干粒釉陶瓷磚坯體基料與面釉、保護釉的研制

彭濱

摘 要：干粒釉陶瓷磚的研制涉及到陶瓷坯體基料的研究、坯體與面釉適應性的研究、保護釉的研究、有色干粒的研究、不同膠水灰度粘附干粒量的研究、有色干粒與透明干粒兼容性的研究以及窯爐燒成制度的研究。通過數碼控制定位定量噴印膠水，采用有色干粒熔塊和透明干粒雙重布撒，布施的干粒釉圖案與噴墨印花圖案相匹配，有色干粒突出設計圖案的色彩、紋理效果，結合干粒全拋工藝，生產出顏色艷麗、通透效果好、鏡面度高，具有立體視覺沖擊效果的羅馬新石代新產品。限于篇幅本文僅從陶瓷坯體基料、面釉和保護釉三方面闡述一下其研制心得。

關鍵詞：坯體基料;面釉;保護釉

1 前 言

中國是陶瓷的發源地和主要生產消費國，在國際市場上占有重要的地位。世界建陶行業經過三十多年的高速發展與進步，生產設備技術和制造工藝也隨之得到了極大的提高。對于建陶行業來說，陶瓷磚不僅僅作為建筑裝飾材料用于墻地面，目前也被廣泛應用于家庭內部的各種裝飾領域。在此背景下，消費者在追求裝飾材料高質量的同時也開始注重裝飾材料的內在價值。針對目前市場的反饋可知，對于內墻裝飾效果而言，圖案、紋理、層次成為了消費者最關注的焦點。

傳統的拋釉磚所反映的問題是，釉面平整度不夠、透感較差造成設計圖案不清晰，無法將設計圖案中的紋理、細節完美地體現出來，顯然已經無法滿足市場對于室內裝飾的要求，因此行業產品升級勢在必行。目前，在建陶行業中對于產品升級這塊，國內外多家建陶企業在市場上相繼推出干粒釉產品。相對拋釉磚產品而言，干粒釉產品其釉面透感強，版面圖案層次感好、色澤艷麗，鏡面度高。

2 國內外同類產品技術和現狀

目前建陶行業，多家企業都在開發干粒釉產品。生產過程中，大多數企業還是使用透明干粒釉為主，以透明干粒熔塊高溫熔融后形成透感十足的釉面效果取代了傳統的拋釉磚。目前市場上推出的產品并不多，主要以生成晶花的結晶干粒熔塊大面積使用為主。就目前市場上的拋釉磚而言，對于紋理比較細膩、清晰，色彩比較艷麗的設計圖案，以傳統的拋釉工藝生產，都無法將設計圖案完美體現出來。

雖然以干粒釉工藝生產全拋類產品時，其生產成本比傳統的拋釉磚要高一點，但是其所體現出來的鏡面度、透感都是現在拋釉磚無法比擬的。以干粒釉工藝生產出來的干粒全拋產品，其釉面過渡自然有層次感，版面圖案立體感強、色澤艷麗，釉面質感溫潤、手感細膩。對于仿古產品，目前市場上主要以啞光干粒作為仿古磚釉面效果點綴，使釉面紋理呈現出立體感，從而達到立體仿真的裝飾效果。很少有企業生產以有色干粒裝飾的產品，主要還是以裝飾、點綴自然面的仿古產品。

廣東協進陶瓷有限公司專利CN108727037A介紹了一種無光釉面的立體高仿真陶瓷磚及其制備方法，使用高壓施上少量的無光釉，結合噴墨打印撒上干粒，采用可控負壓吸干粒熔塊設備吸走多余干粒熔塊，從而獲得具有高仿真的立體效果，但是其生產方法需要結合高精密的激光雕刻模具，裝飾效果、產品種類單一，生產成本高。廣東歐文萊陶瓷有限公司專利CN108658629A介紹了一種陶瓷磚熔塊干粒復合工藝及陶瓷磚，使用有色熔塊干粒與透明熔塊干粒復合，從而獲取具有高仿真的立體效果。該發明工藝以甩點的方式將有色干粒打到磚面上，再施于透明干粒，但是該工藝不僅無法將有色干粒與噴墨圖案相結合，而且該工藝所生產的產品主要應用于仿古磚上，因此該工藝所生產的產品是無法實現將設計圖案中的紋理細節體現出來，產品的附加值也無法體現。中國專利CN105565908A介紹了一種復合輥印干粒立體瓷磚及其生產技術，其在耐磨防滑干粒層上通過輥筒印刷再施上有色干粒，從而實現多層有色干粒立體效果，該工藝以自然面、仿古系列產品為主，其生產工藝無法結合噴墨圖案上的紋理效果，從而使產品缺乏紋理層次感。

