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        釉用原料對藍(lán)色墨水顯色的研究

        2022-11-29 11:36:08曹端旭盛正強(qiáng)黃道聰歐志勇潘超憲
        佛山陶瓷 2022年11期
        關(guān)鍵詞:影響

        曹端旭,盛正強(qiáng),黃道聰,歐志勇,潘超憲

        (1.東莞市唯美陶瓷工業(yè)園有限公司,東莞5230004 2.江西和美陶瓷有限公司,豐城3311004 3.江西唯美陶瓷有限公司,豐城3 311004)

        1 引言

        目前,市場中的陶瓷磚主要開發(fā)素材為大理石紋。時下盛行的大規(guī)格巖板、中板類的拋釉產(chǎn)品幾乎全是模仿天然石材的花色。天然石材品種豐富、色彩明快、層次飽滿,具有非常高的欣賞價值和裝飾性,這也是終端建筑、家居設(shè)計(jì)師一直青睞的主要原因。近期,市場中的部分品牌新品中,推出了較多奢石類天然石材品種,深受家居行業(yè)的設(shè)計(jì)師喜好。這些奢石產(chǎn)品多以艷麗色彩、高飽和度、高清晰度及特別的紋理構(gòu)成,如藍(lán)色系的維羅利亞藍(lán)、景泰藍(lán)、巴西藍(lán),綠色系的亞馬遜綠等。以數(shù)碼噴墨技術(shù)進(jìn)行陶瓷墨水打印的陶瓷磚,主要以CMYK的色彩模式進(jìn)行色彩混合,從而形成所需的色域。但陶瓷墨水的CMYK四類墨水并不是設(shè)計(jì)中純正的CMYK色系,實(shí)際存在較大的偏色,紅色墨水實(shí)際為棕色或者偏黃色系的包裹紅,藍(lán)色墨水偏紅偏紫等。這與墨水所使用原料的屬性和工藝有關(guān),也與承載陶瓷墨水的面釉成分、燒成制度有關(guān)。因此,現(xiàn)有的CMYK四類墨水的色域依然不夠?qū)?,色調(diào)不純,偏色較為明顯。當(dāng)開發(fā)產(chǎn)品的題材顏色深、飽和度高,色調(diào)明快時,則較難獲得滿意的開發(fā)效果。

        本文在現(xiàn)有工藝技術(shù)平臺的基礎(chǔ)上,通過單因素多水平的試驗(yàn)方法,研究了藍(lán)色墨水受面釉中各化工原料因素影響而產(chǎn)生偏色的程度,獲得面釉配方對藍(lán)色墨水發(fā)色影響的規(guī)律,開發(fā)出適合藍(lán)色墨水發(fā)色的釉料,為特殊藍(lán)色裝飾的天然大理石類的奢石產(chǎn)品開發(fā)提供了技術(shù)方向。

        2 試驗(yàn)

        2.1 試驗(yàn)原料

        試驗(yàn)采用燒氧化鋅、方解石、碳酸鍶、碳酸鋇、燒滑石、鉀長石、鈉長石、鋰輝石、石英、氧化鋁、高嶺土等常用的陶瓷釉用原料,在現(xiàn)有大生產(chǎn)穩(wěn)定配方的基礎(chǔ)上,采用單因素多水平試驗(yàn)法制備出多種釉料。試驗(yàn)所使用的部分原料的化學(xué)成分分析見表1。

        表1 試驗(yàn)釉用部分原料主要化學(xué)成分(%)

        表2 試驗(yàn)主要儀器設(shè)備

        2.3 試驗(yàn)過程

        試驗(yàn)以現(xiàn)有生產(chǎn)用面釉配方為基礎(chǔ),相對固定配方中部分原料,選定或添加某一原料做單因素六水平試驗(yàn)。每因素的每水平均稱量2份,快速球磨10min后過325目篩并除鐵2min,釉漿比重調(diào)配至1.70g/cm3后,采用0.5mm釉料制備器,在生坯表面施釉,并干燥10min;用efi噴墨打印機(jī)在釉面打印100%灰度50mm×50mm面積的藍(lán)色色塊并燒成。對燒成后的試驗(yàn)樣品釉面效果和藍(lán)色發(fā)色效果進(jìn)行分析。根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果,優(yōu)化與調(diào)配面釉,制作出適合藍(lán)色墨水發(fā)色的樣品。

