張衛(wèi)星 劉小云

（1國家建筑衛(wèi)生陶瓷質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心 陜西 咸陽 712000）（2咸陽陶瓷研究設(shè)計院 陜西 咸陽 712000）

關(guān)于陶瓷磚用解膠劑驗收方案的探討＊

張衛(wèi)星1劉小云2

（1國家建筑衛(wèi)生陶瓷質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心 陜西 咸陽 712000）（2咸陽陶瓷研究設(shè)計院 陜西 咸陽 712000）

主要闡述了在陶瓷磚的原料制備過程中對于解膠劑的選擇和驗收時，提出一種統(tǒng)一的驗收試驗方案，以降低陶瓷磚生產(chǎn)工業(yè)用水起到節(jié)能降耗作用，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

陶瓷磚 解膠劑 驗收方案

前言

隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的突飛猛進，我國建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)得以迅猛發(fā)展，產(chǎn)品的檔次和質(zhì)量得以大幅度提高。我國建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)已經(jīng)形成了廣東、福建、四川、山東、河北、江西等幾大生產(chǎn)基地。建筑陶瓷和衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品產(chǎn)量和出口量已均居世界第一，可以說我國已是名副其實的建筑衛(wèi)生陶瓷的制造大國、消費大國及主要出口國。

與此同時，陶瓷用化學添加劑在建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，也起到越來越重要的作用。陶瓷添加劑是現(xiàn)代化學工業(yè)的高新技術(shù)產(chǎn)物，其優(yōu)異的使用性能有力地促進了建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)向高質(zhì)量、高效率的方向發(fā)展。陶瓷添加劑在陶瓷配方中用量很少，但作用卻非常大，常常在節(jié)能降耗、新產(chǎn)品開發(fā)、新工藝的創(chuàng)新等方面起到突出作用，因此被稱為建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)的“魔術(shù)師”。

1 在陶瓷磚生產(chǎn)中的應(yīng)用

目前，陶瓷墻地磚生產(chǎn)廣泛采用噴霧干燥工藝制備粉料，這種工藝在造粒的泥漿中通常用到一種重要的化學添加劑——解膠劑。其作用在于減少泥漿含水率的同時更好地改善泥漿的流動性。噴霧干燥能耗在生產(chǎn)總能耗中占相當大的比例，降低能耗以降低生產(chǎn)成本就成為關(guān)鍵。這就需要降低泥漿含水率，提高泥漿濃度。為此，使用合適的高質(zhì)量的解膠劑可以使后續(xù)的干燥過程中的能耗大大降低，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。另外，為適應(yīng)陶瓷磚表面施釉工藝，要求釉漿具有較高的密度和較低的粘度，以及良好的流動性，這就需要向釉漿中加入一定量的解膠劑。

解膠劑是建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)常用的添加劑之一，其作用在于提高分散系統(tǒng)的粒子的ζ電位，從而使?jié){料顆粒在分散介質(zhì)中保持相對穩(wěn)定的距離，不會造成團聚和沉積，從宏觀上講，就保持了分散系統(tǒng)料漿的穩(wěn)定性。解膠劑產(chǎn)品種類繁多，按照物質(zhì)形態(tài)可以分為固體顆粒（包括粉狀）、液體解膠劑；按照化學組成可分為無機、有機和復合解膠劑；按照用途可以分為釉用和坯用解膠劑。

目前市場上常見的陶瓷磚用解膠劑質(zhì)量水平差別很大，種類又非常繁多，不同解膠劑對各種陶瓷料漿的適應(yīng)性各不相同。另外，對于某一特定系統(tǒng)的料漿，其解凝效果也不盡相同。在我國，由于原料標準化的水平較低，不同陶瓷磚生產(chǎn)企業(yè)的坯料或釉料的料漿的配方差異很大，所以生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)結(jié)合自己的料漿組成、工藝特點和產(chǎn)品特性來選擇適合的解膠劑。同時，為了使添加的解膠劑在生產(chǎn)中起到既高效又經(jīng)濟的作用，應(yīng)通過對漿料加入解膠劑前后的流動性、觸變性進行測試來確定解膠劑的加入量，而且在使用過程中還要根據(jù)進廠原料和工藝條件的波動進行適當?shù)奈⒄{(diào)。為了更好地對選擇的解膠劑的質(zhì)量進行評價，避免對陶瓷磚生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量造成不良影響，結(jié)合筆者起草的《建筑衛(wèi)生陶瓷用添加劑 解膠劑》行業(yè)標準的具體內(nèi)容，提出一套對陶瓷磚用解膠劑采購驗收和確定加入量的試驗方法，與廣大建筑陶瓷生產(chǎn)企業(yè)同仁共同商討。

