CN106810230B

CN106810230B - 用于3d打印的龙泉青瓷膏体的制备方法

Info

Publication number: CN106810230B
Application number: CN201710098447.0A
Authority: CN
Inventors: 郭兴忠; 尹朋岸; 张鹤; 金逸林; 余力平; 杨辉
Original assignee: Longquan Jinhong Porcelain Co ltd
Current assignee: Longquan Jinhong Porcelain Co ltd
Priority date: 2017-02-23
Filing date: 2017-02-23
Publication date: 2020-05-08
Anticipated expiration: 2037-02-23
Also published as: CN106810230A

Abstract

本发明公开了一种用于3D打印的龙泉青瓷膏体的制备方法，包括如下步骤：1)、配料：龙泉青瓷原料由以下重量含量的成分组成：石英砂25％～30％、滑石4％～6％、钾长石20％～22％、砂石28％～32％、高岭土14％～16％；2)、将龙泉青瓷原料湿法球磨并烘干，得到青瓷粉料；3)、在步骤2)所得到的青瓷粉料中按比例加入去离子水、聚乙二醇溶液、丙三醇、液体石蜡进行均匀混料，得到均质泥料；4)、将步骤3)所得的均质泥料进行真空练泥、困料1～3d后，得到用于3D打印的龙泉青瓷膏体。

Description

用于3D打印的龙泉青瓷膏体的制备方法

技术领域

本发明属于青瓷膏体制备技术领域，具体涉及一种用于3D打印的龙泉青瓷膏体的制备方法。

背景技术

龙泉青瓷是我国特色传统制瓷珍品，主要以釉色吸引人，是最著名的颜色釉瓷器品种。它现阶段的杰出代表是早在南宋时烧制出晶莹如玉的粉青釉和梅子青釉，达到颠峰，青如玉、明如镜、声如磬，赏心悦目。龙泉窑是中国陶瓷史上烧制年代最长、窑址分布最广、产品质量最高、生产规模和外销范围最大的青瓷名窑，在中国陶瓷史上有重要地位。

龙泉青瓷传统的生产方式是以手工生产为主，青瓷生产从原料、配方加工、成型、烧成到成品需要经过十四道主要工序。近十几年来，经过青瓷工艺大师及科技人员的创新研究，引进国外先进技术，逐渐形成了科学规范的生产工艺流程，在釉料加工、成型、烧成工艺、装饰工艺、包装装潢等方面取得了较大的进步，使龙泉青瓷作为龙泉经济社会发展和区域综合竞争能力的最为重要的文化力资源，形成了独具特色的龙泉青瓷产业。

但应该看到，目前龙泉青瓷传统制造工艺存在诸多问题：1)、制作工艺复杂冗长，生产工序繁杂琐碎，使龙泉青瓷产品结构与性能难以控制，产品工艺性与艺术性难以兼顾；2)、坯体成型受成型方法限制，坯体形状简单，坯体均匀性不易控制，易变形开裂；3)、手工操作劳动强度大，产品产量低，成品率与可靠性不高，制约着高端产品的规模化效应；4)、先进技术如信息技术、计算机技术、智能技术等在青瓷中的应用还相当滞后，科技创新不足。这些因素严重限制了龙泉青瓷新材料、新产品的开发及应用，极大地制约着龙泉青瓷多元化产业的发展。如何改进青瓷制作工艺，创新发展龙泉青瓷新产品、新工艺、新设备，已成为龙泉青瓷产业发展的必然趋势。

针对龙泉青瓷产品传统制造工艺特别是坯体成型存在的技术难题，根据“层层打印，逐层堆积”的3D打印制造原理，研发适合于堆积法制造青瓷产品的新材料体系，实现3D打印制造技术在龙泉青瓷产品设计与产业化中的应用；这是本行业目前期待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有良好的塑性的用于3D打印的龙泉青瓷膏体制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于3D打印的龙泉青瓷膏体的制备方法，包括如下步骤：

1)、配料：龙泉青瓷原料由以下重量含量的成分组成：石英砂25％～30％、滑石(江西广丰滑石)4％～6％、钾长石20％～22％、砂石(大同砂石)28％～32％、高岭土(湖南衡阳高岭土)14％～16％；

2)、将龙泉青瓷原料湿法球磨并烘干(烘干后过筛)，得到青瓷粉料(为均匀、细腻的青瓷粉料)；

3)、在步骤2)所得到的青瓷粉料中加入去离子水、聚乙二醇溶液、丙三醇、液体石蜡进行均匀混料(混料时间为30～60min)，得到均质泥料；

去离子水与青瓷粉体的质量比为25～67％；

所述聚乙二醇溶液的质量浓度为3～10％，聚乙二醇溶液与青瓷粉料的质量比为1.5～2.5％；

所述丙三醇与青瓷粉料的质量比为1％～2％；

所述液化石蜡与青瓷粉体的质量比为0.5％～1.5％；

4)、将步骤3)所得的均质泥料进行真空练泥、困料1～3d后，得到用于3D打印的龙泉青瓷膏体。

作为本发明的用于3D打印的龙泉青瓷膏体的制备方法的改进：所述步骤2)的湿法球磨为：按照龙泉青瓷原料：球石：水＝1：2：0.5的质量比，将龙泉青瓷原料、水和球石加入到球磨罐中进行球磨，球磨时间为2～5小时。

