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        云南建水紫陶泥料配比與工藝性質(zhì)對比研究

        2020-08-08 06:39:28毛顯麗易中周翟鳳瑞徐榮洪
        紅河學院學報 2020年4期
        關(guān)鍵詞:紫陶陶土建水

        毛顯麗,易中周,翟鳳瑞,徐榮洪

        (紅河學院,云南蒙自 661199)

        一 引言

        云南建水紫陶是采用建水境內(nèi)特有的五種泥土,按一定比例配兌成泥料來制作的。建水陶土均屬于天然礦物,因不同礦層的成礦條件不同,礦藏地泥料成分也有略微差異,而泥料成分的差異也直接影響制陶工藝和陶器品質(zhì)。早期建水紫陶泥料配制全憑經(jīng)驗且密不外傳,由于建水制陶企業(yè)規(guī)模都較小,缺乏分析測試設備及獨立的實驗室,且紅河州無掌握系統(tǒng)測試技能的技師,無法對原料進行深入研究,從而較難解決建水紫陶的造型局限、粘接易裂、燒成后氣泡多等問題。本文從建水紫陶陶土化學成分分析、燒成內(nèi)在原因等切入,探討泥料成分配比與制陶工藝、紫陶品質(zhì)直接的關(guān)系。

        二 實驗

        (一)實驗原料

        1.原料化學成分分析

        紫陶泥料的化學成分直接影響陶坯的成型、干燥、燒結(jié)、呈色等工藝過程和工藝特點,以及成品的工藝性質(zhì)和應用領(lǐng)域。紫陶的五種原料均產(chǎn)于建水本土,土質(zhì)細膩柔軟屬軟質(zhì)粘土品質(zhì)相對穩(wěn)定、存儲量豐富,五種陶土原料的成分見表1所示,從表1可以看出不同的陶土成分都是SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O、TiO2、FeO、Na2O,只是每種成分沒有相對確切的數(shù)據(jù)。

        表1 原料主要化學組分含量(%)

        2.泥料制備

        建水紫陶陶土一般采集地表以下,原料放室內(nèi)自然風干,為保證原料保持最佳狀態(tài),采回來的陶土不能迎風、雨淋、風化,以免礦物質(zhì)流失及摻加雜質(zhì)。待陶土徹底晾干后,將陶土敲碎,再制成粉狀。按制陶要求的配比將相應的五種陶土原料放置缸內(nèi)浸泡、攪拌成漿,用200-300目網(wǎng)篩過濾、攪拌、浸泡,如此反復4-5次,泥漿已成最細膩狀態(tài),最后沉淀,除去上面一層水分,把剩下泥漿倒入裝有棉布的石膏缸里,除水晾曬,即可成最初的紫陶泥料。

        泥料制成后,需在煉泥機里反復攪壓,擠壓空氣壓縮泥料的密度,使泥料含水分均勻。這樣煉好的泥就可以密封存放了,目的是陳腐泥料,進一步使泥分解發(fā)酵,除去暴性。故新泥與陳泥手感不一樣,陳泥更為細膩溫潤有黏性。同時對于泥料的儲存空間也有嚴格的要求,需儲存?zhèn)}庫密封,倉庫下層有水,上有木地板相隔,泥料存放在木板上,保持整個空間的濕度,使泥持續(xù)分解發(fā)酵,陳腐時間不少于3個月。

        (二)實驗方法

        1.樣品制作

        根據(jù)建水紫陶傳統(tǒng)制泥工藝,將紅土、青土、黃泥漿土、白泥漿土、紫土粉五種泥料按以下比例配比:泥料配比1時,其中:紅土占45%、青土占25%、黃泥漿土占20%、白泥漿土占10%、紫土粉不超5%;泥料配比2時,其中紅土占30%、青土占%25、黃泥漿土25%、白泥漿土15%、紫土粉不超5%;泥料配比3時,其中青土占40%、白泥漿土30%、含硅土(硅砂)20%、再加熟料(陶粉)10%的比例進行坯料配制,采用濕法成型,將其制成長度100mm、寬度50mm、厚度10mm的長方形坯片,每一組配比制作2個坯片樣品。

        2.樣品干燥

        將制作好的坯片樣品放在室溫環(huán)境下陰干,時間7天,室內(nèi)溫度18~26℃,坯片樣品基本干燥。3.燒成實驗

        將完全晾干的坯片放置于電窯中燒結(jié),燒成氣氛為氧化氣氛,燒結(jié)溫度1150℃,燒窯程序為烘烤、升溫、高溫燒制、自然降溫等四個階段,達到最高溫1150℃后保溫30min,切斷電源,在封閉狀態(tài)下自然降溫24小時,燒結(jié)完成。待溫度降至100℃—150℃時,可出窯取出樣品。具體燒結(jié)制度曲線如圖1所示。

        圖1 燒結(jié)制度曲線

        三 結(jié)果分析和討論

        (一)不同原料配比的泥料工藝性能

        根據(jù)建水紫陶原料的化學成分,分為三種泥料配比:泥料配比1時,其中:紅土占45%、青土占25%、黃泥漿土占20%、白泥漿土占10%、紫土粉不超5%;泥料配比2時,其紅土占30%、青土占%25、黃泥漿土25%、白泥漿土15%、紫土粉不超5%;泥料配比3時,其青土占40%、白泥漿土30%、含硅土(硅砂)20%,再加熟料(陶粉)10%。

        1.泥料的可塑性與工藝性

        不同配比的泥料所含化學元素及比例也不同,對泥料加工工藝和燒成質(zhì)量有實質(zhì)性的影響。在建水紫陶原料中,紅土含較高的Fe2O3,是建水紫陶窯變顯色的本質(zhì)因素。白泥漿土含量相對高一點的Al2O3,能夠為泥料提高可塑性,有助于成型工藝加工。通過實驗表明,對三種不同配兌比例的泥料進行加工制作:

