建水紫陶生产工艺与质量指标的关联性研究

张家寿，王剑飞，魏用林，李梦迪，刘胤璇

（1.红河州质量技术监督综合检测中心，云南蒙自 661199；2.云南省计量测试技术研究院，昆明 650228）

建水紫陶生产工艺与质量指标的关联性研究

张家寿1，王剑飞1，魏用林2，李梦迪1，刘胤璇1

（1.红河州质量技术监督综合检测中心，云南蒙自 661199；2.云南省计量测试技术研究院，昆明 650228）

建水紫陶地方标准的发布实施有效地推进了建水紫陶产业的发展，建水紫陶的独特生产工艺决定了建水紫陶的质量指标优劣。文章通过对吸水率、抗热震性、铅和镉溶出量等建水紫陶质量指标与生产工艺的关联性论述，解读了建水紫陶的质量标准。

建水；紫陶；生产工艺；质量指标

一 前言

建水县位于云南省南部、红河中游北岸，建水制作陶瓷的历史，可以追溯到数千年以前。建水紫陶的制作工艺形成于清道光年间，建水紫陶的制作过程一般要经过泥料备制、拉坯造型、湿坯装饰、刻填修整、高温烧制、无釉磨光六道工艺数十道工序，大多数工序以手工完成，机械方式难以或不可能替代。[1]迄今为止，建水紫陶制作工艺，仍然是国内外陶瓷领域中独一无二的特殊工艺。

2014年由云南省质量技术监督局发布实施的地方标准DB53/T559-2014《建水紫陶》[2]解决了建水紫陶长期以来无标准可依的情况。该标准中建水紫陶的质量指标有：吸水率、抗热震性、铅和镉溶出量、产品的口径或高度误差、盖与口要求、外观质量等8项质量指标。建水紫陶生产加工工艺决定着质量指标，质量指标又是建水紫陶生产工艺的量化体现。本文从建水紫陶的质量指标数据来探寻建水紫陶生产工艺和质量指标的关联性。

二 实验部分

（一）主要仪器

主要仪器：ICP-MS7500型（美国Agilent公司生产）；全自动陶瓷砖抗热震性测定仪SQ006型（湘潭湘仪仪器公司生产）。

（二）主要分析方法

铅和镉溶出量：《日用陶瓷器铅、镉溶出量的测定方法》GB/T3534-2002；[3]抗热震性： 《日用陶瓷器抗热震性测定方法》GB/T3298-2008；[4]吸水率：《日用陶瓷器吸水率测定方法》 GB/T3299-2011。[5]

三 建水紫陶的定义

要了解建水紫陶首先要了解建水紫陶的定义。依据DB53/T559-2014《建水紫陶》中所述，建水紫陶是以建水境内的天然五色土为主要原料，采用镇浆制泥、雕刻填泥、无釉磨光等特殊工艺烧制而成的陶器。从标准对建水紫陶的定义来看，建水紫陶首先是生产于建水境内，在建水以外利用建水紫陶生产加工工艺的产品不能称为建水紫陶。

建水紫陶的原料为五色土，五色土即建水镜内天然呈色为紫、白、青、黄、五花等五种陶土，五色土特点是均质地细腻、柔滑、可塑性强、饱水易软化等特点，主要含SiO2、Al2O3、Fe2O3等化学成分，五色土主要化学成分见表1。五色土富含铝、铁、锰等多种金属元素，经过高温烧制后，各种金属元素的氧化态呈现出丰富多彩的色彩变化。

表1 五色土主要化学成分

建水紫陶的主要生产加工工艺为雕刻填泥和无釉磨光。雕刻填泥即在湿坯状态下，将绘制在坯体表面的字迹、图案刻成刻模，然后用泥料填入刻模。无釉磨光即分别使用不同硬度的磨具，将胎体打磨抛光至不同程度的表面质地和视觉效果。

四 建水紫陶的主要质量指标与工艺关系分析

对于产品而言，产品的生产工艺决定质量指标，质量指标同时又反映产品生产工艺的特点。建水紫陶独特的生产工艺造就质量指标特点，从质量指标让消费者真正的认识建水紫陶。

（一）吸水率

对于日用陶瓷，吸水率的大小反映陶瓷内部孔隙情况和结构的疏密程度，吸水率越大，内部孔隙越多，结构越疏松，强度也就越低；反之表明孔隙越小，结构越致密，强度越高。[6]依据GB 5001-1985《日用陶瓷分类》[7]中，陶器吸水率一般应大于3%，瓷器一般应小于3%。依据《日用陶瓷器吸水率测定方法》 GB/T3299-2011[5]对5件建水紫陶样品进行测试，如表2所示，建水紫陶吸水率均小于3%，应归为瓷器类。建水紫陶的低吸水率直接反映质量特征：陶体坚实，敲击有金属声。

表2 建水紫陶的吸水率

影响建水紫陶吸水率大小主要有两个因素即泥料和烧成温度。首先建水紫陶泥料制备主要经过选泥、筛泥，泡泥、搅浆、醒泥、熟泥、揉泥等七道工序。建水紫陶的泥料需制成粉状，用200至300目网筛过滤，并至少陈腐3个月时间，经过加工的泥料主要有杂质少、细度高、粘度大、易成型的特点。泥料杂质少决定建水紫陶陶质细腻，内部结构不易出现空洞、异物等情况；泥料细度高和粘度大决定建水紫陶在单位面积内泥料颗粒较多，密度较大，颗粒之间易粘合，间隙较小，所以水分不易进入陶体内部，吸水率较小。

