CN104291683B - 一种熔块颗粒粘结剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种熔块颗粒粘结剂及其制备方法，所述熔块颗粒粘结剂包括以下组分的质量分数：非离子聚氨酯缔合型增稠剂3.8‐4.8％，凹凸棒石粘土1.8‐2.4％，消泡剂0.6‐1％，分散剂0.6‐1.6％，余量为溶剂。使用时，将熔块颗粒与熔块颗粒粘结剂混合均匀，施于坯体表面。另一种使用方法为将熔块颗粒先按设计好的图案铺设在坯体表面，再喷淋或淋釉一层熔块颗粒粘结剂在熔块颗粒的表面。本发明提出一种解决了熔块颗粒在进窑烧制时面对低负压的预热带容易被吸走问题的熔块颗粒粘结剂和一种生产设备和工艺简单的熔块颗粒粘结剂的制备方法，而且所制备的熔块颗粒粘接剂为中性，PH波动对性能无影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑陶瓷技术领域，尤其涉及一种熔块颗粒粘结剂及其制备方法。
背景技术
随着各种装饰效果的熔块颗粒的研制，将熔块颗粒布于砖坯上起到的不同的装饰效果的应用也越来越受到厂家的青睐，其带来的市场也是不可估量。目前，主要是通过布料方式在坯体表面或釉面上铺覆一定厚度的熔块颗粒(颗粒大小在15-150目)，并喷涂一层固定剂将颗粒固定在坯体表面，烧成后对釉面进行再加工，熔块颗粒的质量直接决定了砖坯装饰效果的好坏，生产中，太小的颗粒在烧成时容易引入针孔或气泡，更为重要的是细小颗粒(尤其是小于100目)由于质量较轻容易在窑炉的预热带由于低负压而被吸走。如果通过向熔块颗粒中添加粘结剂再以淋釉的方式，则可实现将微小颗粒均一地固定在坯体的表面，从而达到很好的应用。所以，急需研究一种熔块颗粒粘结剂连接微小熔块颗粒，采用淋釉等方式将微小熔块颗粒应用与实际生产，减少资源的浪费。
淋釉工艺要求加入熔块颗粒与粘结剂混合后流速低于50s(30℃，涂-4杯)，而且不能发生沉淀，熔块颗粒的固含量高于60％，但这是普通胶水或粘结剂难以实现的。目前国内对熔块颗粒粘结剂的研究比较少，市场上出现的少有产品也呈现出各种局限性。所以研究出加熔块颗粒后流动性好、悬浮性优异及固含率高的粘结剂将具有广阔的市场前景。
发明内容
本发明的目的在于提出一种解决了熔块颗粒在进窑烧制时面对低负压的预热带容易被吸走问题的熔块颗粒粘结剂，而且熔块颗粒粘接剂为中性，PH波动对性能无影响。
本发明的另一个目的在于提出一种生产设备和工艺简单的熔块颗粒粘结剂的制备方法。
为达以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种熔块颗粒粘结剂，包括以下组分的质量分数：非离子聚氨酯缔合型增稠剂3.8-4.8％，凹凸棒石粘土1.8-2.4％，消泡剂0.6-1％，分散剂0.6-1.6％，余量为溶剂。
更进一步说明，所述溶剂为水、二乙二醇乙醚中的至少一种。
更进一步说明，所述消泡剂为聚醚型GPE消泡剂。
更进一步说明，所述分散剂为三聚磷酸钠、聚丙烯酸钠中的至少一种。
更进一步说明，上述熔块颗粒粘结剂的使用方法，包括以下步骤：将熔块颗粒与熔块颗粒粘结剂混合均匀，施于坯体表面。
更进一步说明，熔块颗粒的颗粒大小为70-110目。熔块颗粒过大，在使用时有很多限制，例如不能将其与熔块颗粒混合，这样只能将其喷淋在布施好的熔块层上。当然，熔块颗粒过细，在烧制熔融时，也容易出现一些针孔缺陷。
更进一步说明，将混合后的熔块颗粒淋施于坯体表面。生产中，以淋釉的方式将混合后的熔块颗粒淋在坯体的表面。
