建筑陶瓷施釉工艺

9．2　建筑陶瓷施釉工艺

陶瓷墙地砖施釉量为坯体质量的1/18～1/14，但它的质量却直接影响产品的性能和等级。施釉的工艺根据坯体的性质、尺寸和形状以及生产条件来选择使用的施釉方法和釉浆参数。

建筑陶瓷施釉工艺发展很快，其方法也很多，现在大多根据使用釉料的状态对施釉方法进行分类，可分为如下三类:釉浆施釉、干法施釉和静电施釉。

9．2．1　釉浆施釉

釉浆施釉是传统的施釉方法。它是先将釉用原料按一定配比加水研磨成釉浆，然后采用不同的方法，将釉浆施加到坯体表面，利用干燥坯体的吸水性使之黏附在坯体表面上。釉浆的相对密度、流动性、悬浮性等要调节到合适的程度，否则会影响产品品质。目前建筑陶瓷最常见的釉浆施釉方法主要是喷釉、甩釉和淋釉等。

1．釉浆的性质要求

(1)釉浆的细度

釉浆细度直接影响釉浆的稠度和悬浮性、釉与坯的黏附、釉层的干燥收缩、釉的熔化温度及坯釉烧成后的性能和釉面质量等。一般而言，釉浆越细其悬浮性就越好，釉的熔化温度相应降低，坯釉黏附性能好，并使化学反应充分，釉面质量高。但釉浆过细，就使釉稠度增大，触变性增强，施釉时容易形成过厚釉层，釉层干燥收缩大，易产生生釉层开裂和脱釉等缺陷，同时釉料加工能耗增加。熔块釉随粉磨细度提高，熔块溶解度增大，釉浆pH值增高，导致釉浆结构改变并使之易于凝聚。同时也是产生釉面棕眼、开裂、缩釉和干釉等缺陷的原因之一。这在釉的高温黏度和表面张力大时尤为明显。釉面砖乳浊釉细度一般为万孔筛(250目)筛余物小于0．1%，透明釉细度为万孔筛筛余量为0．1%～0．2%，而彩釉墙地砖釉则为0．2%～0．4%。

(2)釉浆相对密度

釉浆相对密度对施釉时间和釉层厚度起决定作用。釉浆相对密度较大时，短时间施釉也容易获得较厚釉层。但过浓的釉浆会使釉层厚度不均，易开裂、缩釉等。釉浆相对密度较小时，要达到一定厚度的釉层需多次施釉或长时间施釉。釉浆相对密度的确定取决于坯体的种类、大小及采用的施釉方法。当施在二次烧成的素坯上时，因其孔隙率大，吸水多而快，釉浆相对密度可小些，约为1．40～1．45g/cm³。而施在一次烧成的生坯上，釉浆相对密度则控制为1．65～1．75g/cm³。

(3)釉浆流动性与悬浮性

釉浆的流动性和悬浮性是施釉工艺中重要的性能要求之一。釉料的细度和釉浆中水分的含量是影响釉浆流动性的重要因素。细度增加，可使悬浮性变好，流动性好;但太细时釉浆变稠，触变性增强，流动性变差。增加水量可稀释釉浆，但却使釉浆相对密度降低，釉浆与坯体的黏附性变差。有效地改变釉浆流动性和触变性而不改变釉浆相对密度的方法就是加入电解质，常用的电解质有两类，一类是解胶剂，常用的有纯碱、水玻璃、腐植酸钠、三聚磷酸钠等碱性物质，适量加入可增大釉浆流动性;另一类是絮凝剂(亦称为增凝剂)，常用的有石膏、氯化钙等酸性物质，适量加入可增大釉浆的黏度，使釉浆发生不同程度的絮凝，可防止釉浆的沉淀，改善悬浮性能。电解质的加入量通常不超过1%。

另外，在含软质黏土少的釉料中，加入适量羧甲基纤维素(CMC)可提高釉料对坯体的附着力。对于一次烧成釉而言，CMC不仅是稀释剂，也是保水剂，使底釉不致渗水过快而造成面釉出现针孔缺陷，对于面釉来讲加入适量CMC可减少干釉及釉绺缺陷。

