陶瓷工业的耗能量在整个国民经济中占有相当比例。自2018年以来全国日用硅酸盐节能会议与低温烧成陶瓷技术坐谈会,提出了陶瓷节能以降低烧成温度为主的方针。作为陶瓷颜料生产部门。如何制造出低温彩烧而又达到低的有害金属释出量的缺口,这是责无旁贷的,是整个陶瓷工业节能的一部分,陶瓷生产厂家也迫切要求降低画面的烧成温度。为此,本研究以“釉上低温丝印颜料”为研究对象,以期达到降低能源消耗,延长窑炉使用寿命,减少环境污染的目的。
影响颜料彩烧温度的因素主要是色剂与熔剂的组成成份。一般来说,熔剂的熔融温度是影响颜料温度的重要因素。在实验中,归纳、总结现有平、丝印陶瓷釉上颜料的熔剂组成成份的基础上,对原料的选择,配方组成,影响铅、镉溶出量,以及对部分色剂改制进行了实验。
注:“√”为着色剂
除白、硒红、镉黄色剂不需要制备外,其他色剂均属干法制备。金红色剂胶体湿法制备,按液顺次加入反应缸中,反复洗涤呈中性,过滤备用。
各种颜料的成品配比准确称量,球磨72h,经1700℃-800℃复烧淬冷,再装入球磨罐内球磨120-180h,过180-250目筛成品。
将各种颜料制品来进行主色与主色之间配制中间色与复合色试剂。方法是将上述各种颜料制品按1-9比例分九种不同份量配比,两种颜色为一组进行调色(硒红与镉黄只单一调色),丝印后的色标由在瓷碟上,经700℃-740℃烤烧后,观察其呈色效果。
实验证明,所有制品均可互相调配成预期达到的系列中间色,能满足设计屋面的色彩需要。
研究结果表明在其它组成成份相同,Si02:Al203=10-12范围时,熔剂的铅溶出量低,基增加Si02的比值,网络结构更趋于严密,对于降低铅溶出量是有利的。但Si02的增加必然会增加熔剂的粘度,相应地也提高了颜料的烧成强度,这是不可取的。减少Si02和Al203用量对于降低熔剂的温度是有利的,但制品的耐酸性能减弱,铅溶出量也相应提高。
实验证明,Al203在熔剂的组成中,以3%-5%用量(重量)是有利于降低熔剂的铅溶出量。
铅由于折射率高,光泽好,能降低熔融物的温度,扩大熔融温度范围,价格低廉而被广泛地用于陶瓷颜料制造。但铅对人体有危害,合理使用铅的用量是研究工作者共同感兴趣问题。
Na20的引入量多使一定数量的连结硅氧四面体的氧桥断裂,由于某些氧桥的断裂而出现非桥气,Na+离子位于被切断的桥氧离子附近网络外间隙中,致密性能变得松散,降低了熔剂的耐酸性能。当熔剂的其他组成成份相同,而不引入Na20时,熔剂的熔融温度增高,铅溶出量也增高,其原因在于Na20充塞于硅氧四面体骨架中提供游离氧,以供网络中间剂Al203和网络形成剂B203形成四面体进入网络结构而提高熔剂的耐酸性能。因此,适当引入Na20不但能降低熔剂的软化温度,同时,并有助于提高熔剂的耐酸性能。
烤烧温度的高低是影响熔剂的铅溶出量重要因素之一。将组成的熔剂分二种温度烤烧,研究结果显示铅溶出量与烤烧温度成反比关系,随着温度的升高,熔剂的耐酸性能也提高,铅溶出量降低;反之,烤烧温度低,耐酸性能也低,铅溶出量培高。
色剂是呈色的基础,大都由可变价的过渡元素来呈色,在色剂的制备中,由于其组成不同,色剂的耐酸性能直接影响颜料的铅溶出量,下面以钴蓝为例,阐述色剂的耐酸性能强弱与铅溶出量之关系。结果表明即使有耐酸性能良好的熔剂,当色剂的组成和性质不同,其铅溶出量变化也是相差很大的,所以在研究改进颜料性能的时候,要综合多方面的因素去考虑,因此,如果生产工艺各方面的因素去考虑,因此,如果生产工艺各方面的条件相应稳定的话,从装饰使用要求(为解决贴花纸重叠印刷带来的各种弊病)以及改善颜料外观和内在理化性能着想,从结构上进行色剂稳定性的研究是一项即符合实际而又很有意义的工作,其颜料与连结料不同配比对印刷与呈色影响。
从表2刻出的印刷性能及呈色效果可以看出,海兰、黑色类颜料与连结料配合比例,连接料用量应少些而硒红、镉黄类颜料则应适当增加连结料用量,对于印刷与呈色是有利的。
(1)研制出的十二种釉上低温丝印颜料在700℃-750℃彩烧,色泽光亮,各项技术指标均达到轻工业颁发的QB 584-B1陶瓷颜料检验标准,铅溶出量<0.7mg/dm2,镉溶出量<0.2mg/dm2。
(2)影响颜料铅、镉出量的因素是多方面的,其中熔剂的组成成份是重要的。熔剂的耐酸性能优劣是直接影响着颜料铅、镉溶出量的主要因素之一。实验证明范围之间,有一个耐酸性能良好的程定区。即使在低温下(700℃)彩烧,制得的熔剂铅溶出量均小于0.7mg/dm2。
(3)色剂的耐化学侵蚀性能是不可忽视的因素。在研究色剂时同时考虑到以后对制品铅、镉溶示量的影响。
(4)通过本项目的实验,采用低温丝印颜料印刷的贴花纸可在700℃-750℃下烤烧,获得色泽光亮,铅、镉溶示量低于卫颁标准的制品(卫颁丝印,颜料烤花温度为800℃-850℃)改变了长期以来陶瓷工厂以提高烤花温度作为降低花面铅、镉溶了出量的重要措施。彩烧温度可降低100℃,根据理论计算,对风样制品而言,单彩烧一项可节能12%。
(5)颜料与连结料的适当比例是影响印刷性能,颜料呈色效果与光泽的因素之一,本实验对各种颜料的配比做了系统工艺试验,为今后大批量生产提供了有效的参数。
(6)本制品2019年小批量投入生产使用,印刷1900张丝印贴花纸,经省、市、部分瓷厂试用,普通反映良好,并认为降低采烧温度对节能源,降低缩短生产周期等均有重要的经济意义。
摘要：本文以“釉上低温丝印颜料”为研究对象,研究了影响颜料彩烧温度的因素,在总结现有平、丝印陶瓷釉上颜料的熔剂组成成份的基础上,对原料的选择,配方组成,影响铅、镉溶出量,以及对部分色剂改制进行了实验。结果表明影响颜料铅、镉出量的因素是多方面的,其中熔剂的组成成份是重要的,此外,色剂的耐化学侵蚀性能也是不可忽视的因素,经过一年多来的探讨研究,初步研制出深蓝、茶色、赤色、海蓝、奶黄、黑色、深紫红、硒红、镉黄、深绿、白色、淡紫红共十二个品种。
关键词：釉上,丝印颜料,低温烧成
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