日用陶瓷鉛溶出量超標的原因及對策＊

唐志陽

（無錫工藝職業技術學院 江蘇 宜興 214206）

日用陶瓷鉛溶出量超標的原因及對策＊

唐志陽

（無錫工藝職業技術學院 江蘇 宜興 214206）

氧化鉛（PbO）是日用陶瓷釉料中常用的助熔劑，是陶瓷行業制釉的優質原料，最早應用于陶瓷裝飾。但鉛是重要的生物毒性元素，嚴重威脅著人們的身體健康。筆者從我國目前的日用陶瓷生產條件出發，分析了日用陶瓷中鉛溶出量超標的原因，提出了一些降低鉛溶出量的方法。

日用陶瓷 鉛溶出量 超標 對策

隨著世界經濟的發展，人們生活水平的日益提高，對日用陶瓷餐具不僅追求其經濟實用、時尚美觀，還要求它綠色環保、無菌無毒、安全可靠。鉛、鎘、汞被人們稱為工業三大污染重金屬元素，其中鉛廣泛地存在于陶瓷制品中，是各國對陶瓷制品衛生安全標準中必檢的元素指標，因此，各國政府對陶瓷制品鉛溶出的問題越來越重視，對陶瓷制品各部位鉛溶出量制定了完整的強制性的國家標準。我國和美國FDA關于日用陶瓷鉛溶出量的標準如表1、表2所示。

表1 GB12651—2002日用陶瓷鉛、鎘溶出量的極限

表2 美國FDA對日用陶瓷鉛、鎘溶出量的極限

日用陶瓷表面附有含鉛成分的玻璃層，不僅能增加陶瓷機械強度和表面光澤度，還能增添藝術裝飾效果。

日用陶瓷絕大部分被用作食用工具或用于裝盛食物，這些食品容器表面若殘留鉛毒性元素，它就會通過擴散、滲透，溶解到食物中，隨著人們食用食物而進入到人體，造成鉛元素在人體中積累，一旦攝入過量的鉛，就會引起各種病變，甚至死亡。所以嚴格控制日用陶瓷制品中鉛溶出量，使其能滿足國家標準和美國FDA標準，是我國日用陶瓷行業的發展方向和必經之路，也是擴大出口量、提高陶瓷企業經濟效益的關鍵所在。

1 釉中使用氧化鉛的原因

1.1 助熔作用

氧化鉛的熔化溫度為886℃，并且從K2O－PbOSiO2相圖可知，PbO與SiO2、K2O在中低溫下就能形成很低熔點的化合物，如在715℃左右時生成3PbO·2SiO2，促使鉛釉在低溫下熔融，降低釉燒溫度。

1.2 降低釉的表面張力

PbO在1 000℃時，表面張力為128μN/m；瓷釉熔體在1 000℃時，表面張力為250～280μN/m。因此，當PbO加入到釉中時，能夠降低釉的表面張力，從而有助于提高制品表面的均勻性和光滑度。

1.3 降低熔體的粘度

粘度的大小是由熔體中硅氧四面體網絡連接程度決定的，O/Si比值越大，粘度越小。釉中加入PbO，不僅能增大O/Si比值，而且由于Pb2＋具有極性，能減弱Si－O的化學鍵，降低釉的粘度。

1.4 增加釉面的光澤度

由于PbO的折射指數高，所以PbO的引入能使釉具有較好的光澤度。

1.5 拓寬釉的燒成溫度范圍

生產實踐證明，鉛釉的成熟溫度要比無鉛釉的寬。

1.6 有利于著色氧化物發色

鉛釉的顏色范圍很寬，大多數著色氧化物一旦加到鉛釉里，都會產生柔和光亮悅目的色調。不同溫度下的鉛釉顏色都很漂亮，適用性強。

2 日用陶瓷制品鉛溶出量超標的原因

2.1 日用陶瓷制品表面釉彩燒成結構影響鉛溶出量

陶瓷制品表面釉彩燒成結構是指陶瓷在燒成過程中，由表面施加的釉和顏料經過相互熔合、滲透、擴散、冷卻、熔結等過程而形成的表面層結構。如果釉與顏料在熔融或接近熔融狀態燒結而成，在陶瓷制品表面就會形成一層致密、光滑的玻璃狀結構層，該致密性的玻璃層結構保護著顏料中的鉛不被4%（V/V）乙酸溶出，使制品鉛的溶出量檢測結果偏低；反之，若釉和顏料在燒成溫度不能形成一層致密的玻璃狀保護層，顏料雖與釉面有一定的燒結、熔合，顏料只是依附在釉的表面上或形成的玻璃狀保護層不夠完全，則顏料中的鉛在4%（V/V）乙酸浸泡液中處于“露”或“半露”狀態，鉛易溶出，造成檢測結果偏高。

2.2 釉上彩日用陶瓷制品的鉛溶出量易超標

釉上彩裝飾是在燒成的陶瓷釉面上通過不同的方法進行彩飾，然后在較低溫度下（600～900℃）進行彩燒，使產品表面具有彩色畫面的一種裝飾方法。鉛除作為釉彩顏料的熔劑成分外，另一重要作用是產生光澤、提高畫面的裝飾藝術效果，雖然知道鉛是一種生物毒性元素，我國和美國的檢測標準對它的限量控制非常嚴格，但由于鉛特殊的物理、化學性質使它在陶瓷釉彩顏料配方中占有獨特的席位，到目前為止還未找到具有類似性質的替代品，一些試制的無鉛釉彩顏料裝飾效果都不盡人意，其畫面光亮度差。

