添加剂对釉浆性能的影响

毛旭琼

摘 要：本文主要针对目前陶瓷砖生产中容易出现与釉浆性能相关的各种问题，从理论与实践的角度，详细阐述各种添加剂的性能、对釉浆的影响，以及其在陶瓷砖生产中的作用。实践表明，釉料的工艺性能仅靠原材料配方的调整是很难达到最佳使用效果的，必须通过合适的添加剂来进行合理的调节与改善才能实现。

关键词：添加剂；陶瓷砖；釉浆性能；控制；改善

1 前言

经过数十年的摸索与沉淀，如今，陶瓷砖的生产工艺已趋于稳定。尤其在釉浆性能等方面得到了较好的改善，这主要得益于各种新型添加剂的推广和应用。新型添加剂的引入，可让陶瓷釉浆性能得到显著的提高，并保持稳定。虽然其加入量很少，但能起到优化工艺、提高产品质量的作用。

衡量釉浆性能好坏的主要指标有以下几方面：釉浆的粘性、流动性、保水性、悬浮性、分散性、干水速度、保存时间、釉面强度等。另外，还要保证辊筒、丝网印花的各种印刷性能等。必须说明的是，以上有些性能不是独立的，具有统一性。

2 添加剂对釉浆性能的影响

2.1 甲基与三聚磷酸钠对釉浆性能的影响

2.1.1釉浆沉淀及处理方法

在大生产过程中，釉浆在静置或搅拌速度较慢时，会出现分层及沉淀现象。有的沉淀不严重，搅动后其性能又可恢复；有的沉淀较严重，很难搅起，就算搅起后在很短一段时间内又会重新沉淀，严重影响线上的使用性能。尤其是颜色较深的釉，分层与沉淀会导致颜色的不均匀，产生色差与色边等缺陷。这一般是由塑性粘土、CMC及三聚磷酸钠的种类与添加的配比不合适引起的。就CMC而言，我们宜选用分子链较长的中、高粘类型产品，与三聚磷酸钠搭配，其添加量也需经过反复实验来确定。若CMC加入量过多，会导致生产线上因釉浆比重低、干水速度慢，而不利于二次烧的淋釉工艺。尤其是辊筒印花，釉面太湿会加剧白边、白点，以及后辊粘前辊的问题；添加量太少又会导致釉浆悬浮性不够而出现沉淀。总之，CMC的添加量与比例不能随意而定，要在保证釉浆不沉淀的条件下，具有较高的比重与较好的流动性。

例如，在一次烧成工艺的某一底釉配方中，传统的釉中一般引入0.1%的CMC、0.3%的三聚磷酸钠。而在改善后的配方中，塑性及粘性极佳的球土添加量约为20%。此时，釉浆的粘性与悬浮性已足够，只须引入少量的稀释剂即可。研究发现，当引入CMC时，随着釉浆的粘度增加，会导致其流动性变差，施釉不均匀，且易见针孔，而且烧后有缩釉现象，导致优等率降低。经进一步的调整，将0.1%的CMC去掉，仅添加少量的三聚磷酸钠。结果表明，釉浆的性能好转，釉面质量得到提高，优等率也得到了较大的提升。因此，CMC的添加量必须根据具体的配方结构来确定，而不是固定不变的。另外，针对一次烧与二次烧的不同烧成工艺，CMC选用的种类与数量也非常关键

2.1.2釉浆变质的处理

在大生产过程中，在不考虑釉浆沉淀的情况下，釉浆存放一段时间后，有时会发生釉浆保水性及釉面强度变差，甚至起粉等问题，不利于线上印花操作。在丝网印花时，一般会发生面釉粉堵塞网孔、网板将面釉粘起等问题；而辊筒印花会出现白边、白点等问题。针对此情况，可以通过以下方法进行解决。

（1） 选用品质优异的甲基与三聚磷酸钠

选用品质优异的甲基与三聚磷酸钠，并合理搭配其用量。如：司马（德国）公司的C50G甲基，用于釉浆中，其保质时间比普通甲基要长。在同等粘度下，其釉面强度与保水性等性能也比普通甲基要好，釉浆不易变质。

