抗污染仿古磚亞光釉的研制

徐童

摘 要：? 仿古釉面磚在使用過程中常容易產生釉面吸污的缺陷，從而影響它的表觀和質量，這是由于釉層不夠致密，又因為坯體致密化與釉料熔融的矛盾，不可避免地會在釉層中殘留氣泡。氣泡遷移至釉層表面，破裂后便會產生針孔等缺陷，同時殘留顆粒會與其周圍的玻璃相產生殘余應力，產品在外力的作用下很容易產生裂紋、針孔并且在裂紋處很容易沉積污物。為克服這一缺陷，在生產中，通常是調節釉料的配方。

關鍵詞：仿古磚；吸污；致密；針孔

1 前 言

隨著瓷磚裝飾技術的發展，瓷質仿古磚近幾年逐漸在國內外市場風行起來。所謂仿古磚，國外泛指低吸水率，裝飾質感古樸的有釉瓷磚。國內對仿古磚的定義比較模糊，僅以色彩來分辨，但通常將吸水率劃分為三個范圍，即小于0.5%、0.5％～3％、3％～8％，并以此區分高、中、低檔次。仿古磚的諸多特點，如自然、愜意、靈氣等，加上賦予各種風格的文化內涵，使之成為當今都市人追捧的潮流，其市場生命力與競爭力都得到了迅猛提升。

2? 文獻綜述

2.1本課題設計思路

借助于成功的經驗，三元相圖CaO-Al2O3-SiO2或者是K2O-Al2O3-SiO2 ，利用釉的組成-溫度圖，還可以參考測溫錐的組成進行配方，一般常用的方法是采用釉料的系統調試法或者是正交實驗法，制定因素水平表從而不斷的調試出比較好的配方。即是高嶺土+長石+石英，高嶺土+方解石+石英。

本課題的設計思路：產品表面吸污主要是由于釉料的始熔點過高或過低，釉料的高溫粘度過大，表面張力過小，坯、釉料在高溫時仍有氣體放出，釉料組合不當導致釉層結構不致密，表面出現明顯的大小針孔或碟型凹坑等，從而造成吸附污漬。

提高產品表面的光潔度及其潤濕角，減少表面的凹凸、針孔或微裂紋等缺陷，是污染物失去立足之地的根本，使其能夠在較小外力作用下脫離其表面。

2.2 原料的選擇及設計原則

針對上述分析原因，選擇合適的釉用原料是解決問題的關鍵。依據窯爐的燒成溫度和周期、坯體的燒結溫度、釉料的始熔點、熔融范圍、膨脹系數、高溫粘度等指標，確定一系列配方，在科研開發中心進行篩選試驗，最后選定了一配方。經過多次重復驗證，一致認為該配方組分合理，坯釉結合牢固，釉面白度好、亮度高，表面光亮柔和、平滑致密，采用碳素墨水檢驗，表面無污漬，不吸污。

原料的選擇：盡量減少氣泡和針孔措施對原料有以下要求：

2.2.1 原料的選擇

１）原料中含有的有機物和碳素過多，如果這些有機物和碳素由于升溫過快、氧化溫度過低、氧化氣氛不足等原因，在氧化分解階段沒有完全反應，而在高溫階段，釉已經熔融時再反應放出氣體，就可能使制品產生釉面針孔或氣泡。

２）硅灰石不含有有機物、吸附水及結晶水，所以硅灰石幾乎不產生氣體，因此用硅灰石代替方解石或白云石配泥、用硅灰石代替方解石、白云石和石英配釉時，可以減少釉中氣體的產生量，從而相應減少了釉面針孔或氣泡。

3）原料中含有硫化鐵，因為硫化鐵沒有磁性，所以用吸鐵器、吸鐵棒沒法除去這些雜質，硫化鐵氧化反應產生的氣體不僅使制品產生釉面針孔或氣泡，而且反應生成的Fe2O3還會影響制品的外觀顏色，且Fe2O3在高溫時又會進一步分解或還原而放出氣體容易使制品產生釉面針孔或氣泡。

4）粘土類原料中所含有的結構水，因為粘土類原料中所含有的結構水的排除溫度與其結晶程度、礦物組成及升溫速度等因素有關，如升溫過快等操作不當的原因也可能使制品產生釉面針孔或氣泡，陶瓷生產中常用的幾種含有結構水的原料的脫水溫度分別為：高嶺石類粘土400—600℃，滑石800—900℃。

5）原料中含有碳酸鹽，因為這些碳酸鹽礦物的分解反應一般要在1000℃左右才基本結束，而這時釉已經燒結，甚至熔融，分解反應所產生的氣體相對較難排除，所以也較易使制品產生釉面針孔或氣泡.

