瓷片全抛釉的工艺技术探讨

瓷片全抛釉的工艺技术探讨

作者：詹长春赵达峰柯美云肖荣陈宗玲

来源：《佛山陶瓷》 2012年第5期

詹长春，赵达峰，柯美云，肖荣，陈宗玲

(佛山市利捷制釉有限公司，佛山528000)

摘要：“瓷片全抛釉”作为一种新型的瓷片釉下彩装饰技术，能大幅度地提高瓷片整体釉面效果，这将成为高端瓷片市场的一种趋势和潮流。本文阐述了瓷片全抛釉的生产工艺流程及参数，并分析了瓷片全抛釉各釉层的应力情况。通过分析得出，全抛釉釉层应力决定产品的热稳定性，坯体承受的应力决定砖形，只有两者之间都匹配适当，才是瓷片全抛釉产品的关键。生产过程的各个工艺参数都要控制好，才能达到生产作业优等率高的目标，取得良好的经济效益。

关键词：瓷片；全抛釉；生产工艺；膨胀系数；应力；砖形；热稳定性

1 引言

瓷片领域在最近十多年间，除了在装饰手法上由丝网印刷升级到胶辊印刷，然后再升级到目前炙手可热的喷墨打印以外，其釉面效果没有得到丝毫提升。拿十年前的瓷片产品和现在的放一起，釉面质感、亮度、平整度、针孔等方面都没有得到任何改善。最近几年，随着仿古砖、全抛釉产品的风行，甚至出现仿古砖、全抛釉产品上市，高端瓷片市场不断被蚕食，而瓷片领域却一直无法开发出具有高镜面效果和通透质感的高档产品来与之相抗衡。有企业曾尝试通过增加釉层厚度来改善这方面的效果，但实践证明其效果不明显。唯有采取全抛釉这条工艺路线，可集仿古砖的纹理层次分明、质感丰富与抛光砖亮光、高平整度、几乎零针孔等优点于一体。“瓷片全抛釉”就是在这种思路下，经过多年的努力研发，克服许多技术难关，而生产出一种全新的瓷片新品种。

简单来讲“瓷片全抛釉”就是在瓷片上利用釉下彩装饰技术，再施上一层全抛釉，烧成后，再采用全抛工艺技术，从而大幅度地提高瓷片整体釉面效果，该产品是全创新产品。本文阐述了瓷片全抛釉的生产工艺流程及参数，并分析了瓷片全抛釉各釉层的应力情况。通过分析得出，抛釉釉层应力决定产品的热稳定性，坯体承受的应力决定砖形，只有两者关系都匹配适当，才是瓷片全抛釉产品的关键。生产过程的各个工艺参数都要控制好，才能达到生产作业优等率高的目标，取得良好的经济效益。

2瓷片全抛釉产品工艺要点介绍

2.1瓷片全抛釉的工艺流程

瓷片全抛釉的工艺流程图如图1所示。

从图1可以看出，全抛釉瓷片生产工艺似乎非常简单，与锆白、哑光等传统釉面瓷片产品的生产工艺相同，只不过增加了后续的抛光、干燥、打蜡等工序。所以瓷片全抛釉产品无需调整原坯体配方和烧成制度，使用相同坯体，可与现有产品同窑生产。

2.2釉线工艺参数

釉线工艺参数如表1所示(300mmx600mm规格)。

2.3抛光打蜡工序参数

(1)抛釉机：2段32头：

(2)打蜡机：A液增光、B液防污；

(3)抛头目数配置，其具体详情见表2所示：

(4)加工能力：6000—7000m2/d。

2.4干燥工序参数

(1)干燥窑一般为双层或三层：

(2)干燥窑长度：50m左右：

(3)干燥温度：llO℃;

