2025.03.18 | 新闻

科普文章之干粒及釉料悬浮液异同点

                                         干粒及釉料悬浮液异同点

微信图片_20250318141533.jpg

目录



         1、 悬浮液特性
              a、固含量
              b、颗粒尺寸
              c、原材料
              d、物性分析
              e、悬浮液制备
         2、沉降与团聚现象
         3、化学助剂
            ‍‍
1. 悬浮液特性
       悬浮液浆料,无论是由干粒还是釉料组成,都包含液相部分——通常由水和一种或多种流变添加剂组成——以及需分散的固体成分。这是一个基本而广泛适用的定义。这个描述可能会让人认为这两种悬浮液在性质上有很大的相似性。
                             干粒悬浮液与釉料悬浮液的重要区别


特性

干粒悬浮液

釉料悬浮液

成分

玻璃质材料

生料或生料与熔块的混合物

熔块含量

熔块含量高

熔块含量根据实际需求而异

矿物原料含量

矿物原料含量低(或几乎没有)

含一定比例的矿物原料(如粘土、长石及石英等,有时含量高达90%)  

固体颗粒尺寸

粒径较大(最高可达0.2mm)

粒径较小(通常小于0.1mm)



        a) 固含量
       然而,如果我们更深入地探讨这两类悬浮液浆料的特性时,我们会立刻注意到它们之间的差异,尤其是在固体成分方面,这些差异可能非常重要。
       干粒是一种玻璃质材料,其成分相比传统釉料更为“精炼”。它通常应用于瓷砖最后一层或倒数第二层釉料中,烧制后暴露在外,直接与空气接触。因此,瓷砖除了满足特定的美学要求外,还必须满足特定的机械强度、抗污性和化学稳定性等。这同样适用于传统釉料,尽管施釉量可能有所差异,但传统釉料也必须为瓷砖提供相似(或至少相近)的化学和机械性能。
       干粒悬浮液中的固体成分在许多情况下包含了非常高比例的熔块,而釉浆中的固体成分则根据应用的不同而有所变化,并且总是含一定比例的矿物原料(如粘土、长石及石英等生料),这一比例会根据瓷砖所需的美学效果和应用类型而变化。


微信图片_20250318141539.jpg

陶瓷熔块介绍:                                                                                                    


       熔块是广泛应用于瓷砖生产中的原料,可以定义为具有特定化学组成的人工合成的玻璃材料,它是众多矿物原料经过高温熔融后再将熔体淬冷处理(快速冷却),然后将其研磨粉碎制得。不同组成的熔块适用于不同类型的釉料。熔块的广泛应用源于其相较于单纯矿物原料所具有的众多优势。最重要的优点包括:可提高瓷砖烧制过程中的釉面熔融性、增强生产批次间的可重复性、减少烧制阶段的气体排放(从而提高釉面质量)。这些特性使得熔块能够制造出卓越技术性能及美学性能的釉面效果,并且还能够开发出仅采用矿物原材料无法实现的新配方。                              
       熔块的生产涉及将矿物原料粉末混合物在熔炉中熔化,熔炉最高温度可超过1400°C(远高于标准辊道窑通常使用的1180-1280°C)。高温熔体随后掉入水中急冷处理,形成大约尺寸为1毫米厚的玻璃薄片。熔块经过冷却成片后,再在专用研磨机中干磨,得到非常细的粉末;或加入到水性悬浮液中,湿法研磨形成水性釉浆。
       显然,熔块的配方组成会影响并决定釉料或干粒悬浮液的物化和流变学特性。
       b) 颗粒尺寸
       干粒悬浮液和釉料悬浮液的差异不仅体现在它们所含的熔块含量上,还体现在固体成分的颗粒尺寸上。
       尽管这两种悬浮液中所含的无机成分相似(虽然比例不同),但总体而言,干粒悬浮液的特点是固体颗粒尺寸较大,这反过来有助于提高其技术美学性能。
       干粒悬浮液施釉后,一旦烧制熔化,获得的陶瓷釉面将变得更加透明且显示出较少的缺陷。事实上,和传统釉料比,玻璃质干粒在烧制过程中具有更好的熔融性。由于制备熔块的熔融工艺中,固体颗粒已经开始了玻璃化过程,因此,干粒在瓷砖烧制过程中释放的气体较少。更好的熔融性和较少的气体释放使得应用干粒悬浮液所形成的玻璃质釉面优于传统釉浆,尽管其颗粒尺寸较大。
微信图片_20250318141542.jpg