拋釉陶瓷磚是由粘土和其他無機非金屬原料，經成型、燒結等工藝生產的板狀或塊狀陶瓷制品，用于裝飾與保護建筑物、構筑物的墻面和地面。其以優越的性能和裝飾效果，受到了越來越多的消費者的青睞，得到了廣泛的應用。傳統的拋釉磚所反映的問題是，釉面平整度不夠、透感較差造成設計圖案不清晰，無法將設計圖案中的紋理、細節完美地體現出來，顯然已經無法滿足市場對于室內裝飾的要求，因此行業產品升級勢在必行。為了更好的展現拋釉陶瓷磚表面裝飾效果，市場上相繼推出干粒釉產品，在拋釉陶瓷磚表面會添加干粒，但現有的采用單一干粒，圖案質感和立體感不夠明顯;同時現有的裝飾干粒的主要工藝手段是以噴、撒、甩的方式直接布施在陶瓷磚表面上，但是采用這些方式布施干粒的陶瓷磚表面比較單調，且干粒使用量較多而增加成本，同時在進入窯爐燒成時，粒徑較小的干粒很容易因預熱帶的負壓而被吸走隨煙氣一起排出。相對拋釉磚產品而言，干粒釉產品其釉面透感強，版面圖案層次感好、色澤艷麗，鏡面度高。因此，開發出干粒與設計圖案紋理完美結合的干粒釉產品將會在市場競爭中具有一定的優勢。

3 項目研究的關鍵技術

3.1 陶瓷坯體基料的研究

由于干粒熔塊本身的膨脹系數較小，根據現有的坯體配方體系，結合干粒實際的膨脹系數、熔融溫度，選擇在薄板仿石配方的基礎上對配方進行適當調整，在保證各項性能的前提下，適當地降低配方的燒成溫度和膨脹系數。

通過查閱文獻、資料，結合在生產實踐中的經驗得知，通常配方中Al2O3含量越高，坯體燒成后的膨脹系數越小，但是與之相對應的燒結溫度也會相應地提高。因而Al2O3作為陶瓷在燒結時的骨架，在保證坯體有足夠強度的提前下，還需要控制其在坯體中的含量。在建陶行業生產中對于瓷質坯體Al2O3的含量一般的控制標準都會在16% ～ 25%。通過檢測本次所使用的透明干粒熔塊其在400 ～ 600℃間的線膨脹系數得知，其膨脹系數在7.6 ～ 7.9×10-6/K之間。在實際的生產情況中，為了保證坯體與釉面的適應性，利于在燒制過程中調整磚形，一般情況下要求坯體的膨脹系數稍大于釉層的膨脹系數，以所測得透明熔塊的膨脹系數為參考的依據，在原有坯體基料上對膨脹系數作適當地調整。

由于干粒釉層與坯體膨脹系數間存在的差異，會造成磚形龜、翹變形以及釉層開裂的現象。通過調整坯體配方，使得其膨脹系數在8.15 ～ 8.36×10-6/K范圍內，坯體的白度在48°左右，通過窯爐中試吸水率達到0.1%以下，符合生產的標準。其坯體的化學組成如表1。

3.2 坯料與面釉適應性的研究

面釉對于墨水的發色這方面是十分重要的環節，優質的面釉發色將能更好地凸顯出設計圖案中的紋理色彩，由于坯體的改動幅度不能過大，因此需適當地增大面釉的膨脹系數。面釉在現有的基礎上通過添加石英量來調節。目前生產使用的面釉配方以編號W8100-7和W9100為主，通過對比這兩種面釉的白度、膨脹系數與化學組成，從而選取合適的面釉。

從表2對比可知，在40 ～ 600℃范圍內，W8100-7的膨脹系數更大，與坯體的膨脹系數差異較小，較W9100更為接近所選的坯體在此范圍內的膨脹系數。而從白度值上對比，W8100-7的白度略高于W9100的;從化學組成上看W8100-7的燒失量也低于W9100，因此在燒制過程中面釉的收縮較小，更利于調整磚形。對于比較兩者Al2O3的含量可知，W9100的Al2O3含量較高，高達28.40%，因此相比W8100-7燒成溫度會較高。以現有的燒成制度試制出來的產品其融平能力較差，易影響到產品的層次效果。通過以上條件的綜合比較，擇優選取W8100-7作為本項目的面釉。

