陶瓷杯把粘结泥浆的性能研究

摘要：通过调整粘结泥浆的配方组成，改变粘结泥浆的保水性能和收缩率，成功研制了适合陶瓷杯干法粘结把的粘结泥浆配方。同时，分析了影响粘结成功与否的工艺条件。

关键词：粘结泥浆；干法粘结；陶瓷杯把

1　前言

陶瓷件的粘结工艺分为湿法粘结和干法粘结。湿法粘结工艺已被广泛应用于生产中。干法粘结因对粘结泥浆及工艺有较高的要求，其操作也稍微复杂，所以在生产中应用得较少。近年来，随着人们对高档瓷器的青睐，要求陶瓷杯是轻而薄，而湿法粘结工艺极易造成产品的挤压应力变形，所以干法粘结工艺逐渐受到工厂的重视。笔者通过对粘结介质――粘结泥浆配方的调整，同时添加羧甲基纤维素钠和腐植酸钠等添加剂，并在粘结操作细节上稍加改变，成功研制了适于陶瓷杯干法粘结把的粘结泥浆。

2　试验过程

2.1试验原料

根据生产实际需要，选用以下几种原料进行试验：诸城长石、安徽石英、大同土、煅烧大同土、汶南土、白瓷粉等。所用原料的化学组成见表1。

2.2粘结泥料的配方组成

干法粘结杯把的难点在于过干的坯体与粘结泥浆的湿度梯度太大，水分扩散速度快，造成泥浆的剧烈收缩而产生应力。同时，扩散过快易形成水流，可能会带动一部分微细的颗粒嵌入到坯体的粘结表面，堵塞毛细孔，造成粘结层粗细颗粒分层。这些因素将直接影响粘结的牢固度，造成把裂。因此，在湿度梯度不能进行调整的前提下，降低泥浆水分的扩散速度至关重要。扩散速度降低，可以减小泥浆的干燥收缩从而降低粘结应力，增加粘结的牢固度。因此，要求粘结泥浆具有保水性强、干燥收缩率小等特点。

根据干法粘结杯把对粘结泥浆性能的要求，笔者对粘结泥浆的配方结构进行了调整。经过反复试验，终于确定了粘结泥料的配方及含量，如表2所示。其化学组成及含量见表3，两种泥浆的性能比较见表4。

试验配方是在原配方的基础上加入部分废瓷粉。同时对部分粘土原料进行煅烧，并向泥浆中添加适量的羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、腐植酸钠等添加剂。由表4可知，泥浆的流动性提高了，并具有一定的保水性能。同时，减小了泥浆的干燥收缩率以及烧成收缩率。最终获得了粘结性能较好的粘结泥料的配方。

2.3试验内容

粘结泥料要求满足以下工艺参数：

(1)料：球：水=1：2：0.5；

(2)泥浆细度：万孔筛余为0.15％～0.2％；

(3)泥浆陈腐时间：一周：

(4)粘结泥浆水分：28％～30％。

粘结工艺：粘结操作非常关键，粘结时为了减少湿度梯度的差异，先对粘把处进行补水，同时将杯把粘结面快速放进水中浸湿一下，然后沾上泥浆进行粘结。粘结杯把要求快而稳，用力均匀，粘接面要保持水平，粘好后使粘结面水平略停片刻，并观察有无粘结缺陷，然后轻轻地放在托板上，并尽量避免震动。

干燥及烧成：坯体粘把后干燥不宜过急，最好先在室温下放置2～3h后，再转入干燥室进行干燥，否则粘结层会因收缩过急而开裂。其烧成是在笔者公司80m燃气隧道窑内进行，烧成周期为16h，烧成温度为1310℃。

3　结果与分析

3.1粘结面的吻合程度对粘结效果的影响

如果粘结面吻合不好，可能是粘结层的厚度不一。薄处的水分渗入坯体内的速度较快，收缩也先于厚处结束，从而形成不均匀的应力，造成产品开裂。采用于法粘结工艺，可避免出现粘结面吻合不好的现象。因为杯把此时已干燥，具有一定的强度，可借助两条平行且转速不同的皮擦带进行自动修把，提高接触面的吻合程度。

3.2羧甲基纤维素钠在泥浆中的作用机理及对泥浆粘结效果的影响

羧甲基纤维素钠是一种高分子阴离子型的纤维素醚，外观为白色或微黄色粉末，易溶于水。羧甲基纤维素钠在粘结泥浆中主要有以下几方面的作用：粘结、悬浮、保水。羧甲基纤维素钠的粘结作用主要是大分子依靠氢键和范德华力形成牢固的网状结构表现出来的。当水渗入到羧甲基纤维素钠胶块内部时，亲水基少的地方发生膨胀，而亲水基多的地方在膨胀后与胶块分离，由于亲水基不均匀而使胶团分散的大小粒度不一；胶团内部处于水合膨胀状态，外部则结合一层水合物(结合水层)，胶团在初溶阶段是游离于胶液中，由于大小、形状不对称，并通过范德华力相互有规律地靠拢，结合水层逐渐形成网状结构，体积大，故有较强的粘结能力。

为了减小粘结泥浆的干燥收缩，配方中加入较多的瘠性料，由于重力作用这些瘠性料易沉淀而分层。羧甲基纤维素钠由于形成网状结构，其分子或离子像带子一样在泥浆中伸张并占据一定空间，防止了泥浆中微粒间引力的产生，使空间定性得到提高。特别是带负电荷的羧甲基纤维素钠阴离子与带负电荷的粘土粒子相斥，更加增大泥浆的悬浮性，能使泥浆中的粒子不易沉淀而分层。同时，羧甲基纤维素钠还能提高泥浆的表面张力，使泥浆具有较强的保水性能，防止粘结后水分从粘结泥浆中快速扩散到坯体中。从而避免因水分扩散过快而导致粘结泥浆的剧烈收缩，提高粘结强度。

由于羧甲基纤维素钠对泥浆性能具有显著的影响，其品质和用量对粘结效果也有较大的影响。因此需选择高聚合度、粘度较高、纯度较高，不含有色杂质，烧后无残留的羧甲基纤维素钠产品。试验表明，羧甲基纤维素钠加入量在0.5％时效果较好，太低则泥浆的保水性差，易出开裂。如超过0.5％时，泥浆稳定性反而降低，泥浆含水率增大，效果不好。

3.3泥浆陈腐工艺对粘结的影响

泥浆在一定的湿度下进行陈腐，使泥浆水分均匀。同时，陈腐又是一个氧化、水解和细菌活动的过程。通过陈腐使泥浆中的有机质变成腐植质，并使离子交换进一步趋于平衡，达到提高可塑性、结合性的目的。笔者对泥浆陈腐和不陈腐进行了对比试验，结果发现未陈腐的泥浆粘结后裂把率达17.4％。而陈腐了一周后再进行粘结，裂把率只有5.5％，粘结成功率远高于未陈腐的泥浆。

4　结论

(1)泥浆具有较好的保水性能和较小的干燥收缩率是干法粘结能否进行的决定性要素。羧甲基纤维素钠能显著提高泥浆的保水性能，增强泥浆的粘结能力。

(2)结合面的吻合程度及泥浆的陈腐、严格的接把操作工艺是干法粘结把的关键因素。

参考文献

[1]凌子炳，论釉浆添加剂羧甲基纤维素的选用m，山东陶瓷，1997，20(3)30-31，