釉漿工藝性能的穩定性探討

李海龍 陳定生 李俊雄 張東升 付鵬程

摘 要：近年來，陶瓷生產智能化不斷提升，釉漿的長期穩定性是一個亟待研究探索的領域。通過長期大量保存釉漿不僅可以提高陶瓷生產效率，也為自動配釉，施釉提供了可能性。釉漿的性能穩定可以提高企業經濟效應，實現利潤的增長。本文針對甲基CMC的選擇、入球水的量、配方中水洗高嶺土的量、防腐劑、密閉保存、陳腐等進行了實驗論證與討論。

關鍵詞： 釉漿性能;陶瓷生產;原因分析

1 前 言

釉面磚的核心就是釉，是磚上的一層皮，有點石成金的功效，賦予了陶瓷匠人在其表面做出生動圖案的可能性。釉面磚生產中必須追求穩定的釉漿工藝性能，這樣才能做到高產質量，其工藝性能主要指標有粘度、流動性、分散性、懸浮性、坯釉結合性與平整性。在實際生產中，我們通過調整陶瓷原料配方與添加化學輔助劑來達到我們的生產要求，其中最主要使用的有：CMC羧甲基纖維素與粘土來調節粘度、收水速度與流動性，其中CMC還有解凝作用。三聚磷酸鈉與液體解膠劑PC67，有分散與解凝作用，防腐劑是殺死細菌與微生物來保護甲基纖維素。在釉漿長時間存放中，釉漿中的離子與水或者甲基生成不溶與水的物質而觸變，還有就是釉漿中的甲基失效而出現流速降低，本文主要討論如何延長甲基的有效時間來穩定釉漿工藝性能，對此影響主要的是甲基CMC，入球水的量，配方中水洗高嶺土的量，加工過程，陳腐。

2實驗部分

2.1實驗原料

實驗所使用的原料為：E1186釉粉、三聚磷酸鈉、羧甲基纖維素鈉、防腐劑，高嶺土。

2.2實驗設備

實驗使用的儀器及設備詳見表1。

2.3 實驗方案及方法

釉用原材料-濕法球磨-制成釉漿-釉漿存儲-釉漿性能觀察

實驗具體方案如下：

（1）配料：按照配方配料400g釉粉。

（2）球磨：按照料：球：水=1：2：0.4加入球磨罐，出球后過80目篩。

（3）儲存：采取統一變量法，放入膠杯加蓋（不密封至于陰涼處儲存。

（4）測試分析、對比結果。

2.4實驗結果及分析

釉漿出球后的整體規律是出球后釉漿溫度較高與甲基被球磨破損的原因導致流速較低，隨著時間陳腐因被破損的CMC分子重新鏈接而致使流速上升最后趨于穩定，最后又因為甲基的失效導致流速與粘度等參數下降。以下我們將對甲基的種類與入球水量、高嶺土的含量、球磨時間、防腐劑加入、密封保存、陳腐通過實驗數據具體分析。

2.4.1甲基（CMC）對釉漿性能的影響

羧甲基纖維素CMC是天然纖維經過化學改性（堿纖維素與醚化劑氯乙酸作用）后獲得的一種水溶性好的聚陰離子化合物，也是一種有機高分子，其在釉漿中主要是應用其粘結、保水、懸浮分散、解凝作用性能，使釉面平滑致密，對CMC的粘度不同需求，分為高、中、低、超低等不同粘度的甲基。高、低粘甲基在工藝上主要通過調節纖維素的降解 -即纖維素分子鏈斷裂來實現。最主要的影響是空氣中的氧所造成的。制備高粘度的CMC其中重要反應條件措施就是隔氧、沖氮，降溫冷凍、添加交鏈劑、分散劑。根據方案1、方案2、方案3的觀察可以發現低粘甲基雖然粘度會比高粘甲基偏低，但是在釉漿性能穩定性比高粘甲基好。從狀態來說低粘甲基比高粘甲基經過更多的氧化且分子鏈更短，根據熵增概念相對于高粘甲基是一種更穩定的狀態，因此為了追求配方穩定可以盡可能增加低粘甲基的量，其次通過兩種CMC來穩定流速，避免了因單一CMC不穩定出現生產大的波動。

2.4.2入球水的量對釉漿性能的影響

水在釉料配方中因為工藝的不同，按照100g干料加水38-45g，水對泥漿顆粒有潤滑助磨的作用，還能減少釉漿觸變。觀察方案3與方案9可以發現雖然甲基失效的速度不會受水的多與少的影響，但是在使用與儲存中水少的更容易保存而不易沉淀。因此在我們實際生產中可以通過減少入球水量來控制流速，對于淋釉的工藝可以采取高比重，高流速生產，但是在噴釉時需要適當增加甲基與水的量，增加釉的粘度，來保證噴釉后釉面平整不起粉。