更进一步说明，上述熔块颗粒粘结剂的另一种使用方法，包括以下步骤：将熔块颗粒先按设计好的图案铺设在坯体表面，再喷淋或淋釉一层熔块颗粒粘结剂在熔块颗粒的表面。此种方式使用时，对熔块颗粒的粒径无具体要求。
本发明还提供一种熔块颗粒粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
A、将非离子聚氨酯缔合型增稠剂溶于部分溶剂中，搅拌均匀；
B、加入分散剂和消泡剂，搅拌均匀；
C、加入凹凸棒石粘土和剩余的溶剂，搅拌均匀，搅拌时间为0.5-1.5h，得到熔块颗粒粘结剂；
以上原料按以下质量分数来配比：非离子聚氨酯缔合型增稠剂3.8-4.8％，凹凸棒石粘土1.8-2.4％，消泡剂0.6-1％，分散剂0.6-1.6％，余量为溶剂。
更进一步说明，整个制备过程在常温常压下搅拌。
更进一步说明，搅拌方式为简单混合搅拌。
优选地，在步骤A中使用的溶剂为二乙二醇乙醚，步骤C中使用的溶剂为水。因为非离子聚氨酯缔合型增稠剂在二乙二醇乙醚中的溶解度很高，将其先融入二乙二醇乙醚中，可以便于后续的混合，同时在步骤C中使用水作为溶剂也可以降低成本。若直接将非离子聚氨酯缔合型增稠剂融入水中，分散性较差，需要长时间搅拌，而采用二乙二醇乙醚预溶的方式，能很好的解决以上问题。
本发明的有益效果：1、解决了熔块颗粒在进窑烧制时面对低负压的预热带容易被吸走的问题，避免砖表面出现大量的针孔和气泡等瑕疵；2、在中性环境下使用；3、不含金属离子，对熔块颗粒在烧结时产生的颜色效果不存在影响。
具体实施方式
下面结合具体的实施例来进一步说明本发明的技术方案。
非离子聚氨酯缔合型增稠剂由于独特的增稠机理，有着良好的高剪切变稀作用和流平效果，所以开始逐渐取代传统增稠剂的地位。将非离子聚氨酯缔合型增稠剂、凹凸棒石粘土和助剂按一定比例混合，可制得在中性环境下使用、具有良好的增稠粘接效果的、不含金属离子的粘结剂，适用于建筑陶瓷行业中需要对熔块颗粒进行固定和粘接的工序中，对PH不敏感，所以不受PH限制。
非离子聚氨酯缔合型增稠剂含量对悬浮液的分层现象的影响-实施例组1
熔块颗粒粘结剂的制备-实施例组1
每100kg熔块颗粒粘结剂的组分：非离子聚氨酯缔合型增稠剂(Nae Woi Korea.，Ltd.公司，型号HIRESOL85)含量按下表1添加，凹凸棒石粘土2.0kg，聚醚型GPE消泡剂(从杭州菲尔化学工业有限公司购买)1kg，三聚磷酸钠1.6kg，余量为水。
上述熔块颗粒粘结剂按以下步骤制备：
A、按表1添加非离子聚氨酯缔合型增稠剂(Nae Woi Korea.，Ltd.公司，型号HIRESOL85))溶于其5倍质量的二乙二醇乙醚中，搅拌均匀；
B、加入聚醚型GPE消泡剂(从杭州菲尔化学工业有限公司购买)1kg和三聚磷酸钠1.6kg，搅拌均匀；
C、加入2.0kg凹凸棒石粘土和剩余的水量，搅拌均匀0.5-1.5h，得到熔块颗粒粘结剂，搅拌时间随非离子聚氨酯缔合型增稠剂的添加量增多而增多，可根据混合液中物料的溶解情况而定。
将325kg具有冰晶效果的熔块颗粒(从昆西卡罗比釉料公司购买，细度110目)加入实施例1制得的175kg的熔块颗粒粘结剂中，混合均匀，得熔块颗粒悬浮液，熔块颗粒固含量65％，无可见气泡，放置5天，流速和分层现象见表1。
运动粘度值μ：用涂-4杯在30℃下测定液体从规定孔径的孔流出所需的时间获取流速t，并可通过t＝0.223μ+6.0换算得出运动粘度值μ。
表1非离子聚氨酯缔合型增稠剂添加量的研究
