戴長祿等

摘 要：本文針對一次快燒的透明玻璃與印花裝飾陶瓷磚復合板生產(chǎn)工藝中的特點與要求進行了比較詳細的闡述，如：坯體、底釉、面釉、保色釉、消泡釉、透明玻璃熔塊等方面，并從配方的視角提出實現(xiàn)這些工藝特點與要求的研發(fā)技術路線。目的在于對具有市場前景的一次快燒透明玻璃和印花裝飾陶瓷磚復合板的生產(chǎn)技術作一較為全面的詮釋。

關鍵詞：一次快燒；透明玻璃；印花裝飾；陶瓷復合板

1 前言

從2011年開始，市場上就出現(xiàn)了一種透明玻璃與印花陶瓷磚復合的新產(chǎn)品，而且還冠以“微晶石”的華麗皇冠（盡管在科學意義和實際意義上，這種產(chǎn)品與“微晶石”風馬牛不相及，但這種冠名卻如潮水般鋪天蓋地充斥于整個建陶市場）。到目前為止，這種新產(chǎn)品仍以旺盛的生命力而風靡于全國各地。

透明玻璃與印花裝飾陶瓷磚復合板產(chǎn)品為何受到市場以及生產(chǎn)企業(yè)的青睞？究其原因有：

（1） 印花裝飾陶瓷磚的工藝技術近年來獲得了長足的進展，絲網(wǎng)印刷、膠輥印刷陸續(xù)面世，特別是噴墨打印技術在陶瓷界的橫空出世，為陶瓷磚的裝飾帶來了真正革命意義上的變革。如今，陶瓷磚的圖案裝飾已到了登峰造極的程度?？梢哉f，自然界的任何藝術紋樣都可以逼真地仿制出來。其紋樣的細膩性、色彩的豐富性都達到了歷史的新高度。經(jīng)過幾年的發(fā)展，所有這些裝飾藝術的設備以及相應色彩的釉料、彩色墨水的研發(fā)都已步入了成熟的軌道。目前，任何陶瓷企業(yè)利用這些成熟的設備與裝飾色彩的載體都能實現(xiàn)正常生產(chǎn)。另外，在印花裝飾磚表面上，又復合了一層透明玻璃，增加了裝飾藝術紋理和色彩的豪華光亮感和立體感。此外，這些透明玻璃的熔塊都由一些釉料廠家提供成熟的貨源。所有上述資源的成功配置，一方面造就了這些復合板產(chǎn)品的裝飾藝術性進入了較高檔的行列；另一方面陶瓷企業(yè)比較容易跨入比較現(xiàn)成的技術門坎。因此，既深受市場的歡迎和喜愛，又為陶瓷企業(yè)所欣然接受。

（2） 隨著透明玻璃與印花裝飾陶瓷復合板生產(chǎn)的不斷擴大及其市場相應的拓展，這種裝飾藝術水平較高的產(chǎn)品已開始進入尋常百姓之家。特別是近年來，這種復合板的生產(chǎn)引入了一次快燒的工藝，不僅燒成時間已縮短在40 min之內(nèi)（200 m的輥道窯），極大地降低了生產(chǎn)成本，而且該類產(chǎn)品的售價已直逼60元/m2的底線，幾乎與拋光磚的價格齊肩。因此，上述原因?qū)е铝恕拔⒕币殉蔀榻陙硖沾纱u市場銷售的主流。

從長期發(fā)展的眼光來看，所謂“微晶石”產(chǎn)品，特別是一次燒透明玻璃與印花裝飾陶瓷磚復合板產(chǎn)品的市場前景仍很廣闊。筆者認為，未來三年這類產(chǎn)品仍是陶瓷磚市場的主流產(chǎn)品。而二次燒成的透明玻璃與印花裝飾陶瓷磚復合板產(chǎn)品將會受到一次快燒產(chǎn)品的嚴重沖擊，一次快燒的工藝將得到廣泛的推廣和普及。

目前，一次快燒的透明玻璃與印花裝飾陶瓷磚復合板生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

本文將針對一次快燒的透明玻璃與印花裝飾陶瓷磚復合板生產(chǎn)工藝中的工藝特點與要求進行比較詳細的闡述，如：坯體、底釉、面釉、保色釉、消泡釉、透明玻璃熔塊等方面，并從配方的視角提出實現(xiàn)這些工藝特點與要求的研發(fā)技術路線。本文的目的在于對具有市場前景的一次快燒透明玻璃和印花裝飾陶瓷磚復合板的生產(chǎn)技術作一較為全面的詮釋。

2 坯體的性能對復合板的影響

坯體的性能對于一次快燒的透明玻璃與印花裝飾陶瓷磚復合板的研究比較重要，千萬不要忽視。為適應一次快燒復合板產(chǎn)品的生產(chǎn)，復合板坯體應該具有以下工藝性能。

2.1 具有足夠的生坯強度

為了使復合板的磚坯能夠在整條生產(chǎn)的輸送線上安全平穩(wěn)地運行，避免遭受顛簸或相互擠碰而造成開裂，同時又要順利完成后繼的施底釉、施面釉、印花裝飾、印保色釉、印消泡釉、布透明玻璃粒料等各道工序，必須使生坯干燥后具有足夠的強度，一般應大于8 kg/cm2，有些廠的生坯強度還可達到10 kg/cm2以上。因此，在配方中，可塑性好的原料必不可少，如：廣東的黑泥（包括雜色泥）；山西、河北、內(nèi)蒙古等北方地區(qū)的紫木節(jié)；山東的萊陽土等，其總加入量應該不低于18%。當然，如果可塑性好的原料中含的有機質(zhì)過多，總加入量就會有所降低。這些可塑性好的原料主要是由高嶺石礦物、蒙脫石與伊利石的混層礦物組成。主要由蒙脫石組成的膨潤土的可塑性最佳，但它的干燥收縮太大，很容易在干燥時引起坯體開裂。鑒于此，膨潤土作為改善成型性能的補充劑只能添加3%左右。

