董煥俊　楊采彬　李小雨

(1 廣西欽州董煥俊陶藝有限公司　廣西 欽州　535000) (2 廣西師范大學(xué)　廣西 桂林　541004)

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坭興陶土配比對(duì)燒結(jié)性能影響的初步研究*

董煥俊1楊采彬1李小雨2

(1 廣西欽州董煥俊陶藝有限公司廣西 欽州535000) (2 廣西師范大學(xué)廣西 桂林541004)

摘要實(shí)驗(yàn)采用濕法成形工藝制成坭興陶坯片，考察五花泥和紫紅泥兩種陶土的不同配比對(duì)坭興陶坯片燒結(jié)性能的影響。結(jié)果表明，隨著紫紅泥在坭興陶坯片配方加入量的增加和五花泥在配方加入量的減少，燒結(jié)的坭興陶坯片的燒失率、吸水率和體積密度依次增大，而收縮率減小。

關(guān)鍵詞坭興陶五花泥紫紅泥燒結(jié)性能

前言

坭興陶產(chǎn)自廣西欽州，距今已有1 300多年的歷史。1915年坭興陶獲得在巴拿馬舉行的“首屆萬國博覽會(huì)金獎(jiǎng)”，是我國陶瓷界早期獲得的重要國際大獎(jiǎng)之一，享有很高的知名度。坭興陶以欽州本地特有的五花泥和紫紅泥為陶土原料，通過兩種陶土合理配比，經(jīng)煉泥、成形、裝飾、燒制等工序制作而成[1]。

五花泥和紫紅泥分別產(chǎn)自欽江東西兩岸，其中五花泥泥質(zhì)細(xì)膩、柔潤，可塑性和結(jié)合性強(qiáng)；紫紅泥泥質(zhì)堅(jiān)硬、耐火性好，收縮率小，但可塑性和結(jié)合性差，兩種陶土化學(xué)成分組成具有較大差異[2]。傳統(tǒng)坭興陶通常以五花泥和紫紅泥按6∶4或5∶5比例配比而成，組成的坯泥具有質(zhì)地細(xì)膩、可塑性好、生坯強(qiáng)度高、爐內(nèi)支撐度強(qiáng)等特點(diǎn)[3～4]。

近年來，隨著坭興陶的各種日用陶和工藝陶的開發(fā)生產(chǎn)，人們?cè)趥鹘y(tǒng)配比的基礎(chǔ)上，探索采用五花泥和紫紅泥的不同配比，以滿足不同產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，并希望產(chǎn)品達(dá)到最佳性能和效果，但不同陶土配比對(duì)坭興陶燒結(jié)性能的影響尚未見相關(guān)的研究報(bào)道。本研究通過對(duì)五花泥和紫紅泥兩種陶土的不同配比，觀察坭興陶燒結(jié)性能指標(biāo)的變化，為不同需要的坭興陶產(chǎn)品開發(fā)提供參考。

1實(shí)驗(yàn)

1.1陶土原料

本研究所用的五花泥和紫紅泥陶土分別產(chǎn)自于欽江東西兩岸傳統(tǒng)采礦口，五花泥質(zhì)地細(xì)軟，屬于軟質(zhì)粘土，顏色呈紅中夾雜黃白色，紫紅泥質(zhì)地堅(jiān)硬，屬于硬質(zhì)粘土，顏色呈紫紅色。這兩種陶土的化學(xué)成分見表1[5]。

表1　五花泥和紫紅泥陶土的化學(xué)成分(質(zhì)量%)

1.2儀器設(shè)備

QM-25L滾筒球磨機(jī)(長沙天創(chuàng)粉末技術(shù)有限公司生產(chǎn))；JCS-1000電子天平(凱豐集團(tuán)有限公司生產(chǎn))；DHG-9423A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱(上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司生產(chǎn))；TD3-65-12陶瓷燒結(jié)爐(宜興市騰達(dá)熱工科技有限公司生產(chǎn))等。

