“幻彩星光”釉層設(shè)計(jì)及性能研究*

袁富祥 趙 勇 鄧勇軍 曹普銀 龍海任 胡夢晗 陳曉昀

(1 廣西蒙娜麗莎新材料有限公司 廣西梧州 543302)

(2 梧州學(xué)院機(jī)械與資源工程學(xué)院 廣西梧州 543002)

我國是世界最大的陶瓷生產(chǎn)和消費(fèi)國,陶瓷產(chǎn)業(yè)的功能材料、先進(jìn)技術(shù)在我國具有重要意義。納米釉因其燒結(jié)緊密、表面光滑細(xì)膩而在陶瓷領(lǐng)域具有重要地位。日用陶瓷釉的機(jī)械研磨生產(chǎn)能耗大,且粉體易團(tuán)聚。聚羧酸助磨劑的靜電排斥及空間位阻作用可有效減少團(tuán)聚,并提高研磨效率達(dá)到節(jié)能減耗、制備性能優(yōu)良超細(xì)粉體的目的。

日益嚴(yán)重的大氣污染對(duì)建筑外墻的污染破壞使TiO2基的光催化自清潔材料受到廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)TiO2光催化復(fù)合涂層的制備需要后續(xù)加熱處理得到高活性銳鈦礦相TiO2,再進(jìn)一步復(fù)合得到自清潔功能材料,其工藝復(fù)雜,可見光利用率低。利用草酸的雙齒配位等特性可在自然條件下一步溶膠凝膠法制備高活性SiO2-TiO2復(fù)合材料[1]。貴金屬的負(fù)載可改變其電子躍遷軌道進(jìn)一步擴(kuò)大其光響應(yīng)性范圍。

釉的分相呈色及結(jié)構(gòu)呈色作為一種重要的物理裝飾技術(shù),既能豐富陶瓷釉的品種,增強(qiáng)呈色的穩(wěn)定性,獲得美觀多樣的色彩,還可以充分利用礦渣等廢棄資源,實(shí)現(xiàn)節(jié)能減耗、綠色環(huán)保[2]。

花釉是指在一定的范圍內(nèi),釉面由顏色的變化分布,彼此反差而呈現(xiàn)出兩種或兩種以上色彩組合的藝術(shù)釉。在目前陶瓷市場生產(chǎn)有透明釉、顏色釉、裂紋釉、花釉四大種類,花釉成為最富有市場活力且應(yīng)用較為廣泛的一支,深受人們喜愛[3]。

釉上新彩與顏色釉的結(jié)合是陶瓷綜合裝飾的延伸和拓展,兩者相結(jié)合的陶藝墻因特殊的材質(zhì)感和精湛的工藝而具有獨(dú)樹一幟的藝術(shù)特征,給人予無限的遐想。釉上新彩與顏色釉的結(jié)合可以豐富陶藝墻釉色種類與肌理變化,同時(shí)提升了陶藝墻表層硬度以及耐腐蝕、耐高溫、絕緣等性能,使陶藝墻不僅變得更有裝飾味道,而且增強(qiáng)了陶藝墻質(zhì)量且能長久使用[4]。釉上新彩與顏色釉在陶藝墻上的應(yīng)用是一種新起的裝飾技法,它在陶藝墻中的突出表現(xiàn),使其研究和應(yīng)用開發(fā)有極高的藝術(shù)觀賞性和市場應(yīng)用價(jià)值。

1 實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果

干粒自然面選用的干粒顆粒尺寸在0.08～0.125 mm 的細(xì)干粒。通過高低溫亮啞干粒的搭配來調(diào)節(jié)干粒釉的整體熔融溫度,來適應(yīng)不同生存條件。低溫亮干粒提前熔融,填補(bǔ)在亞光干粒的縫隙,能夠提高干粒釉的防污性能。干粒面的施釉量在200～300 g/m2時(shí),流速和比例根據(jù)淋釉方式不同有變化。

干粒半拋面選用顆粒尺寸在0.1～0.2 mm 的高溫粗干粒和尺寸在0.08～0.125 mm 的低溫細(xì)干粒。通過不同比例的搭配,來調(diào)節(jié)干粒釉的溫度和防污性能,粗尺寸的亞光干粒在燒成后更耐拋,形成有顆粒手感的表面。低溫干粒熔融在亞光粗干粒的間隙。干粒面的施釉量在250～320 g/m2,流速和密度根據(jù)淋釉方式不同有變化。

全拋工藝的干粒釉需要較大淋釉量,干粒配方中選用多種不同膨脹系數(shù)的干粒搭配使用,調(diào)節(jié)干粒釉整體的膨脹系數(shù),能更快的對(duì)磚型的調(diào)整作出改變。生產(chǎn)中最好使用鐘罩來淋釉,在實(shí)際生產(chǎn)過程中要保證釉層在鐘罩上掛釉的穩(wěn)定性,且需要在保證掛釉穩(wěn)定的條件下,提高干粒釉的比重來減少釉料中的水分,減少出現(xiàn)因水分較高引起炸磚。經(jīng)過工藝參數(shù)的探索。在多次試驗(yàn)后,確定工藝參數(shù)如下:

流速為37～42 s,密度為1.50～1.55 g/m3,施釉量為900～1 100 g/m2,在此參數(shù)范圍內(nèi)淋釉較為平整且穩(wěn)定。拋光后產(chǎn)品釉面光澤度在98度左右。

表1 干粒釉的化學(xué)組成(質(zhì)量%)