2.2 易氧化性能

復合板在1000 ℃之前，必須比較快速地完成坯體的氧化過程，坯體中的有機質(zhì)氧化后以CO2的形式揮發(fā)掉。否則，一旦各種釉料和透明玻璃表面開始熔化、封閉，未氧化的殘余有機質(zhì)的所謂“夾心”就會容易在繼續(xù)升溫下發(fā)泡，造成坯體本身以及釉層、透明玻璃表層出現(xiàn)缺陷，也會留下難看的斷面痕跡。為了避免未氧化有機質(zhì)殘余“夾心”的出現(xiàn)，從配方的角度，應使配料中的有機質(zhì)降到最少。這樣就要使生坯強度與氧化性能之間尋找合適的平衡點。最好采用有機質(zhì)含量少的淺色可塑性好的高嶺土，如：廣東的混合泥、水洗泥；北方的紫木節(jié)；山東含極少有機質(zhì)的萊陽土等。甚至還可以采用3%左右的膨潤土。

還需說明一點，含有較多的變價著色離子，如：Fe3+（Fe2+）、Mn4+（Mn3+）、Ti4+（Ti3+）等也會影響易氧化性能，不過比起有機質(zhì)，這種影響相對小一些。

2.3 坯體揮發(fā)性物質(zhì)（除有機質(zhì)外）盡可能地少

不少坯體的天然原料中含有羥基水、二氧化碳等揮發(fā)性物質(zhì)?？梢悦摮隽u基水的常見礦物是高嶺石（Al2Si2O5（OH）4）、蒙脫石（NaX（H2O）4{[（Al2-XMg0.33）（Si4O10）]（OH）4}）、伊利石（K1-X（H2O）X[（Al2（AlSi3O10）（OH）2-X（H2O）X]）等粘土礦物成分。它們在550～900 ℃范圍內(nèi)可以脫出羥基水。需要說明的是，高嶺石在550～600 ℃可以快速排除其羥基水，而伊利石脫羥基過程要慢，且脫羥基的溫度也要高（可達900 ℃左右）。特別要指出的是，含鉀、鈉的高、低溫砂中常含白云母（K[Al2（AlSi3O10）（OH）2]）、金云母（K[（Mg>2/3Fe<1/3）3（AlSi3O10）（OHF）2]）、黑云母（K[（Mg<2/3 Fe>1/3）3（AlSi3O10）（OHF）2]）等云母類礦物，它們的排除羥基水的溫度比上述常見粘土礦物要偏高一些，也要慢一些。但所有上述礦物的排除羥基水的溫度均不超過1000 ℃。

滑石（Mg3Si4O10（OH）2）是常用于坯體的有效熔劑原料。它的脫羥基溫度較高，可以達到1050 ℃，其脫羥基的速度也比高嶺石礦物要緩慢。因此，為了不影響快燒速度，添加滑石的量要少，一般不要超過4%。如果改加燒滑石更好，一方面避免因高溫排除揮發(fā)性物質(zhì)而影響其燒成速度；另一方面還避免因生滑石晶體的片狀結構而影響球磨細度。

此外，葉蠟石（Al2Si4O10（OH）2）和蛇紋石（Mg3Si4O10（OH）8）也屬于可以脫羥基的礦物，但它們排除羥基的溫度均不高，前者脫羥基溫度范圍為600～700 ℃，后者脫羥基溫度范圍為450～750 ℃。

碳酸鹽是常見的含有CO2揮發(fā)性的雜質(zhì)礦物。碳酸鈣（方解石）分解出CO2的溫度在860～1010 ℃之間；碳酸鎂（菱鎂礦）分解出CO2的溫度在600 ℃左右；碳酸鈣鎂（白云石）分解出CO2的溫度分別在720～750 ℃和860～910 ℃之間。

最后，判斷配方中揮發(fā)性物質(zhì)的多少可采用化學分析法分析其燒失量的大小，通常適宜快燒的坯體的燒失量應該小于5%。

2.4 適合的熱膨脹系數(shù)

凡是帶釉的產(chǎn)品（釉面磚、仿古磚等）、透明玻璃與印花裝飾陶瓷復合板產(chǎn)品以及微晶玻璃陶瓷復合板產(chǎn)品，都無一例外地要求產(chǎn)品底層的陶瓷磚的熱膨脹系數(shù)要大于表層的釉、透明玻璃和微晶玻璃的熱膨脹系數(shù)，其線膨脹系數(shù)一般在1～2×10-6/℃范圍內(nèi)。這種硬性要求是基于釉、透明玻璃和微晶玻璃含有較多的玻璃相，而玻璃相的機械性能的突出特點是它的抗壓強度遠遠大于抗張（抗拉）強度。當陶瓷坯體熱膨脹系數(shù)大于釉、透明玻璃和微晶玻璃時，這些含玻璃相較多的釉、透明玻璃和微晶玻璃就會在制品冷卻后處于受壓狀態(tài)，它們的高抗壓強度將足可以承受這種壓力而保留完好的表面。反之，如果陶瓷坯體的熱膨脹系數(shù)小于釉、透明玻璃和微晶玻璃時，那么這些含玻璃相較多的釉、透明玻璃和微晶玻璃就會在制品冷卻后處于受拉（張）的狀態(tài)，其低的抗拉（張）強度就不能承受這種張力而導致表面開裂，甚至形成龜裂的裂紋表面。不難看出，陶瓷坯體的熱膨脹系數(shù)大于釉、透明玻璃和微晶玻璃，對于保證產(chǎn)品的長期使用壽命，經(jīng)受使用后發(fā)生的濕膨脹具有至關重要的意義。

需要強調(diào)指出，調(diào)整陶瓷坯體的熱膨脹系數(shù)，比調(diào)整釉、透明玻璃和微晶玻璃的熱膨脹系數(shù)要更容易、更便利、更有效。一般來說，增加坯體的Al2O3含量和MgO含量有利于明顯降低熱膨脹系數(shù)，減少坯體中SiO2的含量也有利于明顯降低熱膨脹系數(shù)，增加K2O和Na2O含量有利于膨脹系數(shù)的降低，但降低的幅度小于前二者成分帶來的變化。如果對以上三個原則反其道而行之，則會提高坯體的熱膨脹系數(shù)，這些就是我們調(diào)整陶瓷坯體熱膨脹系數(shù)的技術路線。

