唐志陽(yáng)

（無(wú)錫工藝職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇 宜興 214206）

日用陶瓷鉛溶出量超標(biāo)的原因及對(duì)策＊

唐志陽(yáng)

（無(wú)錫工藝職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇 宜興 214206）

氧化鉛（PbO）是日用陶瓷釉料中常用的助熔劑，是陶瓷行業(yè)制釉的優(yōu)質(zhì)原料，最早應(yīng)用于陶瓷裝飾。但鉛是重要的生物毒性元素，嚴(yán)重威脅著人們的身體健康。筆者從我國(guó)目前的日用陶瓷生產(chǎn)條件出發(fā)，分析了日用陶瓷中鉛溶出量超標(biāo)的原因，提出了一些降低鉛溶出量的方法。

日用陶瓷 鉛溶出量 超標(biāo) 對(duì)策

隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的日益提高，對(duì)日用陶瓷餐具不僅追求其經(jīng)濟(jì)實(shí)用、時(shí)尚美觀，還要求它綠色環(huán)保、無(wú)菌無(wú)毒、安全可靠。鉛、鎘、汞被人們稱為工業(yè)三大污染重金屬元素，其中鉛廣泛地存在于陶瓷制品中，是各國(guó)對(duì)陶瓷制品衛(wèi)生安全標(biāo)準(zhǔn)中必檢的元素指標(biāo)，因此，各國(guó)政府對(duì)陶瓷制品鉛溶出的問(wèn)題越來(lái)越重視，對(duì)陶瓷制品各部位鉛溶出量制定了完整的強(qiáng)制性的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)和美國(guó)FDA關(guān)于日用陶瓷鉛溶出量的標(biāo)準(zhǔn)如表1、表2所示。

表1 GB12651—2002日用陶瓷鉛、鎘溶出量的極限

表2 美國(guó)FDA對(duì)日用陶瓷鉛、鎘溶出量的極限

日用陶瓷表面附有含鉛成分的玻璃層，不僅能增加陶瓷機(jī)械強(qiáng)度和表面光澤度，還能增添藝術(shù)裝飾效果。

日用陶瓷絕大部分被用作食用工具或用于裝盛食物，這些食品容器表面若殘留鉛毒性元素，它就會(huì)通過(guò)擴(kuò)散、滲透，溶解到食物中，隨著人們食用食物而進(jìn)入到人體，造成鉛元素在人體中積累，一旦攝入過(guò)量的鉛，就會(huì)引起各種病變，甚至死亡。所以嚴(yán)格控制日用陶瓷制品中鉛溶出量，使其能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)FDA標(biāo)準(zhǔn)，是我國(guó)日用陶瓷行業(yè)的發(fā)展方向和必經(jīng)之路，也是擴(kuò)大出口量、提高陶瓷企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵所在。

1 釉中使用氧化鉛的原因

1.1 助熔作用

氧化鉛的熔化溫度為886℃，并且從K2O－PbOSiO2相圖可知，PbO與SiO2、K2O在中低溫下就能形成很低熔點(diǎn)的化合物，如在715℃左右時(shí)生成3PbO·2SiO2，促使鉛釉在低溫下熔融，降低釉燒溫度。

1.2 降低釉的表面張力

PbO在1 000℃時(shí)，表面張力為128μN(yùn)/m；瓷釉熔體在1 000℃時(shí)，表面張力為250～280μN(yùn)/m。因此，當(dāng)PbO加入到釉中時(shí)，能夠降低釉的表面張力，從而有助于提高制品表面的均勻性和光滑度。

1.3 降低熔體的粘度

粘度的大小是由熔體中硅氧四面體網(wǎng)絡(luò)連接程度決定的，O/Si比值越大，粘度越小。釉中加入PbO，不僅能增大O/Si比值，而且由于Pb2＋具有極性，能減弱Si－O的化學(xué)鍵，降低釉的粘度。

1.4 增加釉面的光澤度

由于PbO的折射指數(shù)高，所以PbO的引入能使釉具有較好的光澤度。

1.5 拓寬釉的燒成溫度范圍

生產(chǎn)實(shí)踐證明，鉛釉的成熟溫度要比無(wú)鉛釉的寬。

1.6 有利于著色氧化物發(fā)色

鉛釉的顏色范圍很寬，大多數(shù)著色氧化物一旦加到鉛釉里，都會(huì)產(chǎn)生柔和光亮悅目的色調(diào)。不同溫度下的鉛釉顏色都很漂亮，適用性強(qiáng)。

