隱形光學浮雕陶瓷的裝飾新技術

摘要：本文主要論述了隱形光學浮雕陶瓷裝飾技術的研究及其在釉面磚生產上的應用。主要研究了釉層的微觀結構、入射光反射光過程以及高溫下熔融性能。結果表明，特殊花釉的配方組成、印油的性能、膠輥雕刻網點孔徑和深度、燒成制度對幻影釉面磚隱形浮雕裝飾效果有一定的影響。

關鍵詞：隱形 光學浮雕 幻影釉面磚 陶瓷裝飾

1 前 言

釉面磚具有多色彩、多變化等優點，在家居裝修中擔任著極為重要的角色。但目前釉面磚的各種裝飾技術都存在一個共同的缺點，即這種釉面磚只能呈現出單一的平面裝飾效果，如凹凸浮雕通過成形模具表面的凹凸設計，獲得浮雕效果。但由于釉面磚的釉層較厚，施釉后的凹坑會被釉料填充，造成雕刻效果不精確，并且邊角易產生薄釉、缺釉現象。因此，一般只適用于凹凸造型較大的浮雕圖案，不適用于精細的紋理，只能呈現單一的裝飾圖案效果。另外，瓷磚表面存在復雜的凹凸浮雕也不便于瓷磚的表面清潔。

為了突破現有釉面磚的單一平面裝飾，筆者通過多次試驗，終于研制出一種新的隱形光學浮雕幻影裝飾技術，并利用此技術開發出一種新型幻影釉面磚，這種釉面磚的特點是：在正常施了底釉、面釉的磚坯上，先用膠輥印普通的花釉，再采用特制的膠輥印上一種特殊的花釉，這種特殊花釉在高溫下具有較大的熔融能力，能夠在普通的花釉和面釉上熔融，并隱藏在其中。該技術突破了傳統裝飾理念，視覺效果非常獨特，從正面觀看，只能看到正常的裝飾圖案；從側面觀看，圖案像浮雕一樣，輪廓清晰的凸現在產品面上，且這些圖案的設計范圍廣，如活潑可愛的小動物、純真善良的天使或美麗動人的美人魚以及充滿生命力的植物等等，這些栩栩如生的形象，讓人覺得好像置身于美好的大自然或是童話中的魔幻仙境一般，頓感神奇無比。而用手指觸摸產品表面又無明顯的凹凸感，從而達到浮雕幻影的特殊裝飾效果，賦予瓷磚獨特的靈性，更便于與不同色彩的家居飾品搭配，成為天然石材在室內使用的替代品，可適用于室內地面、內墻鋪貼，也可以適用于外墻裝飾，應用前景廣泛。

2 試制過程

2.1特殊花釉配方的確定

特殊花釉由基礎釉粉、釉用原料、印油等組成，并按一定的配比進行球磨，制得適合特殊雕刻膠輥印刷的花釉。

2.1.1基礎釉粉的確定

基礎釉粉的熔塊釉式如下：

根據釉式計算熔塊的配料量，按配方稱量后混合均勻，將混合好的料粉輸送到窯爐內熔制，熔制溫度為1520℃±5℃，然后水淬成透明玻璃體，烘干破碎備用。

取備好的熔塊100份、高嶺土1.5份、適量甲基、三聚磷酸鈉和水混合進行球磨，磨好后的釉漿過325目篩，篩余0.15%~0.20%、含水率為28%，經除鐵、過篩、烘干、打粉后，獲得特殊花釉的基礎釉粉。

2.1.2表面張力（聚合力）大的印油配比的確定

表面張力（聚合力）大的印油配比見表1。

2.1.3特殊花釉配方的確定

特殊花釉配方如表2所示。

2.2特殊花釉膠輥雕刻網點孔徑和深度的確定

將特殊花釉在不同網點孔徑和深度的膠輥上進行印刷。試驗表明，當網點孔徑為2.0mm、深度為1.0mm時，雕刻膠輥印出的圖案浮雕效果最好。

2.3燒成制度的確定

將印了特殊花釉圖案的產品釉燒后，發現產品的平整度不夠理想，用手觸摸磚面有凹凸感，這主要是由于燒成制度不合理造成的。研究不同的燒成制度對產品的影響，經過大量的實驗，獲得了產品最佳效果的燒成制度曲線，其燒成曲線如圖1。

