添加劑對釉漿性能的影響

毛旭瓊

摘 要：本文主要針對目前陶瓷磚生產中容易出現與釉漿性能相關的各種問題，從理論與實踐的角度，詳細闡述各種添加劑的性能、對釉漿的影響，以及其在陶瓷磚生產中的作用。實踐表明，釉料的工藝性能僅靠原材料配方的調整是很難達到最佳使用效果的，必須通過合適的添加劑來進行合理的調節與改善才能實現。

關鍵詞：添加劑；陶瓷磚；釉漿性能；控制；改善

1 前言

經過數十年的摸索與沉淀，如今，陶瓷磚的生產工藝已趨于穩定。尤其在釉漿性能等方面得到了較好的改善，這主要得益于各種新型添加劑的推廣和應用。新型添加劑的引入，可讓陶瓷釉漿性能得到顯著的提高，并保持穩定。雖然其加入量很少，但能起到優化工藝、提高產品質量的作用。

衡量釉漿性能好壞的主要指標有以下幾方面：釉漿的粘性、流動性、保水性、懸浮性、分散性、干水速度、保存時間、釉面強度等。另外，還要保證輥筒、絲網印花的各種印刷性能等。必須說明的是，以上有些性能不是獨立的，具有統一性。

2 添加劑對釉漿性能的影響

2.1 甲基與三聚磷酸鈉對釉漿性能的影響

2.1.1釉漿沉淀及處理方法

在大生產過程中，釉漿在靜置或攪拌速度較慢時，會出現分層及沉淀現象。有的沉淀不嚴重，攪動后其性能又可恢復；有的沉淀較嚴重，很難攪起，就算攪起后在很短一段時間內又會重新沉淀，嚴重影響線上的使用性能。尤其是顏色較深的釉，分層與沉淀會導致顏色的不均勻，產生色差與色邊等缺陷。這一般是由塑性粘土、CMC及三聚磷酸鈉的種類與添加的配比不合適引起的。就CMC而言，我們宜選用分子鏈較長的中、高粘類型產品，與三聚磷酸鈉搭配，其添加量也需經過反復實驗來確定。若CMC加入量過多，會導致生產線上因釉漿比重低、干水速度慢，而不利于二次燒的淋釉工藝。尤其是輥筒印花，釉面太濕會加劇白邊、白點，以及后輥粘前輥的問題；添加量太少又會導致釉漿懸浮性不夠而出現沉淀。總之，CMC的添加量與比例不能隨意而定，要在保證釉漿不沉淀的條件下，具有較高的比重與較好的流動性。

例如，在一次燒成工藝的某一底釉配方中，傳統的釉中一般引入0.1%的CMC、0.3%的三聚磷酸鈉。而在改善后的配方中，塑性及粘性極佳的球土添加量約為20%。此時，釉漿的粘性與懸浮性已足夠，只須引入少量的稀釋劑即可。研究發現，當引入CMC時，隨著釉漿的粘度增加，會導致其流動性變差，施釉不均勻，且易見針孔，而且燒后有縮釉現象，導致優等率降低。經進一步的調整，將0.1%的CMC去掉，僅添加少量的三聚磷酸鈉。結果表明，釉漿的性能好轉，釉面質量得到提高，優等率也得到了較大的提升。因此，CMC的添加量必須根據具體的配方結構來確定，而不是固定不變的。另外，針對一次燒與二次燒的不同燒成工藝，CMC選用的種類與數量也非常關鍵

2.1.2釉漿變質的處理

在大生產過程中，在不考慮釉漿沉淀的情況下，釉漿存放一段時間后，有時會發生釉漿保水性及釉面強度變差，甚至起粉等問題，不利于線上印花操作。在絲網印花時，一般會發生面釉粉堵塞網孔、網板將面釉粘起等問題；而輥筒印花會出現白邊、白點等問題。針對此情況，可以通過以下方法進行解決。

（1） 選用品質優異的甲基與三聚磷酸鈉

選用品質優異的甲基與三聚磷酸鈉，并合理搭配其用量。如：司馬（德國）公司的C50G甲基，用于釉漿中，其保質時間比普通甲基要長。在同等粘度下，其釉面強度與保水性等性能也比普通甲基要好，釉漿不易變質。

