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摘 要 本文分析了仿古砖釉面吸污的几种原因并提出了相应的解决办法｡
关健词 釉面吸污
1引言
有釉砖表面吸污一直是业界存在的难题,不仅存在于内墙瓷片,更多的存在于用生料釉生产的仿古砖中｡原料､配方等各个方面的变化均可产生该类缺陷｡虽然在实际生产中所占比例不大,但它不仅影响了使用而且也影响了厂家的企业形象｡对吸污问题的解决是一个长期的工作,它的难度在于原材料的标准化不够､原料品质波动较大以及厂家对生产过程控制还不够严格｡
2产生吸污的原因
产品表面吸污的原因主要有:(1)釉用原料质量差;(2)配方体系不合理;(3)烧成工艺控制不当;(4)釉料的理化性能不佳｡
2.1 釉用原料质量差､波动大
仿古砖釉用原料一般要求是纯度高､杂质少的矿物原料和部分化工原料,如钾钠长石､石灰石､高岭土､烧滑石､氧化铝､氧化锌､熔块､硅酸锆､碳酸钡等,其中任何一种原料质量的波动都会使釉料始熔点发生变化､釉面排气不良,或者釉中出现杂质等而导致釉面吸污｡
(1) 烧滑石煅烧质量差或加工处理不当,都会引起球磨后残余物的成分发生变化,使釉面针孔增多｡滑石煅烧不完全､烧失量大,在釉料熔化时会继续分解排气,使釉面出现针孔引起吸污｡通过对比试验我们发现釉面白色未熔物是由釉料筛余物造成的,故对釉料和釉料筛余物进行化学分析,结果如表1所示(部分成分未分析出来)｡
从表1釉料及筛余物对比中可看出,筛余物中氧化镁､氧化铝的含量大大超出釉料中的范围,这表明由于烧滑石和工业氧化铝的质量问题造成了它们在筛余物中所点比例大,而又有相当一部分进入釉料中,因其熔点高,在釉熔融时以残余物形式出现并产生吸污｡
(2) 2004年的一段时期,我公司生产的仿古砖出现釉面吸污问题,当时从窑炉和配方两方面作了反复调整,虽有所改善但依然未能彻底解决,后将某一釉料公司所用原料同本公司所用原料进行相同配方的等量置换对比试验,发现更换钾长石后吸污现象消失了｡对两种钾长石作了成分分析,数据如表2所示｡
从表2可看出,本厂钾长石的烧失量较大,而氧化钾､氧化钠的含量比釉料公司所用的钾长石要低,这表明公司现用的钾长石纯度不够,并含有一定的挥发性物质,在烧成中易出现微气孔,从而出现吸污问题｡氧化钾､氧化钠的含量高还可提高釉面的玻化度,也有助于防止吸污｡发现问题后即更换了钾长石,从源头上消除了吸污的可能性;
(3) 配方若用熔块作助熔剂,应选用始熔点高､膨胀系数相匹配的熔块｡始熔点高可防止釉料过早熔化;膨胀系数适宜主要是为了提高热稳定性､防止变形等;
(4) 氧化锌要煅烧完全｡氧化锌预烧可减少釉在烧成过程中的收缩,从而减少秃釉及起泡等缺陷｡氧化锌煅烧不完全也易造成上述缺陷的发生｡如有条件最好使用煅烧氧化铝,一方面杂质少,另一方面稳定性好｡
以上例子说明,制釉用的原料要求杂质少､纯度高､批量稳定,并且每次入厂都要做好原料检验工作,防止原料质量出现波动,影响生产｡
2.2 配方不合理
配方不合理主要是指釉的始融温度低､烧成温度范围窄､釉料的排气等因素控制不好而导致釉面吸污｡
2.2.1始融温度过低
化妆土的始融温度较高,一般在整个烧成过程中都不会熔化,这里主要指面釉的始融温度,它的高低影响着釉层对坯体和化妆土高温分解所产生气体的排出情况｡一般面釉的始融温度要高,以便在1100℃以前让坯体､化妆土分解产生的气体排除干净,防止在高温区釉面充分融化封闭后还持续排气,使表面出现较多微气孔,导致釉面吸污｡