1.1 效果干粒對(duì)”幻彩星光”視覺效果的影響

1.1.1 彩色干粒

選取顆粒尺寸合適、燒成溫度合適,色彩與圖案相搭配的彩色干粒裝飾釉層,使得裝飾顏色更加豐富、層次感分明。

1.1.2 金屬干粒

金屬干粒在干粒釉層中,燒結(jié)后經(jīng)過拋光,會(huì)在釉層表面形成密集分布的銀色金屬光澤點(diǎn)。需要通過測試選用溫度合適,金屬效果最佳的金屬干粒。其化學(xué)組成如表2所示。

表2 金屬干粒的化學(xué)組成(質(zhì)量%)

1.1.3 鉆石干粒

鉆石干粒是產(chǎn)生晶彩效果的主要成分。釉層中的鉆石干粒會(huì)對(duì)光產(chǎn)生折射,形成類似鉆石效果的閃光點(diǎn)。其顆粒尺寸和折射效果及使用比例的選擇,對(duì)”幻彩星光”的視覺效果有很大的影響。其化學(xué)組成如表3所示。

表3 鉆石干粒的化學(xué)組成(質(zhì)量%)

1.2 噴釉工藝對(duì)幻彩效果的影響

如果使用噴釉柜,干粒釉在配料環(huán)節(jié)控制密度在1.40～1.45 g/m3。生產(chǎn)使用時(shí),釉料的密度控制在1.28～1.38 g/m3。為保證較好的霧化效果和釉料的懸浮性,可以使用低粘膠水來調(diào)比重,同時(shí)干粒釉也不易產(chǎn)生沉淀現(xiàn)象。

根據(jù)干粒顆粒尺寸和施釉量,噴槍需要選擇不同大小的噴嘴。經(jīng)過研究測試,市面上常見噴嘴型號(hào)如圖1所示,使用4組噴槍,在釉線速度12 m/min情況下,保持良好的噴淋效果對(duì)應(yīng)的施釉量(見表4)。

表4 不同噴嘴對(duì)應(yīng)的噴釉量

續(xù)表4

圖1 噴釉柜噴槍噴嘴示意圖

如果使用鐘罩或直線淋釉器,干粒釉在配料環(huán)節(jié)控制流速在50～60 s,生產(chǎn)使用時(shí),釉料的流速控制在27～37 s。此時(shí)用水來調(diào)流速。密度在1.48～1.54 g/m3。這里不建議使用直線淋釉器,因?yàn)殚L時(shí)間才釉料中的干粒可能會(huì)對(duì)直線淋釉器的刀片造成磨損。

通過在干粒自然面和干粒半拋面設(shè)計(jì)圖案中設(shè)置幻彩紋理圖案如圖2所示。

圖2 選用的砂巖設(shè)計(jì),設(shè)置的亮光通道,設(shè)置的亞光通道

在噴墨打印時(shí),利用亮光和啞光墨水的溫度燒成溫度不同,使得在燒成后釉面可見該紋理上會(huì)有光澤度的變化。干粒全拋面由于其優(yōu)秀的透感和發(fā)色性能,生產(chǎn)中不產(chǎn)生排墨的特點(diǎn),可以做花色復(fù)雜鮮艷或者深色的產(chǎn)品。

干粒自然面和干粒半拋面的燒成,可以參照現(xiàn)有常規(guī)產(chǎn)品的燒成,通過調(diào)整干粒配方達(dá)到效果。由于釉層選用干粒釉,且釉層施釉量較厚。燒成環(huán)節(jié)對(duì)釉料及坯體的排氣調(diào)控非常重要。在本次生產(chǎn)中燒成周期為53 min,實(shí)際窯爐生產(chǎn)燒成曲線如圖3所示。窯爐最高燒成溫度1 227℃,測溫環(huán)溫度1 165℃。

圖3 窯爐燒成溫度曲線

為了得到干粒半拋和全拋的效果,對(duì)于燒成后的產(chǎn)品釉面進(jìn)行拋光處理。半拋工藝的具體拋光模頭使用情況見表5,半拋工藝的具體拋光模頭使用情況見表6。本研究所制造的干粒自然面和干粒半拋面,由于其表面凹凸的顆粒效果(見圖4),使得釉面具有良好的防滑性能。干粒全拋面中以純干粒的形式構(gòu)成釉層,燒成后的釉層厚度足夠拋削,拋光后更平整,水波紋更少。

表5 拋光模塊參數(shù)

表6 拋光塊參數(shù)

圖4 干粒面的凹凸表面

圖5 全拋面的耐磨表面

1.3 干粒對(duì)防滑和耐磨性能的影響

干粒的性能也使得釉面耐磨性強(qiáng)(見圖5),不易產(chǎn)生劃痕,自然面和半拋面版面其釉面耐磨度可達(dá)4級(jí)(超過6 000 r以上),全拋版面可達(dá)4級(jí)(2 100～6 000 r)。

2 結(jié)語

通過把彩色干粒、金屬干粒和鉆石干粒引入干粒釉層,在設(shè)計(jì)圖案中設(shè)置亮光啞光墨水的紋理圖案,在燒成后,彩色干粒、金屬干粒、鉆石干粒共同呈現(xiàn)效果,釉面整體呈現(xiàn)一種“幻彩星光效果”。大比例的干粒使釉面具有超耐磨的物理性能。磚面層次分明、極具質(zhì)感是個(gè)性化和時(shí)尚裝飾的新選擇。