釉浆工艺性能的稳定性探讨

李海龙 陈定生 李俊雄 张东升 付鹏程

摘 要：近年来，陶瓷生产智能化不断提升，釉浆的长期稳定性是一个亟待研究探索的领域。通过长期大量保存釉浆不仅可以提高陶瓷生产效率，也为自动配釉，施釉提供了可能性。釉浆的性能稳定可以提高企业经济效应，实现利润的增长。本文针对甲基CMC的选择、入球水的量、配方中水洗高岭土的量、防腐剂、密闭保存、陈腐等进行了实验论证与讨论。

关键词： 釉浆性能;陶瓷生产;原因分析

1 前 言

釉面砖的核心就是釉，是砖上的一层皮，有点石成金的功效，赋予了陶瓷匠人在其表面做出生动图案的可能性。釉面砖生产中必须追求稳定的釉浆工艺性能，这样才能做到高产质量，其工艺性能主要指标有粘度、流动性、分散性、悬浮性、坯釉结合性与平整性。在实际生产中，我们通过调整陶瓷原料配方与添加化学辅助剂来达到我们的生产要求，其中最主要使用的有：CMC羧甲基纤维素与粘土来调节粘度、收水速度与流动性，其中CMC还有解凝作用。三聚磷酸钠与液体解胶剂PC67，有分散与解凝作用，防腐剂是杀死细菌与微生物来保护甲基纤维素。在釉漿长时间存放中，釉浆中的离子与水或者甲基生成不溶与水的物质而触变，还有就是釉浆中的甲基失效而出现流速降低，本文主要讨论如何延长甲基的有效时间来稳定釉浆工艺性能，对此影响主要的是甲基CMC，入球水的量，配方中水洗高岭土的量，加工过程，陈腐。

2实验部分

2.1实验原料

实验所使用的原料为：E1186釉粉、三聚磷酸钠、羧甲基纤维素钠、防腐剂，高岭土。

2.2实验设备

实验使用的仪器及设备详见表1。

2.3 实验方案及方法

釉用原材料-湿法球磨-制成釉浆-釉浆存储-釉浆性能观察

实验具体方案如下：

（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，出球后过80目筛。

（3）储存：采取统一变量法，放入胶杯加盖（不密封至于阴凉处储存。

（4）测试分析、对比结果。

2.4实验结果及分析

釉浆出球后的整体规律是出球后釉浆温度较高与甲基被球磨破损的原因导致流速较低，随着时间陈腐因被破损的CMC分子重新链接而致使流速上升最后趋于稳定，最后又因为甲基的失效导致流速与粘度等参数下降。以下我们将对甲基的种类与入球水量、高岭土的含量、球磨时间、防腐剂加入、密封保存、陈腐通过实验数据具体分析。

2.4.1甲基（CMC）对釉浆性能的影响

羧甲基纤维素CMC是天然纤维经过化学改性（碱纤维素与醚化剂氯乙酸作用）后获得的一种水溶性好的聚阴离子化合物，也是一种有机高分子，其在釉浆中主要是应用其粘结、保水、悬浮分散、解凝作用性能，使釉面平滑致密，对CMC的粘度不同需求，分为高、中、低、超低等不同粘度的甲基。高、低粘甲基在工艺上主要通过调节纤维素的降解 -即纤维素分子链断裂来实现。最主要的影响是空气中的氧所造成的。制备高粘度的CMC其中重要反应条件措施就是隔氧、冲氮，降温冷冻、添加交链剂、分散剂。根据方案1、方案2、方案3的观察可以发现低粘甲基虽然粘度会比高粘甲基偏低，但是在釉浆性能稳定性比高粘甲基好。从状态来说低粘甲基比高粘甲基经过更多的氧化且分子链更短，根据熵增概念相对于高粘甲基是一种更稳定的状态，因此为了追求配方稳定可以尽可能增加低粘甲基的量，其次通过两种CMC来稳定流速，避免了因单一CMC不稳定出现生产大的波动。

2.4.2入球水的量对釉浆性能的影响

水在釉料配方中因为工艺的不同，按照100g干料加水38-45g，水对泥浆颗粒有润滑助磨的作用，还能减少釉浆触变。观察方案3与方案9可以发现虽然甲基失效的速度不会受水的多与少的影响，但是在使用与储存中水少的更容易保存而不易沉淀。因此在我们实际生产中可以通过减少入球水量来控制流速，对于淋釉的工艺可以采取高比重，高流速生产，但是在喷釉时需要适当增加甲基与水的量，增加釉的粘度，来保证喷釉后釉面平整不起粉。

