日用陶瓷自释釉的研究

    杨云山

    

    （大埔县陶瓷产业管理办公室，梅州514299）

    摘 要：通过在日用陶瓷配方坯料中，加入一定量的水溶性碱性活化剂，用其制得的坯料，采用注浆成型方法制得的坯体，利用坯体的毛细管力，在干燥时水分向上迁移的载力作用，使坯体内的自由碱盐富集于坯体表面。在1280℃左右烧成，因其强烈的熔剂化作用而在制品表面形成釉层。此工艺免去了釉料制备与施釉两大工序，简化了工艺流程，从而可大大降低生产成本。

    关健词：日用陶瓷；自释釉；碱性活化剂；工艺控制

    1 引言

    按传统方法生产的有釉日用陶瓷制品，一般是在坯体表面施上一层釉料，然后通过适宜的温度与气氛烧成，使釉料在坯体表面熔融，形成一层玻璃质薄层。施釉的目的在于改善制品的技术性质与使用性能，并提高制品的装饰质量，增加美观。

    不需事先制备釉料，坯体也不施釉，只在配制坯料时添加一种或几种物质，采取一定的工艺措施，烧成后就能在坯体表面自动形成一层玻璃质的釉层，对于这种坯体不施釉，靠自身释放釉质覆盖坯体表面，称之为自释釉或自上釉的技术。释釉工艺的最大优点在于简化了陶瓷产品传统生产过程中制釉、施釉两大工序，缩短了生产周期、减少了生产成本。目前，国内一些陶瓷研究所、厂家进行过不懈的研究，也取得一定的成果，但是由于难度大而一直难于在生产中推广应用。

    本试验是探讨采用自释釉法生产日用陶瓷的可行性和关键技术，希望能为陶瓷生产厂家在这一技术领域试验研究，提供一定的依据和参考。

    2 工艺实验

    2.1试验所需设备

    25 kg小型球磨机，30 kg电子称，4寸小花瓶石膏模型，小型搅拌机，0.1 m3试验梭式窑。

    2.2工艺流程

    实验原料、碱性活化剂→按配方球磨细磨→高强磁除铁→陈腐→注浆成型→修坯→干燥→檢验烧成。

    2.3坯体配方

    本实验采用的坯料其组成以本地高岭土、粘土原料为主，配以一定量的长石、烧滑石等原料，1280℃烧成后瓷化程度好。从原料的化学组成看，碳酸锂：40.4%Li2O，碳酸钾：45.6%K2O。高岭土等原料化学组成见表1。

    通过多次试验，得出最佳配方组成（表2、表3）。

    2.4工艺参数

    将原料按配比称重入磨。

    料：球：水=1：2：0.55；

    水玻璃：0.5%；

    细度：300目筛余0.1 ～ 0.2%；

    泥浆用磁场强度1万高斯的除铁器除铁3次。

    2.5成型

    采用注浆工艺成型，产品为4寸小花瓶，注浆泥料含水率： 36 ～ 38%。

    2.6烧成

    本试验坯体采用0.1 m3试验梭式窑一次烧成，烧成温度为1280℃，从室温至1280℃的烧成时间为7.5 h，最高温度保温30 min。1280 ～ 850℃急冷，850℃后自然冷却至室温。

    3 讨论

    3.1自释釉原理

    本试验日用细瓷自释釉的原理是在坯体配料中，加入一定量的碱性活化剂，制成注浆料，成型为坯体。在干燥过程中，当水分借助于坯体毛细管的作用力扩散渗透，从坯体内部迁移至表面时，坯体内这些可溶性碱性物质，借助于水分向上扩散的作用，而富集于坯体表面。在烧成过程中，碱性活化剂与坯体其它化学成分发生反应，生成低共熔化合物，最终在胎体表面形成一层玻璃质薄层，即釉层。

    用这种技术制作的日用瓷器，与按常规方法生产的日用瓷器基本具有同样的釉面效果，而生产工艺流程则可大为简化，生产成本也可大大降低。

    3.2坯料粒度与颗粒组成

    坯体强度的好坏，除取决于瘠性料与塑性料的比例、粘土类原料的矿物组成、坯体的致密程度之外，坯体疏水性与坯料粒度及颗粒组成关系也对其有较大影响。如果坯料粒度过细，坯体过于致密，会降低坯体的毛细管效应，坯体干燥时内扩散阻力增大，水分难以迅速向坯体表面扩散并蒸发，自然也会影响到活化剂向坯体表面的迁移，使释釉效果减弱。如果坯料粒度过粗，坯体过于疏松，坯体的疏水性能过大，则会降低坯体干燥抗折强度。且烧成后外观较为粗糙，釉质缺乏细腻感。所以必须使坯体表面平整，无缺陷，具有适当的疏水性。为此，坯料细度采用标准筛300目检测，筛余量控制在0.1 ～ 0.2%内。

    3.3活化剂的选择与用量

    （1）活化剂的选择。根据试验原理，坯料中添加活化剂的种类与用量是自释釉的关键之一。试验选择多种熔剂作用强、与水亲和力大、水溶性好的碱性物质作为活化剂。最后采用Li2CO3和K2CO3两种作为活化剂进行释釉试验。注浆料配方中加入Li2CO3、K2CO3，在水份含量为38%时，泥浆触变性较大，但搅拌后可注浆半成品。

    （2）活化剂的用量。为了得到良好的释釉效果，同时考虑到其它因素，如辐射干燥的温度与时间、烧成温度等对释釉厚度、釉面外观质量、坯体烧结程度的影响，经多次试验，确定活化剂Li2CO3和K2CO3最佳用量分别为1%、2%。

    3.4坯体修坯

    坯体成型后，坯体内可溶性碱性物质，借助于水分于坯体毛细管的作用力扩散渗透，从坯体内部迁移至表面时，坯体渐渐干燥。坯体干燥后进行修坯，此时会把坯体表面可溶性碱性物质抹去，也就是把释釉抹掉，产品煅烧后没有自释釉的效果。为此产品应该在成型后稍为硬化有一定强度时进行修坯，即是应采用湿式修坯工艺。同时注浆应选用新的石膏模型。

    3.5 坯体干燥

    本试验干燥制度为：烘干房（或窑炉余热）干燥，干燥温度80 ～ 100℃，干燥时间2 ～ 4 h，在此条件下既保证液态水和活性碱盐通过坯体毛细管的作用力顺利迁移，又能使自由碱含量沿坯体厚度有一个合理的梯度分布。烧成后，表面能产生平滑而细腻的釉层，玻璃相含量和孔隙率从表面至背面平稳地变化，制品不变形，不开裂。

    4 结论

    （1）在日用陶瓷坯料中加入一定量的碱性活化剂，并采取相应的工艺措施，严格控制各项工艺技术参数，可制得质量符合要求的自释釉陶瓷制品。

    （2）采用强碱弱酸盐活化剂，有利于注浆料工艺性能控制，利于注浆成型。

    （3）自释釉工艺免去了制釉、施釉两大生产工序，大大简化工艺流程，可减少生产设备、生产场地占用，节约原料，提高工效。如推广使用可大大降低生产成本，提高企业经济效益。

    参考文献

    [1] 李家驹. 日用陶瓷工艺学[M]. 武汉理工大学出版社， 1992.

    [2] 杨子初， 唐锡怀. 自释釉瓷机理的研究[J]. 陶瓷工程， 1996（4）：3-12.