2.5 適宜的燒成溫度和較寬的燒成范圍

透明玻璃與印花裝飾陶瓷磚復合板的坯體的燒成溫度應與表面的底釉、面釉、保色釉、消泡釉、透明玻璃的燒成溫度一致。當燒成溫度一致時，復合板的坯體能達到完全的燒結狀態(tài)，其吸水率在0.05%以下。這樣既可以使復合板的坯體強度達到最大，濕膨脹小，使用壽命長。同時，又可以避免上下燒成溫度的不同、底層的坯體與表層的釉、透明玻璃熱膨脹系數(shù)的差異大，以及拋光造成的滯后變形（即產(chǎn)品的反彈）等缺陷?？刂婆黧w的燒成溫度主要通過坯體中的熔劑成分（主要是Na2O、K2O、MgO）和骨架成分（主要是Al2O3、SiO2）比例配合適當實現(xiàn)的。

同樣，為了廣泛適應生產(chǎn)線各工藝參數(shù)的正常變動，需要坯體的燒成范圍要盡可能地寬。要實現(xiàn)此要求，應該使坯體中的骨架成分（Al2O3）含量適當高一些，最好在20%以上。同時，坯體中的熔劑成分要以K2O為主，以Na2O為輔。盡量少用MgO的熔劑成分，基本杜絕CaO成分的混入。MgO、CaO成分是影響坯體燒成范圍的主要因素，必須嚴格控制。一般來說，坯體中MgO的含量小于1.2%，CaO的含量要小于0.7%。

3 底釉的性能對復合板的影響

為了滿足一次快燒透明玻璃與印花裝飾陶瓷磚復合板的制備要求，底釉需要具備以下方面的性能。

3.1 具有較高的燒后白度

為了使面釉白度較高，進而使印制裝飾層色彩發(fā)色純正，底釉的白度必須較高。為實現(xiàn)此要求，底釉的原料應采用染色離子（如：Fe3+、Ti4+、Mn4+等）含量低的優(yōu)質(zhì)原料，這是對底釉原料的基本要求。

3.2 具有較高的遮蓋力

陶瓷坯體燒后白度一般都不高，甚至還很低。為了使白度不高的坯體的暗色不反映到面釉上去，底釉需要具有較高的乳濁度，它的遮蓋能力必須很強。要實現(xiàn)此項技術要求，需要滿足以下兩條件：一是采用遮蓋力較強的乳濁劑，也就是折光率較高的乳濁劑，如：可采用超細硅酸鋯（較粗的鋯英粉的遮蓋力不能充分滿足要求?。欢鞘沟子詿珊蟮牟Ａ嗪可?，成為半燒結體。因為玻璃相具有透光度，所以底釉不能處于玻璃相含量較多的熔融狀態(tài)。當然，底釉也不能處于生燒狀態(tài)，那樣會影響底釉對坯體的附著力，易造成剝釉。底釉的燒結狀態(tài)除了使底釉具有較高的遮蓋力外，這種燒結狀態(tài)使底釉的始熔溫度提高，封閉釉面的時間延后，還保留有貯存面釉封閉后部分殘留氣體的空間。這表明，底釉還有減少面釉表面氣孔的作用。

3.3 具有小于陶瓷坯體大于面釉的熱膨脹系數(shù)

一般情況下，底釉的熱膨脹系數(shù)應該小于坯體，同時，大于面釉的熱膨脹系數(shù)。這樣，既可以保證底釉不產(chǎn)生裂紋，又可以保證面釉不產(chǎn)生裂紋。不過，有時為調(diào)整磚坯變形，可以采用調(diào)節(jié)底釉的熱膨脹系數(shù)的輔助方法。特別是當調(diào)整磚型向負變形的方向時，可以適當增大底釉的熱膨脹系數(shù)，使底釉由此產(chǎn)生裂紋也無妨，因為底釉面畢竟不是裝飾在最外表面。增大底釉的熱膨脹的方法主要是通過減少鋯英石（或硅酸鋯），以及增大石英含量實現(xiàn)（因為燒結狀態(tài)的底釉處于SiO2飽和的狀態(tài)）。

4 面釉性能對復合板的影響

為適應透明熔塊與印花裝飾陶瓷磚復合板的一次快燒，面釉應具備以下工藝特點：

（1） 面釉的始熔溫度要高于坯體排出揮發(fā)性物質(zhì)的終止溫度，一般來說，面釉的始熔溫度應在1000 ℃以上。要達到此目的，一般采用生料釉作為面釉。

（2） 面釉的速熔性要強，即在高溫帶較短的時間內(nèi)，面釉的粘度要降低到足夠流平的程度。為此，面釉CaO、MgO、BaO的量可以多一些，特別是CaO的含量，其速熔性能最為突出。

（3） 面釉有利于印花裝飾所用的印油色料和噴墨彩色墨水的發(fā)色，因為印花裝飾層直接與面釉接觸。為了使面釉有利于印花裝飾發(fā)色，應從以下兩方面入手：1） 面釉要具有一定數(shù)量的玻璃相。一般來說，色料在玻璃相的發(fā)色較好，缺少玻璃相肯定不利于發(fā)色。當然，玻璃相也不宜過多，特別盡可能不要有含強助熔劑（如：含F(xiàn)化合物）玻璃相，否則玻璃相會破壞色料和彩色墨水的發(fā)色結構；2） 面釉的玻璃相應含有有利于發(fā)色的成份。例如：ZnO的成份有利于錳紅、鉻鋁紅、釩鋯黃、釩錫黃、鐵鉻棕、鉻錫紫、鐵鉻鈷黑、銻錫灰等色料的發(fā)色，但不利于鉻錫紅、鉻綠的發(fā)色。CaO成份除了不利于鉻鋁紅的發(fā)色外，對于常用的紅、黃、棕、綠、蘭、黑、灰色料的發(fā)色均有利。需要強調(diào)一點，噴墨打印的彩色墨水由于它的色料粒子很小，均為微米級，它對于玻璃與其所含的成份更為敏感，需要特別留意。

（4） 面釉需具有合適的熱膨脹系數(shù)，其熱膨脹系數(shù)應該比底釉、坯體都要小，這樣才能確保面釉長時間處于受壓狀態(tài)，使之不至于有出現(xiàn)裂紋的危險。