（2） 缩短甲基球磨时间

在球磨釉浆时，可考虑将甲基量的一部分先与熔块（或生料）一起球磨，球磨一段时间后，再将剩余的一部分甲基加入，球磨至要求的细度。因为过长的球磨时间会破坏甲基的分子链，使得其粘性降低，其各种使用性能也会受到影响。而采用此种方法添加甲基，既可以保证釉浆的使用性能，又可以适当延长釉浆的保存时间。

（3） 甲基变质引起釉面起粉

对于线上临时出现因甲基变质而引起釉面起粉的问题，可临时性地加入一些能与釉浆快速溶合的液态甲基。液态甲基在搅动下，能在短短的10min左右内快速改善釉浆的保水性、增加釉面强度，改善丝网及辊筒印花的效果。除此以外，还可以在釉缸中直接加甲基，其添加方法为：将甲基先用热水泡开，再加适量的水用精磨机快速精磨30min（注意：水分不要超过釉浆中所需总水分）；然后再过150～180目的振动筛（以过滤掉溶解不好的甲基纤维），此时的甲基浆较汤，流动性较好；然后将其慢慢倒入到大釉缸中，在搅拌叶的搅动下，甲基浆可快速与釉浆溶合均匀，起到改善釉浆性能的作用。如果将冷的甲基浆不过筛就直接加入到釉浆中，不仅效率低，而且还会因与釉浆混合不均匀而起副作用，所以此方法不可取。

2.1.3改善釉浆的触变性

解胶剂，又称稀释剂或减水剂，其作用可使釉浆得到稀释，在低水分的情况下改善浆料的流动性。目前，我们常用的解凝剂有：三聚磷酸钠磷酸钠（STPP）、Na2CO3、水玻璃、腐殖酸钠、磷酸盐合成物、合成聚合电解质等，一般以单一或复合形式加入。目前，在生产上经常会遇到这样的问题：釉浆（尤其是生料釉）在存放一段时间后，会发生像豆腐花一样流速不稳定的情形，俗称触变性差。严重时，根本无法实施钟罩淋釉。此时，我们首选司马（德国）公司的PC-67解凝剂，添加量为0.02%～0.05%，可直接加在釉缸中，搅匀即可；也可加些釉浆或水精磨10min左右，再加入大缸中。后者不仅效率高，而且能充分发挥其作用。

2.1.4控制干水时间

控制干水时间，提高表面强度与平滑度，提高生釉的耐磨性。必须针对一次烧与二次烧不同的淋釉工艺来选择合适的添加剂，甲基种类的选用尤为重要。对于60～80℃坯温的一次烧淋釉工艺，宜选用分子链长的中、高粘甲基，可以得到更平滑润湿的釉面，防止釉面起粉；对于常温下的二次烧淋釉工艺，宜选用分子链较短的中、低粘甲基，在釉面能快速干水的同时，保证釉面强度，以适应二次烧印花工艺。例如：在一次烧成熔块釉中，司马中粘C50G甲基，添加量为0.12%、川东三聚磷酸钠为0.25%，釉浆可保持一星期不变质，比重流速也在一星期内基本稳定，半生料釉则可保持半个月以上。在二次烧熔块釉中，则选用司马低粘C25G或C12G甲基，添加量为0.08%、川东三聚磷酸钠0.16%，保质一星期没问题，而且特别适合线上辊筒印花工艺。合适的添加剂加入量还可增加釉面强度，降低丝网刮刀及洗边等外力对釉面的损伤。对于仿古砖有抛刷工艺的，由于抛刷磨头对釉面有较大的作用力，故釉面须保证有足够的强度来防止损伤，且利于抛刷干净。除了甲基外，三聚磷酸钠选用的种类与添加量也需经过多次实验来确定，检验标准需在保证釉浆不沉淀的条件下，保持较高的比重与较好的流动性。总之，针对不同的烧成工艺、不同的素坯收水性能，以及不同的釉线长度等条件，需要选择合适的添加剂，便可避免线上诸多的问题出现。

2.1.5改善坯釉结合性

合适添加剂的选用可改善坯釉的结合性。Na-CMC全名为羧甲基纤维素钠，又简称为CMC，俗称甲基。其制作是将纤维素转化为纤维素钠，再经醚化而成，其转化程度决定其聚合度，即粘性；其醚化度决定其可溶解能力，尤其是聚合程度影响到其使用范围。对于釉中不含粘土或含有粘性不佳的粘土时，必须选用足够聚合度（即粘性）的Na-CMC来增加坯体与底釉、底釉与面釉的物理结合性，从而改善坯釉的结合性能。