2．釉浆施釉方法

(1)喷釉

①喷釉原理

喷釉工艺是指利用压缩空气产生的高速气流将釉浆吹喷成雾状釉滴，当坯体通过釉雾区时，釉滴均匀地黏附在坯体之上，形成釉层。坯与喷枪的距离、喷釉压力、喷釉次数及釉浆相对密度决定了釉层的厚度。这种方法适用于大型、薄壁及形状复杂的坯体，特别是对于薄壁小件易碎的生坯更为合适，因为这种坯体如果采用浸釉法，则可能因为坯体吸水过多而造成软塌损坏。

②喷釉的特点

釉层的厚度比较均匀，易于控制;与其他的施釉方法相比较，容易实现机械化和自动化;可以掩盖坯体表面的小缺陷，釉面与坯体结合牢固;可以使用数量较少的釉;可以对形状复杂的制品施釉;施釉灵活、适应各种场合的施釉需要;可施高黏度的釉;因釉是以点状施在坯体上的烧成后釉的光滑度不够;雾化的釉滴四处飞扬，易造成空气污染;多余的釉不易回收，造成浪费。

③影响喷釉效果的因素

a．喷口与坯体的距离。喷口距坯体的距离越大，则喷雾面积增大，但是单位时间内坯体获得的釉浆少，釉层薄。

b．喷釉压力喷釉压力提高，可增加釉层的厚度;一般使用的压缩空气压力为(9．8～34．3)×10⁴Pa。

c．釉浆密度。釉浆密度增大，釉层增厚。

d．传送带速度。坯体传送带速度放慢，则坯体釉层加厚。

e．喷口的位置。喷口的位置必须正对坯体的中心，否则就会出现厚薄不均的缺陷。

(2)浇釉

①浇釉原理

浇釉法又称淋釉，通过溢流或下落的方法使釉浆形成釉浆薄膜，让坯体从釉膜下通过，在坯体表面黏附上一层釉。对于无法采用浸釉、荡釉等方法的大型器物一般采用这种施釉方法。在釉面砖等的生产中，广泛采用浇釉法施釉。它是将坯体置于运动的传送带上，釉浆则通过半球形或鸭嘴形浇釉器流下形成釉幕而流向坯体。因此，也可将建筑陶瓷的浇釉分为钟罩式浇釉和鸭嘴式浇釉。

a．鸭嘴式浇釉

图9．7为鸭嘴浇釉机示意图，鸭嘴式浇釉装置为一扁平状漏斗，从中流出的釉浆形成一线型釉幕，然后施于砖坯上。该方法注意保持釉液面高度稳定。用此法施釉时，可通过调整釉幕厚薄、釉浆浓度及传送带速度来获得所需厚度的釉层。这一设备特别适用于均匀施釉、釉浆相对密度较小(一般为1．4～1．5g/cm³)的二次烧成砖的施釉。采用此装置施釉在砖边缘部位施釉较中部少，因釉浆与设备边缘的摩擦力影响，使其流速较中部慢。其产生的缺陷及解决办法如下:

图9．7　鸭嘴式淋釉机示意图

在釉面上产生的有规律沟纹。主要是由于设备不良引起的缺陷，可能是淋釉装置阻塞或变形，也可能由喷头内部和外部的釉料局部过量，改变釉流的均匀性而引起。其解决办法:由于釉流出形状变形，例如板材弯曲或平面平行度有问题引起的沟纹，以更换整个装置的办法解决;由于淋釉装置阻塞引起的沟纹，可能通过在槽内加一个螺旋桨叶片的办法加以解决，如果相同的问题以一定的频率出现，应立即检查过滤网;由釉料增厚引起的沟纹，沟纹在内部可使用一个叶片，在外部可用一块海绵，如果仍不起作用，则要停机清洗。

在釉面上产生的不规律或不均匀的沟纹。主要是由于釉浆过稀及釉料中有气泡所致。因釉浆过稀引起的沟纹，可以通过缩小出口狭缝和减少施釉量的办法来消除;对因气泡引起的沟纹，若不能在原装置上解决，则应使釉浆流到一斜面上，以避免可能出现的涡流。