作为本发明的用于3D打印的龙泉青瓷膏体的制备方法的进一步改进：所述步骤2)中，将用湿法球磨得到的龙泉青瓷原料烘干(80℃烘干至恒重)后过筛，得粒径为1～100μm的青瓷粉料。

作为本发明的用于3D打印的龙泉青瓷膏体的制备方法的进一步改进：所述步骤4)中，采用TCLJ-80BV型真空练泥机进行真空练泥，练泥次数为3～7次。

备注说明：每次真空练泥的工艺参数为：练泥机转速为20r/min，真空泵功率为4kW，每次练泥时间约为1～2小时。

作为本发明的用于3D打印的龙泉青瓷膏体的制备方法的进一步改进：所述步骤4)中，所述困料为将真空练泥后的所得物于18～22℃的温度、80％～90％的相对湿度下陈腐1～3天。

作为本发明的用于3D打印的龙泉青瓷膏体的制备方法的进一步改进：

所述步骤1)中，龙泉青瓷原料由以下重量含量的成分组成：石英砂29％、江西广丰滑石5％、钾长石21％、大同砂石30％、湖南衡阳高岭土15％；

所述步骤3)中，聚乙二醇选用聚乙二醇2000，聚乙二醇溶液的质量浓度为5％，聚乙二醇溶液与青瓷粉料的质量比为2％；丙三醇与青瓷粉料的质量比为1.5％；液化石蜡与青瓷粉料的质量比为1％；去离子水与青瓷粉料的质量比为43％。

在本发明中：聚乙二醇选用聚乙二醇2000；液化石蜡、丙三醇为工业级。

本发明中膏体的可塑性通过调节去离子水、聚乙二醇溶液、丙三醇、液化石蜡的添加量来调节；该膏体的塑性指标采用可塑性测定仪(Ksy-45型)测定。膏体的可塑性由膏体的屈服值和变形量共同决定，膏体的屈服值随含水量的增加而减小，而膏体的最大变形量却随含水量的增加而加大，因此，合适的含水量可以让膏体的可塑性达到最佳。聚乙二醇作为增稠剂，通过粘附在青瓷粉料的颗粒表面，形成粘性薄膜，从而使坯料增加可塑性；而液体石蜡均匀分散于水，可以湿润龙泉青瓷粉体，在挤出时在膏体外层形成液相富集层，降低挤出阻力；丙三醇的亲水基团羟基可以从空中吸收水分，保持龙泉青瓷膏体的储存稳定性。

均质泥料中青瓷粉料的固相含量为60％～80％，固相含量＝青瓷粉体的重量÷(青瓷粉体的重量+去离子水)。

本发明具有以下技术优势：

1、本发明制备的用于3D打印的龙泉青瓷膏体具有良好的贮存性能、塑性以及剪切不拖尾性能。

2、本发明制备青瓷膏体的工艺相对简单，反应条件比较温和，设备要求简单，解决了传统陶瓷成型周期长、坯体形状简单、坯体均匀性不易控制、易变形开裂等问题。

3、本发明制备出来的青瓷膏体是一种综合性能优良、具有良好前途的用于3D打印的龙泉青瓷膏体材料。

综上所述，本发明制备所得的龙泉青瓷膏体能用于3D打印。本发明采用聚乙二醇溶液为增稠剂、丙三醇为保湿剂、液化石蜡为脱模剂，与青瓷粉料进行配比后，通过球磨、混合、练泥挤出等几道工序制备成用于3D打印的龙泉青瓷膏体。解决了坯体成型受成型方法限制，坯体形状简单，坯体均匀性不易控制，易变形开裂等问题，配制出的青瓷膏体具有良好的塑性，剪切不拖尾性能以及贮存性能，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此。

实施例1、一种用于3D打印的龙泉青瓷膏体制备方法，依次进行如下步骤：

1)、配料：龙泉青瓷原料由以下重量含量的成分组成：石英砂29％、江西广丰滑石5％、钾长石21％、大同砂石30％、湖南衡阳高岭土15％；

2)、将龙泉青瓷原料湿法球磨，具体如下，按照龙泉青瓷原料：球石：水＝1：2：0.5的质量比，先将龙泉青瓷原料和水混合，然后加入球石进行球磨，球磨时间为4小时。球磨结束后于80℃烘干至恒重，过150目筛，得粒径为1～100μm的青瓷粉料。