3.3 保護釉的研究

由于有色干粒熔塊在高溫熔融時粘度較小，流動性較大，直接在噴墨打印后鋪撒干粒易造成釉坑、縮釉等現象。為了保證墨水更好地發色，在噴墨打印后利用噴釉柜噴一層薄薄的保護釉。

3.3.1 配方的研制

基于生產條件以及生產成本的考慮，在對于保護釉的選擇中，以現有的釉料為基礎。經過多次配方試驗，最后采用編號為6804與607這2種釉粉按照3：1的質量比例混合制成的保護釉，其化學成分如表4。由于保護釉是在噴墨打印后施釉，會在一定程度上遮擋住設計，因此，在盡可能保證釉層效果的前提下，減少保護釉使用。

3.3.2 施釉參數的確定

由于保護釉置于噴墨設計與干粒層中間，因此對于保護釉的選擇首先要保證釉層具有足夠的透感，且施釉總水分不宜過大，主要是由于水在揮發過程由液態向氣態轉化造成體積膨脹，會沖破干粒層，形成氣孔。表5是保護釉施釉量及比重與粘附干粒量的實驗數據，對于磚坯的規格實驗中統一實驗450 mm×450 mm。

在圖1中“曲線1”、“曲線2”、“曲線3”分別表示保護釉比重為1.15、1.20、1.25的曲線。從圖中可看出，在噴入相同量的保護釉時，隨著保護釉比重的增加，能粘附的干粒量也會隨之增加。從曲線上看，曲線2、曲線3傾斜角比較明顯，其中曲線2在250 g/m2的傾斜角度最大。因此通過對比上述實驗可知，釉面對于粘附透明干粒的量會隨著保護釉干料的重量增加而增加，但是在比重1.20與1.25之間干粒的粘附量變化并不是很明顯，因此對于保護釉的比重范圍優選與1.20～1.25之間。

確定保護釉比重范圍后再對比產品釉面效果，在噴釉量達到280 g/m2時，其整體設計的透感相對差一點。噴釉量為220 g/m2時，釉層存在少部分的縮釉與釉坑的現象，而且在噴釉過程中易出現針孔。噴釉量在250 g/m2時，整體效果最好，在噴完保護釉后其釉面沒有看到針孔，在燒制后釉層也沒有出現釉坑、縮釉的現象。綜合考慮下對于保護釉參數選擇比重為1.20，噴釉量為250 g/m2。

3.3.3 生產工藝優化

保護釉在出球時比重1.78～1.80，后期使用自來水調整比重至1.2。但是使用自來水直接調整釉漿比重時，在生產過程中釉漿易產生沉淀、結團的現象。因此需要解決釉漿沉淀問題，提高釉漿的懸浮性能。

通過實驗，發現使用釉用膠水有助于調節釉漿的懸浮性能。經檢測膠水性能，其流速在8～12 s，比重在1.03左右，而且加入到釉漿中并未發現不良的影響。因此，將調節比重時用的自來水換成常規釉用膠水來調節釉漿的比重，既保證釉漿性能具有良好的流動性，也利于提高釉漿的懸浮性，而且燒制出來的產品其釉面效果與自來水調節的相差無異。

4 結 語

結合行業中對于干粒釉產品的開發，因本文篇幅所限僅僅從干粒釉與低膨脹系數坯體配方適應性的研究、坯料與面釉適應性的研究以及為了解決在噴墨打印后鋪撒干粒易造成釉坑、縮釉等問題，對保護釉進行探索研究這三方面進行了研究分析。后期將會從兩種或是三種以上有色干粒混合搭配、不同膠水灰度對應的噴印膠水量及粘結干粒量以及有色干粒與透明干粒兼容性等方面進行分析與研究。

總之，相對拋釉磚產品而言，干粒釉產品其釉面透感強，版面圖案層次感好、色澤艷麗，鏡面度高。因此，開發出干粒與設計圖案紋理完美結合的干粒釉產品將會在市場競爭中具有一定的優勢，也必將是一種用戶消費趨勢。