如果沟纹出现在面砖运动方向的横向上，则可能是由于淋釉装置振动或输送线不均匀运动引起。若想获得最佳施釉，淋釉装置和坯体间的距离应为3～4cm。

b．钟罩式浇釉

图9．8为钟罩式浇釉示意图，由固定架将钟罩悬吊在砖坯传送带上方150mm左右处，釉浆经供浆管流到时釉碗内，并保持一定的釉位高度，从釉碗和钟罩之间长方形扁口中自然流下，在钟罩表面上形成一弧形釉幕流下，当坯体从釉幕下通过时，坯体表面就黏附了一层釉。如果需进行两次浇釉，可在釉碗和钟罩之间开两个对应长方形扁口，同时形成两条釉幕，通过坯体就受到时两次施釉，多余的釉浆由底部设置的盛釉池收集后回收使用。钟罩式施釉装置可以使用高密度的釉浆，因而主要用于一次烧成砖的施釉。对于大型坯体，应使用较宽的钟罩式施釉装置。由于该施釉线对地面的振动敏感，不宜设在压机附近。其产生的缺陷及解决办法如下:

1固定架;2供釉管;3釉碗;4钟罩;5釉幕;6砖坯;7运输带

图9．8　钟罩式淋釉机示意图

垂直于砖坯运动方向上的沟纹或波纹。这是由于釉料密度太低、坯体输送速度过低、钟罩装置振动等造成的。其解决办法为:当釉料密度太低时，可采用减少釉流速度，并降低砖坯运动速度的办法弥补;当坯体输送速度过低时，可采用增加釉流速度，并增加砖坯运动速度的办法解决;由于钟罩装置振动造成的，可解决地板振动，并使钟罩与施釉线振动部位隔开。

坯体缺釉。由于釉料太多或气泡造成钟罩面撕裂(无釉)。其解决办法是对釉料进行陈腐、保持釉浆罐中釉面的高度。

坯体运行纵向上的沟纹。由边上或钟罩上釉料局部过多引起，可通过清理及清洗来解决。

坯体传输速度。固定其他条件，加快传输速度，则釉层变薄;反之，釉层加厚。

(3)甩釉

①甩釉原理

甩釉法施釉是指利用某种装置使釉浆在离心力的作用下，飞散成釉滴，让坯体在其下通过，从而在坯体表面吸附飞散的釉滴，形成釉层。施釉装置如图9．9所示，釉浆经过釉管压入甩釉盘中，依靠其旋转产生的离心力甩出。釉料以点状形式施加于坯体上。因此，这种方法通常用在建筑陶瓷生产中，坯体表面所形成的斑点或疙瘩的大小随转速而异，转速愈大斑点愈小，通常转速在800～1000r/min。