另一方面,传统釉浆中的固体成分不仅包含一定比例的矿物原料(大部分情况下,熔块应用的比例较低),而且通常被磨得更细,形成较小的颗粒尺寸。这意味着这些悬浮液除了因使用了一些性价比较高的原料外,其技术及美学性能在某些情况下也稍差。


       然而,这并不意味着应用釉料悬浮液会导致瓷砖性能差或不合时宜,但它确实强调,尽管两者相似,但这两种悬浮液也存在一些差异。
       此外,值得注意的是,这一细节解释了为何使用两种不同尺寸的颗粒:釉浆中较小尺寸的颗粒有助于在窑炉内进行烧结和玻璃化过程。釉料颗粒越小,它们在烧制过程中反应活性越强。理解这一点至关重要,因为在烧制过程中,釉料颗粒会发生物化反应,产生一定量的气体,这些气体可能会对产品最终效果产生负面影响。
       还需要记住的是,由于瓷砖快速烧制,釉料成分的熔化和玻璃化过程可能不完全。然而熔块的颗粒尺寸较大,但是熔块已经经历了预玻璃化过程,从而常常带来更优的效果,通常优于釉料悬浮液所得到的结果。
       在干粒悬浮液中,由于干粒已经历预玻璃化过程,而釉料悬浮液在没有预玻璃化的情况下会需要更高的烧成温度,超过标准工业烧制周期所用的温度。
       在干粒悬浮液中,干粒已经熔透,玻璃基本上已经形成;而在釉料悬浮液中,玻璃化过程完全发生在瓷砖烧制阶段。这也是为什么传统釉料悬浮液中通常包含矿物原料和熔块,因为这样可以促进釉面更好的熔融。
       c) 原材料
       矿物原料的选择也会根据悬浮液的类型而有所不同,通常可以说,在干粒悬浮液中,需减少或限制粘土含量的使用倾向。因为,粘土在某种方式上可能会影响烧制后釉面的最终效果。例如,它可能影响釉层透感或导致颜色差异。
       d) 物性分析‍‍
       除了这两种类型悬浮液的各种成分不同外,从物理角度来看,它们的差异是什么?
       简单来说,可以认为较大尺寸颗粒的重量对应着更高的比重(干粒悬浮液);而较小尺寸颗粒的重量则对应着较小的比重(釉料悬浮液)。这意味着什么呢?
       这意味着悬浮液中的固体成分会受到不同的重力作用(在我们这个特定的案例中,是指受到向下的吸引力),并且这一作用取决于它们的颗粒重量。这个说法表明,较大的颗粒会受到更大的吸引力,沉降更快。
       e) 悬浮液制备
       釉料悬浮液和干粒悬浮液的制备过程明显不同。对于釉料悬浮液,通常将矿物原料、水和流变添加剂添加到球磨机中,启动研磨过程,这不仅能确保各种成分的完美混合,还能将悬浮液的颗粒尺寸减少到所需的程度。
       另一方面,干粒悬浮液的制备在某些方面更简单且更快捷:干粒仅需在水中分散,并借助特定的流变添加剂即可完成,这相比釉浆制备过程节省了时间和能耗。这意味着什么呢?

2. 沉降与团聚现象


       这两种悬浮液一旦确定了主要区别,就很明显它们各自需要具有不同特性的化学物质来应对各种实际应用情况。

       首先,最明显的方面是添加剂的悬浮特性,这些特性会随浆料中固体颗粒的重量/颗粒尺寸而变化。简而言之,添加剂的特性必须根据悬浮液的参数进行调整,其中颗粒尺寸起着重要作用。

       另一个需要考虑的是,固体颗粒越小,比表面积越大,它们的相互作用就越强。较小的颗粒尺寸对应着更大的表面积,而更大的表面积意味着颗粒之间发生相互作用(无论是吸引还是排斥作用)的概率更高。这并不总是好事。

       根据相互作用的类型,当不希望发生时,可能会出现多个问题。例如,相互吸引作用,特别是在二价或三价阳离子存在时,可能导致固液分离和絮凝现象。当颗粒发生不适当的接触时,它们往往会聚集,脱离溶剂并增加沉降速率。为防止这一现象,在浆料中加入解胶剂无疑是最直接和有效的解决方案。

