趙秀娟 熊超圓 陳光

摘 要： 本文簡單探討了拋釉磚產(chǎn)生針孔的主要原因，同時探討了陶瓷墨水在拋釉磚生產(chǎn)過程當(dāng)中對針孔產(chǎn)生的影響。

關(guān)鍵詞： 陶瓷墨水；拋釉磚；針孔缺陷

1 前言

自陶瓷噴墨打印技術(shù)誕生以來，隨著全球陶瓷噴墨技術(shù)的發(fā)展，陶瓷生產(chǎn)技術(shù)的不斷迭代，陶瓷印刷技術(shù)的進步和創(chuàng)新是現(xiàn)代陶瓷發(fā)展的重要推力，為陶瓷裝飾效果的多樣化和個性化提供技術(shù)支持。自上世紀(jì)70年代現(xiàn)代建陶工業(yè)在我國興起至今，從2000年世界上第一臺陶瓷噴墨打印機問世，到2008年希望陶瓷機械設(shè)備有限公司研發(fā)成功第一臺國產(chǎn)噴墨打印機，陶瓷印刷技術(shù)經(jīng)歷三次革命，第一次革命是絲網(wǎng)印刷技術(shù)，第二次革命是輥筒印刷技術(shù)，噴墨印刷技術(shù)則被稱為陶瓷印刷技術(shù)的第三次革命。每一次陶瓷印刷技術(shù)的革命均引領(lǐng)了陶瓷行業(yè)發(fā)展的潮流，帶來了巨大的反響，陶瓷噴墨打印技術(shù)由于其比絲網(wǎng)印花和輥筒印花有著無可比擬的優(yōu)勢，在全球迅速發(fā)展并得到普及。[1-4]

陶瓷印刷技術(shù)的革命，也是瓷磚種類的革命史，從最早期的釉面磚，到拋光磚，瓷片，到現(xiàn)在的拋釉磚、仿古磚、巖板等。目前市場上的主流產(chǎn)品大理石瓷磚，是指具有天然大理石逼真紋理、色彩和質(zhì)感的一類瓷磚產(chǎn)品，其具有天然大理石逼真的裝飾效果和瓷磚的優(yōu)越性能，摒棄天然大理石的各種缺陷，它是建陶行業(yè)劃時代的革新者，也是現(xiàn)代頂級瓷磚制造工藝的代表作。

近幾年，隨著市場的變化，以及產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重的問題，陶瓷企業(yè)在生產(chǎn)制造大理石瓷磚時，不斷的拉快窯爐速度，提升產(chǎn)量，從最開始的燒成周期90min左右到目前的30min甚至10min。瓷磚生產(chǎn)提速，不僅對窯爐燒成，瓷磚的配方要求等提出了嚴(yán)格要求，同時也對陶瓷墨水的性能提出了更高的要求。

近期，國內(nèi)廣東瓷磚產(chǎn)區(qū)，某陶瓷企業(yè)生產(chǎn)800mm×800mm拋釉磚系列產(chǎn)品，出現(xiàn)生產(chǎn)深顏色版面，釉面容易出現(xiàn)針孔缺陷的問題?；诖吮疚膹哪浞浇Y(jié)構(gòu)組成、釉料成分分析、施釉方式、燒成等方面，簡要分析產(chǎn)生此類現(xiàn)象的原因。

2? 客戶生產(chǎn)狀況

該客戶窯爐長200m，燒成周期40min，燒成溫度1160℃，坯體厚度9mm，瓷磚規(guī)格800mm×800mm。

其使用的釉用原料礦物組成如表1。

其底釉配方如表2。

底釉磨好以后，外加10%的硅酸鋯增加白度。

其拋釉配方如表3。

該陶瓷企業(yè)生產(chǎn)該類產(chǎn)品有兩條對比線，除拋釉的施釉工藝不同外，使用的陶瓷墨水相同，釉線和窯爐生產(chǎn)條件基本相同，面釉和拋釉也相同，兩條生產(chǎn)線都是淋面釉，其中一條線采用噴拋釉（圖1）的方式，另外一條線采用淋拋釉（圖2）的方式。經(jīng)過現(xiàn)場觀察，不論墨水顏色打多深，采用噴拋釉和淋拋釉的方式，施完拋釉以后，磚面拋釉都十分平整光滑，無肉眼可見的針孔或者凹釉缺陷，其缺陷都為瓷磚燒后產(chǎn)生，且采用淋拋釉工藝的生產(chǎn)線其針孔缺陷明顯少很多。