1.3實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1樣品制作

五花泥和紫紅泥采用球磨機(jī)按照傳統(tǒng)方法研磨，過60目篩后，將五花泥和紫紅泥分別按照100∶0，90∶10，80∶20，70∶30，60∶40，50∶50，40∶60，30∶70，20∶80，10∶90，0∶100的比例進(jìn)行坯料配制，采用濕法成形，將其制成長度40 mm，寬度20 mm，厚度5 mm的長方形坯片，每一組配料制作3個(gè)坯片樣品。

1.3.2樣品干燥

將制作好的坯片樣品在室溫環(huán)境下陰干，再放置于105 ℃烘箱烘干4 h至坯片完全干燥至恒重。

1.3.3燒成實(shí)驗(yàn)

將烘至恒重的坯片放置于陶瓷窯爐中燒結(jié)，參考有關(guān)文獻(xiàn)[5～6]，確定本實(shí)驗(yàn)的最終燒結(jié)溫度為1 140 ℃，并采取分階段升溫-保溫進(jìn)行燒結(jié)，在達(dá)到最高溫度(1 140 ℃)后保溫5 min，切斷電源，自然降溫，待降至室溫后則燒結(jié)完成，具體階段性升溫及其保溫時(shí)間見表2。

表2　坭興陶燒結(jié)階段性升溫與達(dá)到不同階段溫度的保溫時(shí)間

1.3.4樣品主要指標(biāo)測算

樣品吸水率根據(jù)國標(biāo)GB/T 3299-2011進(jìn)行測試，采用煮沸法按式(1)計(jì)算；樣品燒結(jié)收縮率按常規(guī)方法測量，按式(2)計(jì)算；樣品體積密度根據(jù)阿基米德原理進(jìn)行測試，按式(3)計(jì)算。

(1)

(2)

(3)

式中:w——樣品的吸水率,%;

s——樣品的燒成收縮率,%;

ρ——樣品體積密度,g/cm3;

ρ水——測試溫度下的水體積密度,g/cm3;

M0——樣品干燥時(shí)的質(zhì)量,g;

M1——樣品浸水飽和時(shí)的質(zhì)量,g;

M2——樣品浸在水中的質(zhì)量,g;

L0——樣品干燥時(shí)的長度,mm;

L1——樣品燒成后的長度,mm。

2結(jié)果與討論

2.1泥坯樣品成形分析

坭興陶的可塑性和結(jié)合性主要來自五花泥，與五花泥相比紫紅泥幾乎不具備任何的可塑性和結(jié)合性。在五花泥與紫紅泥的不同配比中，不含五花泥的純紫紅泥組的泥坯原料松散，無法成形，也因此有后續(xù)研究工作的五花泥∶紫紅泥為0∶100組數(shù)據(jù)。

2.2樣品燒結(jié)收縮率分析

本實(shí)驗(yàn)以坯片長度在燒結(jié)前后的變化表征燒結(jié)收縮率，不同陶土配比的收縮率變化見圖1。純五花泥的坯片燒結(jié)收縮率最大，為6.58%，然后隨著紫紅泥的加入以及紫紅泥在陶土配比中添加比例的增大，收縮率呈現(xiàn)依次減小的趨勢，五花泥與紫紅泥比例為10∶90即紫紅泥含量達(dá)到90%時(shí)，坭興陶坯片燒結(jié)收縮率為2.52%，其收縮率不到純五花泥收縮率的一半，可見坭興陶的兩種陶土配方，五花泥的收縮率較高，紫紅泥的收縮率較低。

圖1　不同陶土配比的坭興陶燒結(jié)收縮率

2.3樣品燒結(jié)燒失率分析

純五花泥坯片的燒失率為7.84%，隨著紫紅泥在坯片中含量的增大，坯片的燒失量也呈現(xiàn)增大的趨勢，五花泥與紫紅泥不同配比的燒失率變化見圖2。當(dāng)紫紅泥在坯片中原料構(gòu)成達(dá)到90%時(shí)，坯片的燒失率高達(dá)15.35%，是純五花泥燒失率的近兩倍，與一些文獻(xiàn)報(bào)道存在較大差異[5]。坭興陶燒結(jié)過程是一系列復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)過程，同時(shí)還伴隨著坯片加熱過程中分解產(chǎn)生的H2O和CO2等氣態(tài)產(chǎn)物的丟失，造成燒結(jié)過程中質(zhì)量的減少。