6）如果原料中含有較多的硫酸鹽和高價鐵，則非常容易使制品產生釉面針孔或氣泡，因為這些硫酸鹽和高價鐵在氧化氣氛中要在高于1200℃以上的溫度下才進行分解，在還原氣氛中也要在高于1080℃以上的溫度下才進行還原分解反應，而此時坯體已經有液相存在，釉面已經開始融化，反應所產生的氣體較難排除，所以非常容易使制品產生釉面針孔或氣泡。

7）地面磚大多是一次燒成，并且是低溫快燒，所以要求原料本身不含有機物或者是結構水，而且干燥收縮和燒成收縮比較小，膨脹系數小，熱效應小，導熱性能好，高溫下不具晶型轉變，要求其化學活性好等的滿足低溫快速燒成的要求。

8）因為建筑陶瓷的原料消耗比較大，因此要求原料的價格盡量低廉，所以在滿足陶瓷性能要求的前提下，盡可能進些價格合理的原料。

2.2.2? 各原料在釉中的主要作用[12]

1）101#（ZnO）： ① 作強助熔劑；② 有助于大部分色料發色（發色能力提高50%以上）。

2）103#（BaCO3）：① 主要作無光劑；② 提高熔融溫度，力學強度和改善釉面光澤。

3） 104#（鋯英粉）： ① 增白劑作用，乳濁作用；② 耐磨作用。

4） 特優105#A（鉀長石）：① 主要作熔劑，降低燒成溫度；② 拓寬燒成溫度范圍，提高高溫粘度。

5） 107#（Al2O3）： ① 調節釉的溫度；② 莫來石中Al的主要來源，增加釉面力學強度。

6） 108#（燒滑石）：① 增白劑；② 硬質熔劑；③ 提高釉面硬度。

7） 109#（方解石）： ① 強助熔劑；②? 降低釉的高溫粘度。

8） 110#（石英粉）：① 網絡形成體；② 提高釉面的光澤度；③ 提高釉面的力學強度，降低釉的膨脹系數。

9） 114#A（湛江高嶺土）：① 控制釉層收縮；② 主要起懸浮劑的作用。

10） 114#C（普通高嶺土）：① 增加原料中Si、Al含量；② 懸浮性。

11） 三聚磷酸鈉：① 提高球磨效率；② 減少泥漿的含水率。

12） CMC（羧甲基纖維素）：① 解凝劑（或解膠劑或叫稀釋劑）；② 助磨作用。

2.3 實驗步驟：

2.3.1? ?單一原料特性試驗

各原料的在此公司的代號如表1所示。

實驗如下：

①? A：水=400g：200g

②? B：水=400g：200g

③? 特優鉀長石：水=400g：200g

以上配方分別按上稱料，再加球石600g，三聚磷酸鈉0.4×3g，CMC 0.4×3g，球磨32min，出球后過325目篩，把釉漿比重調至1.5g/ml，用噴槍在300mm×600mm的白坯上施釉140～150g，烘干后再放在2#輥道窯燒成。

2. 3.2? ? 配方體系選擇的試驗：

試驗方法：按3倍的稱料，球石600g，水150～180ml，三聚磷酸鈉1.2g，CMC 1.2g，1—1球磨21min，1—2球磨24min，1—3中的原料A先球磨6min，再和其他原料一起球磨24min，磨好后過325目篩，調整釉漿比重為1.5g/ml，再在300mm×600mm的磚坯上噴140～150g。

2.3.3配方產品實驗步驟

本試驗的主要工藝流程：拿工廠的基礎配方→稱料→加水球磨→過篩（325目）→調釉漿比重→取工廠白坯→噴釉→烘干→窯燒→在磚表面涂碳素墨水→烘約5分鐘→用水清洗磚表面（或者加洗衣粉清洗）→觀察表面吸臟情況。

生產主要工藝參數見表3：

2.4? 產品性能的檢測

2.4.1? 漿液比重的檢測

洗凈比重瓶并用干布擦拭干凈水分，放入待測漿液中裝滿料漿，第一杯倒掉，用第二杯，蓋嚴蓋，使余料從蓋中小孔溢出，洗凈表面料漿，用干抹布擦凈表面水分，稱取瓶釉總重G，根據比重與瓶釉總重對照表查出漿料比重，一般兩個月要校正比重瓶一次。