(4)热源：素烧或釉烧窑余热：

(5)干燥周期：30—40min。

2.5烧成制度

瓷片全抛釉釉烧制度为：烧成时间为60min，测温环温度为1096℃，窑长总共107节，其中1—17节为干燥窑。其窑炉烧成制度详情如表3所示。

通常要生产出砖形较好、热稳定性好，抛光后无针孔、不吸污、不藏污的产品是较为困难的。抛釉是全熔块釉，这就要求膨胀系数小，以保证其热稳定性的要求。而且透明度要高，能较好地呈现釉层下的纹样。熔块的高温粘度大，以保证烧成后釉层中气泡尺寸远远小于肉眼分辨尺寸，釉层抛光后“没有”气泡，不藏污，这些必须对抛釉熔块做特殊设计。要保证砖形好，必须对瓷片坯体组成、底釉组成、烧成制度等工艺参数进行控制。这样生产出的产品才能有高的优等率，企业才会有良好的经济效益。本文主要对砖形与热稳定之间的关系做一简要论述。

3 全抛釉瓷片的配方及化学组成

全抛釉瓷片的底釉、面釉、抛釉都采用大部分熔块加少量生料球磨混合而成，其详细的化学组成见表4。

瓷片抛釉是全熔块釉，为了在全抛釉层形成足够大的压应力，抛釉的膨胀系数一定要小于面釉。我们知道，瓷片面釉膨胀系数较小，抛釉比面釉膨胀系数还要小，这就是一个困难的问题：如果做到了抛釉的膨胀系数较小，可能会导致其砖形太凸，不能满足砖形的要求：如果做到了抛釉膨胀系数比较小，釉层温度太高，导致其透明度不好；如果坯体湿膨胀大，那就更难

解决问题了。因此，本文从瓷片全抛釉各釉层的应力情况进行分析，以满足坯釉的适应性，来获得砖形较好的产品。

4 瓷片面釉层应力分析

瓷片全抛釉的开发应用需要解决的核心问题之一就是在保持原有砖形不变的情况下，提高瓷片抗热震性。产品热稳定性差，会出现后期龟裂等问题，这归根结底还是由于瓷片坯釉适应性差引起的。原则上说，抛釉层中形成足够大小的压应力是决定产品热稳定性能否满足产品标准的关键（热稳定性好或釉面开裂）。

首先要确定釉层中形成多大的压应力产品热稳定才符合要求。坯体与釉层之间的膨胀系数与应力之间的关系如图2所示。

由图2可见，当坯体膨胀系数为62xl04/℃(20-450℃)时，釉层中的应力为零。根据稻田博的统计，保证釉层不开裂，热稳定性符合国家标准要求至少要形成大于500 kg/cm2压应力。也就是说，坯体膨胀系数应为7.2xlO-6/℃，坯体膨胀系数要比釉膨胀系数大0.5xlO-6/℃：如果要在釉层中形成llOOkg/cm2，坯体膨胀系数应为8.7xlO-6/℃，也就是说，坯体比釉膨胀系数大-6/℃就足够了。

我们知道，处于塑性状态下的物体，因为物体内各质点可以移动，所以不能形成应力。那么物体是要在从塑性状态转变为固化状态时刻才会产生应力，应力因膨胀系数的不同，产生不同的收缩率，进而产生了应力。当应力超过了材料的屈服值就导致制品的变形一砖形的变化。

一般底釉软化温度比坯体低很多，面釉又比底釉软化温度低。釉从高温塑性状态冷却到固化状态要经过一个所谓的“固化温度”-TR。釉的组成不同，软化温度也不同，从而“固化温度”也不同。根据一些学者的研究，“固化温度”应为软化点温度和转变温度的平均值。从“固化温度”开始，在釉层才会产生应力。一般釉的软化点T。为850℃左右，而转变温度T。为650℃。具体在实例中，固化温度大约为650℃，此时面釉就已经固化了。冷却后，在面釉层中开始形成应力。如图s3所示，在590～650℃，底釉和面釉膨胀系数相等，面釉中的应力为零。低于590℃时，面釉层中形成的压应力逐渐增大。冷却到室温，在面釉中形成的压应力约为l350kg/cm2。根据材料力学应力与应变关系式，如(l)式，且图3中应变量△1/Lo =1.8，所以在面釉层中形成的压应力为l350kg/cm2。实践证明，该产品热稳定性较好。

