高仿真砂岩瓷质釉面砖工艺研究及应用
摘 要：以传统仿古砖生产工艺路线为基础，通过多种工艺组合研发质感更加真实，更立体的瓷质釉面砖，陶瓷砖的各项物理和化学性能都优于砂岩石材。
关健词：砂岩；瓷质釉面砖；工艺研究及应用
1 背景
砂岩被追随时尚和自然的建筑设计师所推崇，广泛应用在商业和家庭装饰方面。建筑陶瓷砖的各项物理和化学性能都优越于砂岩石材，加之优质砂岩资源逐渐枯竭，利用陶瓷砖多元化工艺可以开发纹理、质感逼真的仿砂岩类产品。
现阶段陶瓷砖产品对于砂岩的模仿仅局限于表面质感和图案设计变化方面，传统仿砂岩类产品经开槽倒角处理后图案与坯体层出现明显的面釉层，面釉层的存在直接影响产品的应用效果和应用范围，另外砂岩矿物析晶体的表现、沙粒变化、砂岩表里如一问题是主要工艺难点。
加之，陶瓷砖喷墨打印所使用的墨水受其生产工艺及产品特性限制有别于传统色料，传统陶瓷砖釉料难以适应陶瓷墨水的发色效果，能发较纯正的黑色和棕色发红色难度大，在釉面白度方面也有一定局限性。现阶段为降低生产成本，大部分瓷质釉面砖生产企业的坯体白度均不高，在生产一些要求有一定白度的瓷砖类产品时就必须加入较多量的锆元素。如此生产的产品有几个方面的问题出现：过量的使用导致釉面变粗，影响瓷砖产品的表面平整度，不利于烧成；过多使用硅酸锆影响釉料的浆料性能，不便于生产工艺控制；硅酸锆作为乳浊剂增白，其整体色调偏青白，偏冷色系，影响瓷砖整体效果。另外，硅酸锆类原料对陶瓷喷墨打印用墨水发红色、灰色以及黑色的影响并不大，不能调整其色调，促使发色纯正。
基于以上砂岩工艺问题，展开相关技术分析和工艺研究工作。
2 工艺技术分析
2.1表面质感的确定
通过以上对比发现，采用颗粒大小合适的干粒应用于产品表面，可获得颗粒大小不均，堆积感强烈且变化丰富的效果；通过不同耐火度干粒和粒径大小的调配，其防滑系数也可以调整至预期目的；干粒产品的耐磨耐酸碱防滑性均优于普通保护釉产品。
经过讨论后最终确定采用喷干粒工艺以实现表面质感。
2.2通体工艺的研究确定
不同釉料施用工艺性能特点对比见表2。
多元化工艺应用优点如下：
（1）干粒直接应用于坯体表面，干粒与坯体缺乏中间层，干粒烧成后会出现偏粗或偏光现象，通过中间层可以调节干粒与坯体的结合性能，干粒表现不至过于呆板；
（2）干粒与坯体中间层的应用可以有效遮盖一部分坯体颜色，漏出一部分颗粒点即可，与图案相互作用结合，进一步体现颗粒砂岩效果；
（3）陶瓷砖坯体用量较大，原材料批次之间会出现波动，中间层的应用可以有效降低产品多次生产对板难度，利于规模化大生产；
（4）表面干粒的应用可以增强砂岩产品厚重感和立体感，干粒通过高压柜喷到图案表面后，由于悬浮剂表面张力的作用，干粒相互团聚，烧成后团聚干粒呈现半乳浊半透明状态，但不会完全遮盖图案设计。
对比发现，可以采用多元化的底釉施用工艺解决倒角后图案与坯体层存在白线问题。
2.3砂岩析晶体工艺确定
（1）考虑在坯体中添加矿物析晶体烧成后呈现晶体效果，实际上此法难以具体实施，难点如下：
a） 矿物晶体与粉料的比重和粒径相差较大，坯体成型工艺大多采用压机反打工艺，坯体成型后推出压机，翻坯后进干燥窑干燥，粉料与晶体混合物由于比重大小不同的问题，进入压机模芯后大颗粒自然聚集在上部，成型后矿物晶体会出现在坯体背面，不能完全体现析晶效果；
b） 矿物颗粒与粉料水分差距较大，坯体干燥后易出现裂纹不利于生产；
c） 矿物晶体颗粒存在于坯体中会影响成品其他物理性能如断裂模数、烧成收缩等；
