詹長春 趙達(dá)峰 柯美云 肖榮 陳宗玲

摘要：“瓷片全拋釉”作為一種新型的瓷片釉下彩裝飾技術(shù)，能大幅度地提高瓷片整體釉面效果，這將成為高端瓷片市場的一種趨勢和潮流。本文闡述了瓷片全拋釉的生產(chǎn)工藝流程及參數(shù)，并分析了瓷片全拋釉各釉層的應(yīng)力情況。通過分析得出，全拋釉釉層應(yīng)力決定產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性，坯體承受的應(yīng)力決定磚形，只有兩者之間都匹配適當(dāng)，才是瓷片全拋釉產(chǎn)品的關(guān)鍵。生產(chǎn)過程的各個工藝參數(shù)都要控制好，才能達(dá)到生產(chǎn)作業(yè)優(yōu)等率高的目標(biāo)，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：瓷片；全拋釉；生產(chǎn)工藝；膨脹系數(shù)；應(yīng)力；磚形；熱穩(wěn)定性

1 引言

瓷片領(lǐng)域在最近十多年間，除了在裝飾手法上由絲網(wǎng)印刷升級到膠輥印刷，然后再升級到目前炙手可熱的噴墨打印以外，其釉面效果沒有得到絲毫提升。拿十年前的瓷片產(chǎn)品和現(xiàn)在的放一起，釉面質(zhì)感、亮度、平整度、針孔等方面都沒有得到任何改善。最近幾年，隨著仿古磚、全拋釉產(chǎn)品的風(fēng)行，甚至出現(xiàn)仿古磚、全拋釉產(chǎn)品上市，高端瓷片市場不斷被蠶食，而瓷片領(lǐng)域卻一直無法開發(fā)出具有高鏡面效果和通透質(zhì)感的高檔產(chǎn)品來與之相抗衡。有企業(yè)曾嘗試通過增加釉層厚度來改善這方面的效果，但實(shí)踐證明其效果不明顯。唯有采取全拋釉這條工藝路線，可集仿古磚的紋理層次分明、質(zhì)感豐富與拋光磚亮光、高平整度、幾乎零針孔等優(yōu)點(diǎn)于一體。“瓷片全拋釉”就是在這種思路下，經(jīng)過多年的努力研發(fā)，克服許多技術(shù)難關(guān)，而生產(chǎn)出一種全新的瓷片新品種。

簡單來講“瓷片全拋釉”就是在瓷片上利用釉下彩裝飾技術(shù)，再施上一層全拋釉，燒成后，再采用全拋工藝技術(shù)，從而大幅度地提高瓷片整體釉面效果，該產(chǎn)品是全創(chuàng)新產(chǎn)品。本文闡述了瓷片全拋釉的生產(chǎn)工藝流程及參數(shù)，并分析了瓷片全拋釉各釉層的應(yīng)力情況。通過分析得出，拋釉釉層應(yīng)力決定產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性，坯體承受的應(yīng)力決定磚形，只有兩者關(guān)系都匹配適當(dāng)，才是瓷片全拋釉產(chǎn)品的關(guān)鍵。生產(chǎn)過程的各個工藝參數(shù)都要控制好，才能達(dá)到生產(chǎn)作業(yè)優(yōu)等率高的目標(biāo)，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

2 瓷片全拋釉產(chǎn)品工藝要點(diǎn)介紹

2.1瓷片全拋釉的工藝流程

瓷片全拋釉的工藝流程圖如圖1所示。

從圖1可以看出，全拋釉瓷片生產(chǎn)工藝似乎非常簡單，與鋯白、啞光等傳統(tǒng)釉面瓷片產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝相同，只不過增加了后續(xù)的拋光、干燥、打蠟等工序。所以瓷片全拋釉產(chǎn)品無需調(diào)整原坯體配方和燒成制度，使用相同坯體，可與現(xiàn)有產(chǎn)品同窯生產(chǎn)。

2.2釉線工藝參數(shù)

釉線工藝參數(shù)如表1所示（300mm×600mm規(guī)格）。

2.3拋光打蠟工序參數(shù)

（1） 拋釉機(jī)：2段32頭；

（2） 打蠟機(jī)：A液增光、B液防污；

（3） 拋頭目數(shù)配置，其具體詳情見表2所示；

（4） 加工能力：6000~7000m2/d。

2.4干燥工序參數(shù)

（1） 干燥窯一般為雙層或三層；

（2） 干燥窯長度：50m左右；

（3） 干燥溫度：110℃；

（4） 熱源：素?zé)蛴詿G余熱；

（5） 干燥周期：30~40min。

2.5燒成制度

瓷片全拋釉釉燒制度為：燒成時間為60min，測溫環(huán)溫度為1096℃，窯長總共107節(jié)，其中1～17節(jié)為干燥窯。其窯爐燒成制度詳情如表3所示。

通常要生產(chǎn)出磚形較好、熱穩(wěn)定性好，拋光后無針孔、不吸污、不藏污的產(chǎn)品是較為困難的。拋釉是全熔塊釉，這就要求膨脹系數(shù)小，以保證其熱穩(wěn)定性的要求。而且透明度要高，能較好地呈現(xiàn)釉層下的紋樣。熔塊的高溫粘度大，以保證燒成后釉層中氣泡尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于肉眼分辨尺寸，釉層拋光后“沒有”氣泡，不藏污，這些必須對拋釉熔塊做特殊設(shè)計。要保證磚形好，必須對瓷片坯體組成、底釉組成、燒成制度等工藝參數(shù)進(jìn)行控制。這樣生產(chǎn)出的產(chǎn)品才能有高的優(yōu)等率，企業(yè)才會有良好的經(jīng)濟(jì)效益。本文主要對磚形與熱穩(wěn)定之間的關(guān)系做一簡要論述。

