李國平 何宇奇 張東升 何義力 付鵬程 黃辛晨 梁超成

(蒙娜麗莎集團股份有限公司 廣東 佛山 528000)

最近這十來年,我們公司開發(fā)了很多木紋磚和自然面釉面磚,在研發(fā)過程中,設計的工藝是在噴墨后噴上一道啞光透明釉,也叫保護釉(覆蓋釉),保護噴墨層不吸污更耐磨,同時外觀高端觸感細膩。該透明啞光釉的施釉方式分為噴釉或者淋釉,噴釉工藝參數特點是:低比重、低重量,淋釉類似全拋釉,但是比全拋釉的重量會低10g左右。施釉方式的選擇根據產品對表面質感的需求,和生產穩(wěn)定需求而定。我們開發(fā)的啞光透明釉具備幾個特點:低光澤度,一定的透明度,外觀觸感細膩,防污好,耐磨。針對啞光透明釉的品質需求,通過調整釉料配方中SiO2/Al2O3值,控制釉面的光澤度。如下面圖所示,當SiO2/Al2O3比值為8～10時,釉面光澤透明;SiO2/Al2O3比值大于11時,釉中析出的方石英,釉面粗糙、無光;SiO2/Al2O3比值約為5～6時光澤度在12～25之間,其光感柔和與木地板接近[2]。釉料配方中的氧化鋁主要是通過長石引入,試驗通過加入部分氧化鋁微粉,將配方的SiO2/Al2O3值控制在4.7～5.8之間,使其釉面用WGG60-E4光澤度計測量光澤度為12～18。氧化鋁(Al2O3)作為網絡中間體,通過調整釉中氧化鋁的含量可控制釉料的高溫粘度,從而達到調節(jié)釉面效果目的。此外,氧化鋁的引入有助于提高釉面的硬度、耐腐蝕性和化學穩(wěn)定性,但引入過多,釉面溫度升高,釉面質感較差。實驗結果表明,在釉料中添加5%～8%(質量分數)的氧化鋁微粉時,釉面光感、觸感效果等達到最優(yōu)。

圖1 SiO2/Al2O3比值對釉面的影響

如果要將瓷磚釉面光澤度控制在5-15度之間,有的透明度一定會在某種程度上受到限制。為了保證墨水在啞光透明釉中的發(fā)色好,已經噴墨花紋圖層不損失,控制好釉層厚度是關鍵點之一。公司目前使用噴釉工藝,用于生產這類瓷磚的主要啞光透明釉有三種編號:W8000、W8600、W8300。

1 保護釉的種類,性能特點及使用工藝參數

1.1 保護釉特點和相關產品系列

目前公司使用的主要保護釉料編號:W8000、W8600、W8300三個編號,這三個編號各有特性:W8000的光澤度最高,釉面皺;W8600的透明度最高,釉面觸感刺手;W8300光澤度最低,觸感最細膩,透感最差,偏乳濁。保護釉主要應用到的產品系列:羅馬森林、羅馬崗石、巴黎印象,經典石代某些自然面產品等等(見表1)。

表1 保護釉種類和產品使用系列

1.2 保護釉的使用工藝參數

目前公司三種主要保護釉的施釉工藝參數如表2所示,W8000、W8600,兩種主要用于噴釉工藝,W8300主要采用淋釉工藝。

表2 三種保護釉的施釉工藝參數

1.3 保護釉配方的最佳添加劑成分

三個主要保護釉(透明啞光釉)的主要釉用原料有長石、滑石、石英、方解石、氣刀高嶺土、氧化鋅、熔塊等。保護釉的添加劑主要是指在成釉粉入球的時候,為了使釉漿性能好而加入的甲基纖維素、三聚磷酸鈉、水分(球磨介質)、防腐劑等等。通過化學分析出來有效成分的硅,鋁,鈣,鎂,鉀,鈉,鋅等的化學成分如表4所示。原料釉粉入球球磨,根據所處的一年冬夏之中不同的季節(jié),氣候溫度的相關變化以及車間使用要求的變化適當調整添加劑的的比例,以達到我們想到的釉漿性能效果見表3。保護釉XRD圖如圖2所示。