从表1可得非离子聚氨酯缔合型增稠剂的添加量使悬浮液起到增稠作用的主要物质，测定上述实施例1-0～实施例1-6其pH值在7左右，可以在中性环境下使用，而且用于熔块颗粒的粘结中，由于不含金属离子，在起到对熔块颗粒在砖面上的粘结时，对熔块颗粒在烧结时产生的颜色效果不存在影响，同时也解决了熔块颗粒在进窑烧制时面对低负压的预热带容易被吸走的问题。聚醚型GPE消泡剂的添加可以根据粘结剂各组分物料混合时，混合液中出现气泡的多少来添加，起泡多的则需增添消泡剂的含量。
需要说明的是，这里给出的实施例为优选方式，对于其它组分或烧成工艺中只需做适用性调整即可，这是本领域技术人员可以参考工作经验进行适当调整。
凹凸棒石粘土含量对悬浮液的分层现象的影响-实施例组2
熔块颗粒粘结剂的制备-实施例2
每100kg熔块颗粒粘结剂的组分：非离子聚氨酯缔合型增稠剂(Nae Woi Korea.，Ltd.公司，型号HIRESOL85)4kg，凹凸棒石粘土含量按下表2添加，(实施例2-0～2-4)聚醚型GPE消泡剂(从杭州菲尔化学工业有限公司购买)1kg，三聚磷酸钠1.6kg，余量为水。
上述熔块颗粒粘结剂按以下步骤制备：
A、添加4kg非离子聚氨酯缔合型增稠剂(Nae Woi Korea.，Ltd.公司，型号HIRESOL85))溶于部分水中，搅拌均匀；
B、加入聚醚型GPE消泡剂(从杭州菲尔化学工业有限公司购买)1kg和三聚磷酸钠1.6kg，搅拌均匀；
C、按下表2的凹凸棒石粘土添加量来添加凹凸棒石粘土，并加入剩余的水量，搅拌均匀1h，得到熔块颗粒粘结剂；
将350kg绿色冰晶效果的熔块颗粒(从昆西卡罗比釉料公司购买，细度100目)加入实施例2制得的150kg的熔块颗粒粘结剂中，混合均匀，得熔块颗粒悬浮液，熔块颗粒固含量70％，无可见气泡，放置5天，流速和分层现象见表2。
对比实施例2-00
为了说明本发明的优点，本发明还提供对比实施例2-00将350kg绿色冰晶效果的熔块颗粒(从昆西卡罗比釉料公司购买，细度100目)加入150kg由羧甲基纤维素钠配制成的粘性水浆液中，混合均匀，得熔块颗粒悬浮液，熔块颗粒固含量70％，放置5天，流速和分层现象见表3。
表2凹凸棒石粘土含量对悬浮液的分层现象的影响
从表2可得使用羧甲基纤维素钠配制成的粘性水浆液其粘度值不高，不能有效的避免熔块颗粒被低负压吸走，而且存在气泡现象，与熔块颗粒混匀后的悬浮液不能长时间存放。此外，凹凸棒石粘土的添加量使悬浮液的增稠效率提高，凹凸棒石粘土具有良好的触变性能，可有效的防止熔块颗粒下沉，结合非离子聚氨酯缔合型增稠剂的使用，增大其增稠效果，使熔块颗粒粘结剂在常态下具有良好的稳定性。
凹凸棒石粘土含量对粘结剂的黏度影响-实施例组3
每100kg熔块颗粒粘结剂的组分：非离子聚氨酯缔合型增稠剂(Nae Woi Korea.，Ltd.公司，型号HIRESOL85)4.3kg，凹凸棒石粘土含量按下表3添加，聚醚型GPE消泡剂(从杭州菲尔化学工业有限公司购买)0.6kg，三聚磷酸钠1.2kg，余量为二乙二醇乙醚。
每100kg熔块颗粒粘结剂按以下步骤制备熔块颗粒粘结剂：
A、添加4.3kg非离子聚氨酯缔合型增稠剂(Nae Woi Korea.，Ltd.公司，型号HIRESOL85))溶于部分水中，搅拌均匀；
B、加入聚醚型GPE消泡剂(从杭州菲尔化学工业有限公司购买)0.6kg和三聚磷酸钠1.2kg，搅拌均匀；
C、按下表3的凹凸棒石粘土添加量来添加凹凸棒石粘土，加入剩余的水量，搅拌均匀1h，得到熔块颗粒粘结剂。
表3凹凸棒石粘土添加量对熔块颗粒粘结剂的流速的影响
从表3可得，随着凹凸棒石粘土添加量的增加，熔块颗粒粘结剂的流速越大，但当凹凸棒石粘土添加量到达一定量时，对液体的增稠粘接效果反而降低。此外，如果熔块颗粒是与熔块颗粒粘结剂一起混合使用时，由于熔块颗粒的加入，会使混合形成的悬浮液的流速大大的增加，而淋釉工艺要求加入熔块颗粒与粘结剂混合后流速低于50s(30℃，涂-4杯)，为了避免加入熔块颗粒后的悬浮液的流速过高，每100kg的熔块颗粒粘结剂中凹凸棒石粘土的成分优选为2.0kg左右，如果不需与熔块颗粒混合使用，则可以适量增添凹凸棒石粘土的量。
