鉆砂釉面磚的研制

余國明

（廣東宏陶陶瓷有限公司，佛山 528237）

1 前言

天然石材以其獨特的圖案、光滑細膩的表面和特殊的反光效果，在高檔室內裝修中起著畫龍點睛、提升裝修品質和品味的作用。特別是現代高檔裝修追求燈光與石材的相互襯托，燈光的合理運用與石材本身對光線的折射與反射等獲得特定的光影效果，進一步增加高檔石材的雍容華貴的裝飾效果。例如，一些如砂糖狀的結晶巖石（又名細晶巖、金砂石）等，這些石材在燈光照射下，其巖石內的細小石英晶體、輝石粒及細小云母片等會發出如碎鉆砂狀閃爍的星光。再加上表面經過打磨處理后，光滑細膩，顯得高檔、典雅。但是，高檔天然石材具有的稀缺性注定其無法滿足日益擴大的市場需求。隨著我國社會經濟的不斷發展和人們生活水平的提高，對家居裝飾要求也越來越傾向于個性化設計，對裝飾材料的獨特效果不斷提出更高的要求。因此，如能在大規模自動化生產的墻地磚技術上，開發出表面具有如巖石內的細小石英晶體、輝石粒及細小云母片等會發出如碎鉆砂狀閃爍星光的墻地磚產品，必然會在陶瓷裝飾技術中產生明顯的技術革新，引領陶瓷裝飾技術的發展，進一步拓展陶瓷裝飾市場，具有可觀的經濟效益。

高檔石材中是通過特定形狀的晶體對光線的反射而獲得特定的光影效果。在普通墻地磚上"仿生"這種結構，需要解決如下問題：

（1）反光體的形成

反光體是能夠對光線起到反射作用的作用面。這個作用面可以為一定尺寸的晶體的光滑面或者玻璃體的光滑表面。最佳的反光體是鉆石，一般具有57個切面可供反光。但這種極限條件無法復制在天然石材或者墻地磚中。石材中是依靠相對分散、具有特定形狀和一定尺寸的晶體來反射光線的，這種特殊形狀的晶體釉料如輝石（CaMgSi2O6）或者梢石（CaO·SiO2·TiO2）等，在側光或燈光照射下，會反射出閃爍的星光，但這些晶體釉料需要特殊的環境（高溫、緩慢地析晶）才能生成，這對于采用輥道窯快速生產的墻地磚而言是不容易實現的，但墻地磚的釉層表面具有少量晶體和大量玻璃態物質，為形成光滑的表面提供了可能性。在實際制備中，需要將墻地磚的表面制備成丘陵狀的圓形反射面，也就是說，需要獲得特定的反射面，才能獲得既定的目標。

（2）反光體的分布

若獲得如星光狀的反射效果，反光體的數量應較多且能夠在多個方向上對光線產生反射。目前有結晶釉的生產技術，可以在釉層中獲得一定數量的晶體，能夠起到反光體的作用。但是，這些方法獲得晶體一般都比較大，而且數量相對較少，實際起反射的釉層面積相對較少。更重要的是，這些晶體的取向會影響到對光線的反射，只有在特定的方向才具有反射效果。亞光釉技術獲得的晶體的尺寸太小，不能產生反光體效果。砂金釉技術可以獲得反光體的效果，但是，存在的問題是不適合在采用輥道窯快速生產的墻地磚技術中使用。因此，可能的技術是必須采用分布式的分散技術，獲得數量多且均勻分散分布的反光體。

（3）墻地磚的表面抗污性

反光體的形成及分布要求墻地磚的表面具有一定的粗糙度，以增加反射面積。但是，這種粗糙度會在一定程度上降低墻地磚的耐污性和表面耐磨性。如何平衡這兩者的矛盾，是獲得墻地磚仿生高檔天然石材技術的關鍵。

2 實驗內容

2.1 反光體的制備

高光反射熔塊顆粒（即：反光體）的熔塊釉式如下：

按以上釉式稱取相應的原料入熔塊爐內熔制，熔制溫度為1525±5℃，水淬后成透明玻璃體，取樣烘干再破碎成60～120目的顆粒備用。

2.2 面釉的制備

面釉的釉式如下：

按上釉式稱取相應的原料，再添加適量的甲基纖維素、三聚磷酸鈉和水，放入球磨機磨成細度為325目篩，篩余為0.2%～0.4%的釉漿，經除鐵過篩備用。

2.3 高光反射熔塊顆粒釉漿的制備

2.3.1 膠水的配制

膠水的配方如表1所示。

表1 膠水配方組成及含量

按表1中膠水配方稱取相應的原料一起入攪拌桶混合攪拌均勻過篩備用。

2.3.2 高光反射熔塊顆粒釉漿的配制

按表2高光反射熔塊顆粒釉漿的參數，稱取合適比例的高光反射熔塊顆粒及膠水一起入攪拌桶混合攪拌均勻，過篩備用。

表2 高光反射干粒釉漿參數

2.4 鉆砂釉面磚的制備工藝

首先將素坯先淋正常生產的底釉；然后再淋上面釉，經過印花后，再淋上高光反射熔塊顆粒釉漿；最后經洗邊，與正常生產的釉面磚產品一起入輥道窯中進行釉燒。燒成溫度為1125±5℃，燒成時間50 min。