圖2 保護釉XRD圖

表3 保護釉的主要添加劑成分

表4 三種保護釉的化學成分(質量%)

1.4 保護釉的釉漿性能

釉漿出球到出倉這段時間內要做兩次性能數據檢測。第一次是出球檢測釉漿的細度、流速、比重;放漿池后陳腐12小時候再測量粘度,不同釉的測量條件不一樣,W8000粘度測量:比重1.70的情況下用2#轉子60r/轉,釉料部把粘度范圍控制在80MPa·s以下,出倉后在生產線使用過程中基本是穩(wěn)定的,不會出現釉面不平的現象;W8600/W8300粘度測量:比重在1.80的情況下2#轉子60r/轉測量,把粘度范圍控制在小于140MPa·s,出倉后在生產線使用過程中基本穩(wěn)定,噴釉不會出現起泡,釉面不平的現象。主要釉漿性能指標如表5所示。

表5 主要釉漿性能指標

1.5 小結

本節(jié)的主要內容針對保護釉的種類、化學成分、施釉工藝參數,以及保護釉的主要釉漿性能指標的研究。由圖2得知,通過對化學成分的分析,了解到我們研究的保護釉鈣、鎂含量比較高,形成以鈣長石為主晶相并輔以少量鈉長石相的多晶相復合體,使得釉面手感柔和、質感細膩,此外微晶還能增強釉面的硬度和耐腐蝕性。由表4得知,保護釉引入ZnO作為助溶劑和發(fā)色增強劑,有利解決啞光木紋磚,自然面仿古鉆以及崗石發(fā)色困難的問題。由表2、表3、表5得知,保護釉的添加劑比例,釉漿的主要性能和釉漿的施釉工藝參數是相輔相成的,釉漿性能在很大程度上由配方的添加劑成分,還有球磨時間,球磨細度,釉漿的粒度級配;釉漿性能很大程度影響釉漿的施釉參數選擇。

2 釉漿性能對施釉工藝參數的影響

2.1 粘度對施釉工藝的影響

出球后的釉漿,過篩陳腐12h,在調整比重1.70/1.80的情況下用2#轉子60r/轉測量粘度。實驗中把粘度控制在不同的范圍之內做對比實驗,其他參數保持同等條件不變,以同樣的施釉參數噴釉,入窯燒成觀察結果。粘度對施釉的影響見表6。

表6 粘度對施釉的影響

2.2 細度對施釉工藝的影響

出球后的釉漿取出測量細度,把細度作為單一因素控制在不同的范圍之內做對比實驗,其他參數保持同等條件不變,以同樣的施釉參數噴釉,入窯燒成觀察結果。細度對施釉工藝參數的影響見表7。

表7 細度對施釉工藝參數的影響

2.3 比重對施釉工藝的影響

保持釉料粉原料成分不變,改變入球水分比列,把出球比重(單位g/mL)控制在三個不同的點,1.73/1.80/1.90,出球后檢測各個參數,把釉漿調成生產參數噴釉送入窯爐燒成,待觀察效果。比重對施釉工藝參數的影響見表8

表8 比重對施釉工藝參數的影響

2.4 流速對施釉工藝的影響

和流速關聯(lián)緊密的一個指標是粘度,他們之間可以互為表征。釉漿的粘度降低流速也隨之降低;流速升高的同時釉漿粘度也變大(見圖3)。

圖3 釉漿陳腐時間與性能指標變化圖

2.5 小結

本節(jié)主要針對釉漿的性能指標,以及性能指標對施釉工藝參數的影響做了大量的反向實驗研究。由表6得知,粘度對釉面的影響是很明顯的,粘度對流速也有影響,當粘度超過某個范圍之后就會出現釉面缺陷,生產變得不穩(wěn)定難以控制,原有的工藝參數不得不做出改變和修正。由表7得知,細度對瓷磚的影響很大,釉漿細度控制在0.4～0.6之間是比較合適又經濟實惠,當釉漿細度比較粗0.6～0.8之間,釉的性能也將發(fā)生某種改變,燒成后的釉面變得耐火度升高表面粗糙,透明度不夠,圖案不清晰。釉漿出球原漿的比重不低于施釉參數,一般對施釉工藝參數影響比較弱。

