仿古砖亚光釉的试制

时间:2022-04-03 08:33:05

摘 要:本文介绍了亚光釉的试制机理,以东南亚及ISO标准与要求进行配方优化,研制出良好的亚光釉,能满足各种条件,耐磨防滑,耐酸碱,烧成范围宽,缺陷少且易于生产。

关键词:亚光釉;亚光机理;耐酸碱;发色;光泽度

1 引言

仿古砖以其图案古朴自然、色彩丰富、表面效果多样化、耐磨防滑、强度高不易破损、无后期变形等优点,在各种场所地面装饰的应用中占据着非常大的比例, 通常使用于卫生间,在墙面也有不少应用。仿古砖很多都是亚光釉面,其釉面色泽柔和,具有防滑、硬度高、耐刻划等特点。

2 亚光釉的要求及试制机理

仿古砖的釉面多以亚光釉为主,光泽度较低,对釉面效果的要求和标准都较高,首先是较高的防滑效果,通常要求干式0.65,湿式0.45以上;其次要求防污效果好;再次就是耐磨标准高,要求R3;另外就是耐酸碱的要求,东南亚国家一般参照ISO的标准,其标准见表1所示。

生产中常用的亚光釉(因为亚光釉通常也叫无光釉,只是亮度方面稍有差别,所以本文在机理方面使用无光釉或无光一词),从试制的角度进行细分,大致有如下几种:钙无光、钡无光、锌无光、镁无光。钙无光釉,对色釉适应性较广,釉面稍微粗糙;钡无光、锌无光釉,能获得高档次的釉面,但此两者原料成本较贵; 而镁无光釉,对颜色釉适应性较差,但其釉面佳,平滑细腻,白度好。

3 实验

3.1釉用原料

本实验所选釉用原料均为一般陶瓷厂所用的普通原料,化学组成见表2,其中硅酸锆、氧化铝与碳酸钡均为工业纯化工料,其余为矿物原料。

3.2配方的选择

经配方实验和生产实践,确定了获得良好釉面的配方。其重量百分比如下:

钠长石 58、透明熔块 5、高岭土 8、滑石 2.5

碳酸钡 2.5、石灰石 13、氧化铝 11、硅酸锆 3

3.3工艺及参数

釉浆细度为325目筛余0.3~0.5%。采用水刀式喷釉,釉浆比重为1.5~1.55g/ml,喷釉量为45~50g/块(300×300mm砖),辊道窑一次快速烧成,氧化气氛,烧成温度为1180℃~1225℃,烧成周期为38~48min。

3.4试验结果及分析

所得产品的釉面光泽度为8~14度左右,表面粗糙防滑效果好,釉面硬度高、耐刻划,釉面防污性能好。烧成温度范围宽,窑炉表温从1180~1225℃都能形成良好的无光效果。

(1) 钾长石与钠长石的不同:始熔点的不同,其中钠长石低,而钾长石在较低温度下通常会出现生烧的情况。

(2) 熔块的使用能降低始熔点,有较强的助熔作用并加大烧成范围。其用量不能过大,主要是考虑成本方面。当熔块用量过大时,熔体含量增加,耐刻划效果较差。

(3) 锌无光釉通常不能耐酸碱,所以用量不能多,氧化锌釉面因为大多不能耐酸碱而限制了其应用。

(4) 碳酸钙、滑石、碳酸钡、氧化锌都能促进釉无光的形成,但碳酸钙的成本最低,对大部分色料的发色都有促进作用,所以选择碳酸钙无光釉为主。若加入碳酸钙过高易引起氢氧化钾检测不合格,釉面被腐蚀而变成完全无光的情况,所以使用量在14%左右。

(5) 防滑的问题,粗糙表面的防滑效果好,釉表面粗糙其光泽度也就低些,而平滑的釉面因其镜面反光造成釉面光泽度高。

(6) 耐磨耐刻划,因为细腻的亚光釉面更为成熟(析出晶体可发生二次溶解,故析晶尺寸较小),因此耐刻划效果差,较为粗糙的釉面则析晶较大,故耐刻划效果好,同时也较耐磨。

(7) 配方中氧化铝含量较高,成本相应有所增加,但因其引入使烧成范围变宽,不易产生光泽度的波动,而且釉较为失透,从而减少了色差边框等生产缺陷,其在釉中熔融也少,较多的残留物也增加了耐磨效果。

(8) 烧成范围宽,测温环温度从1070℃到1175℃都能生产良好的无光釉,其光泽度变化不大,窑炉表温为1180~1225℃。高硅配方容易在低温时无光,高温时变成有光,该配方通常靠釉面未完全熔融或半熔融而呈现无光效果,一般在较高温度熔解而变成有光。

