坭兴陶土配比对烧结性能影响的初步研究*

董焕俊　杨采彬　李小雨

(1 广西钦州董焕俊陶艺有限公司　广西 钦州　535000) (2 广西师范大学　广西 桂林　541004)



坭兴陶土配比对烧结性能影响的初步研究*

董焕俊1杨采彬1李小雨2

(1 广西钦州董焕俊陶艺有限公司广西 钦州535000) (2 广西师范大学广西 桂林541004)

摘要实验采用湿法成形工艺制成坭兴陶坯片，考察五花泥和紫红泥两种陶土的不同配比对坭兴陶坯片烧结性能的影响。结果表明，随着紫红泥在坭兴陶坯片配方加入量的增加和五花泥在配方加入量的减少，烧结的坭兴陶坯片的烧失率、吸水率和体积密度依次增大，而收缩率减小。

关键词坭兴陶五花泥紫红泥烧结性能

前言

坭兴陶产自广西钦州，距今已有1 300多年的历史。1915年坭兴陶获得在巴拿马举行的“首届万国博览会金奖”，是我国陶瓷界早期获得的重要国际大奖之一，享有很高的知名度。坭兴陶以钦州本地特有的五花泥和紫红泥为陶土原料，通过两种陶土合理配比，经炼泥、成形、装饰、烧制等工序制作而成[1]。

五花泥和紫红泥分别产自钦江东西两岸，其中五花泥泥质细腻、柔润，可塑性和结合性强；紫红泥泥质坚硬、耐火性好，收缩率小，但可塑性和结合性差，两种陶土化学成分组成具有较大差异[2]。传统坭兴陶通常以五花泥和紫红泥按6∶4或5∶5比例配比而成，组成的坯泥具有质地细腻、可塑性好、生坯强度高、炉内支撑度强等特点[3～4]。

近年来，随着坭兴陶的各种日用陶和工艺陶的开发生产，人们在传统配比的基础上，探索采用五花泥和紫红泥的不同配比，以满足不同产品的生产要求，并希望产品达到最佳性能和效果，但不同陶土配比对坭兴陶烧结性能的影响尚未见相关的研究报道。本研究通过对五花泥和紫红泥两种陶土的不同配比，观察坭兴陶烧结性能指标的变化，为不同需要的坭兴陶产品开发提供参考。

1实验

1.1陶土原料

本研究所用的五花泥和紫红泥陶土分别产自于钦江东西两岸传统采矿口，五花泥质地细软，属于软质粘土，颜色呈红中夹杂黄白色，紫红泥质地坚硬，属于硬质粘土，颜色呈紫红色。这两种陶土的化学成分见表1[5]。

表1　五花泥和紫红泥陶土的化学成分(质量%)

1.2仪器设备

QM-25L滚筒球磨机(长沙天创粉末技术有限公司生产)；JCS-1000电子天平(凯丰集团有限公司生产)；DHG-9423A电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司生产)；TD3-65-12陶瓷烧结炉(宜兴市腾达热工科技有限公司生产)等。

1.3实验方法

1.3.1样品制作

五花泥和紫红泥采用球磨机按照传统方法研磨，过60目筛后，将五花泥和紫红泥分别按照100∶0，90∶10，80∶20，70∶30，60∶40，50∶50，40∶60，30∶70，20∶80，10∶90，0∶100的比例进行坯料配制，采用湿法成形，将其制成长度40 mm，宽度20 mm，厚度5 mm的长方形坯片，每一组配料制作3个坯片样品。

1.3.2样品干燥

将制作好的坯片样品在室温环境下阴干，再放置于105 ℃烘箱烘干4 h至坯片完全干燥至恒重。

1.3.3烧成实验

将烘至恒重的坯片放置于陶瓷窑炉中烧结，参考有关文献[5～6]，确定本实验的最终烧结温度为1 140 ℃，并采取分阶段升温-保温进行烧结，在达到最高温度(1 140 ℃)后保温5 min，切断电源，自然降温，待降至室温后则烧结完成，具体阶段性升温及其保温时间见表2。

表2　坭兴陶烧结阶段性升温与达到不同阶段温度的保温时间

1.3.4样品主要指标测算

样品吸水率根据国标GB/T 3299-2011进行测试，采用煮沸法按式(1)计算；样品烧结收缩率按常规方法测量，按式(2)计算；样品体积密度根据阿基米德原理进行测试，按式(3)计算。

(1)

(2)

(3)

式中:w——样品的吸水率,%;

s——样品的烧成收缩率,%;

ρ——样品体积密度,g/cm3;

ρ水——测试温度下的水体积密度,g/cm3;

M0——样品干燥时的质量,g;

M1——样品浸水饱和时的质量,g;

M2——样品浸在水中的质量,g;

L0——样品干燥时的长度,mm;

L1——样品烧成后的长度,mm。

2结果与讨论

2.1泥坯样品成形分析

坭兴陶的可塑性和结合性主要来自五花泥，与五花泥相比紫红泥几乎不具备任何的可塑性和结合性。在五花泥与紫红泥的不同配比中，不含五花泥的纯紫红泥组的泥坯原料松散，无法成形，也因此有后续研究工作的五花泥∶紫红泥为0∶100组数据。