5 保色釉性能對復合板的影響

在面釉上裝飾各種圖案的印刷色料或噴墨打印彩色墨水之后，如果直接將透明玻璃粒料布于其上，在高溫下受透明玻璃的強力熔解能力的影響肯定會破壞色料或彩色墨水發(fā)色基體的結構，這無疑將使色料和彩色墨水的最后呈色消退一部分。為此，在裝飾的印刷色料或噴墨打印的彩色墨水層上需要施上一層保色釉。因此，這層保色釉又可以看作是裝飾印刷色料層或噴墨打印的彩色墨水層的上復面釉。而在前面提到的面釉實質(zhì)上又是這些裝飾層的下復面釉。上復面釉又叫保色釉，其應該具有以下工藝特征。

（1） 保色釉的始熔溫度要高于透明玻璃的始熔溫度，而與下復面釉相近。為了滿足這一要求，保色釉與面釉一樣應該均為生料釉。同時，保色釉應與下復面釉一樣具有速熔性，即在高溫下也要熔解和熔平。保色釉的主要熔解原料應該是鈉長石、碳酸鈣、碳酸鋇、氧化鋅。保色釉中不能含有螢石（CaF2）等含氟的強熔劑存在。含氟的化合物對色料和彩色墨水的發(fā)色不利。

（2） 保色釉中要含有有利于色料和彩色墨水發(fā)色的組份，例如：ZnO、BaO、CaO等。

（3） 保色釉的配方本身所含的揮發(fā)性物質(zhì)要少，而且這些揮發(fā)性物質(zhì)要在它們?nèi)刍把杆倥懦觥?/p>

6 消泡釉性能對復合板的影響

相對于面釉和保色釉的生料釉來說，透明玻璃粒料（熔塊粒）是始熔點較低的材料。當保色釉上面直接布施透明玻璃粒料時，始熔點相差較大的兩種材料復合很容易產(chǎn)生氣泡，這是常見的現(xiàn)象。正因如此，需要在保色釉與透明玻璃粒料兩層之間施一層過渡層，以減少透明玻璃層的氣泡。一般來說，解決氣泡的過渡層就是所謂的消泡釉。消泡釉應該具有以下工藝性能。

（1） 消泡釉的始熔點要低于保色釉，稍高于透明玻璃。這樣就減少了消泡釉與透明玻璃粒料之間的始熔溫度差，即減少了氣泡產(chǎn)生的機會。為實現(xiàn)此目的，消泡釉必須含有較多的強熔劑，例如：螢石（CaF2）、鈉長石（NaAlSi3O8），甚至還可以加入一部分透明玻璃加工后產(chǎn)生的細粉，以接近透明玻璃粒料的始熔點。

（2） 消泡釉熔融后的表面張力要大一些，以封閉保色釉面上的氣泡，阻止這些氣泡上升。為實現(xiàn)此目的，消泡釉的成份應含較多的MgO、CaO、BaO以及Al2O3等可以使玻璃表面張力變大的組份，注意少含或不含B2O3、K2 O等使玻璃表面張力變小的組份。

（3） 消泡釉本身最好不含揮發(fā)性物質(zhì)，即使有也要盡可能地少，而且所含揮發(fā)性物質(zhì)在較低溫度下（如：800 ℃）能夠快速地排出。這樣，即使透明玻璃粒料始熔點低（約900 ℃），透明玻璃熔化封閉后，消泡釉的揮發(fā)性物質(zhì)也會基本排完。應該說，消泡釉的揮發(fā)性物質(zhì)盡可能少或基本沒有是其必要的成份特點之一。

（4） 為了強化消泡釉的消泡作用，常常印兩次消泡釉。實踐表明，增厚是強化消泡釉的消泡作用的有效工藝措施之一，必須予以采納。

7 透明玻璃性能對復合板的影響

透明玻璃粒料的制備是生產(chǎn)一次快燒透明玻璃與印花裝飾陶瓷磚復合板工藝中重要環(huán)節(jié)之一。它的工藝性能是否合理很大程度上決定了復合板產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。要使透明玻璃更適應一次快燒的復合板生產(chǎn)工藝，它的工藝性能應該具有以下特點。

7.1 始熔點比其它熔塊玻璃要高

透明玻璃粒料與前面所述的底釉、面釉、保色釉、消泡釉等基本生料釉相比始熔點要低。因為它是純透明玻璃熔塊粒料。但是，此種透明玻璃粒料與其它陶瓷熔塊，甚至復合板的微晶玻璃相比，始熔點又相對高一些，這樣才能適應一次快燒。要使透明玻璃熔塊粒料的始熔點溫度高，一方面要盡量不加或少加顯著降低始熔點的成份，如：Na2O、K2O、ZnO等成份，而采用較多的高溫熔劑成份，如：CaO、MgO、BaO等。但首要的方法是大輻度提高Al2O3含量，其含量要達到20%左右，這是最為突出的技術特征，是任何其它陶瓷熔塊以及微晶玻璃熔塊所不能比擬的。這也是提高透明玻璃的始熔點最有效的方法。

為了使含20%左右Al2O3的配料能夠在不超過1580 ℃溫度下熔制或通暢流出玻璃液柱，需要添加強的熔劑（如：螢石 CaF2）為最佳選擇。玻璃液中的F-離子既有利于大幅度降低玻璃熔液的粘度，又利于平衡Al3+離子置換Si4+離子所多余的正一價電荷。不過，這也帶來了一個負面的工藝問題，即含氟熔劑對玻璃熔窯的腐蝕作用大大增強。因此，對熔窯中耐火材料的質(zhì)量提出了更高的要求。硅磚是決不能使用的，接觸玻璃熔液的池底和池壁都必須采用電熔鋯剛玉（33#），檔料磚和流料口都必須采用41#的鋯剛玉磚。如今，有的廠家已嘗試使用帶冷卻水的鑄鋼流料口，大大提高了流料口的使用壽命。

