摘 要：通過對微晶玻璃裝飾板材工業(yè)化生產中，氣孔產生過程和原因的研究，分析了燒結過程晶化過程、熔制過程以及雜質、氣氛等對氣孔產生過程的影響，并提出相應的消除辦法。
關鍵詞：氣孔 微晶玻璃 燒結法
1引言
作為一種新型高檔建筑裝飾材料，燒結法微晶玻璃裝飾板材已經越來越受到廣大玻璃工作者以及建筑設計師的青睞[1]~[3]。“氣泡”作為燒結法微晶玻璃裝飾板材的主要缺陷，直接影響到產品的質量。利用燒結法生產微晶玻璃裝飾板材的工藝過程較為復雜，在實際生產中，可能產生氣泡的原因比較多，作者對其產生的原因以及可采取的相應的措施進行了研究。
2燒結法微晶玻璃裝飾板材的生產工藝過程及氣泡存在的位置
燒結法微晶玻璃裝飾板材是利用CaO一A12O3—SiO2系統(tǒng)玻璃所具有的表面析晶特性[4]，經燒結晶化處理而得到的一種表面具有天然花崗巖花紋的新型建筑裝飾材料。其生產工藝過程主要包括:原料稱量混合、熔制、玻璃水淬、烘干、玻璃顆粒裝模、燒結、晶化、退火、正表面研磨拋光。溫度制度為:1580℃熔制，800~1000℃燒結，1050~1150℃晶化處理。
在實際生產中，正表面經研磨、拋光的微晶玻璃板材上，往往會帶有一些孤立的氣孔，在研磨之前這些氣孔是以封閉的小氣泡存在。對“氣孔”所處位置進行觀察，發(fā)現(xiàn)它們主要位于花紋顆粒的交界處和顆�；y的中心部位，如圖1所示。經研究發(fā)現(xiàn)這兩種“氣孔”產生的原因及出現(xiàn)的階段各不相同。
3氣孔的產生過程研究
3.1燒結過程對氣孔產生的影響對于燒結法生產微晶玻璃，玻璃顆粒的燒結過程非常關鍵。起初玻璃顆粒接觸處物質遷移，形成頸部，直至頸部互相沖突，隨著頸部的生長，顆粒會發(fā)生重新排列，此時氣孔位于顆粒與顆粒之間所包圍的頂點，氣孔之間相互連通，氣孔形狀十分復雜。進一步的物質遷移，使連通氣孔收縮，同時氣孔內部表面物質，由曲率半徑小的地方向曲率半徑大的地方遷移，氣孔的形狀發(fā)生變化。由于氣孔快速收縮，連通氣孔被切斷，成為孤立氣孔。通過對已完成燒結過程的樣品觀察，發(fā)現(xiàn)除因玻璃未熔化好而使顆粒中帶有氣泡外，大多數(shù)的氣孔均在玻璃顆粒交界處存在。
實踐表明，燒結過程是消除和減輕燒結法微晶玻璃中氣泡的重要階段。對有液相參與的燒結過程，燒結溫度是對物質遷移起著決定性作用的因素。從玻璃燒結動力學角度看[5]，為產生較多液相，燒結溫度應盡可能提高，以使物質的遷移更充分，而最大限度地在燒結過程中減輕或消除氣孔。實踐研究結果還表明，玻璃顆粒的堆積狀態(tài)直接關系到氣孔的狀況，圖2為不同填充狀態(tài)與燒結體收縮率的關系曲線。顯然，當采用粒子緊密堆積時，燒結體收縮情況明顯優(yōu)于松堆積的情況。所以為減少氣泡，實際生產中，鋪粒時亦應采取不同顆�；熹伒拿芏逊e方式。
3.2晶化過程對氣孔產生的影響
當玻璃顆粒的燒結過程結束便進入晶化階段，由CaO一A12O3—SiO2系統(tǒng)玻璃所具有的表面易析晶特性決定了晶體首先從顆粒邊界面開始生長。隨著晶體的析出，顆�；y邊界處玻璃液粘度迅速增大，質點遷移受到限制，因此使燒結階段帶入到晶化階段的氣孔更加難以消除。所以在微晶玻璃基礎成分要進行適當選擇的同時，要對晶化時間、晶化溫度進行準確制定和嚴格控制。