（2） 縮短甲基球磨時間

在球磨釉漿時，可考慮將甲基量的一部分先與熔塊（或生料）一起球磨，球磨一段時間后，再將剩余的一部分甲基加入，球磨至要求的細度。因為過長的球磨時間會破壞甲基的分子鏈，使得其粘性降低，其各種使用性能也會受到影響。而采用此種方法添加甲基，既可以保證釉漿的使用性能，又可以適當延長釉漿的保存時間。

（3） 甲基變質引起釉面起粉

對于線上臨時出現因甲基變質而引起釉面起粉的問題，可臨時性地加入一些能與釉漿快速溶合的液態甲基。液態甲基在攪動下，能在短短的10min左右內快速改善釉漿的保水性、增加釉面強度，改善絲網及輥筒印花的效果。除此以外，還可以在釉缸中直接加甲基，其添加方法為：將甲基先用熱水泡開，再加適量的水用精磨機快速精磨30min（注意：水分不要超過釉漿中所需總水分）；然后再過150～180目的振動篩（以過濾掉溶解不好的甲基纖維），此時的甲基漿較湯，流動性較好；然后將其慢慢倒入到大釉缸中，在攪拌葉的攪動下，甲基漿可快速與釉漿溶合均勻，起到改善釉漿性能的作用。如果將冷的甲基漿不過篩就直接加入到釉漿中，不僅效率低，而且還會因與釉漿混合不均勻而起副作用，所以此方法不可取。

2.1.3改善釉漿的觸變性

解膠劑，又稱稀釋劑或減水劑，其作用可使釉漿得到稀釋，在低水分的情況下改善漿料的流動性。目前，我們常用的解凝劑有：三聚磷酸鈉磷酸鈉（STPP）、Na2CO3、水玻璃、腐殖酸鈉、磷酸鹽合成物、合成聚合電解質等，一般以單一或復合形式加入。目前，在生產上經常會遇到這樣的問題：釉漿（尤其是生料釉）在存放一段時間后，會發生像豆腐花一樣流速不穩定的情形，俗稱觸變性差。嚴重時，根本無法實施鐘罩淋釉。此時，我們首選司馬（德國）公司的PC-67解凝劑，添加量為0.02%～0.05%，可直接加在釉缸中，攪勻即可；也可加些釉漿或水精磨10min左右，再加入大缸中。后者不僅效率高，而且能充分發揮其作用。

2.1.4控制干水時間

控制干水時間，提高表面強度與平滑度，提高生釉的耐磨性。必須針對一次燒與二次燒不同的淋釉工藝來選擇合適的添加劑，甲基種類的選用尤為重要。對于60～80℃坯溫的一次燒淋釉工藝，宜選用分子鏈長的中、高粘甲基，可以得到更平滑潤濕的釉面，防止釉面起粉；對于常溫下的二次燒淋釉工藝，宜選用分子鏈較短的中、低粘甲基，在釉面能快速干水的同時，保證釉面強度，以適應二次燒印花工藝。例如：在一次燒成熔塊釉中，司馬中粘C50G甲基，添加量為0.12%、川東三聚磷酸鈉為0.25%，釉漿可保持一星期不變質，比重流速也在一星期內基本穩定，半生料釉則可保持半個月以上。在二次燒熔塊釉中，則選用司馬低粘C25G或C12G甲基，添加量為0.08%、川東三聚磷酸鈉0.16%，保質一星期沒問題，而且特別適合線上輥筒印花工藝。合適的添加劑加入量還可增加釉面強度，降低絲網刮刀及洗邊等外力對釉面的損傷。對于仿古磚有拋刷工藝的，由于拋刷磨頭對釉面有較大的作用力，故釉面須保證有足夠的強度來防止損傷，且利于拋刷干凈。除了甲基外，三聚磷酸鈉選用的種類與添加量也需經過多次實驗來確定，檢驗標準需在保證釉漿不沉淀的條件下，保持較高的比重與較好的流動性。總之，針對不同的燒成工藝、不同的素坯收水性能，以及不同的釉線長度等條件，需要選擇合適的添加劑，便可避免線上諸多的問題出現。