7.2 燒成溫度一致

對于生產(chǎn)一次快燒的透明玻璃與印花裝飾陶瓷磚復合板來說，透明玻璃粒料必須與陶瓷坯體、底釉、面釉（包括面釉上的裝飾色料或噴墨打印的彩色墨水）、保色釉、消泡釉的燒成溫度一致。這是生產(chǎn)復合板產(chǎn)品的前提。

調(diào)整透明玻璃燒成溫度的成份分為二類。一類是提高其燒成溫度的成份，最為顯著提高燒成溫度的是Al2O3，其次是SiO2；另一類是降低燒成溫度的成份，配方中除了應該有少量的K2O、B2O3、ZnO以及氟化物外，主要降低燒成溫度的成份（按影響大小排序）為BaO-MgO-CaO。值得一提的是，白云石（CaMg（CO3）2）的降溫效果要強于方解石（CaCO3），這在微調(diào)透明玻璃的燒成溫度時可以選擇白云石。

7.3 燒成后必須形成無氣泡或僅含少量小氣泡的玻璃層

確保透明玻璃粒料燒后無氣泡或僅含少量小氣泡是透明玻璃工藝性能中重要工藝性能之一，它是確保透明玻璃需要突破的關鍵技術，也是研制工作中的難點。

透明玻璃熔塊粒料在布料堆積后入窯燒成的過程中，其氣泡排除分為三個階段。第一階段是粒料的燒結聚集。在這一階段，需要粒料堆積層的收縮大，燒結程度高，堆積層中的氣體盡量排出，殘余的氣體最少。如何使玻璃粒料的燒結程度高、收縮大、氣孔率最小呢？根據(jù)近似球形玻璃顆粒的燒結公式：ΔL/L=K·σ/（η·r ）（式中：ΔL/L為收縮率、K為常數(shù)、σ為表面張力、η為粘度、r為顆粒半徑。）可知，要想燒結程度高，氣孔率低，必須使燒結體收縮率（ΔL/L）大，而要想ΔL/L增大，就要使玻璃粒料的成份具有表面張力大、粘度低等特點，另外，還要使粒料的細度要小一些。當然，粒度大小對于燒結程度的影響是一把雙刃劍，一方面粒度較小會使燒結體中沒有大氣泡，氣孔率會降低；另一方面，粒度較小會使玻璃粒料的堆積層的始熔點變低，較早封閉表面而不利于內(nèi)部氣體的排出。從以上對燒結公式的綜合考慮，在燒結聚集階段，有利于燒結程度高、收縮率大、氣孔率低的主要影響因素是玻璃粒料的成份。能夠在高溫下降低粘度，同時又具有較高表面張力的成份（如：MgO、CaO、BaO、ZnO）將會有利于提高玻璃粒料在這一階段的低氣孔率和高燒結度，有利于減少這一階段燒結體內(nèi)部的氣孔。實踐表明，粒度大小在10～30目之間較佳。

第二階段是玻璃粒料熔化后的內(nèi)部氣泡上升并排出液面。在這個階段，熔液中的氣體（以氣泡的形式）經(jīng)歷了上升和沖破液面兩個過程。由基本理論可知，熔液的粘度小、表面張力小，有利于內(nèi)部氣泡上升、運移和沖出表面。因此在第二階段，有利于降低粘度，以及降低表面張力。例如B2O3有利于在這一階段排出氣體。CaO、MgO、BaO、ZnO等物質(zhì)可以在高溫下降低熔液的粘度，這是有利于在這一階段排除內(nèi)部氣體的因素。但它較高的表面張力卻不利于它沖破表面。當然，如果燒成溫度足夠高，它們的表面張力也會隨溫度的提高而降低，因此也會減弱它們對此階段排氣的負面影響。對于Al2O3來說，它既增加玻璃熔液的表面張力，同時也增加熔液的粘度。因此，Al2O3將不利于此階段氣體的排出。SiO2和K2O組份也有雙重的影響，它增加熔液粘度不利于此階段排除氣孔，但它較低的表面張力又利于這階段氣體的排出。需要指出，如果透明玻璃層殘存有個別大的氣泡，想解決這一問題，需要適量添加含B2O3和F-的成份原料。

第三階段是熔液冷卻過程中殘余小氣泡的吸收。在這一階段，可能存在著殘余小氣泡（大氣泡一般可上浮并排出表面），其中的氣體內(nèi)壓力除了外部的氣體壓力加上所處位置熔液的靜壓力外，主要是表面張力引起的壓力，它的大小為：P=2σ/ r （P 為表面張力引起的壓力、σ為表面張力、r 為氣泡半徑）。當溫度逐漸冷卻降低時，一方面熔液的表面張力增大；另一方面氣泡 r 減小。這樣，這部分由表面張力引起的內(nèi)壓力會進一步增大，致使氣泡中的氣體受內(nèi)壓力增加的影響而熔解到熔液中，這就是殘余小氣泡的吸收過程。所以，熔液中表面張力增加較大（如：CaO、MgO、BaO、ZnO有助于表面張力增加），有利于殘余小氣泡在冷卻過程中的吸收。如果透明玻璃中還存在很多細小氣泡，最有可能的是熔液中有助于表面張力增大的成份不夠，應予補充。

從以上可以看出，盡管解決透明玻璃層中基本無氣泡的問題比較復雜，但還是可以總結出一定的規(guī)律。首先要從氣泡存在的具體形式，然后再分析其可能產(chǎn)生的原因，并提出相應配方的解決方案。實踐證明，要解決透明玻璃層燒后基本無氣泡的關鍵因素如下。

（1） 具有較好的透明度

因為透明玻璃與印花裝飾陶瓷磚復合板的藝術美學性主要體現(xiàn)在面釉上絲網(wǎng)印刷、膠輥印刷，以及噴墨打印精致、細膩的各種彩色仿自然的紋樣（以石材紋樣為主）上，所以裝飾層上的透明玻璃層必須有較好的透明度，特別是深色的彩色圖案更須透明玻璃層具有較好的透明度才能顯現(xiàn)出清晰的紋樣。當然，有時對于淺色彩色圖案來說，透明玻璃層微顯不透明不太妨礙圖案紋樣的顯現(xiàn)，而且有時還泛有玉質(zhì)感。但無論怎樣，透明玻璃層只有顯現(xiàn)較好的透明度，才能充分表露出圖案紋理的精致與細膩。