        2.4 表征依據(jù)

        實(shí)驗(yàn)采用CIE-1976L*a*b*色空間對藍(lán)色墨水的發(fā)色性能進(jìn)行表征。L表示顏色的明度,L值在0~100之間,0表示黑色,100表示白色,L值越大表示顏色亮度越高。a正值表示偏紅,a值越大顏色越紅,100為紅色;a負(fù)值表示偏綠,-80為綠色。b正值表示偏黃,b值越大顏色越黃,100為黃色,b負(fù)值表示偏藍(lán),b值越小顏色越藍(lán),-80為藍(lán)色。

        3 結(jié)果分析與討論

        3.1 結(jié)果分析

        3.1.1 氧化鋅在面釉中對藍(lán)色墨水的發(fā)色影響

        圖2 氧化鋅對藍(lán)色墨水b值影響

        從表3和圖1、2可知,隨氧化鋅增加,釉面白度變化較小,L值稍增加,灰度變淺;a為正值并逐漸降低趨于0,表示藍(lán)色墨水偏紅色調(diào)在減弱,變得更加純正;b為負(fù)值并呈上升趨勢,表明藍(lán)色調(diào)在減弱。增加面釉中氧化鋅的含量,藍(lán)色墨水會變白,發(fā)色變淺,偏紅色調(diào)減弱,色調(diào)會更加純正,藍(lán)調(diào)也相應(yīng)減弱。

        圖1 氧化鋅對藍(lán)色墨水a(chǎn)值影響

        表3 加入氧化鋅后的面釉和藍(lán)色墨水發(fā)色

        3.1.2 方解石在面釉中對藍(lán)色墨水的發(fā)色影響

        從表4和圖3、圖4可知,釉中隨著方解石的增加,釉面白度稍有增加,L值上升較大,表現(xiàn)為顏色變淺。釉中添加方解石后,a值迅速上升,后期稍有下降,到達(dá)極值后稍有回落并趨于穩(wěn)定,表明藍(lán)色墨水出現(xiàn)偏紅色調(diào);b均為負(fù)值,整體呈上升趨勢,表明墨水藍(lán)調(diào)在變淺。增加釉中方解石含量,藍(lán)色墨水會偏紅調(diào),藍(lán)色調(diào)稍有變淺。

        圖3 方解石對藍(lán)色墨水a(chǎn)值影響

        圖4 方解石對藍(lán)色墨水b值影響

        表4 加入方解石后的面釉和藍(lán)色墨水發(fā)色

        在面釉中添加碳酸鍶,藍(lán)色墨水灰度變化較小,稍會變淺,對墨水偏色影響微小。面釉中碳酸鋇的含量增加,藍(lán)色墨水會變白,墨水變淺,墨水偏紅調(diào)會增加,使藍(lán)色調(diào)不純正,藍(lán)中帶有紅調(diào),同時藍(lán)色調(diào)也相應(yīng)減弱。增加面釉中燒滑石的含量,藍(lán)色墨水深淺變化微弱,墨水偏紅色調(diào)會更加明顯,藍(lán)色調(diào)稍有加深。

        3.1.3 鉀長石在面釉中對藍(lán)色墨水的發(fā)色影響

        鉀長石在釉中主要起溶劑作用,從表5和圖5、圖6可知,釉中無鉀長石時的釉溫較高,隨著鉀長石含量的增加,釉面白度稍提升后開始呈下降趨勢,明度L值降低明顯,幅度較大,表明灰度值加大,顏色逐漸加深;a值由負(fù)值轉(zhuǎn)變?yōu)檎担⒅鸩教嵘筅呌诜€(wěn)定,整體呈上升趨勢,表明藍(lán)色墨水會逐漸偏紅調(diào);b均為負(fù)值,整體呈下降趨勢,表明藍(lán)調(diào)在加深。面釉中增加鉀長石的含量,藍(lán)色墨水顏色加深,墨水趨向藍(lán)中帶紅,藍(lán)色調(diào)會更藍(lán)。