由圖1可知，釉面磚從室溫升溫到1130℃，用時38min左右，保溫7~8min，當降到1120℃時，再保溫9~10min，經自然冷卻，整個燒成過程用時90min。燒成制度對產品的影響較大，需嚴格控制好燒成制度。

2.4隱形光學浮雕幻影釉面磚的制作及試燒

隱形光學浮雕幻影釉面磚是在正常膠輥印花的產品上，經過特制膠輥印上特殊花釉的圖案，然后進入窯內，按圖1的燒成曲線進行釉燒，從而獲得特殊產品。

3 結果與分析

3.1隱形光學浮雕幻影釉面磚的表面裝飾效果

隱形光學浮雕幻影釉面磚，從正面看，產品圖案清晰、紋理過渡自然、仿石效果逼真，與正常生產的產品一樣；從側面看，在印有特殊花釉處的圖案像浮雕一樣，清晰地凸現在磚面上，讓人覺得似夢如幻、神奇無比，用手觸摸產品表面卻無明顯凹凸感。經檢測，產品各項指標與正常生產的釉面磚一樣，完全符合GB/T4100-2006附錄L、GB6566-2001中A類裝修材料和HJ/T297-2006標準要求。

3.2產品的釉層微觀結構(SEM)分析

為了了解特殊花釉圖案的厚度與面釉間的結合情況，采用日本電子JEOL JSM-6700F型掃描電子顯微鏡（SEM），對印特殊花釉的幻影釉面磚進行了表面和斷面微觀結構分析，其結果分別如圖2和圖3所示。

圖2中的深色區域是便于在電子顯微鏡下判斷花釉的位置而采用黑色水筆作的標志。圖2和圖3中的虛線是人為標注的面釉區域和特殊花釉區域間的大致分界線。由圖2可見，特殊花釉和面釉已完全熔為一體，兩者之間觀察不到明顯的界面，釉層表面光滑平整、均勻致密。圖3可進一步證實特殊花釉和其它釉已完全熔為一體，且整個釉層均呈無定形玻璃形態，微觀結構均勻，表明特殊花釉和面釉在高溫燒成過程中已充分熔融。從圖3中還可以發現，特殊花釉層表面和面釉層表面處于同一高度，表明特殊花釉沒有形成凹凸圖案，并且特殊花釉具有高度透明性，沒有破壞原有的裝飾圖案。

3.3特殊花釉對傾斜入射光的反射過程分析

通過對產品仔細觀察發現，只有在側光條件下才可清晰看到浮雕幻影效果，而且特殊花釉圖案比周圍的面釉光澤度更高，因為隱形浮雕效果主要是由于光的反射和折射現象引起的，而面釉一般只發生反射現象，因此特殊花釉比面釉具有更強的折射性能，從而使特殊花釉圖案更突出，在周圍相對暗的面釉背景襯托下，呈現浮雕幻影效果。特殊花釉對傾斜入射光的反射過程如圖4所示。

從圖4可看出，一束光從空氣中射入特殊花釉釉面中，一部分光在空氣/特殊花釉界面發生反射；一部分光進入特花釉中發生折射，此折射光線在特殊花釉/面釉界面發生二次反射和折射，被反射的光線在特殊花釉/空氣界面部分發生二次折射，二次折射的光線與一次反射光線平行，從而增強釉面反射強度。當特殊花釉的折射率越大，印制圖案線條越粗，其光澤強度越強。普通面釉折射率小于特殊花釉，因而其反射光強度及折射光強度低于特殊花釉，即光澤強度比特殊花釉要弱。因此，特殊花釉折射率越大，光澤度越高，從而使其印刷圖案更為突出，呈現奇特的浮雕幻影效果。印刷的圖案線條越粗，則膠輥的網點孔徑就需更大、更深才能夠保證印花時有足夠的花釉堆起，同時要求花釉的聚合力要高，否則這些堆起的花釉易散而影響浮雕幻影的效果。