d） 矿物颗粒与粉料之间的混料问题也比较麻烦。
基于以上问题，在坯体中混入矿物晶体表现砂岩析晶的工艺放弃。
（2）考虑在干粒保护釉中添加或者干粒保护釉施用后在通过甩釉柜应用矿物晶体，但是从以往诸多类似工艺中发现：矿物晶体存在于瓷砖表面，晶体并没有真正与干粒、斑点坯体融为一体，只是浮于表面，产品不够逼真立体感不够强。
（3）考虑在底釉中应用一些矿物晶体颗粒。通过对比试验，结果发现晶体颗粒完全可以从图案底部呈现出来，与图案、干粒保护釉、坯体相互融合，达到预期效果。
3 生产工艺流程及参数
3.1生产工艺流程简图
在图1给出的生产工艺流程中，坯体粉料制备、透明底釉施用、晶体干粉应用和保护釉是该类产品的工艺控制关键点。
3.2粉料制备及工艺参数
3.2.1坯体基础白粉料配方及工艺参数
采用以上浆料加入不同比例坯体色料，制备不同深浅不同颜色的粉料。以灰色砂岩为例，白浆与色料配比具体如表4。
根据以上色料比例制备3中有色浆料，经过喷雾造粒工艺，制备合格的粉料备用。所制备的粉料按照定比例混合均匀后，成为砂岩产品所需基础颗粒斑点粉料。 值得注意，成型工艺采用的模具为凹凸感强烈的砂岩类模具，这样产品立体感更加强烈。
3.2.2透明底釉及晶体干粉工艺及应用参数
见表5、表6。基础配方可根据生产线窑炉温度，做出适当调整，其主要出发点在于提供一种发色较好的、施用量是传统面釉总量的1/3的陶瓷砖喷墨打印面釉，解决现有陶瓷砖喷墨面釉墨水發色偏暗，红色黑色色调偏黄绿调等问题，该类陶瓷砖喷墨打印面釉同样可解决陶瓷砖在生产过程中出现的如产品变形、发色差、吸污等质量问题。
3.3晶体干粉工艺及应用参数
晶体干粉采用甩釉柜或者水刀式喷釉柜施釉，主要根据晶体干粉的细度、干粉施用量以及所要达到的预期效果。
3.4保护釉（干粒）应用工艺参数
干粒保护釉通过对比试验，优选了保护釉和干粒混合并采用高压喷釉柜喷洒的方式进行施用。主要目的是改善单一保护釉质感偏软不够硬朗。再者单一施用干粒造成表面藏污、不易清洁的问题，由于悬浮剂表面张力的作用以及干粒颗粒较大，烧成后平面产品表面不平整，影响表面手感和效果，但干粒的耐磨、耐酸碱性方面的性能却非常优异。因此，干粒细度、悬浮剂以及保护釉的选择至关重要，直接影响到瓷砖产品表面质感和物理化学性能。
3.5烧成制度
烧成温度：1195 ～ 1204℃（保温时间10 ～ 15 min），烧成周期：58 ～ 65 min。
3.6成品性能检测
成品吸水率0.05%，成品对角线和边直度均处于±0.3以下，耐磨等级三级以上，成品强度45 ～ 50 Mpa，吸污检测合格，无藏污现象。
4 结论
（1）采用多种工艺复合施釉，可以解决成品表面与坯体层之间白线问题，可拓宽产品运用范围，同时采用颗粒斑点坯体，坯体斑点透过图案设计与图案设计、坯体图案中间层等相互作用，表面效果更加逼真，可开槽倒角后使用；
（2）该类产品表面质感类似自然砂岩，经检测成品耐磨性能优良，可根据实际需求调整表面防滑系数；
（3）该生产工艺在瓷质釉面砖生产线直接应用，无需增加生产设备；
（4）通过调整透明底釉化学组成，可保证在施用量减少的情况下，增强其发色能力，改善产品图案效果。
参考文献
[1] 刘康时.陶瓷工艺原理[M].华南理工大学出版社.1990.
[2] 孟庆娟， 张国涛. 浅谈陶瓷砖喷墨墨水发展及墨水发色的影响因素[J]. 山东陶瓷， 2017（6）.
