陶瓷色料的改性研究

　　摘要：現(xiàn)有的生產(chǎn)基礎(chǔ)上，為達(dá)到現(xiàn)代化建設(shè)市場(chǎng)的需求，對(duì)陶瓷色料進(jìn)行改性深加工。主要內(nèi)容是：在現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)施基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)條件，將生產(chǎn)色料通過技術(shù)工藝精細(xì)加工后，在其中加入微量無機(jī)電解質(zhì)，和陰離子表面活性劑或水溶性高分子物，溶解在色料顆粒之間，經(jīng)充分混合、干燥脫水、制粉等工藝，將團(tuán)聚假顆粒分離成單顆粒狀態(tài)形式，使各種外加劑包裹在顏料顆粒表面上，改善陶瓷色料的表面特性，生產(chǎn)新型精細(xì)的陶瓷色料。
　　關(guān)鍵詞：陶瓷色料 改性 微細(xì) 分散性
　　中圖分類號(hào)：TQ325.67文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2012）09（b）-0250-02
　　伴隨著祖國(guó)的改革開放，新農(nóng)村、新城市建設(shè)，中國(guó)建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)迅速發(fā)展，年產(chǎn)量突破60億m2。石家莊南部（高邑-贊皇）工業(yè)區(qū)也迅速成為建筑陶瓷墻地磚產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)，現(xiàn)已達(dá)到了年產(chǎn)近3億m2的陶瓷墻地磚生產(chǎn)基地，為陶瓷色料提供了較大的應(yīng)用空間。
　　陶瓷色料的應(yīng)用，是在陶瓷制品生產(chǎn)過程中，采用不同工藝對(duì)陶瓷制品來進(jìn)行色彩裝飾，從而達(dá)到了美化環(huán)境，不斷提高了人們的生活水平。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，作為陶瓷產(chǎn)品主要裝飾材料的陶瓷用色料的需求量每年已超過25萬噸。
　　傳統(tǒng)的建筑衛(wèi)生陶瓷的裝飾技法，多數(shù)是以施用顏色釉或色坯二次鋪料工藝，在基礎(chǔ)釉料或基礎(chǔ)坯料中加入陶瓷色料后，通過球磨工藝，將色料與基料充分磨細(xì)達(dá)到混合均勻、成色一致的效果。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，因這些色料使用時(shí)需占用大量球磨設(shè)備、不便清理、耗費(fèi)能源，已不能滿足發(fā)展市場(chǎng)需求。為解決這些問題，必須對(duì)色料進(jìn)行深加工、改性，提高實(shí)用技術(shù)性能，達(dá)到現(xiàn)代化市場(chǎng)需求。
　　1 代表性色料的篩選
　　陶瓷色料根據(jù)使用方法主要分為坯體色料和釉用色料兩大類，根據(jù)市場(chǎng)需求量選擇兩種用量較大的坯體色料和釉用色料：坯用桔黃和釉用無鈷黑陶瓷色料。
　　2 工藝技術(shù)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)
　　主要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為：原料與活性劑的選擇、技術(shù)方案的制定，工藝參數(shù)實(shí)驗(yàn)，技術(shù)配方及工藝參數(shù)的確定。
　　2.1 坯用桔黃和釉用無鈷黑陶瓷色料的制備
　　使用傳統(tǒng)固相反應(yīng)法工藝制備兩種色料：其主要工藝路線。
　　陶瓷色料基礎(chǔ)加工路線：原料處理→精確配料→均化混合→高溫合成→初級(jí)粉碎→終級(jí)粉碎→調(diào)色→成品。
　　通過使用干混混料機(jī)將制備色料的原材料充分混勻（原料細(xì)度一般達(dá)到325目細(xì)度≤0.5%）在經(jīng)過打粉設(shè)備進(jìn)一步使其局部充分混合，在高溫隧道窯中燒成，發(fā)生固相反應(yīng)，生成所學(xué)陶瓷色料，對(duì)燒成后陶瓷色料進(jìn)行細(xì)加工，先用打粉設(shè)備將其粗碎到完全通過40目標(biāo)準(zhǔn)篩，在通過氣流粉碎磨對(duì)陶瓷色料進(jìn)行終極粉碎，是陶瓷色料達(dá)到一般市場(chǎng)需求的細(xì)度標(biāo)準(zhǔn)：
　　坯用色料：325目標(biāo)準(zhǔn)篩≤1.0%
　　釉用色料：325目標(biāo)準(zhǔn)篩≤0.5%
　　通過后續(xù)調(diào)色混料加工，制備坯體桔黃和釉用無鈷黑色料陶瓷色料成品。
　　2.2 陶瓷色料的深加工
　　上述方法制備的陶瓷色料在生產(chǎn)陶瓷使用過程中多數(shù)是以施用顏色釉或色坯二次鋪料工藝，在基礎(chǔ)釉料或基礎(chǔ)坯料中加入陶瓷色料后，通過球磨工藝，將色料與基料充分磨細(xì)達(dá)到混合均勻、成色一致的效果，這種工藝的弊端是色料使用時(shí)需占用大量球磨設(shè)備、不便清理、耗費(fèi)能源。
