CN1702056A - 陶瓷色料的优质化处理方法和陶瓷色料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷色料的优质化处理方法，包括如下步骤：采用超细设备对陶瓷色料进行超微细化处理；干燥超微细化后的粉体得到成品。本发明并公开了一种平均粒度为0.1～1.8μm的陶瓷色料。本发明有益的技术效果在于：将色料进行超细处理后，不仅能够大大缩短烧成的时间，还能够减少色料的使用量，既节能又降低了成本，同时烧成后的陶瓷具有优良的性能，表面吸水率和色彩鲜艳度都优于常规色料烧制的产品。
Description
【技术领域】
本发明涉及陶瓷工艺，具体涉及一种陶瓷色料的优质化处理方法和陶瓷色料。
【背景技术】
陶瓷行业是一个历史极其悠远的行业，从古到今其发展历程经历了原料、工艺、品种从单一到多样化，在这个过程中，陶瓷行业的负面影响也日益突出，如高能耗、废气(SO2、CO2)、废渣。这些因素不仅制约了陶瓷业的发展，而且严重污染了当地的环境，不解决这些问题，陶瓷行业的发展必将走入死胡同。佛山陶瓷产品的产量占全球总产量的三分之一强。如何使生态环境与产业协调发展，已成为极其迫切需要解决的问题。
色料是陶瓷行业所使用的必须原料，传统陶瓷工艺所用的色料其粒度为400～1250目，采用这样的色料来进行烧制，所需时间较长，色料使用量也较大，即耗费能源又增加成本。
纳米技术是二十一世纪最具革命性的三个领域之一，它是在1～100纳米(1纳米等于1毫米的百万分之一，相当于4-6个原子的大小)尺度的空间内，研究电子、原子集团和分子集团的组合、运动规律及特性的崭新科学技术。
物质的尺度到了纳米级后，由于表面电子费米面的变化(Kubo效应)导致了纳米材料具有表面效应、体积效应、宏观量子效应、界面相关效应等，从而使其具备奇异性和反常性，能使多种多样的材料改性，用途极为广泛。
纳米材料作为工业应用的新材料，是进入20世纪80年代后发展起来的，从其一诞生，就因广泛的商业前景而被美国材料学会誉为21世纪最有前途的材料，是一次技术革命，从而将引起21世纪又一次产业革命。如何将新兴的纳米技术应用到传统的陶瓷产业中，是一个值得研究的课题。
【发明内容】
本发明的目的在于提出一种能够在使用中降低陶瓷烧制成本，缩短烧制时间，同时提高发色效果的陶瓷色料的优质化处理方法和陶瓷色料。
实现上述目的的一个技术方案是：一种陶瓷色料的优质化处理方法，包括如下步骤：
1)采用超细设备对陶瓷色料进行超微细化处理；
2)干燥超微细化后的粉体得到成品。
所述步骤1)可采用包括如下几个分步骤的过程来实现：
1a)若陶瓷色料的细度满足超细设备的进料要求，则直接进行下一步骤，若其细度低于超细设备的进料要求，则先对其进行粗磨，制成粒度符合要求的粉体；
1b)将上述粉体制成固含量不小于40％的浆料；
1c)使用超细设备对浆料进行研磨粉碎，使得粉体粒度为0.1μm～1.8μm。
在步骤1c)中，超细设备粉碎后粉体的平均粒度优选为0.12～0.45μm。
步骤1a)中可使用雷蒙磨或球磨，将原料制成粒度为200～325目的粉体。
实现本发明目的的另一个技术方案是，一种陶瓷色料，其平均粒度为0.1μm～1.8μm。
优选的是，所述陶瓷色料的平均粒度为0.12～0.45μm。
