陶瓷杯把粘結(jié)泥漿的性能研究

摘要：通過調(diào)整粘結(jié)泥漿的配方組成，改變粘結(jié)泥漿的保水性能和收縮率，成功研制了適合陶瓷杯干法粘結(jié)把的粘結(jié)泥漿配方。同時(shí)，分析了影響粘結(jié)成功與否的工藝條件。

關(guān)鍵詞：粘結(jié)泥漿；干法粘結(jié)；陶瓷杯把

1 前言

陶瓷件的粘結(jié)工藝分為濕法粘結(jié)和干法粘結(jié)。濕法粘結(jié)工藝已被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中。干法粘結(jié)因?qū)φ辰Y(jié)泥漿及工藝有較高的要求，其操作也稍微復(fù)雜，所以在生產(chǎn)中應(yīng)用得較少。近年來，隨著人們對(duì)高檔瓷器的青睞，要求陶瓷杯是輕而薄，而濕法粘結(jié)工藝極易造成產(chǎn)品的擠壓應(yīng)力變形，所以干法粘結(jié)工藝逐漸受到工廠的重視。筆者通過對(duì)粘結(jié)介質(zhì)——粘結(jié)泥漿配方的調(diào)整，同時(shí)添加羧甲基纖維素鈉和腐植酸鈉等添加劑，并在粘結(jié)操作細(xì)節(jié)上稍加改變，成功研制了適于陶瓷杯干法粘結(jié)把的粘結(jié)泥漿。

2 試驗(yàn)過程

2.1試驗(yàn)原料

根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需要，選用以下幾種原料進(jìn)行試驗(yàn)：諸城長石、安徽石英、大同土、煅燒大同土、汶南土、白瓷粉等。所用原料的化學(xué)組成見表1。

2.2粘結(jié)泥料的配方組成

干法粘結(jié)杯把的難點(diǎn)在于過干的坯體與粘結(jié)泥漿的濕度梯度太大，水分?jǐn)U散速度快，造成泥漿的劇烈收縮而產(chǎn)生應(yīng)力。同時(shí)，擴(kuò)散過快易形成水流，可能會(huì)帶動(dòng)一部分微細(xì)的顆粒嵌入到坯體的粘結(jié)表面，堵塞毛細(xì)孔，造成粘結(jié)層粗細(xì)顆粒分層。這些因素將直接影響粘結(jié)的牢固度，造成把裂。因此，在濕度梯度不能進(jìn)行調(diào)整的前提下，降低泥漿水分的擴(kuò)散速度至關(guān)重要。擴(kuò)散速度降低，可以減小泥漿的干燥收縮從而降低粘結(jié)應(yīng)力，增加粘結(jié)的牢固度。因此，要求粘結(jié)泥漿具有保水性強(qiáng)、干燥收縮率小等特點(diǎn)。

根據(jù)干法粘結(jié)杯把對(duì)粘結(jié)泥漿性能的要求，筆者對(duì)粘結(jié)泥漿的配方結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，終于確定了粘結(jié)泥料的配方及含量，如表2所示。其化學(xué)組成及含量見表3，兩種泥漿的性能比較見表4。

試驗(yàn)配方是在原配方的基礎(chǔ)上加入部分廢瓷粉。同時(shí)對(duì)部分粘土原料進(jìn)行煅燒，并向泥漿中添加適量的羧甲基纖維素鈉(CMC-Na)、腐植酸鈉等添加劑。由表4可知，泥漿的流動(dòng)性提高了，并具有一定的保水性能。同時(shí)，減小了泥漿的干燥收縮率以及燒成收縮率。最終獲得了粘結(jié)性能較好的粘結(jié)泥料的配方。

2.3試驗(yàn)內(nèi)容

粘結(jié)泥料要求滿足以下工藝參數(shù)：

(1)料：球：水=1：2：0.5；

(2)泥漿細(xì)度：萬孔篩余為0.15％～0.2％；

(3)泥漿陳腐時(shí)間：一周：

(4)粘結(jié)泥漿水分：28％～30％。

粘結(jié)工藝：粘結(jié)操作非常關(guān)鍵，粘結(jié)時(shí)為了減少濕度梯度的差異，先對(duì)粘把處進(jìn)行補(bǔ)水，同時(shí)將杯把粘結(jié)面快速放進(jìn)水中浸濕一下，然后沾上泥漿進(jìn)行粘結(jié)。粘結(jié)杯把要求快而穩(wěn)，用力均勻，粘接面要保持水平，粘好后使粘結(jié)面水平略停片刻，并觀察有無粘結(jié)缺陷，然后輕輕地放在托板上，并盡量避免震動(dòng)。

干燥及燒成：坯體粘把后干燥不宜過急，最好先在室溫下放置2～3h后，再轉(zhuǎn)入干燥室進(jìn)行干燥，否則粘結(jié)層會(huì)因收縮過急而開裂。其燒成是在筆者公司80m燃?xì)馑淼栏G內(nèi)進(jìn)行，燒成周期為16h，燒成溫度為1310℃。