我公司曾遇到这样一个问题:同一配方在做同一版面,相隔十天左右,就出现第一批产品不吸污,第二批产品吸污｡仔细对比窑炉温度状况,两批产品烧成温度较为接近;从配方所用原料的配比体系分析,发现熔块用量较多,为15%｡熔剂用量偏多可能造成配方的始融点偏低,窑炉的小波动也会使釉面提早封闭,造成砖面排气困难,引起吸污｡通过调整配方,改用高始熔点的熔块,加入量降为14%,并增加了1%的氧化锌,在以后多次生产质量均较为稳定｡
2.2.2 烧成范围过窄
配方的烧成范围越宽越好,因为在生产过程中不可避免地会出现温度的小范围波动,窑炉或多或少也存在着横向温差｡当烧成范围宽时,即使窑炉温度出现一定波动,也不会因过烧或生烧而产生吸污的问题,有利于生产的控制｡
2.3 烧成制度不合理
在配方和原材料都稳定的情况下,产品的好坏还取决于烧成制度的合理性｡一个好的烧成制度是要在釉融化前加强排气,而釉融后抑制排气,使坯体和釉料内的化学反应排气控制在面釉熔化前,以减少微气孔,表3是两个不同时期的窑炉烧成曲线｡(基本条件:产品吸水率6%~9%,烧成周期45min,窑炉全长95m,最高烧成温度为1 175℃)
从表3中可看出:1号曲线1区到4区温差较大,而2号曲线则相对较小｡1号曲线烧出的产品吸污明显比2号曲线严重;从砖的断面可看出,1号曲线烧出的产品的坯的中间层较厚,黄褐点较多,有排气不良现象,而2号曲线产品中间层较薄且不明显,排气较好｡从理论上分析,坯体的结晶水､结构水以及氧化分解在600~1100℃区间最为剧烈,若在此阶断不迅速排水､排气,等到高温区釉融再排气后,气体会突破釉面造成表面微孔从而引起吸污｡1号曲线在高温5区前温度明显偏低,排气反应不够,到5区时排气加大,气体穿过熔融釉面,釉面针孔多引起吸污;而2号曲线在5区前温度较高且釉未熔化,坯体排气顺畅,从而减少了高温区的排气｡从以上分析可看出:适宜的烧成制度可减少吸污的可能性,这也需要在不同的生产条件下去总结最佳烧成曲线,以提高釉面的抗污性能｡
2.4 釉料的理化性能不佳
砖面在日常的使用过程中常会遇到一定酸碱性物质的侵蚀,若产品的抗酸碱性差,表面被侵蚀后就容易吸污;砖面耐磨性不好,使用一段时间后被磨损的地方就会露出微气孔,这些微气孔较易吸污;砖面硬度不够,就会被硬物划伤,被划伤的釉面就容易吸污｡解决以上几个方面的问题,就应选取好的原料､调配好配方,以提高釉料的各项理化性能,以达到良好的使用效果｡
3解决产品吸污的几种办法
3.1 改进釉料配方,提高配方的始融温度､扩大烧成范围
一般说来,配方的适应性同原料的选取和调配有关｡配方始融温度的高低和烧成范围的宽窄主要与熔剂原料和耐高温原料的选取和使用比例有关｡熔剂原料一般可分为软､硬熔剂,它表示助熔剂的作用能力｡软熔剂是在低温下能成熟的成分,硬熔剂是指高温下的助熔剂｡常用的软熔剂有K2O､Na2O､Li2O､PbO､BaO､低温熔块等,硬熔剂有CaO､MgO､ZnO等｡要提高配方的始融温度,可根据产品的烧成温度,对两者进行相应调配:减少软熔剂的使用量,增大硬熔剂的使用量｡耐高温原料主要指Al2O3,能显著提高釉料的成熟温度､扩大烧成范围,但其引入的原料形式不同,效果也不同｡当然,以上的调整还要多试验和总结才能调出合适的配方｡
3.2 严格工艺控制,减少工艺参数波动
在生产中为防止出现大的产品波动,可对工艺进行细化控制,主要有:
3.2.1 控制好原料的加工细度
(1) 坯料细度,它的变化可引起坯料烧成温度的波动,从而引起产品吸水率､尺寸的变化,甚至降低产品的热稳定性;
(2) 釉料细度要有一个合理的范围,过细或过粗,均会引起釉料成熟温度的变化,釉面的性能也会变化,从而影响抗污性能｡
