“幻彩星光”釉层设计及性能研究*

袁富祥 赵 勇 邓勇军 曹普银 龙海任 胡梦晗 陈晓昀

(1 广西蒙娜丽莎新材料有限公司 广西梧州 543302)

(2 梧州学院机械与资源工程学院 广西梧州 543002)

我国是世界最大的陶瓷生产和消费国,陶瓷产业的功能材料、先进技术在我国具有重要意义。纳米釉因其烧结紧密、表面光滑细腻而在陶瓷领域具有重要地位。日用陶瓷釉的机械研磨生产能耗大,且粉体易团聚。聚羧酸助磨剂的静电排斥及空间位阻作用可有效减少团聚,并提高研磨效率达到节能减耗、制备性能优良超细粉体的目的。

日益严重的大气污染对建筑外墙的污染破坏使TiO2基的光催化自清洁材料受到广泛关注。传统TiO2光催化复合涂层的制备需要后续加热处理得到高活性锐钛矿相TiO2,再进一步复合得到自清洁功能材料,其工艺复杂,可见光利用率低。利用草酸的双齿配位等特性可在自然条件下一步溶胶凝胶法制备高活性SiO2-TiO2复合材料[1]。贵金属的负载可改变其电子跃迁轨道进一步扩大其光响应性范围。

釉的分相呈色及结构呈色作为一种重要的物理装饰技术,既能丰富陶瓷釉的品种,增强呈色的稳定性,获得美观多样的色彩,还可以充分利用矿渣等废弃资源,实现节能减耗、绿色环保[2]。

花釉是指在一定的范围内,釉面由颜色的变化分布,彼此反差而呈现出两种或两种以上色彩组合的艺术釉。在目前陶瓷市场生产有透明釉、颜色釉、裂纹釉、花釉四大种类,花釉成为最富有市场活力且应用较为广泛的一支,深受人们喜爱[3]。

釉上新彩与颜色釉的结合是陶瓷综合装饰的延伸和拓展,两者相结合的陶艺墙因特殊的材质感和精湛的工艺而具有独树一帜的艺术特征,给人予无限的遐想。釉上新彩与颜色釉的结合可以丰富陶艺墙釉色种类与肌理变化,同时提升了陶艺墙表层硬度以及耐腐蚀、耐高温、绝缘等性能,使陶艺墙不仅变得更有装饰味道,而且增强了陶艺墙质量且能长久使用[4]。釉上新彩与颜色釉在陶艺墙上的应用是一种新起的装饰技法,它在陶艺墙中的突出表现,使其研究和应用开发有极高的艺术观赏性和市场应用价值。

1 实验过程与结果

干粒自然面选用的干粒颗粒尺寸在0.08～0.125 mm 的细干粒。通过高低温亮哑干粒的搭配来调节干粒釉的整体熔融温度,来适应不同生存条件。低温亮干粒提前熔融,填补在亚光干粒的缝隙,能够提高干粒釉的防污性能。干粒面的施釉量在200～300 g/m2时,流速和比例根据淋釉方式不同有变化。

干粒半抛面选用颗粒尺寸在0.1～0.2 mm 的高温粗干粒和尺寸在0.08～0.125 mm 的低温细干粒。通过不同比例的搭配,来调节干粒釉的温度和防污性能,粗尺寸的亚光干粒在烧成后更耐抛,形成有颗粒手感的表面。低温干粒熔融在亚光粗干粒的间隙。干粒面的施釉量在250～320 g/m2,流速和密度根据淋釉方式不同有变化。

全抛工艺的干粒釉需要较大淋釉量,干粒配方中选用多种不同膨胀系数的干粒搭配使用,调节干粒釉整体的膨胀系数,能更快的对砖型的调整作出改变。生产中最好使用钟罩来淋釉,在实际生产过程中要保证釉层在钟罩上挂釉的稳定性,且需要在保证挂釉稳定的条件下,提高干粒釉的比重来减少釉料中的水分,减少出现因水分较高引起炸砖。经过工艺参数的探索。在多次试验后,确定工艺参数如下:

流速为37～42 s,密度为1.50～1.55 g/m3,施釉量为900～1 100 g/m2,在此参数范围内淋釉较为平整且稳定。抛光后产品釉面光泽度在98度左右。