采用上述技术方案，本发明有益的技术效果在于：1)将色料进行超细处理后，不仅能够大大缩短烧成的时间，还能够减少色料的使用量，既节能又降低了成本，同时烧成后的陶瓷具有优良的性能，表面吸水率和色彩鲜艳度都优于常规色料烧制的产品。2)实验表明，将色料制成平均粒度为0.12～0.45μm左右的粉体，能够达到极好的效果，此时色料的用量将下降到原来的1/2～1/4，烧成时间也大大缩短，同时，陶瓷更光亮、更鲜艳，并且可以适应数码印刷设备和工艺。
下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步的详细说明：
【附图说明】
图1是一种超细分级磨结构示意图。
图2是不具有导流孔的叶片示意图。
图3是具有导流孔的叶片示意图。
【具体实施方式】
一种陶瓷色料的优质化处理方法，其工艺流程为：
1)首先采用超细设备对陶瓷色料进行超微细化处理。一般而言，由于陶瓷色料粒度已大于200目，符合绝大多数超细设备的进料要求，可以直接进行超微细化处理；如果是粒度过粗的，可先经过雷蒙磨等球磨机或高压辊压磨进行粗磨，以制成超细设备可以接受的粉体，按照现有一般超细设备的要求，进料粉体的粒度在200～325目之间都是允许的。
另外，根据超细设备的工作方式的不同，对于湿法研磨的设备还要将粉体制成符合其要求的浆料，一般固含量在40％以上都是可行的，当浆料固含量为100％时，则适用干法研磨的超细设备。至于超细设备的选择，可根据处理量以及具体原料的特点来进行，一般可选搅拌磨、振动磨、气流磨等超细设备，优选本发明中提供的超细分级磨。经超细设备研磨粉碎后，出料粉体粒度控制在0.1μm～1.8μm之间都是适合的，粉体的平均粒度在0.12～0.45μm左右时能够达到最佳效果。
2)干燥超微细化后的粉体得到成品。将粉体干燥至含水量小于1.5％，以便于进行下一步的改性处理。此干燥过程可采用现有的真空干燥、喷雾或气流干燥机来完成。
本发明中优选使用的超细分级磨具有这样的结构，结合图1～图3，包括搅拌轴4、由一至四级筒体6、7、8、9串联排列组成的磨筒。各级筒体上分别设有进料口和出料口(除一级筒体6的进料口12和四级筒体9的出料口10外均未在图中示出)，所述各级筒体的进料口设置在各级筒体的下部，各级筒体的出料口设置在各级筒体上部端面的中心附近，一级筒体6的进料口12与四级筒体9的出料口10分别作为整个磨筒的进料口和出料口，各次级筒体的进料口与其上一级筒体的出料口相连通。各级筒体的横截面为圆形，纵截面为倒立的梯形，且各级筒体的上部端面内径依次逐渐增大。搅拌轴4贯穿于各级筒体内，搅拌轴4上沿轴向等间距的设置有叶片5，搅拌轴4由电机1经减速机2驱动进行转动，能够在磨筒中进行旋转搅拌，电机1和减速机2设置在电机座3上。叶片5具有两种类型，一种具有沿搅拌轴轴向的导流孔11，另一种不具有导流孔；所述具有导流孔的叶片设置在各级筒体的下部，所述不具有导流孔的叶片设置在各级筒体的上部。
这种超细分级磨采用将研磨介质与物料在磨筒中混合搅拌的方法来进行物料的研磨粉碎，本发明中优选使用这样的研磨介质(本发明申请人已对该研磨介质提出中国发明专利申请，申请号为200410010534.9)：具有刚性本体，在其刚性本体上还包覆有弹性耐磨层，该弹性耐磨层的材料优选为高耐磨树脂。这种研磨介质与常规使用的氧化铝或氧化锆微球相比，刚性磨介变成了弹性介质，因而在与物料接触过程中增大了接触面积，其机理相当于在研磨过程中持续不断的对物料颗粒施加了一个外部压力，增加颗粒内部的内应力，更加有利于物料的超微细化，可以大大提高研磨效率；并且弹性层的包覆减少了颗粒表面的硬损伤，避免刚性介质之间的硬碰撞和摩擦产生出微粉而污染物料。