S=E△L/Lo=750x1.8 =1350kg/cm2(l)

其中，S-应力kg/cm2;

E-弹性模量kg/cm2，（陶瓷弹性模量变化不大，一般为750xl03）：

△L/Lo-应变量无量纲。

5 坯体与底釉应力分析

根据材料力学虎克定律，制品的变形与制品所受的应力成正比。全抛釉制品是由坯体、底釉、面釉和抛釉四部分组成。在这四层中形成的应力相互平衡，应力平衡的最终结果决定着制品的形状。这四部分的组成不同，产生应力的过程也不同，在各层产生应力的时刻和大小，以

及在冷却过程各层应力的演变过程也不同。因此本文重点描述底釉与坯体膨胀系数不同时，应力在冷却中的变化情况。然后再分析面釉与底釉因膨胀系数的不同引起面釉的应力变化和各应力之间平衡对制品砖形所产生的影响。

下面以某瓷片厂来进行实例分析。首先，我们在底釉的固化温度点上，把坯体与底釉的膨胀收缩率曲线重合在一起，结果如图4所示。如果a底釉>a坯体，冷却到固化温度时，釉的收缩要比坯体大，因而承受张应力。底釉膨胀系数又比面釉大．同时又承受面釉的压应力。因此底釉同时承受张应力和压应力作用，应力平衡的结果就是两者之差。这个平衡的和应力就是作用于坯体上的变形应力。这个应力的大小决定着制品的形状——砖形。

由图4可知，坯体与底釉的应变量△L/Lo=0.8，底釉与面釉的应变量△L/Lo =1.8，两者之差恰好为l。实践证明，这个砖形是符合要求的，也就是说，为了保证砖形符合要求，坯体所能承受的压应力应为750kg/cm2左右。坯体承受过大的压应力会龟背，坯体承受过大的张应力会上翘。同时也会导致制品的热稳定性变坏。

6 抛釉与面釉的应力分析

为了得到较好的产品，需要既满足面釉热稳定性的要求，又要满足制品砖形的要求。为了满足抛釉热稳定性要求，在抛釉层中必须形成足够大的压应力，即为500kg/cm2。抛釉膨胀系数要比面釉小0.5xlO-6/℃。瓷片全抛釉产品的面釉层厚度与抛釉层厚度之和与原来的面釉厚度基本相等。为了简化起见，把抛釉和面釉看成一层釉，按膨胀系数5.33xl0-6/℃考虑，坯体与底釉的应变量△L/Lo=0.33，底釉和面釉的应变量△L/Lo=1.5，两者之差为1.17。这个产品的砖形依然很好。我们把面釉和抛釉看成一层釉，面釉的膨胀系数比抛釉大，所以保证砖形两者之间的差值可能为1.0左右为宜。下面为某生产厂坯体、底釉、面釉和抛釉的膨胀系数(20～600℃)实测值，其应力情况示意图如图5所示。

7 结论

(l)要保证产品热稳定性符合国家标准，在抛釉层中要形成足够大的压应力，在本实验中至少需要500kg/cm2的压应力，且抛釉膨胀系数小于面釉膨胀系数0.5xlO-6/℃。

(2)抛釉、面釉、底釉和坯体应力匹配适当是保证产品有良好砖形的关键。在底釉中形成应力平衡后，总应力大小决定着坯体形状。底釉给予坯体一定的压应力，使坯体略呈龟背状为好。因此坯体需要形成约750kg/cm2左右的压应力。

(3)全抛釉釉层应力决定产品的热稳定性，坯体承受的应力决定砖形，只有两者之间都匹配适当，才是瓷片全抛釉产品的关键。生产过程的各个工艺参数都要控制好，才能达到生产作业优等率高的目标，取得良好的经济效益。