1电动机;2，4皮带;3甩釉盘;5轴承;6釉管

图9．9　圆盘离心式施釉机示意图

②甩釉的控制

a．转速。旋转碗或甩釉盘的转速越大，釉点越小;转速越小，釉点越大。利用此特性，可以调节釉点的大小来实现不同的装饰效果。

b．釉碗的缺口和甩釉盘的缝隙。釉碗的缺口越小，或甩釉盘的缝隙越小，则斑点越多、越小。

c．釉浆的黏度和表面张力。釉浆的黏度和表面张力愈大，则斑点越大。

③甩釉产生的缺陷和原因。

a．没有受圆盘离心作用的釉滴。是由于釉料黏度太低，供给圆盘装置的釉料过量，圆盘间内部形状和抽力不足等原因引起的。

b．在砖坯运行方向的横向施釉不平整。其原因是圆盘间振动和输送系统运动不均衡等原因引起。

c．与砖坯运行方向的平行方向上施釉不平整。其原因是圆盘高度与砖坯宽度之比太小、圆盘组合体内釉料分配管未对准中心或局部阻塞等。

d．施釉不连续。其原因是由于釉料中粗颗粒阻塞，釉料黏度或密度发生变化。

9．2．2干法施釉

1．干法施釉的特点

干法施釉采用的釉料不是传统的釉浆，而是粉粒状的干粉釉。干法施釉线缩短，占地面积减少，基础设施投资及管理费用下降;产品在施釉线上的停留时间缩短，施釉后被粉尘污染环境的几率变小，相对地提高了生产效率;湿法施釉线上，因坯体吸水导致烧成中水分迅速蒸发而造成变形开裂。干法施釉比湿法有较高的成品率。湿法施釉线上的成品率一般约为85%，而干法线上差不多是100%。采用干法施釉，没有湿法施釉所带来的废釉浆及污水，消除对环境的污染，既不用安装净化设备，也不用时时监测，既节省了人力，财力，又保证了产品质量的稳定性。干法施釉线上更换花色品种的速度要比湿法线快。传统的湿法施釉线上若要更换尺寸大小或釉色时需经过一系列的清洗与调节，而干法线上只需更换釉料，无需清洗，方便简捷，即能印出所要的花色品种;干法施釉装饰效果更加多样化，更接近自然，有立体感。

干法施釉技术还存在一些不足，如釉层强度较低、釉粉上不能用丝网印花装饰、施釉时环境要求高、要控制温度和湿度等，干法施釉技术还在不断的研究和改进中。

2．干法施釉方法

根据干粉颗粒的形状和制备工艺，干粉釉可以分为熔块粉、熔块粒、熔块片和造粒釉粉。根据施釉方式的不同，可把干法施釉分为以下几种:干压施釉、撒干釉、流花床施釉、热喷施釉、釉纸施釉和干法静电施釉。

(1)干压施釉

干压施釉法是将成形、上釉一次完成的一种方法。通过二次喂料处的液压压砖机，将混合好的熔块和生釉干粉由计算机控制喂入模腔内，再喂入坯料后一次压制而成。釉料和坯体均通过喷雾干燥来制备。釉粉含水量为1%～3%以内，坯体的含水量为5%～7%。成形时，先将坯料装入模具加压一次，然后撒上少许有机结合剂，再撒上釉粉，然后加压。釉层厚度为0．3～0．7mm。采用干压施釉，由于釉层上也施加了一定压力，故制品的耐磨性和硬度都有所提高，同时也减少了施釉工序，节省了人力和能耗，缩短了生产周期。大多数釉粉可加以回收再用，工艺简单，不需要湿法制釉及施釉线釉面质量也可提高，但釉面的装饰效果有一定的局限性，并且釉的耐机械冲击性能降低。

(2)撒干釉

撒干釉是目前陶瓷干法施釉中最为普遍的一种，它能获得传统的施釉方法得不到的斑晶状多色装饰效果，也能产生大理石、花岗石般的仿石效果。撒干釉工艺大体可分为两大类，一类是将干釉粉撒到用传统施釉方法施的湿的底釉层上，然后可以根据需要施一层透明釉等。另一类是先在坯体上施一层黏结剂，然后再施干粉釉，再据需要施加透明釉等。另外，还可配合丝网印刷，以获得不同花纹图案的装饰效果。

撒干釉常用的几种装饰方法:把乳白熔块粒或熔块片撒在彩色的透明釉上;在有光釉面上形成无光的斑晶，或反之在无光的或缎光的釉面上形成有光的斑晶;把硬熔块粒或熔块片分布在光滑的釉面上(形成高硬度、耐磨和防滑的釉面);在干撒釉前进行彩绘(使图案透过较厚的釉层，形成轮廓朦胧的效果);使熔块粒或熔块片着不同的颜色，并以不同的比例混合，形成各种装饰效果。

(3)流化床法

利用压缩空气设法使加有少量有机树脂的干釉粉在流化床内悬浮而呈现流化状态，然后将预热到100℃～200℃坯体浸入到流化床中，与釉粉保持一段时间的接触，这种施釉方法为干法施釉，釉层厚度与坯体气孔率无关。该种施釉方法对釉料的颗粒度要求较高。颗粒过小容易喷出，还会凝集成团;大颗粒的存在会使流化床不稳定，通常控制在100℃～200℃、气流速度在0．15～0．3m/s为宜。釉料中加入的有机树脂一般控制在5%左右，可以是环氧树脂和硅树脂。