2.1.5改善坯釉結合性

合適添加劑的選用可改善坯釉的結合性。Na-CMC全名為羧甲基纖維素鈉，又簡稱為CMC，俗稱甲基。其制作是將纖維素轉化為纖維素鈉，再經醚化而成，其轉化程度決定其聚合度，即粘性；其醚化度決定其可溶解能力，尤其是聚合程度影響到其使用范圍。對于釉中不含粘土或含有粘性不佳的粘土時，必須選用足夠聚合度（即粘性）的Na-CMC來增加坯體與底釉、底釉與面釉的物理結合性，從而改善坯釉的結合性能。

2.2 其它添加劑對釉漿的影響

2.2.1防腐劑

早期釉漿的防腐劑使用甲醛、苯酚或汞化合物等，均具有較強的毒性。目前使用的酰胺化合物或雜環化合物等防腐劑，其有微毒，添加量為0.03%～0.10%，便可使釉漿延長一倍以上的保存時間，而比重、流速基本保持不變。

2.2.2消泡劑

添加有粘合劑的釉漿，容易產生氣泡，加入消泡劑可消除其表面活性，易于將裹住的氣泡排除。乙醇混合物，脂肪酸衍生物及酯類等可用作消泡劑，加入量在0.1%左右。

2.2.3發泡劑

適當在釉漿中添加表面活性化合物，可使釉漿起泡，得到穩定均勻分布的泡沫，可用于制作蜂窩陶瓷（泡沫陶瓷）等。

2.2.4復合添加劑

在此僅指粘合劑與分散劑的復合體，加入后球磨2h左右，不會產生氣泡，也無須另加防腐劑便可長期保存，尤其適合鐘罩式淋釉。既可增加釉面強度又可防止釉面起粉；既是粘合劑又是解凝劑，使用該添加劑后，無需使用甲基與三聚磷酸鈉。

2.2.5觸變劑

又稱流變添加劑，是具有特殊觸變效應的添加劑，在高剪應力下產生低粘度。而在低剪應力下產生高粘度，可改善釉漿的觸變性能。

2.2.6固定劑

固定劑又稱固化劑，是一種與釉產生良好粘結薄膜的加固物，它能在釉面上形成一層牢固、致密的薄膜，改善絲網與輥筒印花的效果。

2.3 添加劑對釉漿的作用

總體來說，添加劑對釉漿的作用有如下幾個方面：

（1） 調節釉漿的粘度，改善施釉后釉面的潤濕度與平滑度；

（2） 調節釉漿中固體物質的含量，使其含量高而不會發生沉淀；

（3） 防止釉漿產生沉淀與分離，保持其均一性；

（4） 使釉漿具有良好的懸浮性與分散型；

（5） 改善釉漿的流動性能；

（6） 控制施釉后的干燥時間，且讓其保持較高的干燥強度；

（7） 延長釉漿存放時間，短期內不易變質；

（8） 保證生釉層具有一定的強度與耐磨性；

（9） 保證生產應用上所要求的觸變性；

（10） 改善坯釉間物理及化學的結合性。

3 添加劑的選擇與使用原則

（1） 熟悉各種添加劑的性能，其相互作用與制約情況，熟練掌握其作用機理。

（2） 熟悉釉料配方中各原料的物化性能，如：塑性料與瘠性料的比例，是否含有較多細分散度料等。

（3） 配方設計者必須清楚自己所設計配方的特點，明確有哪些物理性能需借助添加劑來解決。

（4） 添加劑加入的種類與數量應按可加可不加的盡量不加；可多加或少加的盡量少加；選用添加劑的種類與數量越少越好等原則。

（5） 要保證添加劑本身的質量穩定，不對釉漿使用性能產生不穩定等負面影響。

（6） 由于有機添加劑主要用于改變坯、釉漿的物理性能，在分解完全后揮發，原則上不參與燒結反應，但有可能殘存微量元素。故有機添加劑的成分不能太多，特別是炭素成分是形成釉面斑點的隱患；有機物會使釉面發暗，使釉面光澤度降低或失去光澤，快速燒成時分解的氣體不能及時排出是釉面產生起泡、針孔的原因之一。

4 結語

實踐表明，釉料的工藝性能僅靠原材料配方的調整是很難達到最佳使用效果的，必須通過合適的添加劑來進行合理的調節與改善才能實現。總之，陶瓷專業技術人員若能充分認識到各種添加劑的作用，并通過大量的實驗與摸索將其應用到陶瓷開發與大生產當中，其對于優化生產工藝、提高產品質量，將有意想不到的作用，新增加的效益將遠大于所引入添加劑的投入。