1.3.1 建筑陶瓷生产对原料的一些特殊要求
建筑陶瓷的烧成采用的是典型的低温快速烧成工艺,一般在1小时内完成烧结。因而对原料有一些特殊要求,主要表现为以下几个方面:
(1)要有尽可能少的干燥收缩和烧成收缩,以保证产品尺寸准确、平整和不变形。对于不存在收缩中心的建筑陶瓷产品,使用收缩小的原料,坯体的干燥收缩小,干燥过程变形的可能性就小,坯体的烧成收缩亦小,不会因干燥及烧成收缩大而产生变形,才能保证制品尺寸的准确性,满足铺贴要求。
(2)加热过程中热变化要小,即差热曲线要尽量平缓。热变化小的原料、在烧成过程中不会在某个温度点上(或温度范围内)产生巨大的热应力,而导致产品开裂。
(3)烧成过程中和烧成后的热膨胀系数要小,膨胀系数与温度变化呈直线关系最好,以利于快速升温和冷却。热膨胀系数小,意味着整个烧成过程中,体积变化量小,不会引起开裂。热膨胀系数与温度成直线关系,表明在烧成过程中不会出现突然性的体积变化。材料膨胀系数与温度的关系如图1.1所示。
图1.1 热膨胀系数与温度的关系
图1.1中A线表示坯体的膨胀系数与温度成线性关系,B线表示坯体的膨胀系数与温度成非线性关系。在低温区,B优于A,在高温区,A优于B。从适应快烧的角度看,A原料优于B原料。
(4)烧失量尽可能地小。烧失量小,表明原料所含的结构水少,有机物少,或者是易分解的盐类物质少,烧成过程中氧化分解反应不激烈,适合快烧。
(5)导热性要好,烧成时物理化学反应能迅速进行。导热性好,可使坯迅速被加热,内外温差小,加热均匀性好。物化反应快,反应热量聚集可能性小,尤其是体积变化小,则可以保证由此原料制成的坯,在烧成时可以快速升温或降温。
(6)烧成后的玻璃相要尽可能是吸湿膨胀小的玻璃相。陶瓷体中有吸湿膨胀大的玻璃相存在,会导致制品后期龟裂。一般钾、钠玻璃相吸湿膨胀大,钙、镁玻璃相吸湿膨胀小。
(7)只要不影响其他功能,原料中的钛、铁含量可高于日用陶瓷。因为建筑陶瓷表面常常施一层乳浊釉进行遮盖,故坯体的白度一般不要作严格要求。有时可利用原料中所含有的一些呈色化合物获得色坯。
(8)可以利用结晶程度差或风化不完全的原料。这类原料缺陷较多,晶格不完整,在烧成过程中,原料活性高,实现相变所需要的能量较小,可以降低烧成温度。
1.3.2 建筑陶瓷生产用原料的广泛性
建筑陶瓷生产用原料对品位没有十分严格的要求,选择面十分广泛,比日用陶瓷用原料的要求低,主要因为以下几个方面的原因:
(1)建筑陶瓷制品有陶质、炻质与瓷质,对坯体没有透明或半透明要求。
(2)建筑陶瓷制品多数为扁平状、片状器型,主要采用干压成形工艺。致密化的动力来源于外加压力,生坯强度高,因而对坯料中黏土的结合性与用量的要求不是很高。采用挤压成形工艺时,可利用高可塑性且杂质含量较高的黏土。
(3)建筑陶瓷注重外观质量和内在性能,对是否有悦耳动听的声音,是否有一定的透明度(微晶陶瓷砖除外),坯体是否很白等无普遍、严格的要求。
(4)建筑陶瓷的表面通常披覆具有强烈遮盖能力的乳浊釉进行装饰,对坯体是否呈色无严格要求,可使用含呈色类杂质较多的原料。
(5)建筑陶瓷的制品多数为扁平状、片状器型,烧成时不易坍塌,可使用各种强熔剂性原料。
(6)建筑陶瓷制品的厚度一般较大,单件制品消耗的原料多。同时在使用时,建筑陶瓷制品是以“群体”出现,数量巨大,需要很多原料,为节约成本必须尽可能地使用廉价原料。
综上所述,建筑陶瓷可以使用日用陶瓷通常不用的陶瓷原料,具有广泛的原料适用性。
思考与练习题
1.为什么建筑陶瓷生产用原料具有广泛性?
2.建筑陶瓷生产对原料有哪些特殊要求?试说明为什么?
3.黏土、石英、长石三大主要原料在建筑陶瓷生产中的作用是什么?
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