2 陶瓷磚用解膠劑的驗收方案

2.1 選擇解膠劑時應(yīng)考慮的因素

在陶瓷磚生產(chǎn)企業(yè)使用解膠劑的生產(chǎn)實踐中，就如何正確選擇解膠劑提出如下建議：

1）了解現(xiàn)有商品釉用和坯用解膠劑解凝的種類、性能和使用方法；

2）了解生產(chǎn)陶瓷磚待稀釋的坯料或釉料的料漿系統(tǒng)如化學組成、礦物組成、顆粒組成等；

3）在大生產(chǎn)中提取漿料，選擇多種解膠劑在實驗室進行驗證試驗，測出解膠劑加入量和料漿粘度的關(guān)系曲線，經(jīng)過反復比較，尋找較佳使用方案，盡量采用復合解膠劑代替單一解膠劑；

4）選擇解膠劑時既要考慮稀釋效果，也要綜合考慮其經(jīng)濟性和適應(yīng)性。建議采用稀釋效果良好、成本較低、適應(yīng)性較強的解膠劑。

2.2 外觀質(zhì)量的驗收

對于陶瓷磚生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)確定的商品解膠劑再次采購時要進行外觀質(zhì)量的驗收。首先陶瓷磚企業(yè)將確定的該類解膠劑留作標樣，即抽取若干數(shù)量的商品封存，留作該類解膠劑驗收外觀檢驗時的標準對照樣品。

外觀質(zhì)量驗收時，對于固體解膠劑，分別把樣品和標樣平鋪在白紙上，在自然光下用目視比較外觀雜質(zhì)；對于液體解膠劑，把樣品和標樣放在同樣的透明玻璃容器中，在自然光下用目視比較其顏色、透明度和外觀雜質(zhì)。驗收的結(jié)果要求再次采購的商品與標樣外觀目視基本一致，不應(yīng)有明顯可視雜質(zhì)。

2.3 解膠劑驗證試驗方法

對于陶瓷磚用解膠劑的加入量而言，每個工廠所用的配方不同，原料產(chǎn)地不同，其料漿固－液分散體系千差萬別，各生產(chǎn)企業(yè)出于成本的考慮，會提出一個針對本企業(yè)的合適用量，并且要求在該用量下使料漿的含水率、流動度、觸變性、穩(wěn)定性符合本企業(yè)生產(chǎn)的要求。在陶瓷磚實際生產(chǎn)過程和質(zhì)量控制的基礎(chǔ)上，提出以下用于解膠劑產(chǎn)品驗收的試驗方法。

在探討解膠劑驗收試驗方法之前，首先確定驗收試驗時所選用的試驗儀器設(shè)備。陶瓷磚生產(chǎn)企業(yè)在其工廠實驗室可采用以下儀器設(shè)備：

1）試驗用快速球磨機。

2）試驗用顎式破碎機。

3）烘箱：工作溫度為0～300℃，溫度調(diào)節(jié)精度為±5℃。

4）電子天平：精度為0.01g。

5）涂－4粘度計。

6）秒表。

2.3.1 加入解膠劑后的料漿的流動度的測定

使用解膠劑的主要目的是在料漿流動性符合要求的前提下含水率盡可能低，所以在提出流動性限定的同時，必須對含水率做出要求，所以本試驗方法提出含水率也必須同時符合使用要求。具體試驗步驟如下：

1）配料。解膠劑使用廠家按大生產(chǎn)的干料配方配料至少5kg以上，配料前先取原料試樣檢測每種原料含水率，再換算成濕料的配方進行配料。每種原料都應(yīng)在50℃下進行干燥，以確保能通過顎式破碎機破碎。

2）破碎混合。將每種原料用顎式破碎機破碎至全部過8目篩并混合均勻，制成混合料，測出含水率后備用。

3）混合料水分的測定。用電子天平稱取制成的混合料200g，放入不銹鋼盤中，在110℃烘箱中烘干至恒重，稱量后用烘干前后質(zhì)量損失的百分比作為混合料的含水率?；旌狭系暮拾凑障铝泄接嬎悖?/p>

式中：T——混合料的含水率，%；

w1——混合料的質(zhì)量，g；

w2——混合料經(jīng)烘干后的質(zhì)量，g。

4）混合料干基的換算。試驗中混合料的干重即混合料除去水分的干料的質(zhì)量；解膠劑配料的百分比例均以混合料換算成的除去水分后干料的質(zhì)量為計算依據(jù)。

5）試驗。用測得的混合料的含水率換算200g干料所對應(yīng)的混合料質(zhì)量，用電子天平稱取該質(zhì)量的混合料、水、600g剛玉球。用電子天平稱取解膠劑，開始先加入0.1%的解膠劑，該比例為相對于干料的質(zhì)量百分比。

將稱好的坯料、水、剛玉球、解膠劑一起放入球磨罐中，放入快速球磨機中球磨至各工藝條件要求的細度為止。一般球磨時間為5～15min，具體時間可根據(jù)配方的差異進行調(diào)整。