該陶瓷企業(yè)按照以上噴拋釉的方式燒制的全拋釉產(chǎn)品針孔缺陷如下圖3：

不同墨水灰度的針孔情況見表4。

說明：不同顏色墨水簡稱：藍色為C、紅棕為M、桔黃為Y、鐠黃為K、黑色為HEI、包裹紅為HONG。

3? ?結(jié)果與討論

試驗分析：

①由單色實驗可知，藍色、棕色、黃色、桔色、黑色、包裹紅單色本身并不容易出針孔；

②由疊色實驗可知，墨水顏色疊加越深，越容易有針孔。

全拋釉釉面出現(xiàn)針孔、熔洞的原因可以從以下幾個方面考慮：磚坯粉料成型方面、釉料方面、淋釉方面、燒成等方面考慮。

3.1磚坯粉料成型方面

（1）配方或者選材不合理，導(dǎo)致燒失量過大，始熔點過高或者過低，不能和釉料始熔點相匹配。

（2）球磨加工不夠精細，過篩除鐵不徹底，導(dǎo)致雜質(zhì)針孔，可以加強過篩除鐵。

（3）壓機壓制后，磚坯表面有粉團或者假顆?；蛘呃w維狀雜質(zhì)存在，調(diào)整粉料顆粒級配，必要時在壓機進料口加多篩網(wǎng)，磚坯表面的纖維雜質(zhì)可以在干燥窯加裝噴火槍燒掉。

（4）磨坯過深，導(dǎo)致坯體表面有小孔，適當(dāng)磨淺即可。

（5）壓機壓力過大，導(dǎo)致燒成時排氣困難。

（6）坯體由低溫雜質(zhì)造成，如低溫煤粉，或者低溫大顆粒。

（7）坯體干燥落臟。

3.2釉料方面

（1）面釉中鋁含量過低，或配方不合理，導(dǎo)致面釉耐火度或始熔點不能匹配燒成條件，目前多數(shù)陶瓷廠要求面釉中鋁含量要達到30%以上。

（2）和面釉相比，拋釉配方對針孔的影響較小，一般要求拋釉硅鋁總量達到55%以上，從而提高配方的穩(wěn)定性，生產(chǎn)實踐中，當(dāng)生產(chǎn)出現(xiàn)針孔時外加氧化鋁漿也是有效措施之一。

3.3淋釉方面

（1）磚坯掃灰除塵不徹底，可以調(diào)整掃盤和風(fēng)機。

（2）坯溫過低，坯溫低于70℃容易出現(xiàn)淋面釉針孔，可以升高干燥溫度，將淋面釉前坯溫控制在80-90℃。

（3）淋面釉前噴水不足，一般應(yīng)不低于12g（300×600盤）。

（4）噴水柜與面釉鐘罩距離過遠，導(dǎo)致淋釉時坯面過干，噴水柜和鐘罩距離應(yīng)保持2-3m左右距離。

（5）面釉拋釉釉漿氣泡較多，可以通過增加陳腐時間，降低釉漿粘度，減慢淋釉設(shè)備速度，或加入三聚，解膠劑等添加劑解決。

（6）淋拋釉前坯溫過低，可以提高噴墨后干燥溫度，一般淋拋釉前坯溫應(yīng)控制在50-60℃。

（7）噴墨圖案太深產(chǎn)生排墨針孔，可以升高小干燥溫度，或者提高拋釉比重。

（8）適當(dāng)拉長窯爐的燒成時間，保證有充足的排氣時間[6]。

3.4燒成方面

（1）氧化帶過短或高溫區(qū)過長，導(dǎo)致坯體排氣不徹底。

（2）高溫區(qū)溫度過高，導(dǎo)致坯料或釉料過火，打破坯釉配方設(shè)定的平衡，從而導(dǎo)致針孔。

（3）氧化帶和高溫區(qū)溫差過大[6]。

從現(xiàn)場觀察分析來看，不論墨水顏色打多深，采用噴拋釉和淋拋釉的方式，施完拋釉以后，磚面拋釉都十分平整光滑，無肉眼可見的針孔或者凹釉缺陷，其缺陷都為瓷磚燒后產(chǎn)生，且采用淋拋釉工藝的生產(chǎn)線其針孔缺陷明顯少很多。故可以排除磚坯粉料成型方面的原因。從表2和表3可知，面釉和拋釉中的氧化鋁含量也基本上在合理范圍，因此，也可以排除釉料的配方問題。主要問題應(yīng)該還是墨水墨量大，和所采用噴釉工藝的原因。眾所周知，瓷磚生產(chǎn)過程當(dāng)中，采用淋釉工藝其釉面會比噴釉工藝釉面更加平滑細膩。