2.4.3 高岭土含量对釉浆性能的影响

高岭土是一种常见的矿物，其主要成分是高岭石族矿物和少量的蒙脱石、云母和绿泥石，长石等，在釉料一般作为无机悬浮剂与引入氧化铝的作用，因施釉工艺的不同，在7%-15%之间波动。通过方案3与方案4对比可以发现随着高岭土含量的增加，釉浆流速增加且不易沉淀。这是因其粘性与泥浆中矿物成分，粒度及阳离子类型有关，一般来说蒙脱石含量越多，颗粒越细，粘度就越高，不会因为细菌侵蚀而失效所以其不容易随着时间存放而失效，因此对于需要长时间存放的釉，应当增加高岭土的含量。

2.4.4 球磨时间的影响

球磨的粉碎过程中会对CMC造成机械性损伤与加热、水解作用等破坏。通过方案3、方案5与方案7的对比，可以得到方案5虽然因为球磨时间长对甲基的破坏严重初始粘度偏低，但是因为细度降低因为高岭土与滑石等材料（细度越细，离子作用力强，粘度越高）更容易长期保存而不易沉淀，方案7虽然在最后的时间加入添加剂，虽然粘度回升较大但是失效也快，这是因为分子链越长的甲基越容易获得氧而失去性能，除此之外因为三聚之前没有加入导致球磨效率低，浆料的细度较高与高岭土粒子间作用力弱，所以釉浆沉淀较快。

2.4.5 防腐剂的影响

通过实验3与实验6对比，添加了防腐剂的釉浆能够长时间保持粘度不下降这是因为CMC的主要原料是精制棉，是有机高分子化合物，其结构糖苷键在生物酶的作用下较为容易水解，CMC的大分子链会发生不可逆转的断裂，形成一个个葡萄糖分子。为微生物提供能量来源，并使细菌繁殖更快。CMC能作为悬浮稳定作用是基于其较大的分子量，故其被生物降解后，也消失了其本来的物理增稠作用。防腐剂控制微生物生存的作用机理主要表现在灭活方面。首先，干扰微生物的酶，破坏其正常代谢，抑制酶的活性;其次，是使微生物蛋白质凝固变性，干扰它们的生存和繁衍;再次，在细胞质膜的通透性，抑制体内酶的排除和代谢物，从而导致失活和改变。在对防腐剂的使用过程发现随着时间的推移效果会减弱，除了产品质量的因素影响外，还要考虑因为细菌通过繁殖筛选拥有了对长期添加的防腐剂产生了耐药性的原因，所以在实际生产的过程中应当一段时间更换不同品种的防腐剂。

2.4.6 釉浆的密封保存的影响

CMC的失效来源主要有两方面一种是与空气接触导致氧化，另外一种就是因为暴露导致细菌侵蚀。在生活中随处可见的牛奶与饮料流动性与悬浮性的也是靠三聚与CMC稳定的，经常会有1年左右的保质期，最不济也有3-6个月，主要原因就是采用了灭活杀菌与密封储存技术，为此设想把釉料密封保存。通过方案8与方案9的对比，可以发现密封保存的釉料能够更长时间的稳定性能而不沉淀，虽然测量导致暴露于空气中没有达到预期但还是相对保存时间较长，这是因为通过密封袋保存的釉料隔绝了空气与细菌的侵蚀而延长了甲基的保质期。

2.4.7 陈腐对CMC的影响

陈腐是釉料生产的一个重要过程，其主要作用使是其成分更加均匀，排除多余气体与分解部分有机物使其在使用过程中釉面更加平整无针孔，凹釉等缺陷，还会让其在球磨过程中被破坏的CMC高分子纤维重新链接，回升流速。因此一定时间陈腐是必要的，但是长时间陈腐会导致微生物繁殖使CMC失效导致流速下降与气体增多，所以需要在时间上找到一个平衡，一般是48-72h之间使用釉浆效果较好。在某厂实际生产中因为釉料的使用少，通过让其搅拌叶片用电脑控制，开30min停30min来延长釉料的保存，其主要原理就是减弱CMC搅拌发热造成的水解与其温度升高而导致微生物繁殖，因此来延长甲基的有效性。

3.总结

通过实验发现最有效的三种措施就是增加配方高岭土的含量、加防腐剂与密封保存可以增加性能稳定时间。陶瓷的生产越来越趋于自动化，釉浆的原材料基本已是标准化原材料，辅以自动取料、输送、入磨等装置之后，可以实现连续自动化生产，制约着其自动化的关键就是其釉浆性能的稳定，所以釉浆的稳定对陶瓷工业的智能化生产有着至关紧要的作用。

参考文献

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