蓋圖案設計。

對比發(fā)現(xiàn)，可以采用多元化的底釉施用工藝解決倒角后圖案與坯體層存在白線問題。

2.3砂巖析晶體工藝確定

（1）考慮在坯體中添加礦物析晶體燒成后呈現(xiàn)晶體效果，實際上此法難以具體實施，難點如下：

a） 礦物晶體與粉料的比重和粒徑相差較大，坯體成型工藝大多采用壓機反打工藝，坯體成型后推出壓機，翻坯后進干燥窯干燥，粉料與晶體混合物由于比重大小不同的問題，進入壓機模芯后大顆粒自然聚集在上部，成型后礦物晶體會出現(xiàn)在坯體背面，不能完全體現(xiàn)析晶效果；

b） 礦物顆粒與粉料水分差距較大，坯體干燥后易出現(xiàn)裂紋不利于生產；

c） 礦物晶體顆粒存在于坯體中會影響成品其他物理性能如斷裂模數(shù)、燒成收縮等；

d） 礦物顆粒與粉料之間的混料問題也比較麻煩。

基于以上問題，在坯體中混入礦物晶體表現(xiàn)砂巖析晶的工藝放棄。

（2）考慮在干粒保護釉中添加或者干粒保護釉施用后在通過甩釉柜應用礦物晶體，但是從以往諸多類似工藝中發(fā)現(xiàn)：礦物晶體存在于瓷磚表面，晶體并沒有真正與干粒、斑點坯體融為一體，只是浮于表面，產品不夠逼真立體感不夠強。

（3）考慮在底釉中應用一些礦物晶體顆粒。通過對比試驗，結果發(fā)現(xiàn)晶體顆粒完全可以從圖案底部呈現(xiàn)出來，與圖案、干粒保護釉、坯體相互融合，達到預期效果。

3 生產工藝流程及參數(shù)

3.1生產工藝流程簡圖

在圖1給出的生產工藝流程中，坯體粉料制備、透明底釉施用、晶體干粉應用和保護釉是該類產品的工藝控制關鍵點。

3.2粉料制備及工藝參數(shù)

3.2.1坯體基礎白粉料配方及工藝參數(shù)

采用以上漿料加入不同比例坯體色料，制備不同深淺不同顏色的粉料。以灰色砂巖為例，白漿與色料配比具體如表4。

根據(jù)以上色料比例制備3中有色漿料，經過噴霧造粒工藝，制備合格的粉料備用。所制備的粉料按照定比例混合均勻后，成為砂巖產品所需基礎顆粒斑點粉料。 值得注意，成型工藝采用的模具為凹凸感強烈的砂巖類模具，這樣產品立體感更加強烈。

3.2.2透明底釉及晶體干粉工藝及應用參數(shù)

見表5、表6。基礎配方可根據(jù)生產線窯爐溫度，做出適當調整，其主要出發(fā)點在于提供一種發(fā)色較好的、施用量是傳統(tǒng)面釉總量的1/3的陶瓷磚噴墨打印面釉，解決現(xiàn)有陶瓷磚噴墨面釉墨水發(fā)色偏暗，紅色黑色色調偏黃綠調等問題，該類陶瓷磚噴墨打印面釉同樣可解決陶瓷磚在生產過程中出現(xiàn)的如產品變形、發(fā)色差、吸污等質量問題。

3.3晶體干粉工藝及應用參數(shù)

晶體干粉采用甩釉柜或者水刀式噴釉柜施釉，主要根據(jù)晶體干粉的細度、干粉施用量以及所要達到的預期效果。

3.4保護釉（干粒）應用工藝參數(shù)

干粒保護釉通過對比試驗，優(yōu)選了保護釉和干粒混合并采用高壓噴釉柜噴灑的方式進行施用。主要目的是改善單一保護釉質感偏軟不夠硬朗。再者單一施用干粒造成表面藏污、不易清潔的問題，由于懸浮劑表面張力的作用以及干粒顆粒較大，燒成后平面產品表面不平整，影響表面手感和效果，但干粒的耐磨、耐酸堿性方面的性能卻非常優(yōu)異。因此，干粒細度、懸浮劑以及保護釉的選擇至關重要，直接影響到瓷磚產品表面質感和物理化學性能。

3.5燒成制度

燒成溫度：1195 ～ 1204℃（保溫時間10 ～ 15 min），燒成周期：58 ～ 65 min。

3.6成品性能檢測

成品吸水率0.05%，成品對角線和邊直度均處于±0.3以下，耐磨等級三級以上，成品強度45 ～ 50 Mpa，吸污檢測合格，無藏污現(xiàn)象。

4 結論

（1）采用多種工藝復合施釉，可以解決成品表面與坯體層之間白線問題，可拓寬產品運用范圍，同時采用顆粒斑點坯體，坯體斑點透過圖案設計與圖案設計、坯體圖案中間層等相互作用，表面效果更加逼真，可開槽倒角后使用；

（2）該類產品表面質感類似自然砂巖，經檢測成品耐磨性能優(yōu)良，可根據(jù)實際需求調整表面防滑系數(shù)；

（3）該生產工藝在瓷質釉面磚生產線直接應用，無需增加生產設備；

（4）通過調整透明底釉化學組成，可保證在施用量減少的情況下，增強其發(fā)色能力，改善產品圖案效果。

參考文獻

[1] 劉康時.陶瓷工藝原理[M].華南理工大學出版社.1990.

[2] 孟慶娟， 張國濤. 淺談陶瓷磚噴墨墨水發(fā)展及墨水發(fā)色的影響因素[J]. 山東陶瓷， 2017（6）.

[3] 張國濤. 淺談噴墨印刷技術在陶瓷磚生產工藝中的應用[J]. 山東陶瓷， 2017， 40（3）：19-24.