3)、以去离子水为分散介质，以质量分数为5％的聚乙二醇溶液为增稠剂，以丙三醇为保湿剂、以液化石蜡为脱模剂；聚乙二醇选用聚乙二醇2000；

将步骤2)所得到的青瓷粉料与去离子水、聚乙二醇溶液、丙三醇、液化石蜡按比例配置后进行均匀混料0.5小时，得到均质泥料；所述聚乙二醇溶液与青瓷粉料的质量比为2％；丙三醇与青瓷粉料的质量比为1.5％；液化石蜡与青瓷粉料的质量比为1％；去离子水与青瓷粉料的质量比为43％。

此时，均质泥料中青瓷粉料的固相含量为100％÷(100％+43％)＝70％。

4)、将步骤3)制备好的均质泥料采用TCLJ-80BV型真空泥练机进行练泥3次，每次真空练泥的工艺参数为：练泥机转速为20r/min，真空泵功率为4kW；每次练泥时间约为2小时。然后困料，即，将真空练泥后的所得物于20℃的温度、80％～90％的相对湿度下陈腐3天；得到青瓷膏体。

得到的青瓷膏体其可塑性指数为16.58Kg·cm，具有良好的塑性、贮存稳定性以及剪切不拖尾性能。

对比例1、取消实施例1中聚乙二醇溶液的使用，即，聚乙二醇溶液与青瓷粉料的质量比由2％改成0％，其余同实施例1。

得到的青瓷膏体可塑性指数为4.25Kg·cm，膏体塑性较差，不能保持良好的条状，不易挤出成型。

对比例2、取消实施例1中丙三醇的使用，即，丙三醇与青瓷粉料的质量比由1.5％改成0％，其余同实施例1。

所得的青瓷膏体可塑性指数为14.12Kg·cm，可塑性与剪切不拖尾性能良好，但在30min后明显的变硬，无法长期的贮存。

对比例3、将实施例1中的增稠剂聚乙二醇2000改成聚乙二醇400，用量不变；其余等同于实施例1。

得到的青瓷膏体可塑性指数为8.67Kg·cm，膏体可塑性指数一般，剪切时有拖尾现象发生。

对比例4、龙泉青瓷原料改成由以下重量含量的成分组成：石英25％、滑石5％、长石35％、砂石20％、高岭土15％；其余等同于实施例1。

得到的青瓷膏体可塑性指数为10.22Kg·cm，青瓷膏体的可塑良好，但成型后的坯体干燥收缩较大，对坯体的烧结不利。

对比例5-1、减少去离子水的用量，使去离子水与青瓷粉料的质量比为17.6％，此时，均质泥料中青瓷粉料的固相含量为85％，其余等同于实施例1。

得到的青瓷膏体可塑性指数为7.8Kg·cm，膏体塑性不佳。

对比例5-2、增加去离子水的用量，使去离子水与青瓷粉料的质量比为80％，此时，均质泥料中青瓷粉料的固相含量为55.6％，其余等同于实施例1。

得到的青瓷膏体可塑性指数为12.2Kg·cm，青瓷膏体的可塑良好，但成型后的坯体干燥收缩较大，对坯体的烧结不利。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干具体实施例。显然，本发明不局限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或者联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.用于3D打印的龙泉青瓷膏体的制备方法，其特征是包括如下步骤：

1)、配料：龙泉青瓷原料由以下重量含量的成分组成：石英砂29％、滑石5％、钾长石21％、砂石30％、高岭土15％；

2)、将龙泉青瓷原料湿法球磨并烘干后过筛，得粒径为1～100μm的青瓷粉料；

湿法球磨为：按照龙泉青瓷原料：球石：水＝1：2：0.5的质量比，将龙泉青瓷原料、水和球石加入到球磨罐中进行球磨，球磨时间为2～5小时；

3)、在步骤2)所得到的青瓷粉料中加入去离子水、聚乙二醇溶液、丙三醇、液体石蜡进行均匀混料，得到均质泥料；

去离子水与青瓷粉料的质量比为43％；

聚乙二醇溶液的质量浓度为5％，聚乙二醇溶液与青瓷粉料的质量比为2％，聚乙二醇选用聚乙二醇2000；

丙三醇与青瓷粉料的质量比为1.5％；

液化石蜡与青瓷粉料的质量比为1％；

2.根据权利要求1所述的用于3D打印的龙泉青瓷膏体的制备方法，其特征是：所述步骤4)中，采用TCLJ-80BV型真空练泥机进行真空练泥，练泥次数为3～7次。

3.根据权利要求2所述的用于3D打印的龙泉青瓷膏体的制备方法，其特征是：所述步骤4)中，所述困料为将真空练泥后的所得物于18～22℃的温度、80％～90％的相对湿度下陈腐1～3天。