全抛釉气泡影响因素的研究

黎邦城+詹长春+陈宗玲+蒋利军

摘  要：针对目前建陶行业全抛釉气泡存在的难题，本文采用单因素实验法研究了全抛釉气泡的主要影响因素及其规律，揭示了坯体、底釉以及全抛釉的相关性能与气泡的关系。结果表明：全抛釉始熔点应与坯体的烧结性能以及底釉的融熔特性相匹配，严格控制全抛釉的高温黏度及表面张力有利于控制抛釉层中的气泡的数量和尺寸。全抛釉中形成一定量的晶体对气泡的控制和稳定有促进作用。

关键词：全抛釉;气泡;影响因素

1   引言

随着墙地面铺贴材料的种类越来越多，人们在满足视觉效果要求的同时，对材料的使用功能也更加关注。在抛光砖、仿古砖的热潮还没完全褪去的同时，目前市场上全抛釉、微晶石又大放异彩，逐渐占据墙地砖半壁江山，尤其是全抛釉类产品，近年来广为流行，深受装饰设计和销售市场的欢迎。

全抛釉砖产品一般表层为透明釉，不遮盖底釉层上的各道花釉或喷墨打印的呈色效果。抛光时只抛掉透明釉薄薄的一层[1]，它集抛光砖与仿古砖优点于一体，釉面如抛光砖般光滑亮洁，抛釉的呈色比仿古砖图案更为丰富，色彩厚重炫丽，层次感好，且使用寿命长，可以适用于室内地面，内墙铺贴，也可以适用于外墙装饰，应用场合广泛。但全抛釉砖作为一种新产品，也存在一些性能方面的关键问题，难以满足使用要求，主要表现在釉面耐磨性能差、硬度小、釉层残留气孔多，而且此方面的相关研究却罕见报道。本文就其釉面气泡问题进行了系统的分析与探讨，以期找到影响全抛釉气泡的主要因素。

2   实验内容

2.1  实验原料

本实验所采用的原料为天然矿物原料及少量的化工原料，主要有钠长石、钾长石、石英、高岭土、烧滑石、硅灰石、氧化锌、氧化铝粉、碳酸钡等，添加剂选用羟甲基纤维素和三聚磷酸钠。

2.1  实验方法

为了探讨研究抛釉气泡的影响因素及规律。本文采用单因素法进行分析讨论，笔者经过大量的实验研究，获得了相应的釉料配方;然后根据相应配方的始熔点、高温黏度、表面张力、析晶能力等与气泡的关系进行归纳总结，最终分析得出气泡的主要影响因素及规律，具体的工艺流程如图1所示。

3   结果分析与讨论

3.1  坯体对釉面气泡的影响

一般来说釉中气泡除了工艺上的因素外，主要来源于坯体、底釉以及抛釉，而坯体所用原料较釉用原料要求更低，因而所引入的杂质及有害组分更多，尤其是硫酸盐及铁的化合物分解温度在1000 ℃以上，很容易残留在釉层中;其次在整个砖中坯体也占绝大部分，因而釉中气泡主要来源于坯体。为了解坯体烧结对釉层气泡的影响，本文选用三家建筑陶瓷厂的坯体进行烧结实验，其结果如图2、图3所示。

由图2可知，随着温度的升高，坯体的烧失量均逐渐增大，不同坯体的烧失量虽有差异，但当温度到达1100 ℃后，所有坯体基本无烧失，这也与有机物燃烧、碳酸盐分解一般都在1000 ℃以下有关。由图3可知，当温度升高时，坯体的吸水率减小，烧成线收缩增大，这主要是因为：一方面，坯体中的颗粒在烧结推动力作用下，颗粒间距减小，接触面积扩大，逐渐形成晶界，坯体致密度升高，坯体致密化过程也是坯体排气的过程;另一方面，长石的熔融和其他组分间的共融产生液相，随着温度升高，液相量增多，并填充到颗粒间隙中，将原料颗粒间的气体挤压出来，并填充在坯体的空隙中，依靠液相的表面张力把颗粒拉近，最终使得吸水率降低，线收缩增加。结合图2与图3可知，全抛釉中气泡的来源与坯体的烧失量并无直接联系，因为全抛釉的始熔点一般在1100 ℃以上，而达到这个温度点后坯体基本无酌减，气泡主要来源于坯体收缩过程中原颗粒间的气体，且可以根据吸水率与温度变化的曲线，来调配底釉和抛釉。坯体烧结温度高，坯体在烧结过程持续的时间也长，温度也高。与此同时，底釉和抛釉的融化是同时进行的，这样无法避免坯体的致密化过程排除的气体不进入底釉或抛釉之中。因为烧到最高温度，其粘度：坯体>底釉>抛釉。这就是抛釉中形成气泡尺寸和数量多少的关键控制因素。

由图3还可以看出，随着烧成温度的提高，坯体的吸水率不断下降，烧成收缩不断增加。这说明坯体在致密化过程中，也就是坯体中的气体在不断地排向底釉。同时，对于1#坯体的温度低于1125 ℃时，坯体排气的速率很大;当温度高于1125 ℃时，坯体的排气速率就急剧下降。

3.2  底釉对釉面气泡的影响

底釉作为抛釉与坯体的过度层，不仅可以遮盖坯体的颜色，缓解坯体与抛釉之间的反应，而且其膨胀系数，白度对产品的砖形，发色都有影响。本文主要探讨高温黏度与始熔点对抛釉气泡的关系[2]。

底釉的化学组成一般都是高硅或者高铝，两者之和一般都在75%～85%之间，而且经常会引入一部分硅酸锆，三者的高温黏度都特别大，实验中发现即使烧到1250 ℃，一般底釉基本处于熔融但无法流动的高粘状态，所以按照目前建陶厂全抛釉砖的烧成温度，不同底釉在烧成温度下黏度基本一致，故很难通过调整其高温黏度来控制抛釉层中的气泡。

由图3可知，为了控制坯体的排气量尽量少地进入抛釉中，底釉始熔点不宜高于1150 ℃。因为在达到该温度点之前，坯体吸水率及线收缩变化均比较剧烈，即会放出更多的气体，故应避免底釉在此温度之前熔融，阻止气体排入抛釉之中。

对于1#坯体，当温度在1150 ℃以下时，排气量约占总排气量的90%;当温度在1150 ℃以上时，排气量约占总排气量的10%。因此，控制底釉的始熔温度就是控制坯体排入抛釉中气体量多少的关键因素。如果底釉始熔点偏低，在1150 ℃时底釉的粘度偏低，不能有效阻止坯体致密化过程排入抛釉的气体;如果底釉的始熔点偏高，在1150 ℃尚未烧结，底釉具有透气性（吸水率偏大），坯体致密化过程排除的气体就比较容易进入抛釉层中。底釉属于多元体系 ，根据相图原理，不同组分，不同配比，其熔融温度能相差甚远。所以，要求底釉给坯体足够的排气时间，同时要在1150 ℃时烧结，阻止坯体排气进入或少进入抛釉之中将成为问题的关键所在。endprint