(9) 非常平整的亚光釉其釉面效果特别漂亮,但因为高温条件下结晶小且数量多,熔体高温粘度较大,就会有微小气孔存在,故此防污效果不好,所以适当增加氧化铝等原料的用量以增加耐火度,并减少产生结晶的原料(碳酸钡、滑石、氧化锌、碳酸钙等)的使用量,使釉中玻璃相也达到一定量,总体上光泽度稍微提高一点,能较好地解决防污问题。

(10) 个别情况出现防污不合格的砖,因为欧洲的产品多以完全无光的釉面为主(光泽度5以下),必然会存在釉中未完全熔融物或者釉中结晶数量非常多的情况,所以防污效果稍差,但因为欧洲设计的产品图案基本上都是灰黑色的深色系,釉表面少许污渍不会影响其视觉效果。

(11) 高锰酸钾检测:市面上的亚光砖基本上都没有通过该项检测,是因为高锰酸钾发生还原反应生成黄褐色的二氧化锰色斑,其在釉表面形成一层薄膜,用普通的布或刷子也不能擦除,但可用氧化铝或者石英粉撒在色斑的表面,干法或湿法都能轻松地擦除。

4 无光效果机理探讨

无光釉与乳浊釉、结晶釉一样属于析晶釉,但它们的晶粒大小不同。结晶釉的晶粒大到肉眼可见,乳浊釉中晶体粒度一般为0.2~0.5μm,即与可见光波长相当,无光釉的晶体粒度介于二者之间,一般为3~10μm。这些密集结晶往往发生堆集并在釉面凸起来使釉面无光。无光釉是不透明釉或半失透釉,无光釉具有一定的乳浊效果,其乳浊能力取决于结晶相的数量和结晶尺寸的大小。

本配方选择的釉属钙质无光釉, 由于釉中析出钙长石或透辉石的微小晶体,其尺寸大于普通入射光的波长,且与基质的折射率有一定的差值,从而使釉面对入射光产生一定的散射,釉面光泽减弱,形成无光效果。

无光釉熔体通常具有较大的表面张力。各氧化物的表面张力因子从大到小排序为Al203>Mg0>Ca0>Ba0>Zn0>Zr02>B203,根据表面张力的加和性, 可知高铝高钙无光釉熔体的表面张力适中,可使气体逸出的开口气孔封闭,从而减少针孔和桔釉等现象。采用生料釉时,必须保证碳酸盐挥发产生的气体在气孔封闭前排出而不破坏釉面,应该使烧成温度高于1100℃。当烧成温度为1180℃~1230℃时,此时釉、坯中的气体基本上已经排出,从而也大大减少了釉面缺陷。

5 生产适应性探讨

5.1各氧化物成分对釉的影响

通常氧化硅、氧化铝、氧化镁含量的增加均会明显提高釉的成熟温度,硅酸锆也会略微提高釉的成熟温度。氧化钙、氧化钾、氧化钠以及熔块含量的增加,会明显降低釉的成熟温度。生产时一般通过调整熔块及氧化铝的百分比来调整釉的成熟温度,因为熔块及氧化铝的少量调整既能明显调整光泽,而且对颜色的影响较小,而有些氧化物含量的变化容易引起色料发色产生较大的变化,其中以氧化锌最为明显。

5.2生产工艺对釉面效果的影响

生产中若施釉量少,此时釉层薄,釉面容易透出坯体或化妆土底色;若釉层厚,容易出现框边现象。为了克服此问题,加入少量的硅酸锆增加乳浊效果,框边减少,透底能有所改善,也不影响色料的发色,釉本身颜色变白些,也有助于提升色料的颜色鲜艳效果。烧成制度需控制稳定,随着烧成温度升高,釉面光泽度稍有增加,但基本上较为稳定且变化较小。

5.3钙无光颜色釉

色料在钙无光颜色釉中应用广泛,基本上所有的色料在钙无光釉中都能使用。其发色较深,符合灰色黑色等深色系的仿古砖图案搭配要求。但因为钙无光釉晶粒较大,表面看起来稍显粗糙,不如锌无光釉细腻。由于仿古砖多用于地面装饰,其复古的风格正契合了沧桑粗犷的表面效果。

6 结语

(1) 亚光釉作为仿古砖最常使用的釉面效果,其形成无光效果的机理有很多,但以钙质无光釉配制的效果最符合生产及使用的各项标准,其表面较为粗糙正好体现了各种天然石材的粗犷表面及其复古的风格。

(2) 钙无光釉本身发色较好且稳定,不像锌无光釉易引起颜色的较大变化,也不像镁无光釉发色较浅,且成本低,烧成范围宽广,非常适合地面用亚光砖在生产中使用。

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