表1 干粒釉的化学组成(质量%)

1.1 效果干粒对”幻彩星光”视觉效果的影响

1.1.1 彩色干粒

选取颗粒尺寸合适、烧成温度合适,色彩与图案相搭配的彩色干粒装饰釉层,使得装饰颜色更加丰富、层次感分明。

1.1.2 金属干粒

金属干粒在干粒釉层中,烧结后经过抛光,会在釉层表面形成密集分布的银色金属光泽点。需要通过测试选用温度合适,金属效果最佳的金属干粒。其化学组成如表2所示。

表2 金属干粒的化学组成(质量%)

1.1.3 钻石干粒

钻石干粒是产生晶彩效果的主要成分。釉层中的钻石干粒会对光产生折射,形成类似钻石效果的闪光点。其颗粒尺寸和折射效果及使用比例的选择,对”幻彩星光”的视觉效果有很大的影响。其化学组成如表3所示。

表3 钻石干粒的化学组成(质量%)

1.2 喷釉工艺对幻彩效果的影响

如果使用喷釉柜,干粒釉在配料环节控制密度在1.40～1.45 g/m3。生产使用时,釉料的密度控制在1.28～1.38 g/m3。为保证较好的雾化效果和釉料的悬浮性,可以使用低粘胶水来调比重,同时干粒釉也不易产生沉淀现象。

根据干粒颗粒尺寸和施釉量,喷枪需要选择不同大小的喷嘴。经过研究测试,市面上常见喷嘴型号如图1所示,使用4组喷枪,在釉线速度12 m/min情况下,保持良好的喷淋效果对应的施釉量(见表4)。

表4 不同喷嘴对应的喷釉量

续表4

图1 喷釉柜喷枪喷嘴示意图

如果使用钟罩或直线淋釉器,干粒釉在配料环节控制流速在50～60 s,生产使用时,釉料的流速控制在27～37 s。此时用水来调流速。密度在1.48～1.54 g/m3。这里不建议使用直线淋釉器,因为长时间才釉料中的干粒可能会对直线淋釉器的刀片造成磨损。

通过在干粒自然面和干粒半抛面设计图案中设置幻彩纹理图案如图2所示。

图2 选用的砂岩设计,设置的亮光通道,设置的亚光通道

在喷墨打印时,利用亮光和哑光墨水的温度烧成温度不同,使得在烧成后釉面可见该纹理上会有光泽度的变化。干粒全抛面由于其优秀的透感和发色性能,生产中不产生排墨的特点,可以做花色复杂鲜艳或者深色的产品。

干粒自然面和干粒半抛面的烧成,可以参照现有常规产品的烧成,通过调整干粒配方达到效果。由于釉层选用干粒釉,且釉层施釉量较厚。烧成环节对釉料及坯体的排气调控非常重要。在本次生产中烧成周期为53 min,实际窑炉生产烧成曲线如图3所示。窑炉最高烧成温度1 227℃,测温环温度1 165℃。

图3 窑炉烧成温度曲线

为了得到干粒半抛和全抛的效果,对于烧成后的产品釉面进行抛光处理。半抛工艺的具体抛光模头使用情况见表5,半抛工艺的具体抛光模头使用情况见表6。本研究所制造的干粒自然面和干粒半抛面,由于其表面凹凸的颗粒效果(见图4),使得釉面具有良好的防滑性能。干粒全抛面中以纯干粒的形式构成釉层,烧成后的釉层厚度足够抛削,抛光后更平整,水波纹更少。

表5 抛光模块参数

表6 抛光块参数

图4 干粒面的凹凸表面

图5 全抛面的耐磨表面

1.3 干粒对防滑和耐磨性能的影响

干粒的性能也使得釉面耐磨性强(见图5),不易产生划痕,自然面和半抛面版面其釉面耐磨度可达4级(超过6 000 r以上),全抛版面可达4级(2 100～6 000 r)。

2 结语

通过把彩色干粒、金属干粒和钻石干粒引入干粒釉层,在设计图案中设置亮光哑光墨水的纹理图案,在烧成后,彩色干粒、金属干粒、钻石干粒共同呈现效果,釉面整体呈现一种“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。砖面层次分明、极具质感是个性化和时尚装饰的新选择。