概要: 在建筑衛生陶瓷生產的工藝流程中,為了提高泥料的成型性能,有利于生產線快速運轉的工藝工序,提高產品質量與生產效率,一般采取的方法是在泥料中增加各種添加劑原料。主要分增塑劑與解凝劑兩種,最近還出現了用于增白、增色等添加劑。尤其是在建筑衛生陶瓷生產過程中、往往需要各類粘性物質使坯體增塑,而這類添加劑的化學成分及其燒失率,直接關系到產品燒成后的質量。
在建筑衛生陶瓷生產的工藝流程中,為了提高泥料的成型性能,有利于生產線快速運轉的工藝工序,提高產品質量與生產效率,一般采取的方法是在泥料中增加各種添加劑原料。主要分增塑劑與解凝劑兩種,最近還出現了用于增白、增色等添加劑。尤其是在建筑衛生陶瓷生產過程中、往往需要各類粘性物質使坯體增塑,而這類添加劑的化學成分及其燒失率,直接關系到產品燒成后的質量。本文主要介紹一下陶瓷原料中常用的增塑劑與解凝劑。
(一)增塑劑原料增塑劑主要用于增強陶瓷坯體可塑性能的物料,它們用量一般較低,僅占坯料總重量的百分之零點幾。常用的增塑劑有腐植酸鈉、各種淀粉、羥甲纖維素、聚乙烯醇及石蠟、骨膠等。有時也采用建材纖維廢液或造紙漿液廢料等。
(1)腐植酸鈉:俗稱胡敏酸鈉,屈腐植酸的鈉鹽。其外觀呈膠體或黑色粉末狀。一般采用泥炭、褐煤或某些土壤與燒堿溶液作用而制成。將腐植酸鈉加入到 陶瓷坯釉中,可以改善泥料的可塑性、泥漿流動性與懸浮性。并可增加坯體干燥強度。增加釉的附著力與釉的干燥速度,減少釉面氣孔與釉坯的開裂。此外,腐植酸鈉對于石膏模具制作有明顯的增強、增韌的效果,提高石膏模具的質量與使用壽命。腐植酸鈉在坯體原料中添加量一般為1-3‰,在釉料中的添加量一般為0.1~0.5‰。在添加增塑劑后,應減少坯、釉料磨細加工中球磨內的水量。
(2)淀粉:植物淀粉屬較強的增塑劑與塑化劑,它不僅可以提高陶瓷坯料的可塑性,使瘠性物料塑化、增強陶瓷坯體的干燥強度,而且能改善釉料的懸浮性與粘結性。但缺點是加入綻粉后的陶瓷坯料干燥速度較慢,有時時間過久淀粉容易發酵變質,使物料產生異味。作為增塑劑,淀粉的使用方法是取適量并加入適量冷水,按料水比為2~5:100比例,攪拌均勻,然后加熱熟化,再引入到陶瓷的坯、釉料中均勻,即可達到增塑目的。
(3)聚乙烯醇:簡稱PVA,屬高分子化合物,外觀為白色粉末絮狀,可溶于水、乙醇、乙二醇、甘油等有機溶劑中,且具有粘性與強性,是軋膜成型中較多采用的有機塑化劑物料。使用PVA時,一般需預先加熱到80℃左右。而且陶瓷坯料中含有較多CaO、ZnO、BaO、MgO、B2O3及硼酸鹽、磷酸鹽時,PVA將難以發揮增塑作用。
(4)羥甲基纖維素:簡稱CMC,系采用堿纖維素和一氯乙酸在堿性溶液中生在。普通呈白色粉末、吸濕性強,能溶于有機溶劑。羥甲基纖維素在燒后不能夠全部揮發燒失,往往留有氧化鈉或氯化鈉在坯體中,對坯體發生一些不良影響。因此用量不宜過多,過多時則陶瓷坯料泥漿中氣泡增多。與羥甲基纖維素性能相似的還有甲基纖維素,它也是一種用于調節陶瓷原料塑性的增塑劑。
(5)石蠟:是一種熔點不同的碳氫化合物的混合物,白色固體狀、熔點為50℃左右。具有冷流性能,即在室溫壓力條件下可以流動,但在高溫時呈熱塑性。石蠟是工業陶瓷及特種陶瓷熱壓鑄成型的常用塑化劑原料。使用石蠟時應將石蠟加熱到60~80℃之間,然后再與原料攪拌混合均勻,同時應加入少量表面活性劑物質,如油酸、蜂蠟及硬脂酸等。石蠟作為塑化劑不易揮發,其缺點是加入坯體中需經加熱到一定溫度時才能排除。因此,在工業瓷與特種陶瓷熱鑄成型后需要增加一個脫脂(亦稱排蠟)的工序,并需嚴格控制燒成溫度。