此外，凹凸棒石粘土的添加量也不宜过大，否则会影响熔块的装饰效果，特别是对透明度和表面效果影响较大，因此凹凸棒石粘土添加量以不超过2.4％为宜。
熔块颗粒粘结剂的制备-实施例组4
每100kg熔块颗粒粘结剂的组分：非离子聚氨酯缔合型增稠剂(Nae Woi Korea.，Ltd.公司，型号HIRESOL85)4.3kg，凹凸棒石粘土2.0kg，聚醚型GPE消泡剂(从杭州菲尔化学工业有限公司购买)0.8kg，聚丙烯酸钠0.6g，余量为水。
上述熔块颗粒粘结剂按以下步骤制备：
A、添加4.3kg非离子聚氨酯缔合型增稠剂(Nae Woi Korea.，Ltd.公司，型号HIRESOL85))溶于部分水中，搅拌均匀；
B、加入聚醚型GPE消泡剂(从杭州菲尔化学工业有限公司购买)0.8kg和三聚磷酸钠0.6kg，搅拌均匀；
C、加入2.0kg凹凸棒石粘土和剩余的水量，搅拌均匀1h，得到熔块颗粒粘结剂，测其流速为25.4s(30℃，涂-4杯)。需要说明的是，水作为溶剂可以使用二乙二醇乙醚来替换，聚丙烯酸钠作为分散剂可以使用三聚磷酸钠来替换也能实现本方案。
下文实施例中使用的砖坯结构，其坯体层的粉料化学组分(wt％)为：SiO2：70％，Al2O3：21％，CaO：1％，MgO：2％，K2O：2％，Na2O：3％，Fe2O3：0.5％，TiO2：0.5％。应当说明，以上砖坯的化学组分为示例性的，本领域技术人员可按生产要求选用不同的坯体层，在实际生产中，需要根据产地的原料条件，窑炉条件进行调整，这些都是本领域技术人员可以通过其工作经验来完成的，这里就不做额外赘述。
实施例4-1
将高温透明熔块颗粒(从昆西卡罗比釉料公司购买，80目)布料于经过印花工序的坯体表面上，然后喷涂一层实施例4制得的熔块颗粒粘结剂，送入窑炉中在1200℃烧成，磨边倒角，得到具有均匀分布、完整冰晶纹理的釉面砖成品。需要说明的是，本实施例4-1选用的高温透明熔块颗粒在烧结过程中稳定的铺展，在面釉层上形成银白色的冰晶纹理图案，熔块颗粒可以通过色釉料公司购买获得，同类熔块产品也能实现本方案。
对比实施例4-2
将与实施例4-1相同的高温透明熔块颗粒布料于经过印花工序的坯体表面上，然后喷涂一层由羧甲基纤维素钠配制成的粘性水浆液，送入窑炉中，在1200℃烧成，磨边倒角，得到具有冰晶纹理的釉面砖成品，但纹理中存在少量肉眼可见针孔，冰晶纹理的连续性不强。
通过实施例4-1与对比实施例4-2的釉面砖成品质量可以比较得出实施例4-1中的在具有冰晶效果的高温透明熔块颗粒层上喷淋了本发明熔块颗粒粘结剂，使高温透明熔块颗粒粘接在釉面上，并在经过窑炉的预热带时不受低负压影响，在釉面上较好地保留而没有被吸收。为了更进一步说明，下面提供实施例4-1制得的熔块颗粒粘结剂与对比实施例4-2中使用的粘性水浆液的运动粘度值μ比较，实验数据见表4。
表4实施例4熔块颗粒粘结剂与粘性水浆液的运动粘度值
| 编号 | 流速/s | 运动粘度值/(mm2/s) |
| 实施例4-1 | 25.4 | 86.99 |
| 对比实施例4-2 | 7.8 | 8.07 |
从表4可得，实施例4中的熔块颗粒粘结剂其运动粘度值是对比实施例4-1中使用由羧甲基纤维素钠配制成的粘性水浆液的运动粘度值10倍之多，在面对窑炉预热带的低负压时，能更好的粘接着熔块颗粒，使其保留下来不被吸走，大大的提高砖坯烧成后表面的纹理的完整性和平滑性，可避免因熔块颗粒被吸走缺失而可能遗留产生的针孔问题。
