高岭土添加量对熔块釉性能的影响

李家铎++郑元耀++林少伟++杨雄威++杨德超

摘 要：本文以当前陶瓷行业中广泛使用的釉用高岭土为研究对象，探索高岭土的添加量对熔块釉性能的影响。结果表明：在研磨时间、加水量、烧成时间、烧成温度一定的条件下，高岭土的添加量对釉浆的流动性、釉浆的粒度分布和釉浆的悬浮性有一定的影响。当高岭土的添加量≤10%时，对釉面光泽度、釉面白度及釉面色差的影响较小。

关键词：高岭土；熔块釉；添加量；影响

1 引言

随着我们的生产水平不断提高，人们对陶瓷釉面的质量要求越来越高。影响釉面质量的因素有很多，除了产品特性、施釉工艺和添加剂外，高岭土的添加量也是影响釉面质量的至关重要的因素。高岭土在陶瓷行业中的应用要早于其他行业，在陶瓷中加入高岭土可增加氧化铝的含量，从而提高陶瓷的稳定性和烧结强度[1]。本文以熔块釉为基础，初步探讨高岭土的添加量对其性能的影响。

2 高岭土的理化性能

高岭土是自然界中常见且应用广泛的一种粘土矿物质，是在缺少碱金属和碱土金属的酸性介质中，由火成岩或变质岩中的长石或其他错硅酸盐矿物风化形成。之所以叫高岭土，是因为江西景德镇高岭村出产的一种白色粘土而得名。

高岭土类矿物主要由高岭石、地开石、珍珠石、埃洛石等组成，其主要成份是高岭石。高岭土是1：1型层状硅酸盐结构，其晶体单元主要是硅氧四面体和铝氧八面体组成，其中，前者以共用顶角的方式沿着二维方向连接形成六方排列的网络层，各个硅氧四面体中未共用的顶尖氧都朝向同一边[2]。

高岭土质地细腻，较纯时为白色，含杂质时呈黄色、灰色或褐色[2]。高岭土中高岭石类矿物含量越多，其杂质则越少，其化学组成越接近高岭石的理论组成。高岭土纯度越高，其耐火度则越高，烧后越洁白，莫来石晶体发育越好，从而其力学强度、热稳定性、化学稳定性越好[3]。反之，杂质越多，耐火度越低，烧后不够洁白，莫来石晶体较少，可塑性好。

陶瓷工业是最早应用高岭土、用量最多的行业之一。在陶瓷工业生产中一般高岭土的用量占配方的20%～30%[1]。除了在实际生产中，配方中会用到高岭土外，对产品的检测和品质管理亦会用到高岭土，因此，高岭土在陶瓷行业中的应用非常重要。

3 实验内容

3.1 实验原料

本实验所采用的原料有透明熔块11#、锆白熔块67#、高岭土、羧甲基纤维素钠（CMC）、三聚磷酸钠（STPP）、六偏磷酸钠。

3.2 实验内容

本实验要求球石比例、球磨时间、素坯种类、底釉及底釉重量、烧成温度等工艺条件不变，通过改变高岭土与熔块的比例，分析高岭土的含量对熔块釉性能的影响。

表1是某企业模仿客户需求对产品进行品质检验所用的配方表。本文以某公司生产的锆白系熔块67#和透明熔块11#为研究对象，其配方组成及含量如表2、表3所示。

3.3 实验仪器及设备

本实验所采用的仪器及设备有快速球磨机，1000 mL球磨罐（内有高铝球石）、烧杯、100 ml量筒、喷枪、刮釉器、150目筛网、60目筛网、比重计、流速计、秒表、燃气辊道窑、电辊道窑、电子天平、色差仪（日本电色E-6000）、光泽度仪（泉州科仕佳WGG60-E4）、白度仪（上海昕瑞WSB-2A）、激光粒度仪（英国马尔文MAF-5000）。

3.4 实验步骤

（1） 按表2、表3中编号为0～10的配方进行配料，并分别进行球磨，每组釉料研磨时间为10 min。待研磨完毕，将其倒出，测其密度、流速和粒度分布，然后施釉。

（2） 每组釉浆分别留样，密封静止24 h后观察釉浆状况，并测试流速。

（3） 釉面烧成后，观察釉面平整度，同时测量釉面的白度、色差、光泽度。

4 实验结果及分析

4.1 釉浆流速

釉浆研磨后，测得釉浆流速如表4、表5、表6及表7所示。

由表4～表7可知，在一定条件下，随着高岭土含量的增多，釉浆流速的总体趋势是越来越慢。

4.2 粒度分布

激光粒度仪所测釉浆粒度分布如表8、表9所示。

由表8、表9可知，在一定条件下，随着高岭土含量的增多，釉浆颗粒有变得更细的趋势，这可能与高岭土自身的细度和硬度有关。

4.3 釉面白度

样品烧成之后，测得各组实验的釉面白度如表10所示。

由表10可知，随着高岭土的增加，釉面白度有所降低，但并不会很明显，这些降低可能与高岭土自身的白度有关。

4.4 釉面光泽度

用光泽度计测得各组样砖釉面的光泽度如表11所示。

由表11可知，随着高岭土的量不断增加，釉面光泽度大多无明显变化。因此，高岭土在这个添加量的范围内，其含量对釉面光泽度影响不大。

4.5 釉面色差

本实验采用国际照明委员会（CIE）于1976年公布的LAB色彩模式。现测得各组实验釉面色差如表12、表13所示（以空白组为标准）。

由表12、表13可知，随着当高岭土含量的增加，釉面色差值变化较小，且变化无规律可循。

4.6 釉浆悬浮性

不同配料釉浆在存放一定时间之后，会存在不同程度的沉降情况。现按表2配料研磨釉浆，研磨时间为10 min，每组取160 ml釉浆，分别倒入大小相同的烧杯中，测量24 h后釉浆和水的分离情况，即釉浆的沉降情况。结果如表14所示。

由表14可知，随着高岭土含量的增加，釉浆静置过后越来越不易分层，且分层后容易恢复原状。也就是说，在一定范围内（≤10%），高岭土的量越少，釉浆越容易沉降，且沉降后越难恢复原状。

5 结果分析与存在的问题

5.1 实验结论

（1） 随着高岭土含量的增加，釉浆流速的总体趋势是越来越慢。

（2） 随着高岭土含量的增加，釉浆静置过后越来越不易分层，且分层后容易恢复原状。也就是说，在一定范围内（≤10%），高岭土的量越少，釉浆越容易沉降，且沉降后越难恢复原状。

（3） 随着高岭土含量的增加，釉浆颗粒有变得更细的趋势，这可能与高岭土自身的细度和硬度有关。

（4） 随着高岭土含量的增加，釉面白度有所降低，但并不会很明显，这可能与高岭土自身的白度有关。

（5） 在釉面光泽度和色差方面，随着高岭土含量的增加，釉面光泽度大多无明显变化，色差值变化较小，且变化也无规律可循。因此，高岭土在0%～10%的添加范围内，其对釉料的这两个特性的影响不明显。

5.2 实验存在的问题

影响熔块性能的因素很多，在本次实验中，有些因素较难控制，比如：实验室使用快速球磨机的转速可能不相同但较难测定，还有就是施釉手法对釉面性能的影响。显然，每个人的施釉手法都是不同的，施釉手法的不同可直接导致釉面施釉量和釉面均匀度的不同。加上每次窑炉烧成温度都可能有差异，这些因素可直接影响釉面的白度、光泽度、平整度、色差等测量结果的准确度。

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