要使透明玻璃層具有較好的透明度，在配方方面，主要從兩個方面進行把握。首先，要采用K2O-ZnO-BaO-CaO-MgO-B2O3-Al2O3-SiO2-F多元的配方體系，避免使用比較簡單的配方體系。其次，Al2O3的多量加入可以作為穩(wěn)定劑抑制體系的析晶。當然，這還可以大幅度提高該體系透明玻璃的始熔溫度。應該說，掌握上述兩個方法，可以確保透明玻璃層的透明度滿足要求。

（2） 線膨脹系數(shù)要小于底層陶瓷坯體的膨脹系數(shù)

透明玻璃層的線性熱膨脹系數(shù)須小于陶瓷坯體的線膨脹系數(shù)（1～2×10-6/℃），這是保證產(chǎn)品長期使用，不產(chǎn)生后期龜裂的需要。

調(diào)整透明玻璃的熱膨脹系數(shù)的方法主要是通過兩類成份的增減加以實現(xiàn)。一類成份是SiO2、B2O3等低膨脹的成份；另一類是K2O、CaO、BaO等高膨脹的成份。不過，要使陶瓷坯體與透明玻璃在熱膨脹系數(shù)方面相匹配，應以調(diào)整坯體性能更有效。

8 結語

一次快燒的透明玻璃與印花裝飾陶瓷磚復合板以其逼真的仿天然的藝術美感、光澤亮麗又富有立體感的表面、成本較低、超強的市場競爭力將使其成為目前陶瓷市場上最有發(fā)展前景的產(chǎn)品。本文對這種復合板產(chǎn)品的坯體、底釉、面釉、保色釉、消泡釉、透明玻璃各部分制備的工藝性能要求進行較為詳細的闡述，并從配方的技術層面揭示了實現(xiàn)這些工藝特點的方法。希望能對陶瓷工藝技術人員有所啟發(fā)和幫助，不當之處還請賜正。

7.2 燒成溫度一致

對于生產(chǎn)一次快燒的透明玻璃與印花裝飾陶瓷磚復合板來說，透明玻璃粒料必須與陶瓷坯體、底釉、面釉（包括面釉上的裝飾色料或噴墨打印的彩色墨水）、保色釉、消泡釉的燒成溫度一致。這是生產(chǎn)復合板產(chǎn)品的前提。

調(diào)整透明玻璃燒成溫度的成份分為二類。一類是提高其燒成溫度的成份，最為顯著提高燒成溫度的是Al2O3，其次是SiO2；另一類是降低燒成溫度的成份，配方中除了應該有少量的K2O、B2O3、ZnO以及氟化物外，主要降低燒成溫度的成份（按影響大小排序）為BaO-MgO-CaO。值得一提的是，白云石（CaMg（CO3）2）的降溫效果要強于方解石（CaCO3），這在微調(diào)透明玻璃的燒成溫度時可以選擇白云石。

7.3 燒成后必須形成無氣泡或僅含少量小氣泡的玻璃層

確保透明玻璃粒料燒后無氣泡或僅含少量小氣泡是透明玻璃工藝性能中重要工藝性能之一，它是確保透明玻璃需要突破的關鍵技術，也是研制工作中的難點。

透明玻璃熔塊粒料在布料堆積后入窯燒成的過程中，其氣泡排除分為三個階段。第一階段是粒料的燒結聚集。在這一階段，需要粒料堆積層的收縮大，燒結程度高，堆積層中的氣體盡量排出，殘余的氣體最少。如何使玻璃粒料的燒結程度高、收縮大、氣孔率最小呢？根據(jù)近似球形玻璃顆粒的燒結公式：ΔL/L=K·σ/（η·r ）（式中：ΔL/L為收縮率、K為常數(shù)、σ為表面張力、η為粘度、r為顆粒半徑。）可知，要想燒結程度高，氣孔率低，必須使燒結體收縮率（ΔL/L）大，而要想ΔL/L增大，就要使玻璃粒料的成份具有表面張力大、粘度低等特點，另外，還要使粒料的細度要小一些。當然，粒度大小對于燒結程度的影響是一把雙刃劍，一方面粒度較小會使燒結體中沒有大氣泡，氣孔率會降低；另一方面，粒度較小會使玻璃粒料的堆積層的始熔點變低，較早封閉表面而不利于內(nèi)部氣體的排出。從以上對燒結公式的綜合考慮，在燒結聚集階段，有利于燒結程度高、收縮率大、氣孔率低的主要影響因素是玻璃粒料的成份。能夠在高溫下降低粘度，同時又具有較高表面張力的成份（如：MgO、CaO、BaO、ZnO）將會有利于提高玻璃粒料在這一階段的低氣孔率和高燒結度，有利于減少這一階段燒結體內(nèi)部的氣孔。實踐表明，粒度大小在10～30目之間較佳。

第二階段是玻璃粒料熔化后的內(nèi)部氣泡上升并排出液面。在這個階段，熔液中的氣體（以氣泡的形式）經(jīng)歷了上升和沖破液面兩個過程。由基本理論可知，熔液的粘度小、表面張力小，有利于內(nèi)部氣泡上升、運移和沖出表面。因此在第二階段，有利于降低粘度，以及降低表面張力。例如B2O3有利于在這一階段排出氣體。CaO、MgO、BaO、ZnO等物質(zhì)可以在高溫下降低熔液的粘度，這是有利于在這一階段排除內(nèi)部氣體的因素。但它較高的表面張力卻不利于它沖破表面。當然，如果燒成溫度足夠高，它們的表面張力也會隨溫度的提高而降低，因此也會減弱它們對此階段排氣的負面影響。對于Al2O3來說，它既增加玻璃熔液的表面張力，同時也增加熔液的粘度。因此，Al2O3將不利于此階段氣體的排出。SiO2和K2O組份也有雙重的影響，它增加熔液粘度不利于此階段排除氣孔，但它較低的表面張力又利于這階段氣體的排出。需要指出，如果透明玻璃層殘存有個別大的氣泡，想解決這一問題，需要適量添加含B2O3和F-的成份原料。