3 實驗結果分析與討論

本文研制的鉆砂釉面磚具有外觀似亞光狀，手指觸摸表面呈微微凹凸，但溫滑細膩，在斜光或燈光照射下；釉面發出如碎鉆砂般閃爍星光，如詩如畫；印花圖案紋理細膩、逼真、視覺效果獨特、整體藝術感強等特點；同時，該產品質量好、檔次高。經測試，斷裂模數達到27 MPa，防污性能好，耐酸性、耐堿性均達到GLA級。如果用油性記號筆在表面劃痕，然后用濕毛巾擦試，表面不留痕跡，防滑性能好。另外，其磨擦系數（干法）可達1.05，因此，適用性廣。

3.1 “鉆砂”效果產生的原理分析

為了進一步分析產品表面產生"鉆砂"效果的原理，筆者采用數碼相機拍下產品在一定角度的燈光下釉面對光的反射情況如圖1（光線和目光垂直于釉面，燈光位于上方）、圖2（光線平行于釉面，目光垂直于釉面，燈光位于右方）所示。

圖1 光線和目光同時垂直于釉面，燈光位于上方

圖2 光線平行于釉面，目光垂直于釉面，燈光位于右方

從圖1可以看出，產品釉面呈亞光狀，熔塊顆粒分散分布，但又相互連接凸于面釉上，手摸有微弱的凹凸感。但表面溫滑細膩，且釉面產生強烈的反光效應。

從圖2可以看出，產品釉面在平行燈光的照射下則呈現出較多的近圓形凸起形狀，每一個凸起均成為光線的一個反射點，即反光體，這些凸起形狀使得即使在相對較遠的位置處，也有相應的反光點，因而釉面具有良好的“鉆砂”效應。

基于上述實驗，能夠推測出利用熔塊同樣可以在釉面上產生視覺效果上的“鉆砂”效應。其形成機理是將具有一定形狀的、尺寸合適的、能夠凸出于釉面的熔塊顆粒（即反光體），利用其多個且相互分散開的丘陵狀的結構，在相當大的角度范圍內反射燈光，從而產生"鉆砂"效應，如圖3所示。

從圖3可知，熔塊顆粒即反光體在釉面表面形成的丘陵狀結構，這種無規則的結構使得在自然光條件下，釉面具有較高的漫反射，具有亞光的效果。從微觀的角度看，這些丘陵狀凸起的表面是圓滑的，能夠成為光線的反射鏡面。當外加光源的光線照射在這些丘陵狀凸起的表面，其不同的位置會將光線反射向不同的角度，當人眼在不同角度（如圖3中的視角1和視角2）時，均能夠接收到一定的光線，從而感受到光點。受丘陵狀凸起形狀的限制，人眼所能感受到的只是丘陵狀凸起表面中的一部分（往往是其中的一點）反射的，具有合適角度的光。因此，釉面在視覺效果上呈現“鉆砂”效應。

圖3 墻地磚釉面上的“鉆砂”效應形成示意圖

影響墻地磚釉面上的“鉆砂”效應除了釉面中熔塊凸起的形狀外，還包括熔塊顆粒凸起的數量。如圖3所示，熔塊顆粒凸起數量越多，產生的光線反射點越多，形成的“鉆砂”效應越明顯。除此以外，熔塊顆粒凸起高出釉面的高度在一定程度上也會影響對光線反射進入人的眼睛的范圍。熔塊顆粒凸起的高度越高，能夠滿足光線反射的熔塊凸起表面積越大，產生鏡面反射的角度越大，人的眼睛能夠在更大范圍內感受到釉面的反射光，"鉆砂"效應越明顯。

3.2 產品釉面微觀結構分析

用掃描電子顯微鏡(SEM)對所得樣品進行斷面和表面形貌觀察，其結果如圖4、圖5所示。

圖4 產品斷面SEM照片

圖5 產品表面的SEM照片

從圖4可以看出，熔塊與面釉結合較好。熔塊層呈現一定的起伏，這與肉眼觀察的結果是一致的。從圖5可以看出，釉面表面比較平坦，沒有發現明顯的凸起，這與測試中能夠觀測到的面積相對較小，無法顯示熔塊整體形貌有關。由于釉面表面比較平坦，這在一定程度上提高了單個熔塊顆粒表面對光線的反射。因此，該面釉具有最佳的“鉆砂”效應。盡管面釉的表面具有手觸的凹凸感，但是釉面表面無針孔、裂紋等缺陷，這使得相應產品具有較好的抗污能力和表面耐磨性。

