高清三維凹凸釉面磚的研制

余國明 王貴生 李少平 王 勇

（廣東宏陶陶瓷有限公司，廣東佛山528000）

0 前言

陶瓷磚家族中的一個大類--釉面磚，它具有多色彩、多變化等優(yōu)勢，使其在家居裝修中擔任著極為重要的角色，是廚房、衛(wèi)生間、陽臺等空間裝飾的主力軍，這些私密空間更追求藝術品位，更追求時裝化[1]。釉面磚表面裝飾技術有絲網(wǎng)印刷、膠輥印刷，與絲網(wǎng)印花比較，膠輥印花無網(wǎng)格痕跡，仿真程度高，但一般只限于平面印刷[2-4]。因此，目前釉面磚局限于平面，與個性化的需求存在矛盾。最新發(fā)展的噴墨打印技術摒棄了膠輥印花的缺點，可在凹凸面上噴墨印刷和易于實現(xiàn)個性化裝飾，已在釉面磚裝飾中獲得廣泛應用[2,3]。但噴墨打印也有其缺點：（1）墨水色彩缺乏暖調顏色[2]；（2）打印速度較慢；（3）噴墨打印設備的購置和維護費用相當高。

本工作研究在不對現(xiàn)有釉面磚配方及生產(chǎn)工藝參數(shù)做出重大改變的前提下，采用高清三維膠輥印刷技術進行凹凸釉面磚裝飾，探討成型工藝、粉料顆粒級配、釉料性能等工藝因素對凹凸釉面磚三維膠輥印花效果的影響，期望通過相關工藝參數(shù)優(yōu)化，實現(xiàn)凹凸面高清的石材天然紋理的印刷效果。

1 試驗

1.1 坯體制備

噴霧造粒后粉料采用沖壓成型制備面磚素坯，在坯體表面形成凹凸圖案（磚面凹凸位高低差為1.5～6.0mm）。坯體配方為：A類高溫瓷砂16%，B類高溫瓷砂20%，廢磚坯3%，拋光廢渣18%，釉面磚污泥廢渣10%，黑粘土15%，白粘土5%，石片土10%，硅灰石3%。成型后坯體先在80～220℃干燥20～25min，然后在1100℃素燒，經(jīng)素燒后坯體的吸水率為17～19%。

1.2 釉料組成及配方

1.2.1 釉用原料

主要釉用原料及其化學組成見表1。

1.2.2 底釉和面釉配方組成

底釉配方為：D6熔塊24.3%，長石粉6.8%，燒滑石30.0%，氧化鋁6.6%，硅酸鋯6.6%，石英8.0%，高嶺土7.7%，其它10%；面釉配方為：M16熔塊41.7%，T88熔塊33.8%，M28熔塊9.8%，T108熔塊9.8%，高嶺土4.9%。底釉和面釉的化學組成見表2。

1.3 花釉的制備

首先將印油、基礎釉粉、色料，按一定比例混合球磨制備成花釉，再采用本公司專門設計的雙層膠輥在凹凸磚面上進行印花，最后進行釉燒。最高釉燒溫度為1135℃，釉燒時間80～90min。

2 結果分析與討論

表1 釉用原料化學組成Tab.1 Chemical compositions of glaze materials

表2 底釉化學組成Tab.2 Chemical compositions of base and surface glazes

2.1 成型工藝的研究與粉料粒度的優(yōu)化

為實現(xiàn)凹凸效果，釉面磚坯表面設計成凹凸圖案，若采用傳統(tǒng)的反打成型工藝（磚表面朝下，背面朝上），一是脫模困難，壓制好的產(chǎn)品在推出?？驎r易將凸位的邊角位推變形，甚至產(chǎn)生破損，影響凹凸效果及沖壓質量；產(chǎn)品在生產(chǎn)線的輥棒上運行時會因凹凸不平而產(chǎn)生震動從而破壞凹凸效果及出現(xiàn)裂坯、爛坯；同時模具磨損快，且沖壓的速度不能快，制約了生產(chǎn)。二是凹凸位差別大時，若采用反打成型，磚坯表面厚薄不同位置的磚坯致密度相差過大，造成素坯的凹凸位吸水率差別大，影響淋釉質量。因此，為了保證產(chǎn)品的凹凸效果及提高沖壓的成品率，穩(wěn)定生產(chǎn)，本工作通過反復實驗，突破傳統(tǒng)反打工藝思維定勢，采用磚表面朝上的正打成型工藝。

采用反打工藝進行半干壓成型操作時，產(chǎn)生的振動會使較細的粉料通過大顆粒的間隙向下運行，從而可保證成型后下表面（磚正面）光滑平整，這也是采用反打工藝的的原因之一。但本試驗使用相同顆粒級配的粉料，采用正打工藝時，發(fā)現(xiàn)成型后坯體經(jīng)素燒后，坯面有明顯的大顆粒，特別粗糙，經(jīng)釉線淋釉后，釉面有波紋釉、釉泡等釉面缺陷，不符合企業(yè)對陶瓷釉面磚釉面缺陷的控制要求。因此，為滿足正打新工藝要求，本工作通過對噴霧塔噴片、旋流片及柱塞漿磚進行調整，從而對粉料的顆粒級配進行優(yōu)化。正打新工藝與傳統(tǒng)反打工藝所用粉料的顆粒級配如表3所示?？梢?，優(yōu)化后的粉料粒度較傳統(tǒng)工藝所用粉料更細小，按此粉料成型出的磚坯表面光滑，淋釉后釉面無明顯缺陷產(chǎn)生。