3.2.2 保持釉浆的均匀性
釉浆在加工､贮存和使用的过程中应保持良好的均匀稳定性,防止出现沉降,以免影响釉面性能而引起吸污｡
3.2.3 烧成控制
(1) 制定合理的温度曲线,既要保持一定温度使排气较早进行,防止高温持续排气,又要防止釉层过早封闭,这里要注意1 100℃前的升温梯度;
(2) 加强抽湿,加快气体的排出;
(3) 注意釉烧高温区的选取,既要使釉面熔融玻化达到较好的釉面效果,又要减少高温区的持续排气,因此建议高温区不要太长;
(4) 采取合理的冷却制度,防止釉面析晶过多出现吸污｡
3.3 加强生产过程管理,预防吸污问题的发生
为防止产品吸污,在生产管理上应有一套可执行的工作程序:从原材料的购入到成品的生产和客户使用信息的反馈处理等方面,具体有:(1)每批原料购入后要同标准样品对比､进行化学成分分析,并在配方中试验确认合格后,方可投入使用;(2)釉料加工时应注意原料水分的变化,及时检测,并做好重量的调整和配料监控;每球釉料出球前必须与标准样品进行对比试烧,做好防污测试方可放入搅拌池;(3)在生产前进行产品版面中试,并对中试砖进行各项指标检测,无问题方可投入生产;(4)在生产过程中,每班应间隔一小时对产品进行防污抽测,及时发现问题;(5)产品售出后,可根据用户的使用反馈信息及时调整和改进产品的不足｡
4结束语
产品表面吸污问题的解决是一项长期的任务,产品的品质应建立一套完整的监控制度,从源头抓起｡首先应严把原料的质量关,做好每批原料的对比试验;抓好配料的过程管理,做好产前试验,并周期性地对产品做好防污检测工作,发现问题及时调整｡本文只是局部的经验之谈,更多问题需从理论和实践两方面去总结和完善｡
参考文献
1 [日]素木洋一 著.釉及色料.中国建筑工业出版社,1979, P240～271
2 俞康泰.现代陶瓷色釉料与装饰技术手册,P80～81
关健词 釉面吸污
1引言
有釉砖表面吸污一直是业界存在的难题,不仅存在于内墙瓷片,更多的存在于用生料釉生产的仿古砖中｡原料､配方等各个方面的变化均可产生该类缺陷｡虽然在实际生产中所占比例不大,但它不仅影响了使用而且也影响了厂家的企业形象｡对吸污问题的解决是一个长期的工作,它的难度在于原材料的标准化不够､原料品质波动较大以及厂家对生产过程控制还不够严格｡
2产生吸污的原因
产品表面吸污的原因主要有:(1)釉用原料质量差;(2)配方体系不合理;(3)烧成工艺控制不当;(4)釉料的理化性能不佳｡
2.1 釉用原料质量差､波动大
仿古砖釉用原料一般要求是纯度高､杂质少的矿物原料和部分化工原料,如钾钠长石､石灰石､高岭土､烧滑石､氧化铝､氧化锌､熔块､硅酸锆､碳酸钡等,其中任何一种原料质量的波动都会使釉料始熔点发生变化､釉面排气不良,或者釉中出现杂质等而导致釉面吸污｡
(1) 烧滑石煅烧质量差或加工处理不当,都会引起球磨后残余物的成分发生变化,使釉面针孔增多｡滑石煅烧不完全､烧失量大,在釉料熔化时会继续分解排气,使釉面出现针孔引起吸污｡通过对比试验我们发现釉面白色未熔物是由釉料筛余物造成的,故对釉料和釉料筛余物进行化学分析,结果如表1所示(部分成分未分析出来)｡
从表1釉料及筛余物对比中可看出,筛余物中氧化镁､氧化铝的含量大大超出釉料中的范围,这表明由于烧滑石和工业氧化铝的质量问题造成了它们在筛余物中所点比例大,而又有相当一部分进入釉料中,因其熔点高,在釉熔融时以残余物形式出现并产生吸污｡