圖2　不同陶土配比的坭興陶燒結(jié)燒失率

2.4樣品吸水率分析

五花泥與紫紅泥不同配比的坭興陶燒結(jié)樣品吸水率變化見圖3。純五花泥坯片的燒結(jié)樣品吸水率為3.53%，隨著紫紅泥的加入以及其比例由低到高的增加，其燒結(jié)樣品吸水率呈現(xiàn)依次增大的趨勢，紫紅泥還有可能通過增大燒結(jié)品的孔隙率而造成吸水率增大。

2.5樣品體積密度分析

陶瓷的體積密度與吸水率是一對(duì)關(guān)聯(lián)度很密切的指標(biāo)，且在多數(shù)情況下體現(xiàn)出負(fù)相關(guān)的關(guān)系，即在材料構(gòu)成不變的情況下，陶瓷燒結(jié)品體積密度大吸水率就低，體積密度小吸水率就高。

不同配比坭興陶燒結(jié)樣品體積密度變化見圖4。在五花泥與紫紅泥的不同配比中，純五花泥坯片樣品的體積密度為1.86 g/cm3，隨著紫紅泥含量的增加，坭興陶燒結(jié)樣品的體積密度呈現(xiàn)增大的趨勢，當(dāng)紫紅泥含量達(dá)到90%時(shí)，坯片的體積密度為2.15 g/cm3，體積密度與前面的吸水率表現(xiàn)一致，即隨著紫紅泥比例的增大，燒結(jié)樣品吸水率和體積密度同步增大，這種體積密度與吸水率在坭興陶中兩者表現(xiàn)為正相關(guān)的關(guān)系，可能除了與兩種陶土的成分構(gòu)成不同有關(guān)外，與坭興陶燒結(jié)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也密切相關(guān)，還有待進(jìn)一步深入研究。

圖3　不同陶土配比的坭興陶燒結(jié)樣品吸水率

圖4　不同陶土配比的坭興陶燒結(jié)樣品體積密度

3結(jié)論

五花泥與紫紅泥兩種陶土構(gòu)成比例對(duì)坭興陶燒結(jié)性能存在重要影響。隨著紫紅泥加入比例的增大，燒結(jié)樣品的燒失率、吸水率以及體積密度表現(xiàn)為增大趨勢，而燒結(jié)品的收縮率則呈現(xiàn)下降趨勢。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，依據(jù)不同產(chǎn)品要求，可以通過調(diào)整兩種陶土的構(gòu)成比例以期達(dá)到最佳的產(chǎn)品性能。至于燒結(jié)品吸水率與體積密度的正相關(guān)關(guān)系機(jī)理，需要對(duì)包括燒結(jié)樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)等進(jìn)行更深入的研究。

參考文獻(xiàn)

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6王慧賢,吳伯麟.降低欽州坭興陶燒成溫度的工藝條件研究.中國陶瓷,2009,45(2):48～50

Preliminary Study on the Property Influence of Sintering Characters with Different Ratios of Nixing Pottery Clay

Dong Huanjun1，Yang Caibin1，Li Xiaoyu2(1 Guangxi Dong Huanjun Pottery Co.,Ltd,Guangxi,Qinzhou,535000)(2 Guangxi Normal University,Guangxi,Guilin,541004)

Abstract:To study the property influence of sintered pottery with different ratios of the wuhua clay and zihong clays, wet winding process are used to make nixing ceramic bases. The result shows that with the increasing of the zihong clay and decreasing of the wuhua clay in the ratio, the ignition loss rate, hygroscopic water rate and volume density of the sintering nixing ceramic bases increases successively, and shrinkage rate decreases. It suggests that the corresponding product performance of nixing pottery can be obtained by changing the ratio of the wuhua clay and the zihong clay.

Key words:Nixing pottery; Wuhua clay; Zihong clay; Sintering characters

中圖分類號(hào)：TA174.71

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1002-2872(2016)03-0034-04

通訊作者簡介：李小雨(1994-)，本科；主要從事坭興藝術(shù)陶研究。

*作者簡介：董煥俊(1971-)，本科，工程師；主要從事坭興陶工藝研究。