摘　要：通过对微晶玻璃装饰板材工业化生产中，气孔产生过程和原因的研究，分析了烧结过程晶化过程、熔制过程以及杂质、气氛等对气孔产生过程的影响，并提出相应的消除办法。
　　关键词：气孔 微晶玻璃 烧结法

1引言

　　作为一种新型高档建筑装饰材料，烧结法微晶玻璃装饰板材已经越来越受到广大玻璃工作者以及建筑设计师的青睐[1]~[3]。“气泡”作为烧结法微晶玻璃装饰板材的主要缺陷，直接影响到产品的质量。利用烧结法生产微晶玻璃装饰板材的工艺过程较为复杂，在实际生产中，可能产生气泡的原因比较多，作者对其产生的原因以及可采取的相应的措施进行了研究。

2烧结法微晶玻璃装饰板材的生产工艺过程及气泡存在的位置

　　烧结法微晶玻璃装饰板材是利用CaO一A12O3—SiO2系统玻璃所具有的表面析晶特性[4]，经烧结晶化处理而得到的一种表面具有天然花岗岩花纹的新型建筑装饰材料。其生产工艺过程主要包括:原料称量混合、熔制、玻璃水淬、烘干、玻璃颗粒装模、烧结、晶化、退火、正表面研磨抛光。温度制度为:1580℃熔制，800~1000℃烧结，1050~1150℃晶化处理。
　　在实际生产中，正表面经研磨、抛光的微晶玻璃板材上，往往会带有一些孤立的气孔，在研磨之前这些气孔是以封闭的小气泡存在。对“气孔”所处位置进行观察，发现它们主要位于花纹颗粒的交界处和颗粒花纹的中心部位，如图1所示。经研究发现这两种“气孔”产生的原因及出现的阶段各不相同。

3气孔的产生过程研究

3.1烧结过程对气孔产生的影响对于烧结法生产微晶玻璃，玻璃颗粒的烧结过程非常关键。起初玻璃颗粒接触处物质迁移，形成颈部，直至颈部互相冲突，随着颈部的生长，颗粒会发生重新排列，此时气孔位于颗粒与颗粒之间所包围的顶点，气孔之间相互连通，气孔形状十分复杂。进一步的物质迁移，使连通气孔收缩，同时气孔内部表面物质，由曲率半径小的地方向曲率半径大的地方迁移，气孔的形状发生变化。由于气孔快速收缩，连通气孔被切断，成为孤立气孔。通过对已完成烧结过程的样品观察，发现除因玻璃未熔化好而使颗粒中带有气泡外，大多数的气孔均在玻璃颗粒交界处存在。
　　实践表明，烧结过程是消除和减轻烧结法微晶玻璃中气泡的重要阶段。对有液相参与的烧结过程，烧结温度是对物质迁移起着决定性作用的因素。从玻璃烧结动力学角度看[5]，为产生较多液相，烧结温度应尽可能提高，以使物质的迁移更充分，而最大限度地在烧结过程中减轻或消除气孔。实践研究结果还表明，玻璃颗粒的堆积状态直接关系到气孔的状况，图2为不同填充状态与烧结体收缩率的关系曲线。显然，当采用粒子紧密堆积时，烧结体收缩情况明显优于松堆积的情况。所以为减少气泡，实际生产中，铺粒时亦应采取不同颗粒混铺的密堆积方式。

3.2晶化过程对气孔产生的影响
　　当玻璃颗粒的烧结过程结束便进入晶化阶段，由CaO一A12O3—SiO2系统玻璃所具有的表面易析晶特性决定了晶体首先从颗粒边界面开始生长。随着晶体的析出，颗粒花纹边界处玻璃液粘度迅速增大，质点迁移受到限制，因此使烧结阶段带入到晶化阶段的气孔更加难以消除。所以在微晶玻璃基础成分要进行适当选择的同时，要对晶化时间、晶化温度进行准确制定和严格控制。
晶化温度对气孔的出现和其体积的扩大有很大影响。当基础玻璃成分一定时，玻璃颗粒经过比较充分的烧结后，带到晶化阶段的气孔一般以微细的针孔形式存在，这并不影响产品的质量。对于每一组分的玻璃都有其最佳的晶化温度范围，在此温度范围，析出的晶体得以长大，同时针孔的变化不大。但当温度偏离较佳温度范围后，过高温度会使针孔中气体出现体积扩大和上浮现象;而温度过低又将因液相产生量不足而使表面凹凸不平，结果均在微晶玻璃板材表面形成气孔或孔洞。同时过低的晶化温度还会使玻璃析晶不充分而影响产品的花纹及强度。因此为减少气孔或孔洞的出现，提高产品质量，晶化温度要适当，必须根据不同的物料，确定最佳的晶化温度范围。生产经验表明，晶化温度偏离最佳温度后，产品表面必将出现大量气孔或孔洞。与此同时，为保证晶体充分析出、长大，晶化时间也一定要适当，否则都将不利于产品质量。