       另一方面,过于强烈的相互排斥作用,在某些情况下可能导致浆料的瞬间凝胶化,浆料粘度骤升,进而影响正常浆料的状态。

微信图片_20250318141545.jpg

事实上,理想的状况是,颗粒与颗粒间存在适当的排斥力,保持它们在合适的距离,从而创造出对浆料稳定所需的平衡。

       为了正确应对这些现象并确保悬浮液的适当稳定性,必须考虑不同的场景以及釉料和干粒悬浮液的异质成分。这不仅需要不同种类的添加剂,还需要同一类别中的不同添加剂,它们的特性必须根据特定的需求进行定制。每种悬浮液类型都需要不同的添加剂。


3. 化学助剂

       首先,粘结剂几乎总是存在于悬浮液中,它在促进浆料体系均匀性方面起着至关重要的作用,无论是在施釉过程还是在之后的工艺中。它们还确保了固体颗粒在液体成分蒸发或渗入到陶瓷坯体后,能与坯体保持强的粘结性能。尽管“粘结剂”一词可能仅暗示粘附作用,但陶瓷中的粘结剂,其作用在某些方面更为多功能或更灵活,涵盖了浆料的均匀性、粘结能力和沉降性等概念。

       考虑到这一点,不难理解,用于釉料悬浮液的粘结剂必须具有与用于干粒悬浮液的粘结剂非常不同的流变特性。虽然两者都在粘结性能上发挥作用,但应提供给不同悬浮液的流变特性显然不同。简而言之,为了实现允许正确应用的相同的假流变行为,由于与固体成分的不同相互作用,化学助剂需要具有不同的特性。

       

      干粒悬浮液

       固体颗粒尺寸较大且比重大的颗粒 → 其小的表面积和颗粒间较弱的相互作用:

       需抵抗较高的沉降速率;

       在湿法应用过程中,促进悬浮液的均匀性;

       需确保釉面良好的流平性能,并在干燥后实现强的粘结性能;

       

       釉料悬浮液

       其固体颗粒尺寸较小,并且包含矿物原料:       

       其悬浮性能可能较弱,需要强力抵抗由大量细颗粒引起的相互作用效应;

       再次强调,釉面需获得良好的平整性能,并在干燥后釉面的粘结性能也是至关重要的;

       尽管粘结剂的名称中有“粘附”之意,但它们通常在多个方面发挥作用。例如,某些粘结剂既可以作为粘附剂,也可以作悬浮剂。有些粘结剂在某个方向上的作用比在另一个方向上更强,通常,它还会影响浆料体系的粘度值。

       事实上,粘结剂有助于使浆料体系中的液体部分变得更粘稠,由于这种增稠作用,它们可以抵抗随着时间推移可能发生的沉降现象。在物理层面上,粘度值的增加有助于抵消重力的影响,或者更准确地说,可减缓沉降的时间。实际上,如果我们理想化地考虑这些悬浮液的沉降过程(假设时间是无限的),这是不可避免的,并且是很难彻底抵抗的。然而,可以采取适当措施尽量减少在操作过程中、生产线上发生沉降的可能性。

微信图片_20250318141548.jpg


釉料悬浮液与干粒悬浮液粘结剂与悬浮剂的异同分析:

       由于不同悬浮液具有不同的流变特性,粘结剂和悬浮剂(更广泛地说,是化学助剂)必须考虑到这些差异。众所周知,悬浮液中涉及到多个变量(这些变量总是在相互平衡的状态中),因此,其性能的对比可能相当广泛,且在某些方面近似度可能很高。然而,在相同的近似度下,我们可以关注某些特定的方面。

       干粒悬浮液和釉料悬浮液的粘结剂之间最重要的区别在于它们的悬浮作用,或者说,它们帮助减少沉降现象的作用。从流变学的角度来看,这一差异至关重要。根据颗粒尺寸的不同,可以明显看出,釉料悬浮液本身不容易沉降,因此其悬浮作用已经存在,但并不总是特别强烈。这一看似简单的原理,实际上揭示了不同体系中所涉及的物质的化学性质差异。




联系我们

手机:151 5331 5233(销售)
           182 6431 9777(技术)
电话:+86 533 5260333
地址:山东省淄博市日日顺建陶工业园