实施例4-3
将375kg红色冰晶效果的熔块颗粒(从昆西卡罗比釉料公司购买，细度70目)加入实施例4制得的125kg的熔块颗粒粘结剂中，混合均匀，得熔块颗粒悬浮液，熔块颗粒固含量75％，无可见气泡，流速为45.3s(30℃，涂-4杯)，悬浮液放置5天后仍无分层现象，可见本发明熔块颗粒粘结剂与熔块颗粒混匀后仍具有良好的稳定性。需要说明的是，本实施例4-3选用的红色冰晶效果的熔块颗粒在烧结过程中发生铺展，在面釉层上形成红色冰晶花的效果，熔块颗粒可以通过色釉料公司购买获得，同类熔块产品也能实现本方案。
将上述熔块颗粒悬浮液以淋釉的方式淋在经过印花工序的坯体表面，控制坯体表面熔块颗粒悬浮液的厚度为1.5mm，在窑炉中1150℃烧成，磨边倒角，得到的釉面砖成品，平整度高，形成的红色冰晶花纹理具有连续性和完整性，无肉眼可见的气泡和针孔。
对比实施例4-4
将同实施例4-4的375kg红色冰晶效果的熔块颗粒(从昆西卡罗比釉料公司购买，细度70目)加入125kg的胶水中，混合均匀，得熔块颗粒悬浮液，熔块颗粒固含量75％，流速为28.4s(30℃，涂-4杯)，悬浮液放置5天后出现分层现象，不具有良好的稳定性，使用前需要重新搅拌混匀。
将上述熔块颗粒悬浮液以淋釉的方式淋在经过印花工序的坯体表面，控制坯体表面熔块颗粒悬浮液的厚度为1.5mm，在窑炉中1150℃烧成，磨边倒角，得到的釉面砖成品，形成的红色冰晶花纹理存在间隔纹，不连续，且留有气泡。
为了更进一步说明，下面提供使用实施例4-3制得的熔块颗粒粘结剂的悬浮液与对比实施例4-4中使用胶水制得的悬浮液的运动粘度值μ比较，实验数据见表5。
表5实施例4-3与对比实施例4-4的对比实验数据
| 编号 | 流速/s | 运动粘度值/(mm2/s) | 放置5天后现象 |
| 实施例4-3 | 45.3 | 176.23 | 无分层出现 |
| 对比实施例4-4 | 28.4 | 100.45 | 出现分层 |
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种熔块颗粒粘结剂，其特征在于：包括以下组分的质量分数：非离子聚氨酯缔合型增稠剂3.8-4.8％，凹凸棒石粘土1.8-2.4％，消泡剂0.6-1％，分散剂0.6-1.6％，余量为溶剂；所述溶剂为水、二乙二醇乙醚中的至少一种；
所述消泡剂为聚醚型GPE消泡剂；
所述分散剂为三聚磷酸钠、聚丙烯酸钠中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种熔块颗粒粘结剂，其特征在于：使用时，其与熔块混合制成悬浊液的固含量为65％～75％。
3.根据权利要求2所述的一种熔块颗粒粘结剂，其特征在于：所述熔块颗粒的粒径为70-110目。
4.权利要求1-3中任一项所述的一种熔块颗粒粘结剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、将非离子聚氨酯缔合型增稠剂溶于部分溶剂中，搅拌均匀；
B、加入分散剂和消泡剂，搅拌均匀；
C、加入凹凸棒石粘土和剩余的溶剂，搅拌均匀，搅拌时间为0.5-1.5h，得到熔块颗粒粘结剂。
5.根据权利要求4所述的一种熔块颗粒粘结剂的制备方法，其特征在于：整个制备过程在常温常压下搅拌。
6.根据权利要求4所述的一种熔块颗粒粘结剂的制备方法，其特征在于：搅拌方式为简单混合搅拌。
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