3 調整釉漿性能改進措施

3.1 合理搭配添加劑比例

釉漿中主要的添加劑是羧甲基纖維素、三聚磷酸鈉、防腐劑。釉漿中引入適量的甲基纖維素能顯著改善釉漿性能,提高釉面質量。甲基纖維素水溶液的粘度由其聚合度的粘度決定,而其替代度(醚化度)則為決定其水溶性大小的關鍵因素,因此實際使用時要選擇合適粘度及替代度的羧甲基纖維素。羧甲基纖維素是細菌的還是細菌的理想營養(yǎng)品,釉漿出球幾小時后細菌就開始分解羧甲基纖維素,使釉漿粘度降低,粘合力下降,釉漿容易沉淀。防腐劑的使用在這個過程中就顯得尤為重要。由圖3中可以看出來,陳腐36小時釉漿的流速開始下降,粘度開始下降。防腐劑可以防止甲基纖維素失效,保持釉漿性能的穩(wěn)定。甲基纖維素的加入量除了與其他添加劑一起配合加入外,甲基的加入量也要根據當時生產情況所處的季節(jié)進行調節(jié),夏季加多冬季少。釉料配方中的主要原料大部分為瘠性原料和部分高嶺土,整個釉漿系統(tǒng)的pH值偏酸性容易觸變,必須加入三聚磷酸鈉解凝。

3.2 出球釉漿性能的控制

控制好出球釉漿性能就是控制好一次性的球磨合格率。釉漿性能指標主要包括:細度、流速、比重、粘度,這四項指標衡量球磨合格率。在日常工作操作上,控制好球磨時間,球石大小的比例,料和球的比列,并根據球磨時間的變化即時補充球石。釉漿細度是指用100mL比重杯量取一杯釉漿過325目篩,用自來水沖洗,直至篩下水變?yōu)榍宄簽橹?倒出篩上的篩余烘干后所測出的重量。出球細度一般控制在0.4～0.6g 325目/比重杯之間。細度放大到0.6～0.8之間,釉漿性能出現一些變化,燒成后釉面變得粗造,透明度下降的厲害,圖案模糊不清。釉漿比重是釉漿與純水重量的比值,用100mL比重杯測定。一般控制在1.84～1.90之間,出球比重一般要控制在1.84～1.90之間,預留空間到釉線淋釉時調整。

3.3 陳腐期釉漿性能的控制

球磨出球檢測合格后放釉過篩120目,放入釉缸陳腐。陳腐時間過長甲基纖維素會失效,粘度會下降,流速會下降。陳腐時間24h以上,最佳時間48～72 h,流速到達50～70s最佳見圖3。時間太短不足以排完釉漿里面的氣泡,淋釉時容易出現針孔和釉坑。

4 結論

實踐證明,如果要在窯爐生產釉線順利執(zhí)行相關工藝參數,生產取得高質量,一定要控制好源頭,嚴格執(zhí)行釉漿的各項性能指標,提高一次性球磨合格率,控制釉漿陳腐時間,制備合格的釉漿。本文從保護釉的成分,保護釉添加劑成分,施釉工藝參數的影響因素以及改進釉漿性能指標的措施等等來闡述保護釉的控制方法。釉料的工藝性能僅靠原材料配方的調整是很難達到最佳使用效果的,必須通過合適的添加劑來進行合理的調節(jié)與改善才能實現。