2.2 其它添加剂对釉浆的影响

2.2.1防腐剂

早期釉浆的防腐剂使用甲醛、苯酚或汞化合物等，均具有较强的毒性。目前使用的酰胺化合物或杂环化合物等防腐剂，其有微毒，添加量为0.03%～0.10%，便可使釉浆延长一倍以上的保存时间，而比重、流速基本保持不变。

2.2.2消泡剂

添加有粘合剂的釉浆，容易产生气泡，加入消泡剂可消除其表面活性，易于将裹住的气泡排除。乙醇混合物，脂肪酸衍生物及酯类等可用作消泡剂，加入量在0.1%左右。

2.2.3发泡剂

适当在釉浆中添加表面活性化合物，可使釉浆起泡，得到稳定均匀分布的泡沫，可用于制作蜂窝陶瓷（泡沫陶瓷）等。

2.2.4复合添加剂

在此仅指粘合剂与分散剂的复合体，加入后球磨2h左右，不会产生气泡，也无须另加防腐剂便可长期保存，尤其适合钟罩式淋釉。既可增加釉面强度又可防止釉面起粉；既是粘合剂又是解凝剂，使用该添加剂后，无需使用甲基与三聚磷酸钠。

2.2.5触变剂

又称流变添加剂，是具有特殊触变效应的添加剂，在高剪应力下产生低粘度。而在低剪应力下产生高粘度，可改善釉浆的触变性能。

2.2.6固定剂

固定剂又称固化剂，是一种与釉产生良好粘结薄膜的加固物，它能在釉面上形成一层牢固、致密的薄膜，改善丝网与辊筒印花的效果。

2.3 添加剂对釉浆的作用

总体来说，添加剂对釉浆的作用有如下几个方面：

（1） 调节釉浆的粘度，改善施釉后釉面的润湿度与平滑度；

（2） 调节釉浆中固体物质的含量，使其含量高而不会发生沉淀；

（3） 防止釉浆产生沉淀与分离，保持其均一性；

（4） 使釉浆具有良好的悬浮性与分散型；

（5） 改善釉浆的流动性能；

（6） 控制施釉后的干燥时间，且让其保持较高的干燥强度；

（7） 延长釉浆存放时间，短期内不易变质；

（8） 保证生釉层具有一定的强度与耐磨性；

（9） 保证生产应用上所要求的触变性；

（10） 改善坯釉间物理及化学的结合性。

3 添加剂的选择与使用原则

（1） 熟悉各种添加剂的性能，其相互作用与制约情况，熟练掌握其作用机理。

（2） 熟悉釉料配方中各原料的物化性能，如：塑性料与瘠性料的比例，是否含有较多细分散度料等。

（3） 配方设计者必须清楚自己所设计配方的特点，明确有哪些物理性能需借助添加剂来解决。

（4） 添加剂加入的种类与数量应按可加可不加的尽量不加；可多加或少加的尽量少加；选用添加剂的种类与数量越少越好等原则。

（5） 要保证添加剂本身的质量稳定，不对釉浆使用性能产生不稳定等负面影响。

（6） 由于有机添加剂主要用于改变坯、釉浆的物理性能，在分解完全后挥发，原则上不参与烧结反应，但有可能残存微量元素。故有机添加剂的成分不能太多，特别是炭素成分是形成釉面斑点的隐患；有机物会使釉面发暗，使釉面光泽度降低或失去光泽，快速烧成时分解的气体不能及时排出是釉面产生起泡、针孔的原因之一。

4 结语

实践表明，釉料的工艺性能仅靠原材料配方的调整是很难达到最佳使用效果的，必须通过合适的添加剂来进行合理的调节与改善才能实现。总之，陶瓷专业技术人员若能充分认识到各种添加剂的作用，并通过大量的实验与摸索将其应用到陶瓷开发与大生产当中，其对于优化生产工艺、提高产品质量，将有意想不到的作用，新增加的效益将远大于所引入添加剂的投入。