2.4.2 耐污染性的測定

（1）原理：利用試液和試驗材料與磚正面接觸，使其作用一段時間，然后按規定的清洗方法清洗磚面，觀察磚表面的可見變化來確定磚的耐污染性。

（2）清洗程序和設備：

1）程序A：在流動的溫水中清洗磚面并保持5min，然后用濕布擦凈面；

2）程序B：用海綿或軟質材料（如口罩）在弱清洗劑中人工擦洗磚面，然后在流動的水下沖洗，再用濕布擦凈磚面；

3）程序C：用硬毛刷（如牙刷，洗衣刷，試管刷等）在強清洗劑中人工刷洗磚面，清洗2min，再在流動的水下沖洗，用濕布擦凈磚面。

4）程序D：試樣要在合適的溶劑中浸泡24h，然后將磚面在流動的水下沖洗，并用濕布擦凈磚面；

（3）清洗劑：

a 溫水：溫度為55±5℃；

b 弱清洗劑：洗衣粉水溶液（PH=6.5～7.5）；

c? 強清洗劑：商業清洗劑，含磨料，pH=9～10；

d? 合適的溶劑：1）鹽酸溶劑3+97（v/v）；2） 氫氧化鉀溶液，200g/ml；3） 丙酮。

（4）結果表示：根據以上處理的結果，表面耐污性可分為5級，如下圖：

2.4.3 釉磚表面耐磨性的測定

（1）原理：釉磚表面耐磨性的測定，是通過釉面上放置研磨介質并旋轉，把已經磨損的試樣與未磨損的試樣觀察對比，評價陶瓷耐磨性的方法。

（2） 結果分級如表4所示。

2.4.4 釉面耐化學腐蝕性的測定

1） 原理：試樣直接接受試驗溶液的作用，經一定的時間后觀察并確定其化學腐蝕的情況及程度；

2） 結果表示： GLA（v）級? ? ? ?無可見變化

GLB（v）級? ? ? 表觀有輕微變化

GLC（v）級? ? ?表面部分或全部有明顯變化

2.5? 樣品圖片

2.6? 產品出窯尺寸，變形

產品尺寸為：607～612cm，厚度為：10.2±0.2cm

變形度：（+）代號（mm），凹（0.1～0.5）

（—）代號（mm），凹（0.5～0.7）

塌角（mm）≤0.2，翹角（mm）≤0.2

水煮滯變（mm），凹變小，凸變大；

3? 結論

（1）配方組成如表5所示。

該釉式為：

（2） 因為地面磚是采用低溫快燒，所以原料大多滿足快速燒成的要求（即原料不含結構水、有機物，高溫時不含晶型轉變的物質，低膨脹系數，干燥、燒成收縮小），如滑石等。

（3）吸水率小于0.5%，基本上達到了瓷質水平，這和坯體的致密程度有密切的關系，也即是配方比較合理。

（4） 無光性能好，因為本廠是采用鋇無光，再加上鋯英粉的輔助作用，所以其無光效果還可以，基本達到了本工廠的要求。

（5） 磨損小于175cm3，抗熱震性好，將試樣放在190±10℃的烘箱內重新到達此溫度，保持30min，然后立即將移回低溫環境中重復上述過程十次而磚不裂。

（6）釉面的抗污染性能好，做好的磚通過清洗程序B：即用海綿或軟質材料（如口罩）在弱清洗劑中人工擦洗磚面，然后在流動的水下沖洗，再用濕布擦凈磚面后釉面還是亮白如前，所以該釉的抗污染性能是④級，也即是釉面的針眼、針孔極少，這和原料配方有直接關系，即釉的高溫粘度和表面張力控制得當，從而耐污性能好。

4 存在問題與改進建議

4.1 存在問題

由于坯體致密化與釉料熔融的矛盾，不可避免地會在釉層中殘留氣泡 ，氣泡遷移至釉層表面，破裂后便會產生針孔等缺陷。同時殘留顆粒會與其周圍的玻璃相產生殘余應力，產品在外力的作用下很容易產生裂紋，針孔及裂紋處很容易沉積污物。

在工廠的生產過程中，存在的最大問題是：釉面的針孔難以解決，無論配方怎么改進，總或多或少地存在一些對產品影響不大的極少數針眼。

4.2 改進建議

增加釉料中熔劑（長石、方解石））的含量，降低釉的成熟溫度及高溫粘度。

控制釉料中Al、Si的含量，使釉具有適當的表面張力和高溫粘度。

噴釉時要均勻，即保持釉厚度盡量均勻，噴好的釉面平整光滑。

如果是微小的氣泡影響的話（這個可以通過顯微分析來確定，實在沒有條件你就用個放大鏡看看），那你要想辦法降低坯體的吸水率，要是這個也不好辦的話，可以考慮增加一個坯釉中間層燒結溫度要比坯體低，比釉高20－30℃，還有就是救急的辦法了，一個是二次回燒，回燒的時候要很薄的上一層釉，一個是用物理方法拋一下，我們這里用200目的氧化鋁粉，一個起研磨的作用，還有一個起填充的作用，至于操作方法我能想到的最夸張的是把鋁粉調成漿，加壓到20－30個壓力，噴上一遍，可以調節溫度作用。

遇到工干粒工藝時：盡量采用1500～3000目的樹脂磨片對所述陶瓷磚初成品進行輕刷拋處理。在輕刷拋處理之前，面釉層表面呈現鋸齒狀，具有較多凸起的干粒，表面藏污現象嚴重且有些刺手、且會吸污；在輕刷拋處理之后，面釉層表面質感細膩，具有臻石手感，又有磨砂顆粒釉面，增加陶瓷磚高級感。所述樹脂磨片對陶瓷磚初成品的壓力為0.3～0.7MPa。

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