上述分析可通過折射率測定和反射系數的理論計算得到證實。采用捷克LIM玻璃折射率測定儀（LUCIARI4）分別測定面釉和特殊花釉的折射率，其值分別為1.51和1.72。根據能量守恒定律可推導出反射系數m：

m=（n-1）2 /（n+1）2 （式中n為釉的折射率）

因為釉的折射率越大，釉對光的反射率也越大，根據上式可計算得到特殊花釉對光的反射率約為面釉的1.7倍。由于特殊花釉具有更高的折射率，因此具有更高的光澤度和更強的反射效果，使其在側光觀察時顯現浮雕幻影效果。特殊花釉表現出比面釉更高的折射率，這是由于其配方中含有鉛丹、碳酸鍶、硅酸鋯、氧化錫、氧化鈰等組成，這些物質均有利于增強釉的折射率。

3.4特殊花釉和面釉在高溫下熔融性能的分析（下接第15頁）

為了了解特殊花釉和面釉在高溫下的熔融性能，分別將特殊花釉和面釉制成了Ф3mm×3mm圓柱作為標準試樣，通過德國進口II-AP型高溫顯微鏡（見圖5）觀察其在加熱過程中形狀變化的情況，其結果如圖6所示。

由圖6可知，面釉的始融溫度1070℃和流動溫度1120℃較低，而特殊花釉的始融溫度1080℃和流動溫度1130℃較高，為了保證特殊花釉圖案的完整性，避免特殊花釉分散至面釉中，同時能夠保證特殊花釉充分熔入面釉中，手摸產品無明顯凹凸感，側光觀看浮雕圖案線條清晰，應在燒成制度上適當縮短高火1130℃保溫時間，同時延長低火1120℃保溫時間，這與前面所述的燒成曲線相吻合，從而在保證特殊花釉的完整性的前提下，讓特殊花釉圖案充分熔入面釉中，得到的產品釉面平整光滑，達到最佳浮雕幻影效果。

4 結 論

本文研究了一種新型的隱形光學浮雕陶瓷裝飾技術在釉面磚產品生產上的應用，為了使這種釉面磚產品達到神奇的隱形浮雕幻影裝飾效果，其成功與否的關鍵主要在于：

（1） 與面釉和普通花釉相適應的特殊花釉的配方組成，必須保證該特殊花釉在高溫下具有良好的熔融性能；與面釉和普通花釉相比具有更大的粘度和表面張力（聚合力），在嵌入面釉和正常裝飾的普通花釉中，不破壞原有裝飾圖案的完整性；具有良好的透明性能，不會遮蓋原有普通花釉裝飾圖案；必須具有比面釉和普通花釉具有更大的折射率，以保證側光觀看時可呈現浮雕幻影效果。

（2） 為使印刷的圖案清晰和浮雕幻影效果顯著，必須保證印制圖案具有一定的厚度，因此必須加大膠輥的網點孔徑與深度；同時，印油必須具有較好的潤滑性和表面張力（聚合力），從而使印刷的圖案完整不易散；必須有合適的粘度，否則在印刷時，運行到膠輥下部還沒有與磚面接觸，網孔內的特殊花釉就會自動滴落，而不能印花。但印油表面張力和粘度過大，將影響印花釉在膠輥網孔中的填充性。

（3） 合適的燒成制度，既可以保證特殊花釉的完整性，又可以讓特殊花釉表面圖案充分沉入面釉中，使得產品釉面平整光滑無凹凸感，達到最佳浮雕幻影裝飾效果。

參考文獻

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