2.2 釉料性能參數(shù)的優(yōu)化

凹凸釉面磚坯表面凹凸設計，給施釉工序帶來了極大的困擾，普通釉料使用時，凹位易積釉，凹凸連接處易產(chǎn)生露底、縮釉、裂釉、流釉等缺陷，且印花時面釉吸附不牢，易粘粉，產(chǎn)生白點白邊，凹凸效果不好，立體感不強。

為改變這種狀況，本工作對釉料性能進行了優(yōu)化，結果表明適當?shù)貙⒂粤系暮式档停岣哂粤系谋戎嘏c粘度，生產(chǎn)的凹凸釉面磚立體感強，圖案紋路清晰，仿石效果逼真。調整前后釉料性能對比見表4。

表4 釉料工藝參數(shù)Tab.4 Technical parameters of glazes

表5 專用印油配方組成Tab.5 Recipe of the printing ink

表6 不同花釉配方組成和性能Tab.6 Recipes and properties of different roller printing glazes

2.3 印刷花釉的研發(fā)

試驗發(fā)現(xiàn)，采用現(xiàn)有印油制備印刷花釉時，由于印油聚合力、潤滑性不好，不能夠在凹凸不平的磚面上印刷出完整清晰的圖案。分析發(fā)現(xiàn)，釉面磚由于凹凸位高度差較大，膠輥的材質軟，下壓高度大，輥筒與磚面的摩擦力大，如要保證印刷的圖案網(wǎng)點不受外力的作用而變形和避免在膠輥上的網(wǎng)孔因外力的擠壓而變形時花釉難于填充的問題，必須保證花釉有較高的聚合力和彈性，以確保在外力作用下不變形不軟蹋；同時還要求其潤滑性好、滲透力強，以保證花釉能夠填充到膠輥因受外力作用而變形的網(wǎng)孔內(nèi)，并在與釉坯接觸時瞬間將網(wǎng)孔內(nèi)的花釉印在磚面上而形成清晰完整的圖案[5]。

圖1 不同配方組成花釉的裝飾效果Fig.1 Decorative effects of different roller printing glazes

花釉主要由釉粉、色料、印油組成。因此，為制備滿足凹凸面磚膠輥印刷工藝要求的花釉，印油的性能非常關鍵。結合現(xiàn)有普通印油的性能，本工作通過多次試驗，研制出性能優(yōu)異的專用印油，在此基礎上調配出適合高清三維凹凸釉面磚膠輥印花裝飾工藝所需的花釉。專用印油的配方組成見表5，其比重為1.07，粘度為450 mPa·s。不同花釉配方組成及其相應的印花效果分別如表6和圖1所示。

從圖1可見，1#花釉印花效果很差，凹位完全沒有圖案，紋理不清，有大量白點；2#花釉印花效果不理想，凹位可見少量圖案但模糊不清，紋理不清晰，有大量白點；3#花釉印花效果不太理想，凹凸位連接處圖案連續(xù)，紋理圖模糊，且有白點；4#花釉印花效果較好，凹凸位高度差小的產(chǎn)品凹凸位連接處圖案連續(xù)，紋理清晰，但凹凸位高度差大的產(chǎn)品凹位印不到花（圖1d）；5#花釉印花效果較好，凹凸位高度差小的產(chǎn)品凹凸位連接處圖案連續(xù)，紋理清晰，但凹凸位高度差大的產(chǎn)品凹位圖案模糊且有白點（圖1e）；6#花釉印花效果好，凹凸位高度差達6mm的磚面上圖案清晰，凹凸位連接處圖案連續(xù)不間斷，仿古效果逼真，成品在40倍帶高刻度的放大鏡下觀察，網(wǎng)點呈規(guī)整的小圓點，間距一致，可清楚的看出網(wǎng)點密集統(tǒng)一的分布在一條直線上，在圖案密集處每毫米線段上可見不少于4個網(wǎng)點，完全達到高清三維凹凸釉面磚所要求的圖案清晰度。

3 結論

采用高清三維膠輥印刷技術，成功實現(xiàn)了凹凸釉面磚表面高清的石材天然紋理的印刷效果，突破了傳統(tǒng)技術的約束。開發(fā)的高清三維凹凸釉面磚產(chǎn)品散發(fā)出能工巧匠精雕細琢后的天然石材獨有的韻味，增強的浮雕表現(xiàn)力，極大地豐富了釉面磚的裝飾效果。凹凸釉面磚的出現(xiàn)滿足了人們對高品味和個性化生活環(huán)境的追求，將成為釉面磚中的新寵，市場前景廣闊。

1黃惠寧.中國墻地磚產(chǎn)品的發(fā)展趨勢與策略分析.佛山陶瓷, 2008,(12):1～7

2吳建青,尹虹.建筑衛(wèi)生陶瓷技術展望.中國陶瓷,2006,39(1): 32～34

3俞康泰.從意大利國際陶瓷展會看瓷磚裝飾技術的發(fā)展和動向.中國陶瓷,2005,41(1):7～8

4余國明.高檔無光凸印花釉的試制.中國陶瓷工業(yè),2001,8(2): 43～45

5楊潔,張勇,易志慧等.陶瓷印油表面張力變化的研究.中國陶瓷,2006,42(4):31～35