新型拋釉輕質(zhì)高強(qiáng)陶瓷板制備技術(shù)的研究與應(yīng)用*

冉艦波

(佛山歐神諾陶瓷有限公司 廣東 佛山 528138)

隨著建筑陶瓷裝飾技術(shù)的發(fā)展,陶瓷產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于政府機(jī)關(guān)大樓、機(jī)場(chǎng)、地鐵、銀行、賓館、商業(yè)大廈、購(gòu)物中心以及大型住宅等高級(jí)建筑的內(nèi)外墻裝飾。早期的建筑多采用濕貼工藝進(jìn)行瓷磚的內(nèi)外墻裝飾施工[1]。然而,由于采用濕貼施工方式的瓷磚處于建筑物外表面,在風(fēng)雨侵蝕加之地震和溫度變化的作用下,易出現(xiàn)老化、松動(dòng)和脫落現(xiàn)象,情況嚴(yán)重的可能造成大量的財(cái)物損失和人員傷亡。隨著陶瓷生產(chǎn)工藝的改進(jìn),陶瓷板材具有了致密度高、抗折強(qiáng)度高、抗沖擊性能好等特點(diǎn)。另外,陶瓷板在強(qiáng)度、吸水率、耐候性等方面也優(yōu)于傳統(tǒng)的石材幕墻用花崗巖和大理石材料,且色彩、圖案、表面質(zhì)感更加豐富多彩,并可人為控制。

目前市場(chǎng)上使用于幕墻系統(tǒng)的陶瓷板[2],厚度大多為12 mm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到高層建筑干掛系統(tǒng)使用要求,其容重大多為2.3～2.4 g/cm3,這對(duì)建筑負(fù)重是很大的負(fù)擔(dān),容易造成事故危險(xiǎn)。此外,普通陶瓷板玻化程度高、吸水率低、剛性過(guò)強(qiáng)、易造成爆裂,從建筑物上脫落,造成危險(xiǎn)。隨著國(guó)家對(duì)建筑節(jié)能減排、建設(shè)低碳城市、發(fā)展低碳建筑的要求不斷提高,高新節(jié)能、低消耗、環(huán)保低碳已是建筑行業(yè)的發(fā)展主題[3]。同時(shí)對(duì)質(zhì)量、安全性、功能性的要求也越高[4]。因此,具有高強(qiáng)度、低吸水率、低導(dǎo)熱系數(shù)同時(shí),表面還具有大理石圖案裝飾效果的輕質(zhì)高強(qiáng)陶瓷板就具有了廣闊的市場(chǎng)。

筆者以新型拋釉輕質(zhì)高強(qiáng)陶瓷板制備技術(shù)的研究與應(yīng)用為研究方向,將坯體容重從歐神諾晶立方砂巖產(chǎn)品的≤1.3 g/m3加大至≤1.85 g/m3,增加了坯體抗折強(qiáng)度,產(chǎn)品性能符合2019年國(guó)家住建部《建筑用輕質(zhì)高強(qiáng)陶瓷板》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

其次將坯體厚度做到20 mm,更有利于干掛工藝的實(shí)施。同時(shí)表面采用拋釉工藝拋成鏡面效果,即增加了產(chǎn)品仿天然大理石的質(zhì)感效果,同時(shí)還有利于安裝后的清潔維護(hù)工作。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

所用原料化學(xué)組成見(jiàn)表1,基礎(chǔ)坯料化學(xué)組成見(jiàn)表2。

表1 原料化學(xué)組成(質(zhì)量%)

續(xù)表1

表2 基礎(chǔ)坯料化學(xué)組成(質(zhì)量%)

底釉、拋釉化學(xué)組成見(jiàn)表3和表4。

表3 底釉化學(xué)組成(質(zhì)量%)

表4 拋釉化學(xué)組成(質(zhì)量%)

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

拋釉輕質(zhì)高強(qiáng)陶瓷板制備工藝流程如圖1所示,工藝技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表5。

表5 拋釉輕質(zhì)高強(qiáng)陶瓷板工藝技術(shù)參數(shù)

