影响中温日用细瓷粉体釉工艺性能的试验分析
作者：舒新兴， 江群会 ，刘文茂
来源：中国陶瓷工业 发布时间：2013-7-26
摘 要： 通过对影响粉体釉稳定性能及水化效果等工艺性能的实验分析，优化了能提高中温粉体釉的添加剂种类及配比，为中温粉体釉的推广使用打下了基础。
关键词 ：中温粉体釉，工艺性能，试验分析
1 前 言
随着全球性低碳经济的兴起，我国特别提出，到 2020 年单位国内生产总值二氧化碳排放比 2005 年下降 40%～45%，陶瓷行业为应对政府提出的这一减排任务就必须加快制定并实施绿色陶瓷发展战略，以克服传统陶瓷产业固有资源和能源消耗大的问题。目前，陶瓷行业已有越来越多的陶瓷生产企业在调整产业结构的过程中，不断加大中低温陶瓷产品的生产比例，降低陶瓷的烧成温度，在节省能源的同时实现二氧化碳的减排，并降低生产成本，从而顺应社会可持续发展要求。陶瓷制釉企业为了配合中低温陶瓷生产的发展需求，推出了中温粉体釉产品，但粉体釉的工艺性能如稳定性及水化效果是制约其推广使用的限制因素。本文通过实验，研究分析中温粉体釉在使用过程中常遇到的影响其稳定性和水化效果等工艺性能情况，并优化出能提高中温粉体釉工艺性能的添加剂种类及配比。
2 实验准备
2.1 釉料选择
本试验所用釉料系 GZ510＃ 中温釉，其釉式如下：
它能与成熟温度在 1220℃~1250℃之间的 TD507‘坯料和 DJ522’等不同坯体相适应。
2.2 釉料处理
釉料的制备有两方面是至关重要的，一是原料选择，二是釉浆的品质。陶瓷釉面性质与釉浆的品质关系密切，为了保证顺利施釉并使烧后釉面具有预期的性能，我们运用多水平正交实验的方法，通过固定其它因素，分别改变釉浆细度、釉浆相对密度、流动性与悬浮性、添加剂及其加入量、施釉方法及施釉的厚度等优选出以下工艺参数：
（1）按配方组成称料入球磨；
（2）料、球、水 =1 ∶ 1.5 ∶ 1；
（3）球磨细度：全部过 300 目筛；
（4）将制备好的釉浆比重调至 1.42~1.70。
3 性能试验
把釉浆烘干成粉体釉并使之具有使用的工艺性能，在釉料中加入添加剂，以防止粉体吸潮结团甚至板结，并提高水化后釉浆的悬浮性和稳定性。
3.1 实验过程
取 100 克烘干的粉体釉料，分别加入等量不同电解质，检测其对中温粉体釉的稳定性及水化作用效果，加水量为 75ml(以下干粉量和加水量同)(见表 2)。
在烘干的粉体釉料中分别加入质量不等的表面活性剂卵磷脂，检测其对中温粉体釉的稳定性及水化作用效果（见表 3）。
在烘干的粉体釉料中分别加入一种和两种电解质进
表 1 GZ510﹟中温秞的化学组成（wt％）
Tab.1 Chemical composition of the medium temperature glaze #GZ510
表 2 电解质的影响
Tab.2 The effect of electrolytes
表 3 表面活性剂卵磷脂的影响
Tab.3 The effect of lecithin as the surfactant
表 4 一种与两种电解质的影响
Tab.4 The effect of one or two electrolytes
表 5 腐殖酸钠的影响
Tab.5 The effect of sodium humate
行对照实验，检测其对中温粉体釉的稳定性及水化作用效果（见表 4）。
在烘干的粉体釉料中分别加入等量某种电解质与不加添加剂进行对照实验，检测其对中温粉体釉的稳定性及水化作用效果（见表 5）。
测定腐殖酸钠的使用量 U 型最低点（见表 6）。
腐殖酸钠与碳酸钠的配比实验（见表 7）。
3.2 试验分析