2 日用陶瓷制品鉛溶出量超標(biāo)的原因

2.1 日用陶瓷制品表面釉彩燒成結(jié)構(gòu)影響鉛溶出量

陶瓷制品表面釉彩燒成結(jié)構(gòu)是指陶瓷在燒成過(guò)程中，由表面施加的釉和顏料經(jīng)過(guò)相互熔合、滲透、擴(kuò)散、冷卻、熔結(jié)等過(guò)程而形成的表面層結(jié)構(gòu)。如果釉與顏料在熔融或接近熔融狀態(tài)燒結(jié)而成，在陶瓷制品表面就會(huì)形成一層致密、光滑的玻璃狀結(jié)構(gòu)層，該致密性的玻璃層結(jié)構(gòu)保護(hù)著顏料中的鉛不被4%（V/V）乙酸溶出，使制品鉛的溶出量檢測(cè)結(jié)果偏低；反之，若釉和顏料在燒成溫度不能形成一層致密的玻璃狀保護(hù)層，顏料雖與釉面有一定的燒結(jié)、熔合，顏料只是依附在釉的表面上或形成的玻璃狀保護(hù)層不夠完全，則顏料中的鉛在4%（V/V）乙酸浸泡液中處于“露”或“半露”狀態(tài)，鉛易溶出，造成檢測(cè)結(jié)果偏高。

2.2 釉上彩日用陶瓷制品的鉛溶出量易超標(biāo)

釉上彩裝飾是在燒成的陶瓷釉面上通過(guò)不同的方法進(jìn)行彩飾，然后在較低溫度下（600～900℃）進(jìn)行彩燒，使產(chǎn)品表面具有彩色畫面的一種裝飾方法。鉛除作為釉彩顏料的熔劑成分外，另一重要作用是產(chǎn)生光澤、提高畫面的裝飾藝術(shù)效果，雖然知道鉛是一種生物毒性元素，我國(guó)和美國(guó)的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)它的限量控制非常嚴(yán)格，但由于鉛特殊的物理、化學(xué)性質(zhì)使它在陶瓷釉彩顏料配方中占有獨(dú)特的席位，到目前為止還未找到具有類似性質(zhì)的替代品，一些試制的無(wú)鉛釉彩顏料裝飾效果都不盡人意，其畫面光亮度差。

釉上彩陶瓷制品的燒成溫度一般為750～850℃，沒(méi)有達(dá)到釉層的熔融溫度，顏料不能沉入到釉層中，只是緊貼于釉層表面，即裝飾顏料與釉不能在陶瓷彩繪畫面上形成一層很薄、致密的玻璃層，從而導(dǎo)致顏料中鉛易溶出，鉛的溶出量超標(biāo)。釉中彩由于顏料中的鉛成分被釉“包裹”住，鉛不易被溶出。釉下彩由于顏料完全被釉罩住或覆蓋，顏料中的鉛很難被4%（V/V）乙酸溶出，所以釉中彩和釉下彩日用陶瓷制品的鉛溶出量偏低。

2.3 燒成溫度對(duì)鉛溶出量的影響

玻璃層的形成一般與燒烤溫度有關(guān)，溫度越高越有利于玻璃層的形成，但是燒成溫度是受到嚴(yán)格限制的，有的裝飾畫面在燒成過(guò)程中因顏料成分的熔化、擴(kuò)散，而使畫面“走形”，釉熔化產(chǎn)生的流動(dòng)也會(huì)破壞畫面，而且溫度過(guò)高還會(huì)使制品產(chǎn)生裂縫、變形等。鉛的溶出量不僅與制品的釉彩顏料、燒成溫度有關(guān)，還與顏料配方中含鉛量的高低，施釉彩顏料的厚度、面積，制品在窯爐中所處的位置有關(guān)，燒成工藝、浸泡液等因素的不同，其鉛的溶出量也不同。

3 降低日用陶瓷鉛溶出量的途徑

3.1 制定適宜的釉彩顏料配方

綜上所述，鉛主要來(lái)源于釉彩顏料，因此要嚴(yán)格控制顏料配方中鉛的含量。大力發(fā)展釉中彩和釉下彩，少用釉上彩。在采用釉上彩時(shí)盡量選用含鉛量低的貼花紙和手繪顏料。

