陶瓷色料的改性研究
摘要：现有的生产基础上，为达到现代化建设市场的需求，对陶瓷色料进行改性深加工。主要内容是：在现有生产设施基础上，进一步完善生产和实验条件，将生产色料通过技术工艺精细加工后，在其中加入微量无机电解质，和阴离子表面活性剂或水溶性高分子物，溶解在色料颗粒之间，经充分混合、干燥脱水、制粉等工艺，将团聚假颗粒分离成单颗粒状态形式，使各种外加剂包裹在颜料颗粒表面上，改善陶瓷色料的表面特性，生产新型精细的陶瓷色料。
关键词：陶瓷色料 改性 微细 分散性
中图分类号：TQ325.67文献标识码：A文章编号：1672-3791（2012）09（b）-0250-02
伴随着祖国的改革开放，新农村、新城市建设，中国建筑卫生陶瓷工业迅速发展，年产量突破60亿m2。石家庄南部（高邑-赞皇）工业区也迅速成为建筑陶瓷墙地砖产业聚集区，现已达到了年产近3亿m2的陶瓷墙地砖生产基地，为陶瓷色料提供了较大的应用空间。
陶瓷色料的应用，是在陶瓷制品生产过程中，采用不同工艺对陶瓷制品来进行色彩装饰，从而达到了美化环境，不断提高了人们的生活水平。据初步统计，作为陶瓷产品主要装饰材料的陶瓷用色料的需求量每年已超过25万吨。
传统的建筑卫生陶瓷的装饰技法，多数是以施用颜色釉或色坯二次铺料工艺，在基础釉料或基础坯料中加入陶瓷色料后，通过球磨工艺，将色料与基料充分磨细达到混合均匀、成色一致的效果。随着科学技术的不断进步，因这些色料使用时需占用大量球磨设备、不便清理、耗费能源，已不能满足发展市场需求。为解决这些问题，必须对色料进行深加工、改性，提高实用技术性能，达到现代化市场需求。
1 代表性色料的筛选
陶瓷色料根据使用方法主要分为坯体色料和釉用色料两大类，根据市场需求量选择两种用量较大的坯体色料和釉用色料：坯用桔黄和釉用无钴黑陶瓷色料。
2 工艺技术设计及实验
主要实验内容为：原料与活性剂的选择、技术方案的制定，工艺参数实验，技术配方及工艺参数的确定。
2.1 坯用桔黄和釉用无钴黑陶瓷色料的制备
使用传统固相反应法工艺制备两种色料：其主要工艺路线。
陶瓷色料基础加工路线：原料处理→精确配料→均化混合→高温合成→初级粉碎→终级粉碎→调色→成品。
通过使用干混混料机将制备色料的原材料充分混匀（原料细度一般达到325目细度≤0.5%）在经过打粉设备进一步使其局部充分混合，在高温隧道窑中烧成，发生固相反应，生成所学陶瓷色料，对烧成后陶瓷色料进行细加工，先用打粉设备将其粗碎到完全通过40目标准筛，在通过气流粉碎磨对陶瓷色料进行终极粉碎，是陶瓷色料达到一般市场需求的细度标准：
坯用色料：325目标准筛≤1.0%
釉用色料：325目标准筛≤0.5%
通过后续调色混料加工，制备坯体桔黄和釉用无钴黑色料陶瓷色料成品。
2.2 陶瓷色料的深加工
上述方法制备的陶瓷色料在生产陶瓷使用过程中多数是以施用颜色釉或色坯二次铺料工艺，在基础釉料或基础坯料中加入陶瓷色料后，通过球磨工艺，将色料与基料充分磨细达到混合均匀、成色一致的效果，这种工艺的弊端是色料使用时需占用大量球磨设备、不便清理、耗费能源。
现将上述方法制备的坯用桔黄和釉用无钴黑陶瓷色料进行进一步深加工处理，使陶瓷色料在使用时，不需配备专一的球磨机械设备进行研磨，可直接将色料粉体与基釉浆混合，经较短时间搅拌使色料在基釉中就能充分均匀分散，其主要工艺技术路线：
色料选择→湿磨→电解质引入→活性剂引入→干燥→粉磨→定量包装。
（1）将制备的陶瓷色料按照料：石：水为：1∶2∶0.5的比例投入到一吨级的湿球磨设备中进行球磨，使其颗粒度达到：
坯用色料：325目标准筛≤0.2%
D90≤12（1000目）
釉用色料：325目标准筛≤0.1%
D90≤6（2500目）
使坯体桔黄和釉用无钴黑达到微细，达到下一步改性试验对陶瓷色料的细度要求。
（2）在其中加入微量无机电解质，和阴离子表面活性剂或水溶性高分子物，经充分混合，溶解在色料颗粒之间。
经过干燥塔干燥脱水、制粉等工艺制备出改良后的坯用桔黄和釉用无钴黑陶瓷色料。
3 技术关键及创新点
技术关键之一：色料改性的研究首先是对色料颗粒进行球磨深加工，满足直接与釉浆混合发色要求均匀的细度，改性后，通过短时间搅拌后色料单个颗粒能分散在陶瓷坯釉基料中。因此陶瓷色料颗粒细度质量是本次研究的首要技术关键。
技术关键之二：选用适合的无机电解质溶解以及水溶性高分子、阴离子等表面活性剂，及加入量的多少将会影响到釉浆性能，根据不同品种选用不同活性剂与加入量来控制产品质量，是项目的重点技术关键。
技术关键之三：工艺脱水、制粉工艺参数控，也会影响到色料的改性效果，因此必须制定严格的工艺技术参数，才能确保产品质量稳定。
抓住技术关键，使无机电解质、阴离子表面活性剂和水溶性高分子保持在色料颗粒表面。将色料粉体加入基釉浆中时，可吸收周围的水分，产生膨胀，促进色料颗粒分散。它们的各自作用是阴离子表面活性剂在吸附中中和并带电，使色料颗粒相互相斥分散；水溶性高分子可充分吸附在颗粒表面，通过吸附分子间的相斥，加速分散；无机电解质在基釉中最先溶解，游离离子与含有分散基的着色颗粒间产生离子对抗作用，增强分散效果。因此各种外加剂作用的相互综合，促使颜料颗粒量均匀分散于基釉浆中。
4 技术创新点
4.1 使陶瓷色料细度标准
坯用色料：325目标准筛≤1.0%
釉用色料：325目标准筛≤0.5%
控制细度到：
坯用色料：325目标准筛≤0.2%
D90≤12（1000目）
釉用色料：325目标准筛≤0.1%
D90≤6（2500目）
4.2 引入无机电解质溶解，以及选用合适的水溶性大分子、阴离子表面活性剂吸附在色料颗粒的表面，使色料在釉浆中可以很快的均匀分散，保持釉浆性能基本不变
5 坯体桔黄和釉用无钴黑陶瓷色料改性试验的工艺路线图（如图1）
这种新型精细陶瓷色料的优点不仅是使颗粒达到了微细，而且使陶瓷色料在使用时，不需配备专一的球磨机械设备进行研磨，可直接将色料粉体与基釉浆混合，经较短时间搅拌使色料在基釉中就能充分均匀分散，达到色料在使用过程中节能环保、经济方便、提高产品质量的目的。
我们通过对色料的改性将改变传统的陶瓷彩色釉的制釉工艺、简化生产工序、节约色釉成本和制备时间，而且色釉质量更加稳定、发色效果更好、用量更少，是陶瓷企业提高生产效率和降低成本的有效途径。对陶瓷行业、特别是对建筑卫生陶瓷行业和陶瓷色料的发展都具有相当重要的意义。