锂辉石质高档日用陶瓷的试验内容及结果

小陶陶 2019-04-25   261
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我国虽为陶瓷大国,但产品档次普遍较低,多为中、低档产品,这不仅很难占领国际市场,而且也很难满足国内市场对高档产品的需求。骨质瓷虽然是国际上公认的高档瓷,但其生产工艺比较复杂,产品售价也比较昂贵。因此,很难被大众接受,客户群体较单一。所以,市场上对外观接近骨质瓷、生产工艺相对简单的高档白瓷的需求越来越大。


随着科学技术的发展,机械化洗涤、消毒设备得到了大量的应用,各式微波炉、光波炉等逐渐进入寻常百姓家,这势必对陶瓷产品的机械性能、热稳定性等方面提出了更高的要求。而且随着燃料及陶瓷生产所需的原材料价格的不断上涨,为了保持产品在品质上的优势,以及在市场上获得更大的生存空间。因此,开发新品质的高档白瓷,提高产品的抗冲击性能及抗热震性能,降低能耗,提高产品的附加值已刻不容缓。为了满足市场的需求,进一步开拓市场,笔者以澳洲锂辉石为陶瓷助熔原料,配以石英、高岭土、改性膨润土、工业氧化铝等原料,成功开发了抗冲击强度较高、产品热稳定性较好,以及产品的吸水率、白度、光泽度均达到高档日用细瓷品质要求的锂辉石质高档日用细瓷。该产品具有烧成温度较低(1290℃~1300℃)、烧成周期短(由以前的16h缩短到13h),而且产品的釉面外观品质接近二次烧成的高档骨质瓷产品。不仅节约了烧制的费用,而且还延长了窑炉和窑具的使用寿命,减少了产品的变形、落渣等缺陷。

本试验所采用的坯用原料主要有煅烧锂辉石、内蒙长石、大同土、贵州土、石英、龙岩土、龙岩淘洗土、工业氧化铝等。釉料的主要原料有方解石、熟滑石、瓷粉、煅烧氧化锌、苏州土等。其原料的化学组成见表1。

按照配方设计及计算的原则,所设计的坯釉料配方既要有合理的化学组成,以便通过合理的烧成获得较理想的物相组成,又要充分利用粘土类原料所具有的工艺性能,来满足坯釉料的各类性能要求。因此,在配方设计前要先对粘土原料进行工艺性能测试。

在确定坯体配方时,首先,需要对各种原料的化学组成、工艺性能,以及目前国内外所有高档白瓷瓷种的组成、坯料的工艺性能要求等进行分析,并结合笔者公司生产的实际情况,初步确定坯体的配方组成。试验证明,锂辉石用量较少时,不能体现出锂辉石质高档瓷的特性,产品品质达不到要求。但用量过多,则会导致生产成本提高,以及坯体膨胀系数大幅降低等问题。因此,当锂辉石的加入量为4%~8%时,瓷器的瓷质釉面达到较理想的效果。另外,由于天然锂辉石的晶型为α-锂辉石,在加热到1100℃以上时,就会转变为β-锂辉石,同时伴随着30%~40%的体积膨胀,容易引起坯体开裂,所以锂辉石必须要在煅烧以后才能使用。同时,为了进一步提高坯体的白度,笔者在配方中加入了6%~10%的工业氧化铝作为增白剂;加入1%~3%的煅烧滑石作为矿化剂,以促进烧结,改善瓷器的性能;加入1%~5%的B4增塑剂,以增加泥料的可塑性能。经过一系列配方优化试验,确定效果较好的配方为A。

根据生产经验,性能较好的泥浆需要对泥料进行预先加工。其加工步骤为,先用滤泥机压滤成泥饼,以减少泥料中的胶性物质,提高泥浆的稳定性;为了保持产品色调的一致,可以直接用打浆工艺把压滤好的泥饼加工成浆状;为了改善泥浆的脱模性能,可以添加Pc-67添加剂。Pc-67在国内的部分厂家已有应用,但使用还未普及,其主要原因是人们对它的性质不是十分了解。Pc-67最初是由德国生产的一种新型的陶瓷泥浆稀释剂,淡黄色粉末。而笔者公司使用的是代理商已经用水稀释过的,具有一定浓度的Pc-67溶液。Pc-67是一种高分子聚合物,它的主要成分为二甲基乙烯丙基氯化铵与羟甲基纤维素的共聚物,即将二甲基乙烯丙基氯化铵支链接在羟甲基纤维素的长链上。当它溶于水时,由于氯化铵的水解,产生了点正电荷的聚阳离子和带负电荷的氯离子。由于粘土表面带有负电性,因此,季铵盐阳离子对粘土表面的离子有强烈的吸附作用,并可置换吸附在粘土表面的Na+、Ca2+等水化离子,起稀释作用。同时,羟基纤维素链上的羟基对粘土小颗粒有吸附作用,使小颗粒团聚,增加泥浆的流动性,并阻止大部分小颗粒进入石膏模型空隙,从而增加泥浆的渗透性。但羟基纤维素主链和支链的其他基团都为亲油基,所以疏水性较好,利于泥浆脱水。由此可见,Pc-67是一种性能优良的陶瓷泥浆添加剂,有待在陶瓷生产中进一步扩大应用。经过反复试验,笔者确定了最佳的电解质加入量,即当腐殖酸钠加入0.15%、Pc-67加入0.5%时,泥浆的性能比较稳定、成坯率较高。

责任编辑:陈莎婷

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