陶瓷靜電粉末噴涂新技術的研發(fā)

孟永德 吳云影 蔡鋒盛

(1.韓山師范學院，廣東 潮州 521041；2.潮州市加佳陶瓷制作有限公司，廣東 潮州 521000)

一、液體施釉工藝

在日用陶瓷制作過程中，施釉工藝是非常重要的環(huán)節(jié)之一。通過對成型的陶瓷坯體表面施以釉漿，不僅賦予陶瓷平整光亮的釉面，而且可以提升陶瓷制品的美觀欣賞價值。傳統(tǒng)的液體施釉工藝主要有蘸釉、蕩釉、澆釉、刷釉、灑釉、輪釉等七種方法，依據(jù)坯體的形狀、厚薄，采用相應的施釉方法。其中，最基本的施釉方法是先將坯體浸入釉漿中，靜置片刻后取出。利用坯體的吸水性，使釉漿均勻地附著于坯體表面。釉層厚度由坯體的吸水率、釉漿濃度和浸入時間決定。隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平日益提高，人們對陶瓷行業(yè)的環(huán)保問題和能耗等問題提出了更高的要求。但是，傳統(tǒng)的施釉工藝并不能滿足人們的要求，主要是因為存在如下缺陷：(1)人們?yōu)槭固沾僧a(chǎn)品的外觀色彩豐富靚麗，在制作過程中，大量使用有機原料，這樣不僅引起環(huán)境污染，而且危害人體健康；(2)陶瓷燒成產(chǎn)品，需要經(jīng)過高溫燒結工藝，因而造成燃料損耗升高；(3)材料的利用率低；(4)陶瓷制成品的良品率低。因此，在日用陶瓷制作過程中，開發(fā)低能耗，綠色環(huán)保的施釉新工藝，提高原材料的利用率和陶瓷制品的良品率就顯得非常有必要，而且具有重要意義。

二、靜電粉末噴涂技術

該工藝完全摒棄傳統(tǒng)的施釉做法，采用新材料、新工藝，在坯體瓷泥和粉末兩方面進行研究試驗，成功開發(fā)出適合于噴彩的靜電粉末噴涂技術。與液體施釉工藝相比，靜電粉末噴涂技術的優(yōu)點是：(1)綠色環(huán)保，無廢水廢氣產(chǎn)生；(2)釉料燒結溫度低，節(jié)省能源；(3)原材料利用率和陶瓷良品率高。目前，在國內尚未有其他企業(yè)能研發(fā)成功此技術并予以運用，發(fā)展前景相當可觀。

1.坯體瓷泥配方和粉末涂料

通過實驗發(fā)現(xiàn)，在瓷泥配方中(表1)，添加一定比例的硅藻土，在靜電粉末噴涂過程中，可以提高坯體的導電性和對靜電粉末的吸附能力。這是由于硅藻土中含的有機物質，在燒成過程中，有機物質分解揮發(fā)，在產(chǎn)品中生成大量氣孔，導致產(chǎn)品具有較大的比表面積和吸水率。瓷泥通過研磨，過篩，與色料混合等工序，所得粉末顆粒細微、均勻。在靜電作用下，粉末均勻的吸附在坯體的表面。

表1 瓷泥成分及重量配比

2.技術路線和工藝流程

技術路線：①按上述比例制成陶瓷瓷泥，經(jīng)成型制成陶瓷胎體之后，不經(jīng)施釉便進行素燒，燒制溫度為950-1180℃，經(jīng)素燒后的陶瓷胎體吸水率控制在16-28%；②將陶瓷胎體置放在空氣溫度為10-40℃的環(huán)境下，置放0.5小時以上，將陶瓷胎體掛在帶電的金屬鉤上通電，電流為85-90毫安；③用槍將經(jīng)導電處理的粉末涂料噴向帶電的陶瓷胎體，粉末涂料均勻地吸附在陶瓷胎體表面；④將吸附有粉末涂料的陶瓷胎體吊放于窯爐內加熱10-40分鐘，溫度控制在150-180℃；⑤將加熱后的陶瓷胎體出爐自然冷卻，制得產(chǎn)品。

圖1 工藝流程

3.原材料利用率

靜電粉末噴涂技術，選用合適的粉末回收裝置，靜電粉末通過回收再用，原材料利用率可高達99%以上(圖2)。

圖2 不同工藝原材料利用率

4.釉料燒結溫度

靜電噴涂技術中，釉料燒結溫度低。這是由于坯體具有較大的比表面積，對粉末產(chǎn)生較強附著。另外細微的粉末具有較大的表面能，有利于降低燒結溫度(表2)。

表2 釉料燒結溫度比較

5.良品率

與液體施釉工藝相比，采用靜電粉末噴涂技術，粉末均勻吸附在坯體的表面。干粉釉面經(jīng)烤燒，熔融固化后，形成穩(wěn)定平整光亮的永久性的裝飾釉面，燒成產(chǎn)品規(guī)整度好，質量穩(wěn)定、良品率高(圖3)。

圖3 不同工藝產(chǎn)品的良品率

6.經(jīng)濟效益

我們以某一個產(chǎn)品進行比較分析，即以一噸瓷泥能生產(chǎn)出900只18"中溫色釉陶瓷古凳，運用粉末噴涂技術與運用傳統(tǒng)施釉技術的經(jīng)濟效益比較，詳見下表(表3)。

表3 經(jīng)濟效益比較

從上表分析，每消耗一噸瓷泥，采用粉末噴涂技術，可以節(jié)約生產(chǎn)成本9252元，減少產(chǎn)生陶瓷廢品117只。由此可以推斷如果在全市全省或全國范圍內運用此技術來生產(chǎn)同類陶瓷所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益是如此驚人。所以，研究推廣靜電粉末噴涂技術的意義重大。

三、結論

與液體施釉工藝相比，粉末靜電噴涂新工藝具有綠色環(huán)保，能耗低，經(jīng)濟效益高的優(yōu)點。其發(fā)展前景相當可觀。

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[3]過孝瑚，齊家珍.淺評粉末靜電噴涂的工藝性，電工技術雜志，1991，2，41-48.

[4]劉宏，胡彩玲，劉碧雄.鋁型材粉末涂料靜電噴涂固化工藝過程的分析，涂料工業(yè)，2014，3，64-67.