(2) 2004年的一段时期,我公司生产的仿古砖出现釉面吸污问题,当时从窑炉和配方两方面作了反复调整,虽有所改善但依然未能彻底解决,后将某一釉料公司所用原料同本公司所用原料进行相同配方的等量置换对比试验,发现更换钾长石后吸污现象消失了｡对两种钾长石作了成分分析,数据如表2所示｡
从表2可看出,本厂钾长石的烧失量较大,而氧化钾､氧化钠的含量比釉料公司所用的钾长石要低,这表明公司现用的钾长石纯度不够,并含有一定的挥发性物质,在烧成中易出现微气孔,从而出现吸污问题｡氧化钾､氧化钠的含量高还可提高釉面的玻化度,也有助于防止吸污｡发现问题后即更换了钾长石,从源头上消除了吸污的可能性;
(3) 配方若用熔块作助熔剂,应选用始熔点高､膨胀系数相匹配的熔块｡始熔点高可防止釉料过早熔化;膨胀系数适宜主要是为了提高热稳定性､防止变形等;
(4) 氧化锌要煅烧完全｡氧化锌预烧可减少釉在烧成过程中的收缩,从而减少秃釉及起泡等缺陷｡氧化锌煅烧不完全也易造成上述缺陷的发生｡如有条件最好使用煅烧氧化铝,一方面杂质少,另一方面稳定性好｡
以上例子说明,制釉用的原料要求杂质少､纯度高､批量稳定,并且每次入厂都要做好原料检验工作,防止原料质量出现波动,影响生产｡
2.2 配方不合理
配方不合理主要是指釉的始融温度低､烧成温度范围窄､釉料的排气等因素控制不好而导致釉面吸污｡
2.2.1始融温度过低
化妆土的始融温度较高,一般在整个烧成过程中都不会熔化,这里主要指面釉的始融温度,它的高低影响着釉层对坯体和化妆土高温分解所产生气体的排出情况｡一般面釉的始融温度要高,以便在1100℃以前让坯体､化妆土分解产生的气体排除干净,防止在高温区釉面充分融化封闭后还持续排气,使表面出现较多微气孔,导致釉面吸污｡
我公司曾遇到这样一个问题:同一配方在做同一版面,相隔十天左右,就出现第一批产品不吸污,第二批产品吸污｡仔细对比窑炉温度状况,两批产品烧成温度较为接近;从配方所用原料的配比体系分析,发现熔块用量较多,为15%｡熔剂用量偏多可能造成配方的始融点偏低,窑炉的小波动也会使釉面提早封闭,造成砖面排气困难,引起吸污｡通过调整配方,改用高始熔点的熔块,加入量降为14%,并增加了1%的氧化锌,在以后多次生产质量均较为稳定｡
2.2.2 烧成范围过窄
配方的烧成范围越宽越好,因为在生产过程中不可避免地会出现温度的小范围波动,窑炉或多或少也存在着横向温差｡当烧成范围宽时,即使窑炉温度出现一定波动,也不会因过烧或生烧而产生吸污的问题,有利于生产的控制｡
2.3 烧成制度不合理
在配方和原材料都稳定的情况下,产品的好坏还取决于烧成制度的合理性｡一个好的烧成制度是要在釉融化前加强排气,而釉融后抑制排气,使坯体和釉料内的化学反应排气控制在面釉熔化前,以减少微气孔,表3是两个不同时期的窑炉烧成曲线｡(基本条件:产品吸水率6%~9%,烧成周期45min,窑炉全长95m,最高烧成温度为1 175℃)
从表3中可看出:1号曲线1区到4区温差较大,而2号曲线则相对较小｡1号曲线烧出的产品吸污明显比2号曲线严重;从砖的断面可看出,1号曲线烧出的产品的坯的中间层较厚,黄褐点较多,有排气不良现象,而2号曲线产品中间层较薄且不明显,排气较好｡从理论上分析,坯体的结晶水､结构水以及氧化分解在600~1100℃区间最为剧烈,若在此阶断不迅速排水､排气,等到高温区釉融再排气后,气体会突破釉面造成表面微孔从而引起吸污｡1号曲线在高温5区前温度明显偏低,排气反应不够,到5区时排气加大,气体穿过熔融釉面,釉面针孔多引起吸污;而2号曲线在5区前温度较高且釉未熔化,坯体排气顺畅,从而减少了高温区的排气｡从以上分析可看出:适宜的烧成制度可减少吸污的可能性,这也需要在不同的生产条件下去总结最佳烧成曲线,以提高釉面的抗污性能｡