3 結(jié)果與分析

3.1粘結(jié)面的吻合程度對(duì)粘結(jié)效果的影響

如果粘結(jié)面吻合不好，可能是粘結(jié)層的厚度不一。薄處的水分滲入坯體內(nèi)的速度較快，收縮也先于厚處結(jié)束，從而形成不均勻的應(yīng)力，造成產(chǎn)品開裂。采用于法粘結(jié)工藝，可避免出現(xiàn)粘結(jié)面吻合不好的現(xiàn)象。因?yàn)楸汛藭r(shí)已干燥，具有一定的強(qiáng)度，可借助兩條平行且轉(zhuǎn)速不同的皮擦帶進(jìn)行自動(dòng)修把，提高接觸面的吻合程度。

3.2羧甲基纖維素鈉在泥漿中的作用機(jī)理及對(duì)泥漿粘結(jié)效果的影響

羧甲基纖維素鈉是一種高分子陰離子型的纖維素醚，外觀為白色或微黃色粉末，易溶于水。羧甲基纖維素鈉在粘結(jié)泥漿中主要有以下幾方面的作用：粘結(jié)、懸浮、保水。羧甲基纖維素鈉的粘結(jié)作用主要是大分子依靠氫鍵和范德華力形成牢固的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出來的。當(dāng)水滲入到羧甲基纖維素鈉膠塊內(nèi)部時(shí)，親水基少的地方發(fā)生膨脹，而親水基多的地方在膨脹后與膠塊分離，由于親水基不均勻而使膠團(tuán)分散的大小粒度不一；膠團(tuán)內(nèi)部處于水合膨脹狀態(tài)，外部則結(jié)合一層水合物(結(jié)合水層)，膠團(tuán)在初溶階段是游離于膠液中，由于大小、形狀不對(duì)稱，并通過范德華力相互有規(guī)律地靠攏，結(jié)合水層逐漸形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，體積大，故有較強(qiáng)的粘結(jié)能力。

為了減小粘結(jié)泥漿的干燥收縮，配方中加入較多的瘠性料，由于重力作用這些瘠性料易沉淀而分層。羧甲基纖維素鈉由于形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其分子或離子像帶子一樣在泥漿中伸張并占據(jù)一定空間，防止了泥漿中微粒間引力的產(chǎn)生，使空間定性得到提高。特別是帶負(fù)電荷的羧甲基纖維素鈉陰離子與帶負(fù)電荷的粘土粒子相斥，更加增大泥漿的懸浮性，能使泥漿中的粒子不易沉淀而分層。同時(shí)，羧甲基纖維素鈉還能提高泥漿的表面張力，使泥漿具有較強(qiáng)的保水性能，防止粘結(jié)后水分從粘結(jié)泥漿中快速擴(kuò)散到坯體中。從而避免因水分?jǐn)U散過快而導(dǎo)致粘結(jié)泥漿的劇烈收縮，提高粘結(jié)強(qiáng)度。

由于羧甲基纖維素鈉對(duì)泥漿性能具有顯著的影響，其品質(zhì)和用量對(duì)粘結(jié)效果也有較大的影響。因此需選擇高聚合度、粘度較高、純度較高，不含有色雜質(zhì)，燒后無殘留的羧甲基纖維素鈉產(chǎn)品。試驗(yàn)表明，羧甲基纖維素鈉加入量在0.5％時(shí)效果較好，太低則泥漿的保水性差，易出開裂。如超過0.5％時(shí)，泥漿穩(wěn)定性反而降低，泥漿含水率增大，效果不好。

3.3泥漿陳腐工藝對(duì)粘結(jié)的影響

泥漿在一定的濕度下進(jìn)行陳腐，使泥漿水分均勻。同時(shí)，陳腐又是一個(gè)氧化、水解和細(xì)菌活動(dòng)的過程。通過陳腐使泥漿中的有機(jī)質(zhì)變成腐植質(zhì)，并使離子交換進(jìn)一步趨于平衡，達(dá)到提高可塑性、結(jié)合性的目的。筆者對(duì)泥漿陳腐和不陳腐進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)未陳腐的泥漿粘結(jié)后裂把率達(dá)17.4％。而陳腐了一周后再進(jìn)行粘結(jié)，裂把率只有5.5％，粘結(jié)成功率遠(yuǎn)高于未陳腐的泥漿。

4 結(jié)論

(1)泥漿具有較好的保水性能和較小的干燥收縮率是干法粘結(jié)能否進(jìn)行的決定性要素。羧甲基纖維素鈉能顯著提高泥漿的保水性能，增強(qiáng)泥漿的粘結(jié)能力。

(2)結(jié)合面的吻合程度及泥漿的陳腐、嚴(yán)格的接把操作工藝是干法粘結(jié)把的關(guān)鍵因素。

參考文獻(xiàn)

[1]凌子炳，論釉漿添加劑羧甲基纖維素的選用m，山東陶瓷，1997，20(3)30-31，