石英粒度對(duì)超白陶瓷坯體白度的影響

劉世明 陳然 馬杰 付亞玲 王婭婕 黃佳琪

摘 要：通過在陶瓷坯體配方中，選用325目和1250目?jī)煞N不同粒徑的石英粉和兩種不同白度的高嶺土原料進(jìn)行試驗(yàn)，分析兩種粒徑石英粉對(duì)陶瓷坯體白度的影響。結(jié)果顯示：（1）添加325目的石英粉的坯體白度高于添加1250目石英粉的坯體白度;（2）白度相對(duì)較低的高嶺土，其陶瓷配方白度更容易受到石英粒徑大小的影響。

關(guān)鍵詞：石英粒徑;坯體白度

1 前 言

建筑陶瓷產(chǎn)品中，陶瓷坯體白度是一個(gè)較為關(guān)鍵的性能指標(biāo)，特別是在陶瓷大板生產(chǎn)中，坯體的白度不僅是裝飾方面的外觀需求，更是為了滿足工藝上的需求。在建筑陶瓷坯體中，最主要的的兩大成分：二氧化硅和氧化鋁。二氧化硅一部分來(lái)自硅酸鹽組分，一部分主要來(lái)源于石英礦物。而且在建筑陶瓷選擇的原料球土、高嶺土、鉀鈉長(zhǎng)石等礦物中，一般都或多或少的含有石英礦物[1]。因此，在做超白陶瓷（≥65°）坯體時(shí)，研究分析石英粒徑對(duì)超白陶瓷坯體的白度影響，是很有必要的。本文通過選用兩種特定粒徑的石英粉外加到陶瓷配方中，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行測(cè)試和現(xiàn)象分析。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)原料

本實(shí)驗(yàn)采用的原料有：高嶺土、鈉長(zhǎng)石粉、鉀長(zhǎng)石粉、滑石、方解石、石英粉等，其主要的化學(xué)成分如表1。

2.2 實(shí)驗(yàn)配方設(shè)計(jì)

為了生產(chǎn)超白陶瓷坯體，所選擇原料的鐵、鈦含量相對(duì)較低。另外，所用的高嶺土也是優(yōu)質(zhì)原料，含有少量的天然石英，有利于后續(xù)試驗(yàn)的對(duì)比分析。在建筑陶瓷坯體配方體系里面，SiO2的含量一般為60%～70%，Al2O3的含量為20%左右，其它為K2O、Na2O、Fe2O3、TiO2、MgO、CaO等主要成分?？紤]到只采用單因素石英顆粒大小不同對(duì)陶瓷坯體白度的影響進(jìn)行研究，所以在高嶺土的選擇上選用了兩種不同白度的高嶺土進(jìn)行橫向?qū)Ρ?，以做相互?yàn)證。配方設(shè)計(jì)如表2。

2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和測(cè)試儀器

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：快速球磨機(jī)、馬弗爐、生產(chǎn)線輥道窯。

測(cè)試儀器：采用WSB-2Ⅱ型號(hào)熒光白度儀測(cè)試燒結(jié)后陶瓷的白度，采用精密密度測(cè)試儀測(cè)試密度，采用真空法測(cè)試產(chǎn)品的吸水率。

2.4 數(shù)據(jù)結(jié)果

通過四組配方在馬弗爐和生產(chǎn)線兩種方案燒結(jié)后，對(duì)所得到的樣品進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果見表3和表4。

3 結(jié)果分析

通過對(duì)馬弗爐和生產(chǎn)線的樣品進(jìn)行測(cè)試，得到了白度、密度和吸水率。因?yàn)?，從工藝學(xué)理論[1]和經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，產(chǎn)品白度會(huì)受到燒結(jié)程度的影響。因此，同時(shí)對(duì)試驗(yàn)樣品密度和吸水率兩項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試，確保樣品白度是在相同的燒結(jié)條件下得到的。從表3和表4中看出，吸水率在0.05%以下，密度達(dá)到2.35g/cm3以上，依據(jù)理論和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，可以確定試驗(yàn)樣品都已燒結(jié)致密。為了更直觀地分析不同粒徑的石英粉對(duì)白度的影響，把馬弗爐和生產(chǎn)線所制得的樣品白度值進(jìn)行了整理，如圖1和圖2所示。

從圖1和圖2中可以發(fā)現(xiàn)，在使用兩種高嶺土和兩種燒結(jié)條件的情況下，所制備的樣品白度都是添加325目石英粉的樣品高于1250目的樣品。白度低說(shuō)明樣品表面的漫反射率低，光被樣品吸收了或者內(nèi)部通過了。另外，結(jié)合工藝學(xué)理論[1]來(lái)看，石英在燒結(jié)過程中，會(huì)被長(zhǎng)石等低溫熔劑料逐漸熔解成玻璃相，還有部分殘余或者形成其它石英物相。從這點(diǎn)來(lái)分析，1250目石英粒徑較小，比表面積大，活性高，在高溫下更容易被長(zhǎng)石等熔解而成玻璃相，導(dǎo)致陶瓷配方坯體中出現(xiàn)較多的液相，而導(dǎo)致光更容易透過，降低了白度。

另外，當(dāng)選用兩種白度不同的高嶺土，從圖中結(jié)果可以看到，使用高嶺土1#的坯體白度高于使用高嶺土2#的。換個(gè)角度，通過對(duì)圖1和圖2作縱向?qū)Ρ群蟀l(fā)現(xiàn)，不同白度的兩種高嶺土使用同種粒徑的石英粉，兩個(gè)坯體樣品白度的差值不一樣。在325目體系中，樣品白度的差值為1.5°，而在1250目體系中，樣品白度的差值為3.1°。結(jié)果表明，白度相對(duì)低的高嶺土，其陶瓷坯體的白度更容易受到石英粒徑大小的影響，可能是因?yàn)樵跓Y(jié)過程中，細(xì)粒徑石英產(chǎn)生了某種協(xié)同機(jī)制增強(qiáng)了著色離子的顯色，這個(gè)后續(xù)需進(jìn)一步研究探索。

4 結(jié) 論

（1）做超白陶瓷坯體時(shí)，選擇原料需要考慮礦物內(nèi)部和外部的石英粒度大小。如果選用的原料具有細(xì)小的石英顆粒，很可能引入了一種影響白度的“雜質(zhì)”。

（2）陶瓷坯體配方中著色離子的顯色強(qiáng)弱，會(huì)受到石英粒徑大小的影響。具體是因?yàn)樾×绞⒈蝗劢獬刹Ａ喔菀罪@色，還是因?yàn)榧?xì)粒徑石英容易與著色離子形成新的物相，使顯色增強(qiáng)，需要進(jìn)一步分析考察。

參考文獻(xiàn)

[1] 李家駒等.陶瓷工藝學(xué)[M].中國(guó)輕工業(yè)出版社. 2006-06.