2.2样品烧结收缩率分析

本实验以坯片长度在烧结前后的变化表征烧结收缩率，不同陶土配比的收缩率变化见图1。纯五花泥的坯片烧结收缩率最大，为6.58%，然后随着紫红泥的加入以及紫红泥在陶土配比中添加比例的增大，收缩率呈现依次减小的趋势，五花泥与紫红泥比例为10∶90即紫红泥含量达到90%时，坭兴陶坯片烧结收缩率为2.52%，其收缩率不到纯五花泥收缩率的一半，可见坭兴陶的两种陶土配方，五花泥的收缩率较高，紫红泥的收缩率较低。

图1　不同陶土配比的坭兴陶烧结收缩率

2.3样品烧结烧失率分析

纯五花泥坯片的烧失率为7.84%，随着紫红泥在坯片中含量的增大，坯片的烧失量也呈现增大的趋势，五花泥与紫红泥不同配比的烧失率变化见图2。当紫红泥在坯片中原料构成达到90%时，坯片的烧失率高达15.35%，是纯五花泥烧失率的近两倍，与一些文献报道存在较大差异[5]。坭兴陶烧结过程是一系列复杂的物理化学反应过程，同时还伴随着坯片加热过程中分解产生的H2O和CO2等气态产物的丢失，造成烧结过程中质量的减少。

图2　不同陶土配比的坭兴陶烧结烧失率

2.4样品吸水率分析

五花泥与紫红泥不同配比的坭兴陶烧结样品吸水率变化见图3。纯五花泥坯片的烧结样品吸水率为3.53%，随着紫红泥的加入以及其比例由低到高的增加，其烧结样品吸水率呈现依次增大的趋势，紫红泥还有可能通过增大烧结品的孔隙率而造成吸水率增大。

2.5样品体积密度分析

陶瓷的体积密度与吸水率是一对关联度很密切的指标，且在多数情况下体现出负相关的关系，即在材料构成不变的情况下，陶瓷烧结品体积密度大吸水率就低，体积密度小吸水率就高。

不同配比坭兴陶烧结样品体积密度变化见图4。在五花泥与紫红泥的不同配比中，纯五花泥坯片样品的体积密度为1.86 g/cm3，随着紫红泥含量的增加，坭兴陶烧结样品的体积密度呈现增大的趋势，当紫红泥含量达到90%时，坯片的体积密度为2.15 g/cm3，体积密度与前面的吸水率表现一致，即随着紫红泥比例的增大，烧结样品吸水率和体积密度同步增大，这种体积密度与吸水率在坭兴陶中两者表现为正相关的关系，可能除了与两种陶土的成分构成不同有关外，与坭兴陶烧结品的内部结构也密切相关，还有待进一步深入研究。

图3　不同陶土配比的坭兴陶烧结样品吸水率

图4　不同陶土配比的坭兴陶烧结样品体积密度

3结论

五花泥与紫红泥两种陶土构成比例对坭兴陶烧结性能存在重要影响。随着紫红泥加入比例的增大，烧结样品的烧失率、吸水率以及体积密度表现为增大趋势，而烧结品的收缩率则呈现下降趋势。实验结果表明，依据不同产品要求，可以通过调整两种陶土的构成比例以期达到最佳的产品性能。至于烧结品吸水率与体积密度的正相关关系机理，需要对包括烧结样品内部结构等进行更深入的研究。

参考文献

1施国财,张壮华.论钦州坭兴陶烧制技艺.陶瓷科学与艺术,2011(6):20～22

2平友舜.光华烨烨鉴毫毛——试论古朴典雅的坭兴陶.景德镇陶瓷,1992,2(1):49～55

3李人帡.钦州坭兴陶概况介绍.陶瓷科学与艺术,2012,12:38～40

4黄海基,于长敏.论坭兴陶在中国四大名陶中的历史地位.陶瓷科学与艺术,2009(3):52～75

5陆石强,曹德光,曾建民,等.干压成形对坭兴陶烧制过程的影响研究.中国陶瓷,2012,48(1):49～52

6王慧贤,吴伯麟.降低钦州坭兴陶烧成温度的工艺条件研究.中国陶瓷,2009,45(2):48～50

Preliminary Study on the Property Influence of Sintering Characters with Different Ratios of Nixing Pottery Clay

Dong Huanjun1，Yang Caibin1，Li Xiaoyu2(1 Guangxi Dong Huanjun Pottery Co.,Ltd,Guangxi,Qinzhou,535000)(2 Guangxi Normal University,Guangxi,Guilin,541004)

Abstract:To study the property influence of sintered pottery with different ratios of the wuhua clay and zihong clays, wet winding process are used to make nixing ceramic bases. The result shows that with the increasing of the zihong clay and decreasing of the wuhua clay in the ratio, the ignition loss rate, hygroscopic water rate and volume density of the sintering nixing ceramic bases increases successively, and shrinkage rate decreases. It suggests that the corresponding product performance of nixing pottery can be obtained by changing the ratio of the wuhua clay and the zihong clay.

Key words:Nixing pottery; Wuhua clay; Zihong clay; Sintering characters

中图分类号：TA174.71

文献标识码：A

文章编号：1002-2872(2016)03-0034-04

通讯作者简介：李小雨(1994-)，本科；主要从事坭兴艺术陶研究。

*作者简介：董焕俊(1971-)，本科，工程师；主要从事坭兴陶工艺研究。