[3] 张国涛. 浅谈喷墨印刷技术在陶瓷砖生产工艺中的应用[J]. 山东陶瓷， 2017， 40（3）：19-24.
关健词：砂岩；瓷质釉面砖；工艺研究及应用
1 背景
砂岩被追随时尚和自然的建筑设计师所推崇，广泛应用在商业和家庭装饰方面。建筑陶瓷砖的各项物理和化学性能都优越于砂岩石材，加之优质砂岩资源逐渐枯竭，利用陶瓷砖多元化工艺可以开发纹理、质感逼真的仿砂岩类产品。
现阶段陶瓷砖产品对于砂岩的模仿仅局限于表面质感和图案设计变化方面，传统仿砂岩类产品经开槽倒角处理后图案与坯体层出现明显的面釉层，面釉层的存在直接影响产品的应用效果和应用范围，另外砂岩矿物析晶体的表现、沙粒变化、砂岩表里如一问题是主要工艺难点。
加之，陶瓷砖喷墨打印所使用的墨水受其生产工艺及产品特性限制有别于传统色料，传统陶瓷砖釉料难以适应陶瓷墨水的发色效果，能发较纯正的黑色和棕色发红色难度大，在釉面白度方面也有一定局限性。现阶段为降低生产成本，大部分瓷质釉面砖生产企业的坯体白度均不高，在生产一些要求有一定白度的瓷砖类产品时就必须加入较多量的锆元素。如此生产的产品有几个方面的问题出现：过量的使用导致釉面变粗，影响瓷砖产品的表面平整度，不利于烧成；过多使用硅酸锆影响釉料的浆料性能，不便于生产工艺控制；硅酸锆作为乳浊剂增白，其整体色调偏青白，偏冷色系，影响瓷砖整体效果。另外，硅酸锆类原料对陶瓷喷墨打印用墨水发红色、灰色以及黑色的影响并不大，不能调整其色调，促使发色纯正。
基于以上砂岩工艺问题，展开相关技术分析和工艺研究工作。
2 工艺技术分析
2.1表面质感的确定
通过以上对比发现，采用颗粒大小合适的干粒应用于产品表面，可获得颗粒大小不均，堆积感强烈且变化丰富的效果；通过不同耐火度干粒和粒径大小的调配，其防滑系数也可以调整至预期目的；干粒产品的耐磨耐酸碱防滑性均优于普通保护釉产品。
经过讨论后最终确定采用喷干粒工艺以实现表面质感。
2.2通体工艺的研究确定
不同釉料施用工艺性能特点对比见表2。
多元化工艺应用优点如下：
（1）干粒直接应用于坯体表面，干粒与坯体缺乏中间层，干粒烧成后会出现偏粗或偏光现象，通过中间层可以调节干粒与坯体的结合性能，干粒表现不至过于呆板；
（2）干粒与坯体中间层的应用可以有效遮盖一部分坯体颜色，漏出一部分颗粒点即可，与图案相互作用结合，进一步体现颗粒砂岩效果；
（3）陶瓷砖坯体用量较大，原材料批次之间会出现波动，中间层的应用可以有效降低产品多次生产对板难度，利于规模化大生产；
（4）表面干粒的应用可以增强砂岩产品厚重感和立体感，干粒通过高压柜喷到图案表面后，由于悬浮剂表面张力的作用，干粒相互团聚，烧成后团聚干粒呈现半乳浊半透明状态，但不会完全遮盖图案设计。
对比发现，可以采用多元化的底釉施用工艺解决倒角后图案与坯体层存在白线问题。
2.3砂岩析晶体工艺确定
（1）考虑在坯体中添加矿物析晶体烧成后呈现晶体效果，实际上此法难以具体实施，难点如下：
a） 矿物晶体与粉料的比重和粒径相差较大，坯体成型工艺大多采用压机反打工艺，坯体成型后推出压机，翻坯后进干燥窑干燥，粉料与晶体混合物由于比重大小不同的问题，进入压机模芯后大颗粒自然聚集在上部，成型后矿物晶体会出现在坯体背面，不能完全体现析晶效果；
b） 矿物颗粒与粉料水分差距较大，坯体干燥后易出现裂纹不利于生产；
c） 矿物晶体颗粒存在于坯体中会影响成品其他物理性能如断裂模数、烧成收缩等；
d） 矿物颗粒与粉料之间的混料问题也比较麻烦。