　　現(xiàn)將上述方法制備的坯用桔黃和釉用無鈷黑陶瓷色料進(jìn)行進(jìn)一步深加工處理，使陶瓷色料在使用時(shí)，不需配備專一的球磨機(jī)械設(shè)備進(jìn)行研磨，可直接將色料粉體與基釉漿混合，經(jīng)較短時(shí)間攪拌使色料在基釉中就能充分均勻分散，其主要工藝技術(shù)路線：
　　色料選擇→濕磨→電解質(zhì)引入→活性劑引入→干燥→粉磨→定量包裝。
　　（1）將制備的陶瓷色料按照料：石：水為：1∶2∶0.5的比例投入到一噸級(jí)的濕球磨設(shè)備中進(jìn)行球磨，使其顆粒度達(dá)到：
　　坯用色料：325目標(biāo)準(zhǔn)篩≤0.2%
　　D90≤12（1000目）
　　釉用色料：325目標(biāo)準(zhǔn)篩≤0.1%
　　D90≤6（2500目）
　　使坯體桔黃和釉用無鈷黑達(dá)到微細(xì)，達(dá)到下一步改性試驗(yàn)對(duì)陶瓷色料的細(xì)度要求。
　　（2）在其中加入微量無機(jī)電解質(zhì)，和陰離子表面活性劑或水溶性高分子物，經(jīng)充分混合，溶解在色料顆粒之間。
　　經(jīng)過干燥塔干燥脫水、制粉等工藝制備出改良后的坯用桔黃和釉用無鈷黑陶瓷色料。
　　3 技術(shù)關(guān)鍵及創(chuàng)新點(diǎn)
　　技術(shù)關(guān)鍵之一：色料改性的研究首先是對(duì)色料顆粒進(jìn)行球磨深加工，滿足直接與釉漿混合發(fā)色要求均勻的細(xì)度，改性后，通過短時(shí)間攪拌后色料單個(gè)顆粒能分散在陶瓷坯釉基料中。因此陶瓷色料顆粒細(xì)度質(zhì)量是本次研究的首要技術(shù)關(guān)鍵。
　　技術(shù)關(guān)鍵之二：選用適合的無機(jī)電解質(zhì)溶解以及水溶性高分子、陰離子等表面活性劑，及加入量的多少將會(huì)影響到釉漿性能，根據(jù)不同品種選用不同活性劑與加入量來控制產(chǎn)品質(zhì)量，是項(xiàng)目的重點(diǎn)技術(shù)關(guān)鍵。
　　技術(shù)關(guān)鍵之三：工藝脫水、制粉工藝參數(shù)控，也會(huì)影響到色料的改性效果，因此必須制定嚴(yán)格的工藝技術(shù)參數(shù)，才能確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
　　抓住技術(shù)關(guān)鍵，使無機(jī)電解質(zhì)、陰離子表面活性劑和水溶性高分子保持在色料顆粒表面。將色料粉體加入基釉漿中時(shí)，可吸收周圍的水分，產(chǎn)生膨脹，促進(jìn)色料顆粒分散。它們的各自作用是陰離子表面活性劑在吸附中中和并帶電，使色料顆粒相互相斥分散；水溶性高分子可充分吸附在顆粒表面，通過吸附分子間的相斥，加速分散；無機(jī)電解質(zhì)在基釉中最先溶解，游離離子與含有分散基的著色顆粒間產(chǎn)生離子對(duì)抗作用，增強(qiáng)分散效果。因此各種外加劑作用的相互綜合，促使顏料顆粒量均勻分散于基釉漿中。
　　4 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)
　　4.1 使陶瓷色料細(xì)度標(biāo)準(zhǔn)
　　坯用色料：325目標(biāo)準(zhǔn)篩≤1.0%
　　釉用色料：325目標(biāo)準(zhǔn)篩≤0.5%
　　控制細(xì)度到：
　　坯用色料：325目標(biāo)準(zhǔn)篩≤0.2%
　　D90≤12（1000目）
　　釉用色料：325目標(biāo)準(zhǔn)篩≤0.1%
　　D90≤6（2500目）
　　4.2 引入無機(jī)電解質(zhì)溶解，以及選用合適的水溶性大分子、陰離子表面活性劑吸附在色料顆粒的表面，使色料在釉漿中可以很快的均勻分散，保持釉漿性能基本不變
　　5 坯體桔黃和釉用無鈷黑陶瓷色料改性試驗(yàn)的工藝路線圖（如圖1）
　　這種新型精細(xì)陶瓷色料的優(yōu)點(diǎn)不僅是使顆粒達(dá)到了微細(xì)，而且使陶瓷色料在使用時(shí)，不需配備專一的球磨機(jī)械設(shè)備進(jìn)行研磨，可直接將色料粉體與基釉漿混合，經(jīng)較短時(shí)間攪拌使色料在基釉中就能充分均勻分散，達(dá)到色料在使用過程中節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)方便、提高產(chǎn)品質(zhì)量的目的。
　　我們通過對(duì)色料的改性將改變傳統(tǒng)的陶瓷彩色釉的制釉工藝、簡(jiǎn)化生產(chǎn)工序、節(jié)約色釉成本和制備時(shí)間，而且色釉質(zhì)量更加穩(wěn)定、發(fā)色效果更好、用量更少，是陶瓷企業(yè)提高生產(chǎn)效率和降低成本的有效途徑。對(duì)陶瓷行業(yè)、特別是對(duì)建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)和陶瓷色料的發(fā)展都具有相當(dāng)重要的意