圖1 拋釉輕質(zhì)高強(qiáng)陶瓷板制備工藝流程

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 坯體配方的研究

常規(guī)陶瓷坯體密度在2.3～2.4 g/cm3,輕質(zhì)磚的密度范圍可以從＜1.0 g/cm3到2.0 g/cm3。但按2019年的建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑用輕質(zhì)高強(qiáng)陶瓷板》[5],規(guī)定輕質(zhì)磚的密度在1.75～1.95 g/cm3。這就要求坯體具有一定的發(fā)泡孔洞。本研究采用1 000～1 500目級(jí)的超細(xì)碳化硅材料做發(fā)泡劑,在拋光磚體系配方上略微調(diào)整(見(jiàn)表2),在配方料中加入0.06%～0.10%的超細(xì)碳化硅材料,并帶料入球磨機(jī)。

首先,碳化硅的少量加入能有效控制發(fā)泡程度[6],從而保證坯體容重不至于過(guò)低,能達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。其次,帶料入球有利于碳化硅材料在漿料乃至粉料中分散的均勻性,能保證在燒制過(guò)程中坯體發(fā)泡產(chǎn)生孔洞的均勻性,避免因發(fā)泡不均勻產(chǎn)生磚形畸變或是釉面不平整等缺陷而無(wú)法正常穩(wěn)定生產(chǎn)(見(jiàn)圖2)。最后,碳化硅加入量少有利于坯體強(qiáng)度不至于減少太多。相比采用拋光磚廢渣的配方,成品的抗折強(qiáng)度與普通陶瓷磚相比基本沒(méi)有降低,有些批次甚至還有明顯的升高,能有效保證各場(chǎng)景的安全使用。

圖2 多孔坯體斷面微觀結(jié)構(gòu)

2.2 釉面配方的選擇與優(yōu)化

輕質(zhì)坯體發(fā)泡產(chǎn)生蜂窩狀孔洞,導(dǎo)致坯體的燒成收縮率小的特性,要求與其搭配的面釉延展性要好,膨脹系數(shù)要小,燒成后釉面無(wú)大的針孔,不龜裂、起皺。現(xiàn)有的其他輕質(zhì)磚產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題均在這一步,導(dǎo)致只能采用二次燒或是直接在坯體上打印或印刷圖案,做成深色或是花崗巖類圖案,同時(shí)表面只能是啞光或輕微處理的柔光效果,嚴(yán)重限制了設(shè)計(jì)圖案的選擇和裝飾效果。本研究選擇了一款低鋁的超白面釉(見(jiàn)表3),該面釉能采用淋釉工藝,同時(shí)面釉還能適應(yīng)較小的燒成收縮,不產(chǎn)生龜裂、橘皮起皺等缺陷(見(jiàn)圖3),燒制后白度達(dá)到75°左右的超白面釉保證了面釉的白度,可以使得設(shè)計(jì)圖案選擇更多樣,裝飾效果更美觀。

圖3 表面微觀結(jié)構(gòu)

圖4 拋釉輕質(zhì)高強(qiáng)陶瓷板斷面微觀結(jié)構(gòu)

2.3 工藝制度及燒制制度的優(yōu)化

為了產(chǎn)品能穩(wěn)定生產(chǎn),對(duì)工藝制度及燒制制度的優(yōu)化也很重要。工藝上優(yōu)化控制流程,避免淋釉前坯體表面粉塵產(chǎn)生。燒制制度上,延長(zhǎng)中前溫溫區(qū),縮短高溫區(qū)并后移(見(jiàn)表6),使坯體既能發(fā)泡又不致太過(guò),同時(shí)表面釉面能夠玻化,可以順利進(jìn)行拋光工藝操作。

表6 拋釉輕質(zhì)高強(qiáng)陶瓷板燒制制度(200 m 窯取中間燒制帶溫度)

圖5 拋釉輕質(zhì)高強(qiáng)陶瓷板產(chǎn)品照片

綜上所述,本研究通過(guò)對(duì)坯體配方、面釉及燒制制度進(jìn)行優(yōu)化,利用坯體配方中的超細(xì)碳化硅作為發(fā)泡劑使坯體產(chǎn)生蜂窩狀孔洞,減小坯體密度;同時(shí)利用面釉優(yōu)化的延展性封住坯體孔洞,搭配拋釉形成裝飾層,搭配高精度噴墨機(jī)打印的大理石設(shè)計(jì),優(yōu)化燒成制度,達(dá)到了坯體吸水率低、具有一定蜂窩孔洞,且不降低坯體強(qiáng)度的效果。這種表面具有天然大理石裝飾效果,坯體具有蜂窩孔洞的輕質(zhì)鏡面拋釉磚,打破了輕質(zhì)磚沒(méi)有鏡面拋釉產(chǎn)品的歷史。