2.4.3 高嶺土含量對釉漿性能的影響

高嶺土是一種常見的礦物，其主要成分是高嶺石族礦物和少量的蒙脫石、云母和綠泥石，長石等，在釉料一般作為無機懸浮劑與引入氧化鋁的作用，因施釉工藝的不同，在7%-15%之間波動。通過方案3與方案4對比可以發現隨著高嶺土含量的增加，釉漿流速增加且不易沉淀。這是因其粘性與泥漿中礦物成分，粒度及陽離子類型有關，一般來說蒙脫石含量越多，顆粒越細，粘度就越高，不會因為細菌侵蝕而失效所以其不容易隨著時間存放而失效，因此對于需要長時間存放的釉，應當增加高嶺土的含量。

2.4.4 球磨時間的影響

球磨的粉碎過程中會對CMC造成機械性損傷與加熱、水解作用等破壞。通過方案3、方案5與方案7的對比，可以得到方案5雖然因為球磨時間長對甲基的破壞嚴重初始粘度偏低，但是因為細度降低因為高嶺土與滑石等材料（細度越細，離子作用力強，粘度越高）更容易長期保存而不易沉淀，方案7雖然在最后的時間加入添加劑，雖然粘度回升較大但是失效也快，這是因為分子鏈越長的甲基越容易獲得氧而失去性能，除此之外因為三聚之前沒有加入導致球磨效率低，漿料的細度較高與高嶺土粒子間作用力弱，所以釉漿沉淀較快。

2.4.5 防腐劑的影響

通過實驗3與實驗6對比，添加了防腐劑的釉漿能夠長時間保持粘度不下降這是因為CMC的主要原料是精制棉，是有機高分子化合物，其結構糖苷鍵在生物酶的作用下較為容易水解，CMC的大分子鏈會發生不可逆轉的斷裂，形成一個個葡萄糖分子。為微生物提供能量來源，并使細菌繁殖更快。CMC能作為懸浮穩定作用是基于其較大的分子量，故其被生物降解后，也消失了其本來的物理增稠作用。防腐劑控制微生物生存的作用機理主要表現在滅活方面。首先，干擾微生物的酶，破壞其正常代謝，抑制酶的活性;其次，是使微生物蛋白質凝固變性，干擾它們的生存和繁衍;再次，在細胞質膜的通透性，抑制體內酶的排除和代謝物，從而導致失活和改變。在對防腐劑的使用過程發現隨著時間的推移效果會減弱，除了產品質量的因素影響外，還要考慮因為細菌通過繁殖篩選擁有了對長期添加的防腐劑產生了耐藥性的原因，所以在實際生產的過程中應當一段時間更換不同品種的防腐劑。

2.4.6 釉漿的密封保存的影響

CMC的失效來源主要有兩方面一種是與空氣接觸導致氧化，另外一種就是因為暴露導致細菌侵蝕。在生活中隨處可見的牛奶與飲料流動性與懸浮性的也是靠三聚與CMC穩定的，經常會有1年左右的保質期，最不濟也有3-6個月，主要原因就是采用了滅活殺菌與密封儲存技術，為此設想把釉料密封保存。通過方案8與方案9的對比，可以發現密封保存的釉料能夠更長時間的穩定性能而不沉淀，雖然測量導致暴露于空氣中沒有達到預期但還是相對保存時間較長，這是因為通過密封袋保存的釉料隔絕了空氣與細菌的侵蝕而延長了甲基的保質期。

2.4.7 陳腐對CMC的影響

陳腐是釉料生產的一個重要過程，其主要作用使是其成分更加均勻，排除多余氣體與分解部分有機物使其在使用過程中釉面更加平整無針孔，凹釉等缺陷，還會讓其在球磨過程中被破壞的CMC高分子纖維重新鏈接，回升流速。因此一定時間陳腐是必要的，但是長時間陳腐會導致微生物繁殖使CMC失效導致流速下降與氣體增多，所以需要在時間上找到一個平衡，一般是48-72h之間使用釉漿效果較好。在某廠實際生產中因為釉料的使用少，通過讓其攪拌葉片用電腦控制，開30min停30min來延長釉料的保存，其主要原理就是減弱CMC攪拌發熱造成的水解與其溫度升高而導致微生物繁殖，因此來延長甲基的有效性。

3.總結

通過實驗發現最有效的三種措施就是增加配方高嶺土的含量、加防腐劑與密封保存可以增加性能穩定時間。陶瓷的生產越來越趨于自動化，釉漿的原材料基本已是標準化原材料，輔以自動取料、輸送、入磨等裝置之后，可以實現連續自動化生產，制約著其自動化的關鍵就是其釉漿性能的穩定，所以釉漿的穩定對陶瓷工業的智能化生產有著至關緊要的作用。

參考文獻

[1]周志烽.添加劑對釉料工藝性能的影響[J].佛山陶瓷，1993（1）：1-11.

[2]李家鐸，鄭元耀，林少偉，楊雄偉，楊德超.高嶺土添加量對熔塊釉性能的影響[J].佛山陶瓷，2015（10）：5-10.

[3]歐贊彬，毛元信.防腐劑對釉漿穩定性的影響[J].佛山陶瓷，2016（2）22-23.