3.3 熔塊顆粒與面釉的熔融性能對鉆砂效果的影響

為了進一步分析熔塊顆粒與面釉的熔融性能對鉆砂效果產生的影響，筆者采用影像式燒結點試驗儀 （SJY-10，湖南湘潭）分別測量了熔塊顆粒和面釉的始熔點和軟化點，其結果如表3所示。

表3 面釉與熔塊的始熔點、軟化點的對比

從表3可以看出，面釉的始熔點比熔塊高34℃，而軟化點比較接近，比熔塊略低8℃，從上文面釉的釉式也可以看出，該面釉配方中K2O、Na2O和B2O3等氧化物含量相對較少，使得配方的始熔點和軟化點均相對較高。因此，面釉的熔融性能可以保證在高溫燒成時面釉起到支撐熔塊顆粒的作用，而熔塊軟化點略高，又使得熔塊粒不會全部熔化融入釉中。所以，面釉的熔融性能對熔塊顆粒在煅燒過程中的形狀保持起到非常關鍵的作用。同時，熔塊的軟化點與產品的燒成溫度間只相差16℃，這個溫差能促進熔塊顆粒表面變得圓滑，在快速煅燒過程中，不會導致其顆粒出現流動的情況。因此，熔塊顆粒凸于面釉，同時，其圓滑的顆粒表面有助于擴大光線的反射角度，使其“鉆砂”效應非常明顯。

3.4 淋釉技術對鉆砂效果的影響

淋釉技術因其不與印刷面接觸，不會影響原有釉面的圖案，而且對粉體的粒徑無特殊要求，不會像采用絲網印刷、或膠輥印刷那樣會被不規則的熔塊顆粒損壞絲網或膠輥，適用性較好，成為“鉆砂”釉技術的首選。將淋釉技術應用于“鉆砂”釉的制備，必須要解決熔塊的流變性問題，即需要選擇合適的膠水。為了保證淋釉質量，膠水要有一定的流動性，同時，需具有合適的懸浮性及粘結性，否則熔塊顆粒會沉淀或者因粘結性較弱，熔塊顆粒與面釉的結合不好，易被窯頭的吹塵風吹走；如果粘結性太強，熔塊顆粒的分散不好，會呈團聚狀，不利于形成多點的“反射點”。而且，在煅燒的低溫階段，粘性過強的膠水會封閉釉面氣孔，造成在這些膠水揮發前，底、面釉的自由水及結晶水和低溫碳酸鹽分解產生的氣體排放困難，易使產品出現針孔、釉泡及桔釉等缺陷。

4 結語

（1）鉆砂釉制備技術是采用淋釉技術，將一定粒徑的（60～120目）的熔塊鋪展于面釉上，通過調節熔塊與面釉組成，控制熔塊顆粒在面釉上形成一定高度的凸起。同時，熔塊凸起之間保持分散并形成光滑表面，可以保證光線在較大角度范圍內的反射，使釉面可以在側光或者燈光照射下，發出閃爍星光的特殊裝飾效果。

（2）鉆砂釉面磚產品不同于現有的有光和亞光釉面磚，因其具有獨特的視覺效果，滿足了人們對建筑陶瓷磚個性化和藝術化裝飾風格的追求，避免了高檔石材開采所產生的環境破壞，推動了建筑陶瓷行業的技術進步，有力提升了釉面磚產品的市場競爭力，為企業創造了良好的經濟效益和社會效益。

[1]湯谷才，包啟富，王珺.砂金釉的研究現狀及其應用前景[J].陶瓷，2009，6：15-18.

[2]羅婷，吳軍明，顧幸勇，等.n(SiO2)/n(Fe2O3)比值等配方因素對砂金釉分相析晶的影響[J].陶瓷學報，2013，34(3)：288-293.

[3]素水洋.釉及色劑[M].北京∶中國建筑出版社,1978.

[4]祝桂洪,周健兒,等.陶瓷釉配制基礎[M].江西：景德鎮陶瓷學院, 1982.

[5]劉康時.陶瓷工藝原理[M].廣州∶華南理工大學出版社,1990.

[6]邵國有.硅酸鹽巖相學[M].湖北：武漢理工大學出版社,1991.

[7]邱家驤.巖漿巖巖石學[M].北京：地質出版社,1985.