        表5 加入鉀長石后的面釉和藍(lán)色墨水發(fā)色

        圖5 鉀長石對藍(lán)色墨水a(chǎn)值影響

        圖6 鉀長石對藍(lán)色墨水b值影響

        實(shí)驗(yàn)對比鈉長石、鋰輝石,其變化規(guī)律與鉀長石類似,即隨著原料含量的增加,a值呈上升趨勢,色調(diào)偏紅,b值呈下降趨勢,色調(diào)黃調(diào)減弱,但變化程度微弱,不及鉀長石。

        表7 加入氧化鋁后的面釉和藍(lán)色墨水發(fā)色

        3.1.4 石英在面釉中對藍(lán)色墨水的發(fā)色影響

        從表6和圖7、圖8可知,隨著釉中石英含量的增加,釉面白度稍有提高,但受影響較小,明度L值稍有降低,幅度較小,表現(xiàn)為顏色稍有加深;a值均為正值,整體呈上升趨勢,表明墨水發(fā)色逐漸偏紅;b均為負(fù)值,整體呈下降趨勢,表明墨水藍(lán)調(diào)在加深。增加面釉中石英的含量,藍(lán)色墨水深淺變化較小,稍有加深,墨水趨向藍(lán)中帶紅,發(fā)色變得不夠純正,藍(lán)色調(diào)發(fā)色會更深。

        表6 加入石英后的面釉和藍(lán)色墨水發(fā)色

        圖7 石英對藍(lán)色墨水a(chǎn)值影響

        圖8 石英對藍(lán)色墨水b值影響

        3.1.5 氧化鋁在面釉中對藍(lán)色墨水的發(fā)色影響

        從表9和圖9、圖10可知,隨著釉中氧化鋁含量的增加,釉面白度提高明顯,L值稍有下降,表明灰度值稍有增加,表現(xiàn)為顏色稍加深;a值迅速下降,由正值最終變?yōu)樨?fù)值,變化明顯,整體呈下降趨勢,表明藍(lán)色墨水由偏紅轉(zhuǎn)為偏綠,達(dá)到極值后回轉(zhuǎn)趨向0值,色調(diào)會變得更加純正;b均為負(fù)值,整體呈下降趨勢,表明墨水藍(lán)調(diào)在加深,達(dá)到極值后有所回升。增加面釉中氧化鋁的含量,藍(lán)色墨水顏色會加深,墨水偏紅色調(diào)逐漸消失,可變得更加純正,藍(lán)色調(diào)則會更藍(lán)。

        表9 化學(xué)成分分析(%)

        圖9 氧化鋁對藍(lán)色墨水a(chǎn)值影響

        圖10 氧化鋁對藍(lán)色墨水b值影響

        藍(lán)色陶瓷墨水色素基于陶瓷鈷藍(lán)色料配方基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)而來,鈷藍(lán)色料主要成分為氧化鈷,氧化鋁。通常將以CoO·Al2O3尖晶石作為主晶相的色料通稱為鈷藍(lán),墨水煅燒所得的CoAl2O4顏料具有最佳的呈色效果。鈷的價態(tài)改變和Co2+在四面體晶體場中的配位狀態(tài)變化均會導(dǎo)致CoAl2O4顏料的最終顏色發(fā)生變化。這主要是由于CoAl2O4色料在釉中的呈色是通過與釉熔體發(fā)生了不同程度的反應(yīng),而高鋁的面釉利于CoAl2O4色料在該類釉面的顯色穩(wěn)定,能很好的保證Co2+的正常顯色,因而含高鋁的面釉對藍(lán)色墨水發(fā)色具有很好的促進(jìn)作用,藍(lán)色會更深,色調(diào)會更純正。