(4)热喷施釉法

这是一种在一条特殊设计的隧道窑内将坯体素烧和釉烧连续进行的方法。先进行坯料的素烧，后在炽热状态的素烧坯体上进行喷釉，这种方法坯釉结合好，且有节能效果。

(5)釉纸施釉法

这种施釉方法最初出现在日本，它是将造纸工艺运用于陶瓷工业釉中发展起来的，目前也只能处于小型生产试验阶段。其方法是将表面含有大量羟基的黏土矿物(如含水镁硅酸盐的海泡石、含水镁铝硅酸盐的坡缕石等)制备成浓度为0．1%～10%的类似纸浆的悬浮液，把釉料均匀分散到悬浮液中，然后把这种分散液进行抄纸而得到釉纸。制备分散液时需要加入分散剂(如过氧化氢、多磷酸铵、醇类、酮类、酯类物质)或黏结剂(如氧化铝或二氧化硅溶胶、聚乙烯醇、羧甲基纤维素等)。也可不用海泡石、坡缕石而用其他抄纸用木纤维或草纤维(如针叶树浆料、木或麻纤维、稻草纤维等)与釉料制成釉纸。此时的釉料充当造纸工艺中填料的作用，需要加入一定量的助留剂(如聚丙烯酰胺、阳离子淀粉等)才能获得含有釉料的纸张。

9．2．3　静电施釉

干法与湿法静电施釉的原理相同，都是利用带电的粉状物料同性相斥、异性相吸的原理，将釉附着在坯体上。将釉粉通过空气流悬浮输送进入高压电场，使之带负电，而坯体带正电，釉粉覆盖在坯体上，当釉粉与坯体之间的电位接近零时，则完成施釉过程。

静电施釉系统对釉料和坏体之间施加有10伏以上的直流电高压，在施釉过程中釉料粒子一旦离开喷枪，因这些粒子带有大约10万伏以上高压的带正电荷，粒子间呈同向相互排斥极大的排斥力，从而使釉料料子产生极均匀的雾化作用(甚至达到分子状态)，完全不像常规施釉方法靠过量的空气压力来使釉料料子雾化，因此静电施釉系统喷枪的空气压力一般只需1．5～2．0kg/cm²即可得到满意的雾化效果，而其他常规方法的施釉空气压力即使提高到4．0～4．5kg/cm²也难以得到应有的雾化效果。同时由于釉料和坯体一直处于10万伏强静电场之中，坯体表面带有强大的负电荷，喷枪喷出的釉料带正电荷的粒子，在电场的作用下带正电荷的釉料子立即被坯体表面上的负电荷所吸附，形成一层极为致密且均匀的釉料层，这种釉料层的密度和均匀性是没有其他方法能比拟的。即在坯体的表面被涂上一层致密、均匀的釉料层。而且在电场的作用下釉料层与坯体表面双方具有极强大的结合力，使之保持着高均匀的光洁度和结合牢固的表面质量。

几十年来建筑卫生陶瓷的施釉技术突破了过去传统的喷釉、荡釉、淋釉、浸釉等湿式或者干式施釉方法，使施釉工艺技术与方法又发生了较大改观，新颖的施釉技术不断兴起。目前国外正在开发研究施釉新技术，其内容包括对釉用原料的质量控制与品质管理;新型坯釉用解凝剂的应用与推广;静电干法施釉技术的推广与改进;机器人与机器手施釉技术的研究等方面的内容。随着陶瓷科技的发展与不断提高，建筑卫生陶瓷的施釉技术水平将不断达到发展与提高。

思考与练习题

1．如何检验熔块的质量?

2．什么是渗彩釉?简述渗彩砖制备工艺?

3．渗彩釉配方主要成分是什么?络合物添加剂在渗彩釉配方中起什么作用?

4．建筑生产中乳浊釉主要有哪几种，各有何优缺点?

5．硅酸锌结晶釉生产需注意的因素有哪些?

6．无光釉的制备方法有哪些?

7．建筑陶瓷常用的施釉方法有哪些?各有何优缺点?

8．釉浆施釉法对釉浆性质要求有哪些?