3 全拋釉瓷片的配方及化學(xué)組成

全拋釉瓷片的底釉、面釉、拋釉都采用大部分熔塊加少量生料球磨混合而成，其詳細(xì)的化學(xué)組成見表4。

瓷片拋釉是全熔塊釉，為了在全拋釉層形成足夠大的壓應(yīng)力，拋釉的膨脹系數(shù)一定要小于面釉。我們知道，瓷片面釉膨脹系數(shù)較小，拋釉比面釉膨脹系數(shù)還要小，這就是一個困難的問題；如果做到了拋釉的膨脹系數(shù)較小，可能會導(dǎo)致其磚形太凸，不能滿足磚形的要求；如果做到了拋釉膨脹系數(shù)比較小，釉層溫度太高，導(dǎo)致其透明度不好；如果坯體濕膨脹大，那就更難解決問題了。因此，本文從瓷片全拋釉各釉層的應(yīng)力情況進(jìn)行分析，以滿足坯釉的適應(yīng)性，來獲得磚形較好的產(chǎn)品。

4 瓷片面釉層應(yīng)力分析

瓷片全拋釉的開發(fā)應(yīng)用需要解決的核心問題之一就是在保持原有磚形不變的情況下，提高瓷片抗熱震性。產(chǎn)品熱穩(wěn)定性差，會出現(xiàn)后期龜裂等問題，這歸根結(jié)底還是由于瓷片坯釉適應(yīng)性差引起的。原則上說，拋釉層中形成足夠大小的壓應(yīng)力是決定產(chǎn)品熱穩(wěn)定性能否滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵（熱穩(wěn)定性好或釉面開裂）。

首先要確定釉層中形成多大的壓應(yīng)力產(chǎn)品熱穩(wěn)定才符合要求。坯體與釉層之間的膨脹系數(shù)與應(yīng)力之間的關(guān)系如圖2所示。

由圖2可見，當(dāng)坯體膨脹系數(shù)為6.2×10-6/℃（20~450℃）時，釉層中的應(yīng)力為零。根據(jù)稻田博的統(tǒng)計，保證釉層不開裂，熱穩(wěn)定性符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求至少要形成大于500 kg/cm2壓應(yīng)力。也就是說，坯體膨脹系數(shù)應(yīng)為7.2×10-6/℃ ，坯體膨脹系數(shù)要比釉膨脹系數(shù)大0.5×10-6/℃；如果要在釉層中形成1100kg/cm2，坯體膨脹系數(shù)應(yīng)為8.7×10-6/℃，也就是說,坯體比釉膨脹系數(shù)大2.0×10-6/℃就足夠了。

我們知道，處于塑性狀態(tài)下的物體，因?yàn)槲矬w內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)可以移動，所以不能形成應(yīng)力。那么物體是要在從塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣袒癄顟B(tài)時刻才會產(chǎn)生應(yīng)力，應(yīng)力因膨脹系數(shù)的不同，產(chǎn)生不同的收縮率，進(jìn)而產(chǎn)生了應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力超過了材料的屈服值就導(dǎo)致制品的變形—磚形的變化。

一般底釉軟化溫度比坯體低很多，面釉又比底釉軟化溫度低。釉從高溫塑性狀態(tài)冷卻到固化狀態(tài)要經(jīng)過一個所謂的“固化溫度”—TR。釉的組成不同，軟化溫度也不同，從而“固化溫度”也不同。根據(jù)一些學(xué)者的研究，“固化溫度”應(yīng)為軟化點(diǎn)溫度和轉(zhuǎn)變溫度的平均值。從“固化溫度”開始，在釉層才會產(chǎn)生應(yīng)力。一般釉的軟化點(diǎn)Ts為850℃左右，而轉(zhuǎn)變溫度Tg為650℃。具體在實(shí)例中，固化溫度大約為650℃，此時面釉就已經(jīng)固化了。冷卻后，在面釉層中開始形成應(yīng)力。如圖s3所示，在590~650℃，底釉和面釉膨脹系數(shù)相等，面釉中的應(yīng)力為零。低于590℃時，面釉層中形成的壓應(yīng)力逐漸增大。冷卻到室溫，在面釉中形成的壓應(yīng)力約為1350kg/cm2。根據(jù)材料力學(xué)應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系式，如（1）式，且圖 3中應(yīng)變量△L/L0 =1.8，所以在面釉層中形成的壓應(yīng)力為1350kg/cm2。實(shí)踐證明，該產(chǎn)品熱穩(wěn)定性較好。

S= E△L/L0=750×1.8 =1350kg/cm2 （1）

其中，S—應(yīng)力 kg/cm2；

E—彈性模量kg/cm2，(陶瓷彈性模量變化不大，一般為750×103）；

△L/L0—應(yīng)變量無量綱。

5 坯體與底釉應(yīng)力分析

根據(jù)材料力學(xué)虎克定律，制品的變形與制品所受的應(yīng)力成正比。全拋釉制品是由坯體、底釉、面釉和拋釉四部分組成。在這四層中形成的應(yīng)力相互平衡，應(yīng)力平衡的最終結(jié)果決定著制品的形狀。這四部分的組成不同，產(chǎn)生應(yīng)力的過程也不同，在各層產(chǎn)生應(yīng)力的時刻和大小，以及在冷卻過程各層應(yīng)力的演變過程也不同。因此本文重點(diǎn)描述底釉與坯體膨脹系數(shù)不同時，應(yīng)力在冷卻中的變化情況。然后再分析面釉與底釉因膨脹系數(shù)的不同引起面釉的應(yīng)力變化和各應(yīng)力之間平衡對制品磚形所產(chǎn)生的影響。