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(chǎn)中容易出現(xiàn)與釉漿性能相關(guān)的各種問題，從理論與實踐的角度，詳細(xì)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(chǎn)中的作用。實踐表明，釉料的工藝性能僅靠原材料配方的調(diào)整是很難達(dá)到最佳使用效果的，必須通過合適的添加劑來進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)與改善才能實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：添加劑；陶瓷磚；釉漿性能；控制；改善

1 前言

經(jīng)過數(shù)十年的摸索與沉淀，如今，陶瓷磚的生產(chǎn)工藝已趨于穩(wěn)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(yīng)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(wěn)定。雖然其加入量很少，但能起到優(yōu)化工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量的作用。

衡量釉漿性能好壞的主要指標(biāo)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(qiáng)度等。另外，還要保證輥筒、絲網(wǎng)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(tǒng)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(chǎn)過程中，釉漿在靜置或攪拌速度較慢時，會出現(xiàn)分層及沉淀現(xiàn)象。有的沉淀不嚴(yán)重，攪動后其性能又可恢復(fù)；有的沉淀較嚴(yán)重，很難攪起，就算攪起后在很短一段時間內(nèi)又會重新沉淀，嚴(yán)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(dǎo)致顏色的不均勻，產(chǎn)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(chǎn)品，與三聚磷酸鈉搭配，其添加量也需經(jīng)過反復(fù)實驗來確定。若CMC加入量過多，會導(dǎo)致生產(chǎn)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(dǎo)致釉漿懸浮性不夠而出現(xiàn)沉淀?？傊?，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(tǒng)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(fā)現(xiàn)，當(dāng)引入CMC時，隨著釉漿的粘度增加，會導(dǎo)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(xiàn)象，導(dǎo)致優(yōu)等率降低。經(jīng)進(jìn)一步的調(diào)整，將0.1%的CMC去掉，僅添加少量的三聚磷酸鈉。結(jié)果表明，釉漿的性能好轉(zhuǎn)，釉面質(zhì)量得到提高，優(yōu)等率也得到了較大的提升。因此，CMC的添加量必須根據(jù)具體的配方結(jié)構(gòu)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(shù)量也非常關(guān)鍵

2.1.2釉漿變質(zhì)的處理

在大生產(chǎn)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(fā)生釉漿保水性及釉面強(qiáng)度變差，甚至起粉等問題，不利于線上印花操作。在絲網(wǎng)印花時，一般會發(fā)生面釉粉堵塞網(wǎng)孔、網(wǎng)板將面釉粘起等問題；而輥筒印花會出現(xiàn)白邊、白點等問題。針對此情況，可以通過以下方法進(jìn)行解決。

（1） 選用品質(zhì)優(yōu)異的甲基與三聚磷酸鈉

選用品質(zhì)優(yōu)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(zhì)時間比普通甲基要長。在同等粘度下，其釉面強(qiáng)度與保水性等性能也比普通甲基要好，釉漿不易變質(zhì)。

（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(xì)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(dāng)延長釉漿的保存時間。

（3） 甲基變質(zhì)引起釉面起粉

對于線上臨時出現(xiàn)因甲基變質(zhì)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(tài)甲基。液態(tài)甲基在攪動下，能在短短的10min左右內(nèi)快速改善釉漿的保水性、增加釉面強(qiáng)度，改善絲網(wǎng)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(jī)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(zhì)等，一般以單一或復(fù)合形式加入。目前，在生產(chǎn)上經(jīng)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(fā)生像豆腐花一樣流速不穩(wěn)定的情形，俗稱觸變性差。嚴(yán)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(fā)揮其作用。

2.1.4控制干水時間

控制干水時間，提高表面強(qiáng)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(qiáng)度，以適應(yīng)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(zhì)，比重流速也在一星期內(nèi)基本穩(wěn)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(zhì)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(qiáng)度，降低絲網(wǎng)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(qiáng)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(jīng)過多次實驗來確定，檢驗標(biāo)準(zhǔn)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?？傊?，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(xiàn)。

2.1.5改善坯釉結(jié)合性

合適添加劑的選用可改善坯釉的結(jié)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(zhuǎn)化為纖維素鈉，再經(jīng)醚化而成，其轉(zhuǎn)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?xí)r，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(jié)合性，從而改善坯釉的結(jié)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(qiáng)的毒性。目前使用的酰胺化合物或雜環(huán)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(chǎn)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(fā)泡劑

適當(dāng)在釉漿中添加表面活性化合物，可使釉漿起泡，得到穩(wěn)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(fù)合添加劑

在此僅指粘合劑與分散劑的復(fù)合體，加入后球磨2h左右，不會產(chǎn)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(qiáng)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(yīng)的添加劑，在高剪應(yīng)力下產(chǎn)生低粘度。而在低剪應(yīng)力下產(chǎn)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(chǎn)生良好粘結(jié)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(wǎng)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(diào)節(jié)釉漿的粘度，改善施釉后釉面的潤濕度與平滑度；

（2） 調(diào)節(jié)釉漿中固體物質(zhì)的含量，使其含量高而不會發(fā)生沉淀；

（3） 防止釉漿產(chǎn)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(qiáng)度；

（7） 延長釉漿存放時間，短期內(nèi)不易變質(zhì)；

（8） 保證生釉層具有一定的強(qiáng)度與耐磨性；

（9） 保證生產(chǎn)應(yīng)用上所要求的觸變性；

（10） 改善坯釉間物理及化學(xué)的結(jié)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(jī)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(xì)分散度料等。

（3） 配方設(shè)計者必須清楚自己所設(shè)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(shù)量應(yīng)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(shù)量越少越好等原則。

（5） 要保證添加劑本身的質(zhì)量穩(wěn)定，不對釉漿使用性能產(chǎn)生不穩(wěn)定等負(fù)面影響。

（6） 由于有機(jī)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(fā)，原則上不參與燒結(jié)反應(yīng)，但有可能殘存微量元素。故有機(jī)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(jī)物會使釉面發(fā)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(chǎn)生起泡、針孔的原因之一。

4 結(jié)語

實踐表明，釉料的工藝性能僅靠原材料配方的調(diào)整是很難達(dá)到最佳使用效果的，必須通過合適的添加劑來進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)與改善才能實現(xiàn)?？傊?，陶瓷專業(yè)技術(shù)人員若能充分認(rèn)識到各種添加劑的作用，并通過大量的實驗與摸索將其應(yīng)用到陶瓷開發(fā)與大生產(chǎn)當(dāng)中，其對于優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量，將有意想不到的作用，新增加的效益將遠(yuǎn)大于所引入添加劑的投入。