[发明专利]陶瓷釉的流变改进剂

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷釉的流变改进剂，其包括：可水溶胀的粒状粘土、羧甲基纤维素和可能的另一种天然树胶。

在另一个方面，本发明涉及陶瓷釉和使用上述流变改进剂制备的釉粉浆，其可用于对生坯陶瓷和烧制陶瓷（例如工艺品、餐具、瓷砖和卫生洁具）进行上釉。

技术背景

大部分传统的陶瓷制品，例如瓷砖和卫生洁具，是由赋予物体形状和机械性质的陶瓷体制成的；所述陶瓷体通常具有一定的孔隙率，并且美感较差。

所述陶瓷体(其被称为“生坯”，或，“烧制的”)通常涂覆了一层陶瓷层，称为陶瓷釉；所述陶瓷釉通过烧制烧结，由此获得合适的表面美感，同时成为防流体渗漏的屏障；事实上，在烧制后，陶瓷釉的孔隙率通常为零，并且通常耐磨，能耐受化学试剂如酸、碱、染料的侵蚀。

釉可通过在陶瓷体表面上干粉刷干燥的混合物，或通过在陶瓷体表面上施涂分散/悬浮在合适载剂中的釉进行施涂。传统的液体陶瓷釉是各种粉末状矿物质和金属氧化物的悬浮液，其可通过将陶瓷件直接浸入到釉中，将釉倾倒到陶瓷件上，用喷枪或类似工具将其喷涂到陶瓷件上、用刷子或能实现所需效果的任意工具进行施涂。

液体陶瓷釉，也称为釉粉浆，通常包含分散在水中的二氧化硅，用来形成玻璃，也呈玻璃料（预烧制的玻璃质组分）的形式，并掺合金属氧化物的混合物，通常以预处理的天然生成的矿物质的形式，例如钠、钾和钙的氧化物，其作为助熔剂并使得釉在特定的温度下熔化；氧化铝，用来使釉变硬并防止其从陶瓷件上流下；陶瓷颜料，例如：用于使很多不同颜色变深的二氧化锰325；用于红色、绿色和蓝色的碳酸铜；用于有活力的蓝颜料的氧化钴和碳酸钴；以及用于粉色、红色和绿色的氧化铬。

由于大部分上述成分是重成分，为了在烧制前后获得合适的涂层，需要向液体陶瓷釉中至少添加一种流变改进剂，从而有助于将原釉批料保持悬浮状态并控制其流动性质。

流变改进剂是一种添加剂，其可以适当地调节釉的不同参数，例如：粘度、假可塑性、触变性、结合性和保水性性质，这对于本领域技术人员是熟知的。典型的流变改进剂是助悬剂和增稠剂。

助悬剂改善了分散液的稳定性和流动性，还允许更高百分数的悬浮固体可以结合到分散液中。水可溶胀的粘土是优选的助悬剂之一。这些粘土的例子是膨润土、蒙脱石、高岭石、锂蒙脱石、绿坡缕石、蒙皂石等等。最常用的粘土是标准膨润土，其可包含少量的铁。另一种有用的粘土是锂蒙脱石，其非常可塑并且不含铁，其属于蒙皂石矿物质家族。其以各种商业名出售，包括and合成的蒙皂石也可用于相同目的。

增稠剂，其具有结合、成膜、助悬和保水性质，是天然产生或合成衍生的水溶性聚合物树胶，例如黄原胶、海藻酸、阿拉伯树胶和黄蓍胶。改进的纤维素醚树胶，例如羟乙基纤维素、甲基纤维素、甲基羟丙基纤维素和羧甲基纤维素钠可以使用。同样有用的是合成的聚合物，例如（一种高分子量基于丙烯酸的聚合物）和聚乙烯基吡咯烷酮及其共聚物。合成的聚合物，由于其相比于天然树胶更倾向于造成分散液不希望的胶凝，因此是不太优选的。

即使增稠剂可在陶瓷釉中单独使用，它们通常与助悬剂联合使用，因为助悬剂在改善陶瓷釉的流变特征方面起协同作用。

不幸的是，流变改进剂，尤其是水可溶胀的粘土，常常在厚的釉粉浆中难以溶解，如果不搅拌足够长时间和/或使用高剪切混合器，它们会在釉粉浆中产生团块或聚集体。该问题可通过以下办法解决：

·将流变改进剂预溶解在水中，并将该溶液放置数小时（最多24小时）使其熟化；

·对釉粉浆实施长的搅拌时间；

·使用非常有效的混合器。

所有的这些措施均减少了产能，并增加了方法的成本和复杂性。

制备后，将该釉粉浆筛分以消除残留的杂质和聚集体。如果没有完全溶解，流变改进剂的团块或聚集体可显著增加筛分所需的时间。

另外，流变改进剂的部分分解需要对釉粉浆进行耗时的粘度校正，如果不进行校正，则会在最终产品上造成严重的釉缺陷，例如流平问题、流挂或表面涂布不均，这对于本领域技术人员是熟知的。

我们惊奇的发现，至少一种可水溶胀的粒状粘土、至少一种羧甲基纤维素（CMC）、以及可选地另一种天然树胶，可适当地配制以获得快速溶解的流变改进剂，其可以任选地以粉末形式添加至釉粉浆，避免了耗时的预溶解步骤，并同时显著减少团块的形成。另外，该流变改进剂使釉具有良好的流变行为，避免了掉落或染色问题，且具有很好的粘合作用，其避免了在烧制前表面涂布不均及干釉的释放。

术语“可水溶胀的粒状粘土”是指粉末形式的粘土，其能够吸收水，并已经进行过制粒加工。