(二)解凝劑原料
解凝劑原料亦稱減水劑或絮凝劑。即指能夠減少陶瓷坯釉球磨時的用水量,增加料漿的流動性、降低泥漿粘度的物料。常用的減水劑有純堿、水玻璃、腐植酸鈉、鞣性減水劑、草酸鈉、聚偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、丹寧酸鈉、橡膠烤膠、***樹脂等。
(1)水玻璃:(Na2OnSiO2)即硅酸鈉,又名泡花堿。分為固體與液體兩種,中均使用液體。液體水玻璃外觀呈綠色或黃色,其技術參數常用模數表示,即Na2與SiO2的分子比。也就是Na2OnSiO2中的比值。陶瓷工業中常用的水玻璃模數一般為2.3~3.。平時水玻璃應存放在帶橡膠塞的容器中,而不能使用玻璃塞與軟木塞。以防止蓋與瓶口的粘結。水玻璃作為減水劑主要用作注漿(日用瓷與衛生瓷)坯料的稀釋,使用量一般在30/000左右。
(2)純堿:化學名稱叫碳酸鈉(Na2CO3)是陶瓷注漿原料中常用的解凝劑。加入漿料中后,泥漿中的鈣離子與鈉離子相互交換,生成CaCO3沉淀、從而達到增強泥漿流動性的效果。不過加入純堿的漿料長期與石膏接觸后對石膏模有腐蝕作用。
(3)鞣性減水劑:簡稱AST,屬新型表面活性物質,以鞣科植物(如橡碗等)作為原料,在堿性介質中經蒸煮(190℃)和璜化后制得的棕色固體粉末,可溶于水。
AST作為泥漿稀釋劑,具有分散、減水、緩凝等作用。當作為注漿泥中的解凝劑,或與純堿、水玻璃合用時,可降低泥漿含水率,改善泥漿性能,提高坯體質量;用于球磨原料時,可提高球磨效率;用于調制衛生陶瓷陶瓷注漿用石膏漿時可以提高石膏模具強度,延長使用壽命。
(4)丹寧酸與橡碗烤膠:丹寧酸通常為丹寧碗煙葉、鹽膚木鞣料與其主植物提取的混合物。丹寧酸主要成分是葡萄糖、五信子酸及鞣酸形成的脂類物質,呈現為黃色或深棕色無定形粉末。可在210-215℃時分解成焦性五信子酸和CO2氣體。丹寧酸作為減水劑通常與純堿、水玻璃等混合使用,因此,對建筑衛生陶瓷原料的稀釋效果更佳。
橡膠碗烤膠是橡實外殼提取物,呈黑色粉末狀,主要成分也是丹寧酸,也可用于泥漿稀釋,在陶瓷原料加工中的用途越來越大。
(三)絮凝劑原料
絮凝劑與解凝劑原料的作用完全相反,它主要用來促進分解的泥團顆粒快速沉淀。絮凝劑在陶瓷工藝中的主要用途是淘洗泥料,加速沉淀分離。在壓濾排水時用于加快過濾速度,在注漿成型時用以調整泥料的粘度,加快吸漿速度,在注將成型時用以調整泥料的粘度,加快吸漿速度,以及在物理化學檢測粒度分析中加速顆粒沉淀的速度等。
常用的絮凝劑有硫酸鎂(MgSO4)、氯化鈣(CaCl2)等。
此外,還有為了增強高檔衛生潔具白度而使用的增白劑(多使用高純氧化鋁、高嶺土及鈦白粉等)。隨著建筑衛生陶瓷工業向高科技領域的發展,將來會有更多的陶瓷添加劑原料品出現,為提高建筑衛生陶瓷制品的質量與性能,增加更多的花色品種發揮更多的作用。
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