其次，建水紫陶泥在1120℃至1180℃的高温条件下，烧制7至12小时左右，高温烧制工艺使得泥料颗粒之间能有效结合，内部结构致密，相互作用力较大，所以吸水率较小。

从吸水率来看，可以说建水紫陶是一种瓷器，建水紫陶也就成为广义的历史命名。

（二）抗热震性

依据 《日用陶瓷器抗热震性测定方法》GB/T3298-2008[4]来看，日用陶瓷的抗热震性反映在冷热交换过程中，日用陶瓷强度的体现。在DB53/T559-2014《建水紫陶》[2]中，要求160℃至20℃冷热交换一次不裂，从历年的红河州质量技术监督局监督抽查和风险监测数据来看，建水紫陶未出现抗热震性不合格的情况。

建水紫陶制品抗热镇性主要由化学成分、烧成温度等两个因素影响。

首先，建水紫陶的泥料中SiO2、Al2O3、Fe2O3等化学成分含量较高，经过高温烧制后形成SiO2-Al2O3复合陶瓷材料体系，相互作用力较强，导热性好，热膨胀系数低，该体系抗热冲击性能较好，具有高强度，高硬度。[8]

其次就是建水紫陶的烧制温度需控制在1120℃至1180℃之间，高温烧制可以提升陶瓷材料的导热性和韧性，[9]因而加强建水紫陶的抗热震性。建水紫陶增强烧成温度低于1120℃，陶土无法烧成固化，孔隙较大，吸水率较大，经不住冷热交换试验，经过长期摆放，吸收空气中水分后会自然炸裂。烧成温度高于1180℃，会破坏陶土之间的固有形态，无法成型，废品率较高。控制好烧成温度是保证抗热震性合格的关键质量控制点。

（三）铅和镉溶出量

日用陶瓷中的铅和镉主要来源于上釉的原料中，如果采用含铅和镉较高的釉彩原料，在4%的乙酸浸泡环境下，极易造成铅和镉溶出量的超标。烧成温度较低，陶土中的铅和镉无法充分氧化，也容易造成铅和镉的溶出。

建水紫陶采用建水境内的五色土为主要原料，并采用无釉磨光等工艺让建水紫陶呈现镜光、哑光和磨砂的外观。建水紫陶最大的特点就是不采用任何釉彩，内部和外表均不上釉，这就保证了铅和镉溶出低于国家标准要求。五色土经过高温烧制后，陶土中铅和镉等元素成为氧化态存在，无法以游离态溶出到4%的乙酸溶液中。无釉磨光加上高温烧制工艺保证建水紫陶是绿色安全的日用陶瓷，消费者可以放心使用。

四 结论

云南省地方标准DB53/T559-2014《建水紫陶》[2]有效的推进了建水紫陶的产业发展。建水紫陶所用的泥料五色土，特色的生产加工工艺雕刻填泥和无釉磨光都是建水紫陶的灵魂，诸多的特性因素形成了建水紫陶的质量特性即质地坚硬，吸水率小，抗热震性较高，无毒无害，可以说建水紫陶是绿色安全的日用陶瓷。

[1]孔明.云南建水紫陶中的“工”与“艺”[J].红河学院学报,2012,10(5):112-115.

[2]建水紫陶:DB53/T559-2014[S].云南:云南省质量技术监督局, 2014.

[3]日用陶瓷器铅、镉溶出量的测定方法:GB/T3534-2002[S].北京:中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,2002.

[4]日用陶瓷器抗热震性测定方法:GB/T3298-2008[S].北京:中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,2008.

[5]日用陶瓷器吸水率测定方法:GB/T3299-2011[S].北京:中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,2011.

[6]张进军.对陶瓷砖吸水率检测方法的探讨[J].中国建材科技,2010 (3) :7-8.

[7]日用陶瓷分类:GB5001-1985[S].北京:中华人民共和国轻工业部,1985.

[8]张巍,韩亚芩.氧化铝基陶瓷抗热震性的研究进展[J].陶瓷学报, 2008,29(2):193-198.

[9]董艳玲,王为民.陶瓷材料抗热震性的研究进展[J].现代技术陶瓷,2004,25(1):37-41.

[责任编辑自正发]

The Correlation Research between Manufacturing Process and Quality Indicator
of Jianshui Purple Pottery

Zhang Jia-shou1, Wang Jian-fei1, Wei Yong-lin2, Li Meng-di1, Liu Ying-xuan1
(1.Honghe Center of Quality Supervision and Insepection, Mengzi 661100, China;2.Yunnan Institute of Measuring and Testing Technology, Kunming 650228, China)

The implementation of the local standard for Jianshui Purple Pottery has effectively promoted the development of industry. The unique production process of Jianshui purple pottery determines the quality of the water purple pottery. This article through to the water absorption and thermal shock resistance, lead and cadmium dissolution quantity and built Jianshui purple pottery quality indicators and the production process is discussed, and the correlation of interpretation for the water purple pottery relevant quality standards.

Jianshui; Purple Pottery; Manufacturing technique; Quality indicator

J527

A

：1008-9128（2017）04-0033-02

10.13963/j.cnki.hhuxb.2017.04.009

2017-05-11

张家寿（1958-），男，云南个旧人，工程师，研究方向：产品质量检验。

王剑飞（1981-），男，云南个旧人，高级工程师，硕士，研究方向：产品质量检验。