2.4 釉料的理化性能不佳
砖面在日常的使用过程中常会遇到一定酸碱性物质的侵蚀,若产品的抗酸碱性差,表面被侵蚀后就容易吸污;砖面耐磨性不好,使用一段时间后被磨损的地方就会露出微气孔,这些微气孔较易吸污;砖面硬度不够,就会被硬物划伤,被划伤的釉面就容易吸污｡解决以上几个方面的问题,就应选取好的原料､调配好配方,以提高釉料的各项理化性能,以达到良好的使用效果｡
3解决产品吸污的几种办法
3.1 改进釉料配方,提高配方的始融温度､扩大烧成范围
一般说来,配方的适应性同原料的选取和调配有关｡配方始融温度的高低和烧成范围的宽窄主要与熔剂原料和耐高温原料的选取和使用比例有关｡熔剂原料一般可分为软､硬熔剂,它表示助熔剂的作用能力｡软熔剂是在低温下能成熟的成分,硬熔剂是指高温下的助熔剂｡常用的软熔剂有K2O､Na2O､Li2O､PbO､BaO､低温熔块等,硬熔剂有CaO､MgO､ZnO等｡要提高配方的始融温度,可根据产品的烧成温度,对两者进行相应调配:减少软熔剂的使用量,增大硬熔剂的使用量｡耐高温原料主要指Al2O3,能显著提高釉料的成熟温度､扩大烧成范围,但其引入的原料形式不同,效果也不同｡当然,以上的调整还要多试验和总结才能调出合适的配方｡
3.2 严格工艺控制,减少工艺参数波动
在生产中为防止出现大的产品波动,可对工艺进行细化控制,主要有:
3.2.1 控制好原料的加工细度
(1) 坯料细度,它的变化可引起坯料烧成温度的波动,从而引起产品吸水率､尺寸的变化,甚至降低产品的热稳定性;
(2) 釉料细度要有一个合理的范围,过细或过粗,均会引起釉料成熟温度的变化,釉面的性能也会变化,从而影响抗污性能｡
3.2.2 保持釉浆的均匀性
釉浆在加工､贮存和使用的过程中应保持良好的均匀稳定性,防止出现沉降,以免影响釉面性能而引起吸污｡
3.2.3 烧成控制
(1) 制定合理的温度曲线,既要保持一定温度使排气较早进行,防止高温持续排气,又要防止釉层过早封闭,这里要注意1 100℃前的升温梯度;
(2) 加强抽湿,加快气体的排出;
(3) 注意釉烧高温区的选取,既要使釉面熔融玻化达到较好的釉面效果,又要减少高温区的持续排气,因此建议高温区不要太长;
(4) 采取合理的冷却制度,防止釉面析晶过多出现吸污｡
3.3 加强生产过程管理,预防吸污问题的发生
为防止产品吸污,在生产管理上应有一套可执行的工作程序:从原材料的购入到成品的生产和客户使用信息的反馈处理等方面,具体有:(1)每批原料购入后要同标准样品对比､进行化学成分分析,并在配方中试验确认合格后,方可投入使用;(2)釉料加工时应注意原料水分的变化,及时检测,并做好重量的调整和配料监控;每球釉料出球前必须与标准样品进行对比试烧,做好防污测试方可放入搅拌池;(3)在生产前进行产品版面中试,并对中试砖进行各项指标检测,无问题方可投入生产;(4)在生产过程中,每班应间隔一小时对产品进行防污抽测,及时发现问题;(5)产品售出后,可根据用户的使用反馈信息及时调整和改进产品的不足｡
4结束语
产品表面吸污问题的解决是一项长期的任务,产品的品质应建立一套完整的监控制度,从源头抓起｡首先应严把原料的质量关,做好每批原料的对比试验;抓好配料的过程管理,做好产前试验,并周期性地对产品做好防污检测工作,发现问题及时调整｡本文只是局部的经验之谈,更多问题需从理论和实践两方面去总结和完善｡
参考文献
1 [日]素木洋一 著.釉及色料.中国建筑工业出版社,1979, P240～271
2 俞康泰.现代陶瓷色釉料与装饰技术手册,P80～81