        3.1.6高嶺土在面釉中對藍(lán)色墨水的發(fā)色影響

        從表8和圖11、圖12可知,釉中增加高嶺土對釉面白度影響很小,藍(lán)色墨水明度L值有較明顯降低,灰度加深。a值逐漸下降,表明藍(lán)色墨水偏紅色調(diào)在減弱;b均為負(fù)值,整體呈上升趨勢,表明墨水藍(lán)調(diào)稍有減弱,變化較小。增加面釉中高嶺土的含量,藍(lán)色墨水顏色加深,墨水偏紅色調(diào)減弱,色調(diào)更純正,藍(lán)色調(diào)稍有變淺。

        表8 加入高嶺土后的面釉和藍(lán)色墨水發(fā)色

        圖11 高嶺土對藍(lán)色墨水a(chǎn)值影響

        圖12 高嶺土對藍(lán)色墨水b值影響

        3.2 面釉優(yōu)化

        根據(jù)以上各釉用原料的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,對現(xiàn)有生產(chǎn)面釉配方進(jìn)行了優(yōu)化,調(diào)配出一支對藍(lán)色墨水發(fā)色深、偏色小、藍(lán)色墨水發(fā)色較純正的面釉。采用0.5mm釉料制備器施釉,與原有生產(chǎn)釉用配方做平行對比,制備出樣品,面釉化學(xué)分析如表15。

        所制作的樣品同時入窯燒成后,用白度儀測面釉的白度,用光澤度儀測釉面光澤,用色差儀測定面釉和藍(lán)色墨水的Lab值,墨水顯色效果見圖13、圖14,測定數(shù)據(jù)見表10。

        表10 面釉參數(shù)對比

        圖13 生產(chǎn)面釉藍(lán)色顯色

        圖14 新面釉藍(lán)色顯色

        由表10可知,所獲得的新面釉白度較高,偏色微弱,a值偏紅色調(diào)消失轉(zhuǎn)向微偏綠色調(diào),且比生產(chǎn)釉更靠近O,表明釉料本身顯色純正,對墨水本身的色相影響程度小;藍(lán)色墨水作用于新面釉后,明度L值略低,表示亮度稍高,藍(lán)色墨水會顯得稍鮮艷;a值偏紅色調(diào)消失并微偏綠色調(diào),這有利于藍(lán)色的冷色系顯色,而生產(chǎn)釉明顯偏紅紫色調(diào);b值變得更小,表明藍(lán)色調(diào)會更藍(lán)。

        4 結(jié)論

        (1)釉面白度對墨水本身顯色屬性影響較大,增加釉中ZrSiO4、Al2O3的含量,面釉白度提高顯著,當(dāng)釉面白度在55度以上時,墨水本身顯色屬性受釉面白度的影響較??;

        (2)增加面釉中氧化鋅、方解石的含量,藍(lán)色墨水明度值提高較大,灰度變淺;增加鈉長石、鉀長石、高嶺土的含量,藍(lán)色墨水明度降低明顯,灰度加深,利于藍(lán)色墨水顯色;

        (3)在釉中增加氧化鋅、硅酸鋯、高嶺土、氧化鋁的含量,藍(lán)色墨水偏紅色調(diào)逐漸減弱,藍(lán)調(diào)變得更加純正,其中氧化鋁會使藍(lán)色墨水由紅調(diào)轉(zhuǎn)變成綠色調(diào),利于藍(lán)色墨水顯色;增加方解石、碳酸鋇、熔塊、石英、燒滑石、鈉長石、鉀長石的含量,藍(lán)色墨水偏紅色調(diào)越發(fā)明顯,藍(lán)中帶紅,不利于藍(lán)色墨水顯色的純正性;增加碳酸鍶的含量對藍(lán)色墨水色調(diào)影響微弱;

        (4)在釉中增加氧化鋅、碳酸鋇、方解石、高嶺土的含量,藍(lán)色墨水藍(lán)調(diào)會減弱變淺;增加氧化鋁、熔塊、石英、鈉長石、鉀長石、燒滑石的含量,藍(lán)色墨水藍(lán)調(diào)會增加變深;碳酸鍶對藍(lán)色墨水的藍(lán)色調(diào)影響微弱。

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