3.3熔制过程对气孔产生的影响
　　在熔制过程中，若澄清时间不够，在基础玻璃颗粒中会带有一定量气泡，这些气泡在玻璃颗粒烧结与晶化过程中不可能被排除，而永久地存在于晶化颗粒花纹的中心部位，在研磨抛光后成为气孔，出现在微晶玻璃板材表面，因此要得到高质量的装饰材板，必须保证玻璃的熔制质量。

3.4外来杂质和气氛对气孔产生的影响
　　外来杂质也能产生气孔。在实际生产中，可能引入外来杂质的途径很多。从产品的外观看，几乎是有外来杂质的地方必有气孔或孔洞出现。生产过程中，可能引入的主要杂质有:耐火材料的小颗粒;颗粒玻璃料在运输过程中掺入的泥土、机械铁及铁锈等;烧结过程中，从风管中吹入的铁锈皮及其它杂质等。当杂质引入后，在烧结过程中，杂质颗粒有的不能参与玻璃颗粒烧结，有的从表面上看已与玻璃颗粒发生烧结，但由于它们和玻璃体的密度以及烧结牢固程度不一致，在切磨过程中会从微晶板材上脱落下来，形成大的孔洞。如果杂质是难挥发或着火点很高的有机物时，也会在有机物处出现非常大的气孔。因此在实际生产中，应当保持整个生产线的洁净。
　　在有杂质存在于玻璃颗粒中时，晶化窑内的气氛也会对微晶玻璃板材上气泡产生严重影响。在我们生产中，曾一度在板材表面出现了直径为5~20mm的大气泡，这些气泡周边大多伴有褐色物质，通过对气氛的调整，大气泡得以消除。分析原因可能是:在实际生产中，含铁含碳等杂质通过运输或操作设备等引入到玻璃颗粒间，在气氛不当时，会发生一系列的氧化还原反应，并放出大量气体，在一定温度下就导致在微晶玻璃表面形成较大气泡，从而影响板材质量。因此在避免杂质被引入生产线的同时，还必须注意晶化窑内气氛的控制。

4结论

　　(1)烧结过程是消除和减轻气泡的重要阶段，提高烧结温度和采用玻璃颗粒密堆积铺料有利于烧结过程中气泡的排除。
　　(2)晶化制度对气孔的消除与产生有重要影响。晶化温度一定要适当，必须根据不同物料，确定最佳晶化温度，否则也易产生气孔
　　(3)熔制澄清不好的玻璃料所引的气孔一般存在于晶化颗粒花纹中心，不可能在烧结、晶化过程被排除，所以要严格避免。
　　(4)外来杂质和气氛亦对气孔或孔洞的产生有较大影响。

参考文献
[1]“研究某些CaO一A12O3—SiO2系玻璃的晶化过程”，周世王、王淙等，《玻璃》,(4)(1991)1~8
[2]“Na2O对微晶玻璃装饰板烧结和析晶的影响”，程金树等，《武汉工业大学学报》，18(1)(1996)30~32
[3]“Na2O—ZnO—CaO一A12O3—SiO2烧结微晶玻璃的研制”，刘世权、许淑惠等，《玻璃与搪瓷》,23(6)(1996)5~12
[4]“CaO一A12O3—SiO2系玻璃表面成核及分相对其作用的研究”，杨晓晶、李家治等，《玻璃与搪瓷》，22(4)(1995)6~9
[5]“CaO一A12O3—SiO2系统微晶玻璃工艺结构研究”，何峰，《武汉工业大学硕士论文》1997