第三階段是熔液冷卻過程中殘余小氣泡的吸收。在這一階段，可能存在著殘余小氣泡（大氣泡一般可上浮并排出表面），其中的氣體內(nèi)壓力除了外部的氣體壓力加上所處位置熔液的靜壓力外，主要是表面張力引起的壓力，它的大小為：P=2σ/ r （P 為表面張力引起的壓力、σ為表面張力、r 為氣泡半徑）。當溫度逐漸冷卻降低時，一方面熔液的表面張力增大；另一方面氣泡 r 減小。這樣，這部分由表面張力引起的內(nèi)壓力會進一步增大，致使氣泡中的氣體受內(nèi)壓力增加的影響而熔解到熔液中，這就是殘余小氣泡的吸收過程。所以，熔液中表面張力增加較大（如：CaO、MgO、BaO、ZnO有助于表面張力增加），有利于殘余小氣泡在冷卻過程中的吸收。如果透明玻璃中還存在很多細小氣泡，最有可能的是熔液中有助于表面張力增大的成份不夠，應予補充。

從以上可以看出，盡管解決透明玻璃層中基本無氣泡的問題比較復雜，但還是可以總結出一定的規(guī)律。首先要從氣泡存在的具體形式，然后再分析其可能產(chǎn)生的原因，并提出相應配方的解決方案。實踐證明，要解決透明玻璃層燒后基本無氣泡的關鍵因素如下。

（1） 具有較好的透明度

因為透明玻璃與印花裝飾陶瓷磚復合板的藝術美學性主要體現(xiàn)在面釉上絲網(wǎng)印刷、膠輥印刷，以及噴墨打印精致、細膩的各種彩色仿自然的紋樣（以石材紋樣為主）上，所以裝飾層上的透明玻璃層必須有較好的透明度，特別是深色的彩色圖案更須透明玻璃層具有較好的透明度才能顯現(xiàn)出清晰的紋樣。當然，有時對于淺色彩色圖案來說，透明玻璃層微顯不透明不太妨礙圖案紋樣的顯現(xiàn)，而且有時還泛有玉質(zhì)感。但無論怎樣，透明玻璃層只有顯現(xiàn)較好的透明度，才能充分表露出圖案紋理的精致與細膩。

要使透明玻璃層具有較好的透明度，在配方方面，主要從兩個方面進行把握。首先，要采用K2O-ZnO-BaO-CaO-MgO-B2O3-Al2O3-SiO2-F多元的配方體系，避免使用比較簡單的配方體系。其次，Al2O3的多量加入可以作為穩(wěn)定劑抑制體系的析晶。當然，這還可以大幅度提高該體系透明玻璃的始熔溫度。應該說，掌握上述兩個方法，可以確保透明玻璃層的透明度滿足要求。

（2） 線膨脹系數(shù)要小于底層陶瓷坯體的膨脹系數(shù)

透明玻璃層的線性熱膨脹系數(shù)須小于陶瓷坯體的線膨脹系數(shù)（1～2×10-6/℃），這是保證產(chǎn)品長期使用，不產(chǎn)生后期龜裂的需要。

調(diào)整透明玻璃的熱膨脹系數(shù)的方法主要是通過兩類成份的增減加以實現(xiàn)。一類成份是SiO2、B2O3等低膨脹的成份；另一類是K2O、CaO、BaO等高膨脹的成份。不過，要使陶瓷坯體與透明玻璃在熱膨脹系數(shù)方面相匹配，應以調(diào)整坯體性能更有效。

8 結語

一次快燒的透明玻璃與印花裝飾陶瓷磚復合板以其逼真的仿天然的藝術美感、光澤亮麗又富有立體感的表面、成本較低、超強的市場競爭力將使其成為目前陶瓷市場上最有發(fā)展前景的產(chǎn)品。本文對這種復合板產(chǎn)品的坯體、底釉、面釉、保色釉、消泡釉、透明玻璃各部分制備的工藝性能要求進行較為詳細的闡述，并從配方的技術層面揭示了實現(xiàn)這些工藝特點的方法。希望能對陶瓷工藝技術人員有所啟發(fā)和幫助，不當之處還請賜正。

7.2 燒成溫度一致

對于生產(chǎn)一次快燒的透明玻璃與印花裝飾陶瓷磚復合板來說，透明玻璃粒料必須與陶瓷坯體、底釉、面釉（包括面釉上的裝飾色料或噴墨打印的彩色墨水）、保色釉、消泡釉的燒成溫度一致。這是生產(chǎn)復合板產(chǎn)品的前提。

調(diào)整透明玻璃燒成溫度的成份分為二類。一類是提高其燒成溫度的成份，最為顯著提高燒成溫度的是Al2O3，其次是SiO2；另一類是降低燒成溫度的成份，配方中除了應該有少量的K2O、B2O3、ZnO以及氟化物外，主要降低燒成溫度的成份（按影響大小排序）為BaO-MgO-CaO。值得一提的是，白云石（CaMg（CO3）2）的降溫效果要強于方解石（CaCO3），這在微調(diào)透明玻璃的燒成溫度時可以選擇白云石。

7.3 燒成后必須形成無氣泡或僅含少量小氣泡的玻璃層

確保透明玻璃粒料燒后無氣泡或僅含少量小氣泡是透明玻璃工藝性能中重要工藝性能之一，它是確保透明玻璃需要突破的關鍵技術，也是研制工作中的難點。

透明玻璃熔塊粒料在布料堆積后入窯燒成的過程中，其氣泡排除分為三個階段。第一階段是粒料的燒結聚集。在這一階段，需要粒料堆積層的收縮大，燒結程度高，堆積層中的氣體盡量排出，殘余的氣體最少。如何使玻璃粒料的燒結程度高、收縮大、氣孔率最小呢？根據(jù)近似球形玻璃顆粒的燒結公式：ΔL/L=K·σ/（η·r ）（式中：ΔL/L為收縮率、K為常數(shù)、σ為表面張力、η為粘度、r為顆粒半徑。）可知，要想燒結程度高，氣孔率低，必須使燒結體收縮率（ΔL/L）大，而要想ΔL/L增大，就要使玻璃粒料的成份具有表面張力大、粘度低等特點，另外，還要使粒料的細度要小一些。當然，粒度大小對于燒結程度的影響是一把雙刃劍，一方面粒度較小會使燒結體中沒有大氣泡，氣孔率會降低；另一方面，粒度較小會使玻璃粒料的堆積層的始熔點變低，較早封閉表面而不利于內(nèi)部氣體的排出。從以上對燒結公式的綜合考慮，在燒結聚集階段，有利于燒結程度高、收縮率大、氣孔率低的主要影響因素是玻璃粒料的成份。能夠在高溫下降低粘度，同時又具有較高表面張力的成份（如：MgO、CaO、BaO、ZnO）將會有利于提高玻璃粒料在這一階段的低氣孔率和高燒結度，有利于減少這一階段燒結體內(nèi)部的氣孔。實踐表明，粒度大小在10～30目之間較佳。