晶化溫度對氣孔的出現(xiàn)和其體積的擴大有很大影響。當基礎玻璃成分一定時，玻璃顆粒經過比較充分的燒結后，帶到晶化階段的氣孔一般以微細的針孔形式存在，這并不影響產品的質量。對于每一組分的玻璃都有其最佳的晶化溫度范圍，在此溫度范圍，析出的晶體得以長大，同時針孔的變化不大。但當溫度偏離較佳溫度范圍后，過高溫度會使針孔中氣體出現(xiàn)體積擴大和上浮現(xiàn)象;而溫度過低又將因液相產生量不足而使表面凹凸不平，結果均在微晶玻璃板材表面形成氣孔或孔洞。同時過低的晶化溫度還會使玻璃析晶不充分而影響產品的花紋及強度。因此為減少氣孔或孔洞的出現(xiàn)，提高產品質量，晶化溫度要適當，必須根據(jù)不同的物料，確定最佳的晶化溫度范圍。生產經驗表明，晶化溫度偏離最佳溫度后，產品表面必將出現(xiàn)大量氣孔或孔洞。與此同時，為保證晶體充分析出、長大，晶化時間也一定要適當，否則都將不利于產品質量。
3.3熔制過程對氣孔產生的影響
在熔制過程中，若澄清時間不夠，在基礎玻璃顆粒中會帶有一定量氣泡，這些氣泡在玻璃顆粒燒結與晶化過程中不可能被排除，而永久地存在于晶化顆�；y的中心部位，在研磨拋光后成為氣孔，出現(xiàn)在微晶玻璃板材表面，因此要得到高質量的裝飾材板，必須保證玻璃的熔制質量。
3.4外來雜質和氣氛對氣孔產生的影響
外來雜質也能產生氣孔。在實際生產中，可能引入外來雜質的途徑很多。從產品的外觀看，幾乎是有外來雜質的地方必有氣孔或孔洞出現(xiàn)。生產過程中，可能引入的主要雜質有:耐火材料的小顆粒;顆粒玻璃料在運輸過程中摻入的泥土、機械鐵及鐵銹等;燒結過程中，從風管中吹入的鐵銹皮及其它雜質等。當雜質引入后，在燒結過程中，雜質顆粒有的不能參與玻璃顆粒燒結，有的從表面上看已與玻璃顆粒發(fā)生燒結，但由于它們和玻璃體的密度以及燒結牢固程度不一致，在切磨過程中會從微晶板材上脫落下來，形成大的孔洞。如果雜質是難揮發(fā)或著火點很高的有機物時，也會在有機物處出現(xiàn)非常大的氣孔。因此在實際生產中，應當保持整個生產線的潔凈。
在有雜質存在于玻璃顆粒中時，晶化窯內的氣氛也會對微晶玻璃板材上氣泡產生嚴重影響。在我們生產中，曾一度在板材表面出現(xiàn)了直徑為5~20mm的大氣泡，這些氣泡周邊大多伴有褐色物質，通過對氣氛的調整，大氣泡得以消除。分析原因可能是:在實際生產中，含鐵含碳等雜質通過運輸或操作設備等引入到玻璃顆粒間，在氣氛不當時，會發(fā)生一系列的氧化還原反應，并放出大量氣體，在一定溫度下就導致在微晶玻璃表面形成較大氣泡，從而影響板材質量。因此在避免雜質被引入生產線的同時，還必須注意晶化窯內氣氛的控制。
4結論
(1)燒結過程是消除和減輕氣泡的重要階段，提高燒結溫度和采用玻璃顆粒密堆積鋪料有利于燒結過程中氣泡的排除。
(2)晶化制度對氣孔的消除與產生有重要影響。晶化溫度一定要適當，必須根據(jù)不同物料，確定最佳晶化溫度，否則也易產生氣孔
(3)熔制澄清不好的玻璃料所引的氣孔一般存在于晶化顆�；y中心，不可能在燒結、晶化過程被排除，所以要嚴格避免。
(4)外來雜質和氣氛亦對氣孔或孔洞的產生有較大影響。
參考文獻
[1]“研究某些CaO一A12O3—SiO2系玻璃的晶化過程”，周世王、王淙等，《玻璃》,(4)(1991)1~8
[2]“Na2O對微晶玻璃裝飾板燒結和析晶的影響”，程金樹等，《武漢工業(yè)大學學報》，18(1)(1996)30~32
[3]“Na2O—ZnO—CaO一A12O3—SiO2燒結微晶玻璃的研制”，劉世權、許淑惠等，《玻璃與搪瓷》,23(6)(1996)5~12
[4]“CaO一A12O3—SiO2系玻璃表面成核及分相對其作用的研究”，楊曉晶、李家治等，《玻璃與搪瓷》，22(4)(1995)6~9
[5]“CaO一A12O3—SiO2系統(tǒng)微晶玻璃工藝結構研究”，何峰，《武漢工業(yè)大學碩士論文》1997