基于以上问题，在坯体中混入矿物晶体表现砂岩析晶的工艺放弃。
（2）考虑在干粒保护釉中添加或者干粒保护釉施用后在通过甩釉柜应用矿物晶体，但是从以往诸多类似工艺中发现：矿物晶体存在于瓷砖表面，晶体并没有真正与干粒、斑点坯体融为一体，只是浮于表面，产品不够逼真立体感不够强。
（3）考虑在底釉中应用一些矿物晶体颗粒。通过对比试验，结果发现晶体颗粒完全可以从图案底部呈现出来，与图案、干粒保护釉、坯体相互融合，达到预期效果。
3 生产工艺流程及参数
3.1生产工艺流程简图
在图1给出的生产工艺流程中，坯体粉料制备、透明底釉施用、晶体干粉应用和保护釉是该类产品的工艺控制关键点。
3.2粉料制备及工艺参数
3.2.1坯体基础白粉料配方及工艺参数
采用以上浆料加入不同比例坯体色料，制备不同深浅不同颜色的粉料。以灰色砂岩为例，白浆与色料配比具体如表4。
根据以上色料比例制备3中有色浆料，经过喷雾造粒工艺，制备合格的粉料备用。所制备的粉料按照定比例混合均匀后，成为砂岩产品所需基础颗粒斑点粉料。 值得注意，成型工艺采用的模具为凹凸感强烈的砂岩类模具，这样产品立体感更加强烈。
3.2.2透明底釉及晶体干粉工艺及应用参数
见表5、表6。基础配方可根据生产线窑炉温度，做出适当调整，其主要出发点在于提供一种发色较好的、施用量是传统面釉总量的1/3的陶瓷砖喷墨打印面釉，解决现有陶瓷砖喷墨面釉墨水發色偏暗，红色黑色色调偏黄绿调等问题，该类陶瓷砖喷墨打印面釉同样可解决陶瓷砖在生产过程中出现的如产品变形、发色差、吸污等质量问题。
3.3晶体干粉工艺及应用参数
晶体干粉采用甩釉柜或者水刀式喷釉柜施釉，主要根据晶体干粉的细度、干粉施用量以及所要达到的预期效果。
3.4保护釉（干粒）应用工艺参数
干粒保护釉通过对比试验，优选了保护釉和干粒混合并采用高压喷釉柜喷洒的方式进行施用。主要目的是改善单一保护釉质感偏软不够硬朗。再者单一施用干粒造成表面藏污、不易清洁的问题，由于悬浮剂表面张力的作用以及干粒颗粒较大，烧成后平面产品表面不平整，影响表面手感和效果，但干粒的耐磨、耐酸碱性方面的性能却非常优异。因此，干粒细度、悬浮剂以及保护釉的选择至关重要，直接影响到瓷砖产品表面质感和物理化学性能。
3.5烧成制度
烧成温度：1195 ～ 1204℃（保温时间10 ～ 15 min），烧成周期：58 ～ 65 min。
3.6成品性能检测
成品吸水率0.05%，成品对角线和边直度均处于±0.3以下，耐磨等级三级以上，成品强度45 ～ 50 Mpa，吸污检测合格，无藏污现象。
4 结论
（1）采用多种工艺复合施釉，可以解决成品表面与坯体层之间白线问题，可拓宽产品运用范围，同时采用颗粒斑点坯体，坯体斑点透过图案设计与图案设计、坯体图案中间层等相互作用，表面效果更加逼真，可开槽倒角后使用；
（2）该类产品表面质感类似自然砂岩，经检测成品耐磨性能优良，可根据实际需求调整表面防滑系数；
（3）该生产工艺在瓷质釉面砖生产线直接应用，无需增加生产设备；
（4）通过调整透明底釉化学组成，可保证在施用量减少的情况下，增强其发色能力，改善产品图案效果。
参考文献
[1] 刘康时.陶瓷工艺原理[M].华南理工大学出版社.1990.
[2] 孟庆娟， 张国涛. 浅谈陶瓷砖喷墨墨水发展及墨水发色的影响因素[J]. 山东陶瓷， 2017（6）.
[3] 张国涛. 浅谈喷墨印刷技术在陶瓷砖生产工艺中的应用[J]. 山东陶瓷， 2017， 40（3）：19-24.