將球磨好的料漿倒入涂－4粘度計中，靜置30s后測定料漿流出時間，判斷是否達到使用的要求。

如果流動性未達到要求，將解膠劑的加入量增加0.05%。重復以上試驗，直至達到使用要求的流動性。

用電子天平在不銹鋼盤中稱取所確定的料漿100g，在烘箱中烘干至恒重，根據(jù)質(zhì)量損失計算泥漿的含水率。

2.3.2 加入解膠劑后的料漿的觸變性的測定

對于噴霧干燥造粒所使用的料漿而言，較大的觸變性可能會導致生產(chǎn)線暫停時料漿阻塞管路系統(tǒng)或噴槍；或者，由于釉漿較大的觸變性可能造成施釉設(shè)施和設(shè)備管路管網(wǎng)的阻塞，所以應(yīng)關(guān)注料漿的觸變性。

使用流動性測試過程中所確定的料漿的配方和制備過程制備的料漿進行試驗。先在燒杯中用攪拌器攪拌5 min后，分別測定在涂－4粘度計中靜置30s和靜置30 min后料漿的流出時間t1和t2。觸變性Ts用以下公式計算：

式中：Ts——料漿的觸變性；

t1——料漿靜置30s后流出涂－4粘度計所用的時間，s；

t2——料漿靜置30min后流出涂－4粘度計所用的時間，s。

2.3.3 加入解膠劑后的料漿的穩(wěn)定性的測定

漿料在放置幾天以后，粘度可能會增大，流動性變小，給后續(xù)生產(chǎn)過程帶來很大的麻煩。優(yōu)質(zhì)解膠劑解膠的穩(wěn)定性很好，流動性基本不發(fā)生變化，給較長時間儲存料漿帶來便利；然而對于較差的解膠劑可能變化很大，可能影響工藝過程，甚至堵塞管路，處于這種需求，提出該項試驗方法。

使用流動性試驗方法中所確定的料漿的配方和制備過程所制備的料漿進行試驗，把制備好的料漿在室溫下密封存放72h，每24h至少攪拌6h，攪拌時應(yīng)注意容器口的密封。密封的目的是防止水分和解膠劑的揮發(fā)。存放72h并攪拌5min后，按照料漿流動性測定方法進行靜置30s后流出時間的測定，測得流出時間t3。穩(wěn)定性Tw用下列公式計算：

式中：Tw——料漿的穩(wěn)定性；

t1——料漿靜置30s后流出涂－4粘度計所用的時間，s；

t3——料漿放置72h并攪拌后流出涂－4粘度計所用的時間，s。

2.4 解膠劑的驗收結(jié)果

在以上解膠劑的加入量、料漿含水率和流動性等驗收試驗同時滿足陶瓷磚生產(chǎn)企業(yè)要求的基礎(chǔ)上，提出了解膠劑在料漿中使用時的一些參數(shù)供參考。表1為筆者推薦的陶瓷磚用解膠劑的加入量和加入解膠劑后料漿的含水率、流動度、觸變性與穩(wěn)定性的范圍。

表1 陶瓷磚用解膠劑的加入量和加入解膠劑后料漿的含水率、流動度、觸變性和穩(wěn)定性的范圍

3 結(jié)語

有資料顯示，在陶瓷磚配方中加入0.2%～0.5%的解膠劑，可使噴霧干燥塔單位產(chǎn)量的能耗降低15%?？梢娊饽z劑在陶瓷磚生產(chǎn)中雖然加入量很少，但所起到節(jié)約工業(yè)用水從而降低能耗以及改善料漿的流變性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量等作用卻舉足輕重。筆者寫出這種對陶瓷磚解膠劑商品驗收方案及其試驗方法，以供廣大同仁參考。

1 沈一丁，王海花，賴小娟.高效陶瓷減水劑的表征及應(yīng)用性能.全國性建材核心期刊——陶瓷，2005（11），23～25

2 黃冬玲，沈一丁.新型陶瓷用高分子分散劑的制備及結(jié)構(gòu)性能研究.全國性建材核心期刊——陶瓷，2005（9），12～14

3 楊建紅.陶瓷減少劑、助廉劑、增強劑的發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢及展望.全國性建材核心期刊——陶瓷，2005（11），23～25

4 劉大成，張艷麗.外加劑對金屬磚粉—水系統(tǒng)流動性能的影響.全國性建材核心期刊——陶瓷，2008（12），30～32

5 張萬勝.增塑劑在泥料中的應(yīng)用研究.全國性建材核心期刊——陶瓷，2008（7），31～33

6 康永，侯曉輝，柴秀娟.水玻璃復合材料應(yīng)用研究的進展.全國性建材核心期刊——陶瓷，2011（1），19～21

7 侯彩英，周艷明，羅紅，等.水玻璃的固化機理及其提高耐水性途徑分析.全國性建材核心期刊——陶瓷，2011（8），18～20

TQ174.4＋7

A

1002－2872（2012）07－0009－03

張衛(wèi)星（1974－），本科，國家注冊質(zhì)量工程師；研究方向為建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)檢測實驗室質(zhì)量管理及標準和檢測技術(shù)。