第二階段是玻璃粒料熔化后的內(nèi)部氣泡上升并排出液面。在這個階段，熔液中的氣體（以氣泡的形式）經(jīng)歷了上升和沖破液面兩個過程。由基本理論可知，熔液的粘度小、表面張力小，有利于內(nèi)部氣泡上升、運移和沖出表面。因此在第二階段，有利于降低粘度，以及降低表面張力。例如B2O3有利于在這一階段排出氣體。CaO、MgO、BaO、ZnO等物質(zhì)可以在高溫下降低熔液的粘度，這是有利于在這一階段排除內(nèi)部氣體的因素。但它較高的表面張力卻不利于它沖破表面。當然，如果燒成溫度足夠高，它們的表面張力也會隨溫度的提高而降低，因此也會減弱它們對此階段排氣的負面影響。對于Al2O3來說，它既增加玻璃熔液的表面張力，同時也增加熔液的粘度。因此，Al2O3將不利于此階段氣體的排出。SiO2和K2O組份也有雙重的影響，它增加熔液粘度不利于此階段排除氣孔，但它較低的表面張力又利于這階段氣體的排出。需要指出，如果透明玻璃層殘存有個別大的氣泡，想解決這一問題，需要適量添加含B2O3和F-的成份原料。

第三階段是熔液冷卻過程中殘余小氣泡的吸收。在這一階段，可能存在著殘余小氣泡（大氣泡一般可上浮并排出表面），其中的氣體內(nèi)壓力除了外部的氣體壓力加上所處位置熔液的靜壓力外，主要是表面張力引起的壓力，它的大小為：P=2σ/ r （P 為表面張力引起的壓力、σ為表面張力、r 為氣泡半徑）。當溫度逐漸冷卻降低時，一方面熔液的表面張力增大；另一方面氣泡 r 減小。這樣，這部分由表面張力引起的內(nèi)壓力會進一步增大，致使氣泡中的氣體受內(nèi)壓力增加的影響而熔解到熔液中，這就是殘余小氣泡的吸收過程。所以，熔液中表面張力增加較大（如：CaO、MgO、BaO、ZnO有助于表面張力增加），有利于殘余小氣泡在冷卻過程中的吸收。如果透明玻璃中還存在很多細小氣泡，最有可能的是熔液中有助于表面張力增大的成份不夠，應予補充。

從以上可以看出，盡管解決透明玻璃層中基本無氣泡的問題比較復雜，但還是可以總結出一定的規(guī)律。首先要從氣泡存在的具體形式，然后再分析其可能產(chǎn)生的原因，并提出相應配方的解決方案。實踐證明，要解決透明玻璃層燒后基本無氣泡的關鍵因素如下。

（1） 具有較好的透明度

因為透明玻璃與印花裝飾陶瓷磚復合板的藝術美學性主要體現(xiàn)在面釉上絲網(wǎng)印刷、膠輥印刷，以及噴墨打印精致、細膩的各種彩色仿自然的紋樣（以石材紋樣為主）上，所以裝飾層上的透明玻璃層必須有較好的透明度，特別是深色的彩色圖案更須透明玻璃層具有較好的透明度才能顯現(xiàn)出清晰的紋樣。當然，有時對于淺色彩色圖案來說，透明玻璃層微顯不透明不太妨礙圖案紋樣的顯現(xiàn)，而且有時還泛有玉質(zhì)感。但無論怎樣，透明玻璃層只有顯現(xiàn)較好的透明度，才能充分表露出圖案紋理的精致與細膩。

要使透明玻璃層具有較好的透明度，在配方方面，主要從兩個方面進行把握。首先，要采用K2O-ZnO-BaO-CaO-MgO-B2O3-Al2O3-SiO2-F多元的配方體系，避免使用比較簡單的配方體系。其次，Al2O3的多量加入可以作為穩(wěn)定劑抑制體系的析晶。當然，這還可以大幅度提高該體系透明玻璃的始熔溫度。應該說，掌握上述兩個方法，可以確保透明玻璃層的透明度滿足要求。

（2） 線膨脹系數(shù)要小于底層陶瓷坯體的膨脹系數(shù)

透明玻璃層的線性熱膨脹系數(shù)須小于陶瓷坯體的線膨脹系數(shù)（1～2×10-6/℃），這是保證產(chǎn)品長期使用，不產(chǎn)生后期龜裂的需要。

調(diào)整透明玻璃的熱膨脹系數(shù)的方法主要是通過兩類成份的增減加以實現(xiàn)。一類成份是SiO2、B2O3等低膨脹的成份；另一類是K2O、CaO、BaO等高膨脹的成份。不過，要使陶瓷坯體與透明玻璃在熱膨脹系數(shù)方面相匹配，應以調(diào)整坯體性能更有效。

8 結語

一次快燒的透明玻璃與印花裝飾陶瓷磚復合板以其逼真的仿天然的藝術美感、光澤亮麗又富有立體感的表面、成本較低、超強的市場競爭力將使其成為目前陶瓷市場上最有發(fā)展前景的產(chǎn)品。本文對這種復合板產(chǎn)品的坯體、底釉、面釉、保色釉、消泡釉、透明玻璃各部分制備的工藝性能要求進行較為詳細的闡述，并從配方的技術層面揭示了實現(xiàn)這些工藝特點的方法。希望能對陶瓷工藝技術人員有所啟發(fā)和幫助，不當之處還請賜正。