3.2 選擇輥道烤花窯進(jìn)行彩烤

對(duì)同一產(chǎn)品、同一花面，如選用不同結(jié)構(gòu)烤花窯爐，彩烤后制品的鉛溶出量大不相同。研究表明，輥道烤花窯具有操作方便、勞動(dòng)強(qiáng)度低、熱效率高、窯內(nèi)溫差小、通風(fēng)效果好、彩烤周期短、產(chǎn)量大、鉛溶出量低等優(yōu)點(diǎn)，并且彩烤時(shí)應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)重油作為燃料。

3.3 彩烤時(shí)加強(qiáng)通風(fēng)

500℃時(shí)，花紙及顏料中的鉛大量被揮發(fā)，在高溫下有一部分呈氣態(tài)擴(kuò)散在烤花窯內(nèi)，并會(huì)逐漸地流向低溫階段。如果窯內(nèi)通風(fēng)不良，不能及時(shí)地將其排到窯外，由于鉛蒸氣的密度比較大，它又會(huì)重新沉積在瓷器的表面。若能加強(qiáng)通風(fēng)，及時(shí)地將鉛排出窯外，就可達(dá)到降低制品鉛溶出量的目的。

3.4 將制品多次彩烤

如果第一次彩烤的制品鉛溶出量較高，可重復(fù)地彩烤，顏料中鉛溶出量會(huì)隨彩烤次數(shù)的增多而減小，但重?zé)龝r(shí)溫度不能超過(guò)初燒時(shí)的彩烤溫度，否則產(chǎn)品的金邊會(huì)減薄或斷線條。

3.5 用酸處理

1）將不合格制品在2%的硝酸溶液中浸泡7～12h，取出后用清水沖冼擦干即可。這種處理方法，效果明顯，成本低。

2）按鉛溶出量檢測(cè)方法用4%～20%（V/V）的乙酸浸泡產(chǎn)品24h以上，然后再更換一次浸泡液，用4%（V/V）的乙酸浸泡液浸泡24h±20min，檢測(cè)第二次浸泡液鉛的溶出量，若沒(méi)超標(biāo)，則按該法處理的產(chǎn)品可以出廠；若還超標(biāo)，可采用4%（V/V）的乙酸3次或4次浸泡“去鉛”，直至達(dá)到要求。該處理方法既適用于處理偶然“失手”狀態(tài)，又適用于高成本的“超鉛”產(chǎn)品。有條件的企業(yè)可建立一個(gè)“去鉛”處理車間，在自檢部門的配合下專門處理一些易超標(biāo)或已超標(biāo)產(chǎn)品。另外，在日用陶瓷釉上彩和“唇邊”裝飾中不要艷裝濃抹，而要少染彩料，點(diǎn)到為止；配備檢測(cè)設(shè)備和檢測(cè)人員，隨時(shí)抽檢每批產(chǎn)品的鉛溶出量，制定出嚴(yán)格的質(zhì)量管理機(jī)制和測(cè)控體系；把好原料、用水、燃料和釉彩顏料的質(zhì)量關(guān)，防止生產(chǎn)中多出的廢液、廢渣、廢氣造成再次污染。

4 結(jié)語(yǔ)

PbO能賦予陶瓷制品諸多的優(yōu)良性能，所以各國(guó)釉料及花紙中都含有一定量的PbO。鉛的加入提高了制品的表面質(zhì)量，同時(shí)也增加了出現(xiàn)鉛溶出量不合格品的隱患。鉛的溶出量與制品的釉彩顏料、燒成溫度、顏料的配方等有關(guān)，即使是同一配方燒成的產(chǎn)品，由于施釉的厚度、面積、制件在窯爐中所處的位置、燒成工藝、萃取液等因素不同，其鉛的溶出量也不同。各陶瓷廠應(yīng)該根據(jù)本廠具體的生產(chǎn)工藝，既要保證陶瓷制品的表面質(zhì)量，又要采取合理的方法，降低鉛的溶出量。

1 余端略，潘榮.日用陶瓷鉛溶出量的檢測(cè)與釉彩顏料 .中國(guó)陶瓷，2005（5）：12～15

2 蔡連和.氧化鉛在陶瓷釉料中的應(yīng)用.陶瓷工程，1995（5）：20～22

3 陳國(guó)清.日用陶瓷鉛鎘溶出量超標(biāo)的原因及其控制.陶瓷工程，1997（6）：11～13

TQ174.4

A

1002－2872（2011）04－0019－02

唐志陽(yáng)，本科，副教授；主要從事應(yīng)用化學(xué)教學(xué)及研究工作。E－mail：tangchungod@126.com