        (1)三種泥料拉坯成型后,泥料配比1適宜做中小件產(chǎn)品;泥料配比2的白泥漿土和青土的比例提高,含較高的Al2O3,骨架作用較好,可以制作大件的紫陶產(chǎn)品;泥料配比3以青土和白泥漿土為主,加以硅土和熟料,鋁、硅的增加易于成型且降低收縮,適宜做底部面積較大特殊器型。

        (2)三種泥料制成的陶坯體的細膩度、刻填的流暢度和貼合度無明顯區(qū)別。

        (3)在1120 ℃~1180 ℃同種氣氛(還原焰、氧化焰或中性焰)下燒制效果的影響。泥料配比1含鐵高,降低了燒成溫度,在1150 ℃~1160 ℃間,呈色羊肝色或黑色;泥料配比2含鋁較高,燒結(jié)溫度較高,最高可達1200 ℃以上;泥料配方3含鋁含硅高,但由于是燒制特殊產(chǎn)品,故燒成溫度在正常范圍。

        2.干燥收縮率和燒成收縮

        一般來說,建水紫陶產(chǎn)品以拉坯成型的圓型器為主,器型呈曲線圓滑的過渡,在水分蒸發(fā)泥坯干燥時,收縮率較小,不同泥料配比的坯體干燥收縮差距不明顯。

        關(guān)于燒成收縮,采用濕法形成工藝制作成紫陶坯片,分析三種原料的不同配比對建水紫陶坯片燒結(jié)性能的影響。結(jié)果表明,隨著紅土比例的增加,青土比例的減少,燒結(jié)的建水紫陶坯片的燒失率、吸水率依次減小,而收縮率增大。在五種原料的基礎上添加熟土、瓷粉和硅砂組成混合泥料后,燒結(jié)的建水紫陶坯片的收縮率更小,不易變形。泥料配比1含鐵高,降低了燒成溫度,燒成溫度在1150 ℃~1160 ℃間,燒成收縮率大,15%~20%;泥料配方2含鐵較高,燒成收縮率較大,為10%~15%,泥料配比3含鋁高,降低了燒成收縮鋁,燒成收縮率8%~10%。在建水紫陶中常用收縮率為線收縮,主要看器型的外在大小。

        表3 不同配比坯料的收縮率

        表4 不同配比坯料的常用收縮率(線)

        (二)不同泥料配比下的建水紫陶產(chǎn)品的穩(wěn)定性

        表5為建水紫陶產(chǎn)品參數(shù)檢測結(jié)果。由表5可以看出,建水紫陶產(chǎn)品的型號和用途有著不同的泥料配方,通過用三種配方制作燒成大型號、中小型號和特種型號的紫陶產(chǎn)品進行吸水率、抗熱震性及鉛、鎘溶出量的檢測,結(jié)果表明:

        (1)吸水率都小于等于5.0%。其中小型泥料配比紫陶產(chǎn)品的吸水率最小且都在0.08%以下,特種泥料配比的吸水率最小,大型泥料配比的紫陶產(chǎn)品的吸水率相對高,但不超過1%;

        (2)抗熱震性。小型產(chǎn)品在180 ℃~0 ℃水中熱交換一次不裂,中、大、特型產(chǎn)品在160 ℃~20 ℃水中熱交換一次不裂。

        (3)Pb和Cd溶出量均未檢出,故Pb≤0.5(mg/kg),Cd≤0.5(mg/kg)。

        從化學元素溶出量的角度,說明建水陶土燒制的建水紫陶產(chǎn)品對人體健康是安全的。

        表5 建水紫陶產(chǎn)品參數(shù)檢測結(jié)果

        四 結(jié)論

        一是建水紫陶原料的紅土占45%、青土占25%、黃泥漿土占20%、白泥漿土占10%、紫土粉不超5%,適宜燒制中小件炻器,燒成溫度1150 ℃~1160 ℃,燒成收縮率15%-20%;吸水率小于0.1%;二是建水紫陶原料的紅土占30%、青土占%25、黃泥漿土25%、白泥漿土15%、紫土粉不超5%,適宜燒制大件炻器,燒成收縮率15%~10%,吸水率在1.0%至0.1%之間;三是建水紫陶原料的青土占40%、白泥漿土30%、含硅土(硅砂)30%,再加熟料(陶粉)10%,適宜燒制特殊器物,如大盤子、異形產(chǎn)品等,燒結(jié)溫度高,該配比降低收縮,燒成收縮率8%~10%,容易成型且不易變形。

        綜觀所述,根據(jù)不同的產(chǎn)品要求,可以通過調(diào)整陶土原料的比例以達到最佳的性能。目前對云南建水紫陶泥料的研究正處于發(fā)展階段,而建水紫陶泥料化學成分與其特有的制作工藝有必然聯(lián)系。圍繞泥料不同配兌比例的化學成分、物相組成,對制坯、刻填、燒成等工藝性能影響的研究,無論是在廣度還是深度上都相當有限。由于建水紫陶陶土分布面積較廣,不同地點采集的陶土化學成分也有一定的差異,而不同比例配兌后用現(xiàn)代分析測試方法進行系統(tǒng)分析甚少。因此,需要對建水紫陶泥料成分及燒結(jié)樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)等進行更深入更系統(tǒng)的研究,從中篩選出更為詳盡的合適制作不同規(guī)格與不同用途的泥料,通過調(diào)整五種陶土原料的配兌比例優(yōu)化組合,以達到最佳的紫陶產(chǎn)品性能。

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