從陶瓷墨水角度考慮該問題，首先，目前市面上使用的陶瓷墨水都是有機溶劑體系，其本身和水不溶，由于釉漿是水性的，油水不溶，當(dāng)墨量過大時，勢必容易造成排墨凹釉的問題。單色實驗表明，藍色、棕色、黃色、桔色、黑色、包裹紅單色本身并不容易產(chǎn)生針孔，疊色實驗表明，墨水顏色疊加越深，越容易有針孔。陶瓷墨水主要成分包括有機溶劑、超分散劑、無機陶瓷色料、少量添加劑。一般而言不同顏色的陶瓷墨水其有機部分相差不大，主要是其中的無機陶瓷色料決定其發(fā)色效果。陶瓷色料，是以過渡金屬、稀土金屬或其他金屬為發(fā)色元素，以某種晶型為載色母體的人工合成的用于陶瓷著色的礦物[7]。陶瓷墨水色料中，一般常用色料為以下幾類：

（1）鈷藍色料。

鈷藍色料主要以鈷為發(fā)色元素，CoAl2O4尖晶石系列、鈷硅2CoO-SiO2系列、鈷硅鋅系列2（CoZn）OSiO2，鈷藍色料的制備常用的原料為氧化鈷、氧化鋁、石英、氧化鋅。

（2）紅棕色料。

紅棕色料有Cr2O3、Fe2O3、ZnO系列，Cr2O3、Fe2O3、ZnO、NiO、MnO2系列，Cr2O3、Fe2O3、MnO2系列等。Cr2O3、Fe2O3、ZnO系尖晶石結(jié)構(gòu)紅棕色料，該色料的主晶相是鋅鐵尖晶石（ZnFeO4）、鉻鐵尖晶石（FeCrO4）、鋅鉻尖晶石（ZnCrO4）[7-12]。

（3）桔色（黃棕）色料。

黃棕色料制備的主要原料為氧化鐵、氧化鉻、氧化鋅、氧化鋁。墨水色料中的Cr2O3、Fe2O3、ZnO、Al2O3在燒制過程中會形成多種不同的尖晶石結(jié)構(gòu)，從而表現(xiàn)出不同的顏色。

（4）鐠黃色料。

鐠黃色料制備的主要原料為氧氯化鋯、氧化鋯、氧化鐠、石英[7]。

（ 5）黑色色料。

鈷黑色料有Cr-Fe、Co-Cr-Fe、Co-Mn-Fe、Co-Cr-Mn-Fe、Co-Cr-Ni-Fe、Co-Cr-Ni-Mn-Fe、Co-Cr-Al-Mn-Fe、Co-Cr-Ni-Fe-Si、Cr-Ni-Fe、Cr-Ni-Fe-Mn、Cr-Ni-Fe-Cu、Cr-Ni-Fe-Mn-Cu、Cr-Ni-Fe-Mn-Cu-Al等尖晶石系列黑色，主要原料為氧化鈷、氧化鉻、氧化鐵、氧化鎳[7]。

（6）包裹紅色料。

包裹紅墨水主要是采用液相法制備的硅酸鋯包裹硫硒化鎘大紅色料。

從陶瓷墨水的無機色料組成來看，其色料原料中很多氧化物是釉料的強助熔劑，容易導(dǎo)致釉面低溫甚至過燒。以目前陶瓷噴墨打印技術(shù)，每平方米瓷磚上打印的墨量只有幾克到20g左右，影響不會太大。因此，導(dǎo)致以上針孔的主要原因應(yīng)該是，由于墨水墨量加大，油性溶劑增多，在采用噴釉工藝時，由于釉漿比重更低，水分含量更大，過多的水分逐漸透過墨水層滲入坯體，在燒成前段的排水階段隨著溫度升高，體積劇烈膨脹，但由于墨水層油性相對較重，不利于水分快速蒸發(fā)排出，進而在個別點位上聚集，達到一定程度之后沖破釉層形成針孔。而采用淋釉工藝，由于其釉漿比重更高、水分相對要少、釉幕更均勻，因此不容易產(chǎn)生微氣泡，所以缺陷更少。因此，筆者認(rèn)為應(yīng)該從兩方面著手，第一是將噴釉工藝換成淋釉工藝，第二采用油性更低的體系陶瓷墨水，減少疏釉和微氣泡的產(chǎn)生。

筆者后面為該客戶提供了一套親水性體系的陶瓷墨水，在沒有改變施釉方式的前提下，大大減少了其生產(chǎn)深色版面出現(xiàn)針孔的狀況。

4 結(jié)論

（1）采用低油性體系的陶瓷墨水或者親水性體系的陶瓷墨水，可在一定程度上減少全拋釉瓷磚生產(chǎn)深色產(chǎn)品時，容易出現(xiàn)針孔缺陷的問題。

（2）采用淋釉工藝替代噴釉工藝，一定范圍內(nèi)提高拋釉的比重，釉面缺陷會更少一些。

參考文獻

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