（1）不同电解质的影响。腐殖酸钠、水玻璃、碳酸钠对改善中温粉体釉的稳定性和水化效果有明显影响，这是由于电解质通过其润湿和渗透作用，渗入原料颗粒的间隙，在粒子的表面发生定向、吸附，从而改变原料颗粒表面的性质，并使粒子带电，形成双电层，阻止粒子聚集而使釉浆稳定。又由于这些电解质的摩尔量的不同，当加入等重的电解质时其摩尔数也不相同，因此不同的电解质对釉浆的分层及釉料结板方面的控制效果也会不一样。
（2）表面活性剂卵磷脂的影响。卵磷脂是由脂肪酸、甘油、磷酸和胆碱所构成的化合物，含有磷酸酯型的阴离子和季铵盐形式的阳离子。因此，卵磷酸酯是天然的两性离子型表面活性剂，它虽能改善中温粉体釉的稳定性和水化效果，但作用效果并不理想。这主要表现在经加入搅拌后产生大量气泡并产生异味，使得流动性能下降，若使用消泡剂情况可改善，考虑到中温瓷釉的矿物组成及节约成本，本实验认为卵磷酸酯更适宜瘠性料多的浆料中应用（如熔块釉），中温瓷釉中可不用它。
（3）腐殖酸钠的作用优势。通过加入不同的电解质及不加入电解质进行的对比实验，我们发现，当加入量超过粘度曲线
表 6 腐殖酸钠的使用量 Ｕ 型最低点
Tab.6 The lowest point on the U-shaped curve of the sodium humate dosage
表 7 腐殖酸钠与碳酸钠的配比
Tab.7 The mixture ratio of sodium humate to sodium carbonate
注：①密度测定：将釉浆倒入 100ml 量筒中用玻美度比重计测定。
②清浊高比测定：将釉浆倒入 50ml 或 100ml 量筒中静置 24 小时后测量高度。
③1～16 号在静置 48 小时后测得数据同静置 24 小时后测得数据相同。17～23 号为静置 24 小时后测得数据。
④对 15、16 号加入卵磷脂后，有大量气泡产生，流动性变差，且有刺激性气味，需加入消泡剂如硅烷类物质。
⑤卵磷脂不溶于水，但溶于乙醇，溶解度：0.3 克卵磷脂溶解于 20ml 乙醇中且需微加热。
U 最低点后，腐殖酸钠的效果较优，这是由于常规电解质使釉中粘土类成分起到稀释、破坏其架状结构的作用；而高分子表面活性剂（如腐植酸钠等）则能和釉中瘠性成分产生亲和力而形成吸附层并和高分子表面活性剂均匀分布在溶液中，在这里高分子表面活性剂起到空间位阻稳定作用，有效地阻止颗粒凝聚，从而获得悬浮性、稳定性良好的釉浆。由此证明了腐殖酸钠的使用范围较宽，同时也说明在生产实践中腐殖酸钠被广泛应用的原因。
（4）选择添加剂的种类和加入量。加入二种电解质的效果优于加入一种电解质的效果，但并不是种类与添加量越多越好，一个是防止电解质之间形成新的络和物，造成电解质的失效，另一个是防止粘度曲线 U 最低点的上升，而不在最佳值范围。从实验中可知，只要按一定比例添加腐殖酸钠和碳酸钠就能达到预期效果。
4 结 论
（1）配方中粘土要有一定的生粘土量，以保证粉料釉有悬浮性能，本实验的结论为 5～8wt％较妥，实际数量要根据粘土的品质和种类而定。
（2）石灰石可提高釉的悬浮性能，由于中温粉体釉配方中加入量较多，釉浆中可不加入甲基纤维素类增稠剂。
（3）表面活性剂卵磷脂虽然可提高低温粉料釉的稳定性和水化性能，但对中温粉体釉的作用效果不佳。
（4）组合加入电解质比单纯加入电解质要好，在中温粉体釉中同时添加腐植酸钠和碳酸钠，可明显改善釉料的稳定性和水化效果，加入的量在 0.5 至 0.6wt％之间。
参 考 资 料
1 李家驹主编.陶瓷工艺学.北京:中国轻工业出版社,2005
2 美 E·H·卢开森,闰德斯编.表面活性剂作用的物理化学.北京:中国轻工业出版社,1988
3 江群会等.低温粉料釉的研制.中国陶瓷工业, 2002,(9)6
4 马光华等.卵磷脂改善瘠性料浆悬浮性的研究.中国陶瓷工业,2002,(9)6
5 舒新兴等.中温日用细瓷釉的研制.中国陶瓷,2010,5