釉上彩陶瓷制品的燒成溫度一般為750～850℃，沒有達到釉層的熔融溫度，顏料不能沉入到釉層中，只是緊貼于釉層表面，即裝飾顏料與釉不能在陶瓷彩繪畫面上形成一層很薄、致密的玻璃層，從而導致顏料中鉛易溶出，鉛的溶出量超標。釉中彩由于顏料中的鉛成分被釉“包裹”住，鉛不易被溶出。釉下彩由于顏料完全被釉罩住或覆蓋，顏料中的鉛很難被4%（V/V）乙酸溶出，所以釉中彩和釉下彩日用陶瓷制品的鉛溶出量偏低。

2.3 燒成溫度對鉛溶出量的影響

玻璃層的形成一般與燒烤溫度有關，溫度越高越有利于玻璃層的形成，但是燒成溫度是受到嚴格限制的，有的裝飾畫面在燒成過程中因顏料成分的熔化、擴散，而使畫面“走形”，釉熔化產生的流動也會破壞畫面，而且溫度過高還會使制品產生裂縫、變形等。鉛的溶出量不僅與制品的釉彩顏料、燒成溫度有關，還與顏料配方中含鉛量的高低，施釉彩顏料的厚度、面積，制品在窯爐中所處的位置有關，燒成工藝、浸泡液等因素的不同，其鉛的溶出量也不同。

3 降低日用陶瓷鉛溶出量的途徑

3.1 制定適宜的釉彩顏料配方

綜上所述，鉛主要來源于釉彩顏料，因此要嚴格控制顏料配方中鉛的含量。大力發展釉中彩和釉下彩，少用釉上彩。在采用釉上彩時盡量選用含鉛量低的貼花紙和手繪顏料。

3.2 選擇輥道烤花窯進行彩烤

對同一產品、同一花面，如選用不同結構烤花窯爐，彩烤后制品的鉛溶出量大不相同。研究表明，輥道烤花窯具有操作方便、勞動強度低、熱效率高、窯內溫差小、通風效果好、彩烤周期短、產量大、鉛溶出量低等優點，并且彩烤時應選用優質重油作為燃料。

3.3 彩烤時加強通風

500℃時，花紙及顏料中的鉛大量被揮發，在高溫下有一部分呈氣態擴散在烤花窯內，并會逐漸地流向低溫階段。如果窯內通風不良，不能及時地將其排到窯外，由于鉛蒸氣的密度比較大，它又會重新沉積在瓷器的表面。若能加強通風，及時地將鉛排出窯外，就可達到降低制品鉛溶出量的目的。

3.4 將制品多次彩烤

如果第一次彩烤的制品鉛溶出量較高，可重復地彩烤，顏料中鉛溶出量會隨彩烤次數的增多而減小，但重燒時溫度不能超過初燒時的彩烤溫度，否則產品的金邊會減薄或斷線條。

3.5 用酸處理

1）將不合格制品在2%的硝酸溶液中浸泡7～12h，取出后用清水沖冼擦干即可。這種處理方法，效果明顯，成本低。

2）按鉛溶出量檢測方法用4%～20%（V/V）的乙酸浸泡產品24h以上，然后再更換一次浸泡液，用4%（V/V）的乙酸浸泡液浸泡24h±20min，檢測第二次浸泡液鉛的溶出量，若沒超標，則按該法處理的產品可以出廠；若還超標，可采用4%（V/V）的乙酸3次或4次浸泡“去鉛”，直至達到要求。該處理方法既適用于處理偶然“失手”狀態，又適用于高成本的“超鉛”產品。有條件的企業可建立一個“去鉛”處理車間，在自檢部門的配合下專門處理一些易超標或已超標產品。另外，在日用陶瓷釉上彩和“唇邊”裝飾中不要艷裝濃抹，而要少染彩料，點到為止；配備檢測設備和檢測人員，隨時抽檢每批產品的鉛溶出量，制定出嚴格的質量管理機制和測控體系；把好原料、用水、燃料和釉彩顏料的質量關，防止生產中多出的廢液、廢渣、廢氣造成再次污染。

4 結語

PbO能賦予陶瓷制品諸多的優良性能，所以各國釉料及花紙中都含有一定量的PbO。鉛的加入提高了制品的表面質量，同時也增加了出現鉛溶出量不合格品的隱患。鉛的溶出量與制品的釉彩顏料、燒成溫度、顏料的配方等有關，即使是同一配方燒成的產品，由于施釉的厚度、面積、制件在窯爐中所處的位置、燒成工藝、萃取液等因素不同，其鉛的溶出量也不同。各陶瓷廠應該根據本廠具體的生產工藝，既要保證陶瓷制品的表面質量，又要采取合理的方法，降低鉛的溶出量。

1 余端略，潘榮.日用陶瓷鉛溶出量的檢測與釉彩顏料 .中國陶瓷，2005（5）：12～15

2 蔡連和.氧化鉛在陶瓷釉料中的應用.陶瓷工程，1995（5）：20～22

3 陳國清.日用陶瓷鉛鎘溶出量超標的原因及其控制.陶瓷工程，1997（6）：11～13

TQ174.4

A

1002－2872（2011）04－0019－02

唐志陽，本科，副教授；主要從事應用化學教學及研究工作。E－mail：tangchungod@126.com