具体工作过程：将物料加水制成固含量40％-75％的浆料，用泵将物料由磨机底部轴线方向送入装置主机一级磨筒底部的进料口12。在主机各级磨筒6～9内部，搅拌轴4带动叶片5高速旋转，其转速范围为600～1400转/分，叶片5等距离排列。料浆在一定压力下由磨筒底部上升，靠近筒体下部带有导流孔的研磨叶片，使得磨筒中的研磨介质和物料产生强大的在纵向上的涡流剪切力及碰撞力，而靠近研磨单元磨筒上部的不带导流孔的研磨叶片，使得磨筒中的研磨介质和物料产生强大的离心剪切力及碰撞力。由于各级筒体上部的半径大于下部，这样一来在离心力的作用下，更加有利于粗细物料的分级，使细粒物料靠近轴心，进入下一级筒体，由于下一级筒体的顶底半径差值逐级加大，因而离心力逐级增大，分级效能越来越明显，物料粒度分布进一步集中，最终浆料由主机顶部出口10溢出，以连续作业方式，将粉碎、超细、分级在同一工序中多级组合完成，改变了传统的间歇式工艺和单一分级的工艺，这样既简化了生产工序，又极大的降低能耗，充分保证产品粒度分布窄。
实验例：
1)将陶瓷色料(广东产钒锆黄，粒度为D90＜30μ(D90表示样品中90％的颗粒的直径)，1公斤)，加水制成固含量65％的混合浆料；
2)将上述浆料分别用以下设备进行超细处理对比实验，用激光粒度分析仪(JL1001型，丹东仪表研究所生产)测量细化后粉体的粒度分布来表示粉体的超微细化效果；
A、球磨机(QMA-300-500型，柳州市威林超硬材料设备厂生产)：一次性投料，连续开机研磨4小时，停机，取出物料，取样，测粒度，D90＜20μm。
B、搅拌磨(AXM-8型，无锡市海波干燥机械设备厂)：一次性投料，连续开机研磨4小时，停机，取出物料，取样，测粒度，D90＜5μm，Dmax＝10μm(Dmax表示样品中最大颗粒的直径)。
C、本发明超细分级磨：连续进料，连续出料，在出料口取样，测粒度，D90＜0.4μm，Dmax＝1.5μm。
3)用真空干燥机(华南理工大学自制)对超微细处理后的上述三种色料进行干燥，干燥后粉体含水量小于1.5％；备用。
4)将上述三种粒度的干燥后的色料分别用于作为美术陶瓷胚体表面的色料，待烧成后，进行效果对比如下：(球磨色料即近似常规色料，得到的产品为产品1；搅拌磨色料得到产品为产品2；本发明方法优化后的色料得到产品为产品3)
| 性能参数 | 球磨产品 | 搅拌磨产品 | 本发明产品 |
| 烧成时间 | 9分钟 | 7分钟 | 3分钟 |
| 遮盖率 | 一般 | 稍好 | 很好 |
| 每块陶瓷胚体色料用量(g) | 3.2 | 2.4 | 1.3 |
| 表面吸水率 | ≤0.5％ | ≤0.36％ | ≤0.12％ |
| 色彩鲜艳度 | 色暗、不均匀 | 一般 | 鲜艳、均匀 |
| 表面效果 | 较粗糙 | 一般 | 细腻 |
由上表可以看出，采用本发明方法制得的超细陶瓷色料具有优良的性质。
Claims (7)
1、一种陶瓷色料的优质化处理方法，包括如下步骤：
1)采用超细设备对陶瓷色料进行超微细化处理；
2)干燥超微细化后的粉体得到成品。
2、根据权利要求1所述的陶瓷色料的优质化处理方法，其特征在于：所述步骤1)包括如下几个分步骤：
1a)若陶瓷色料的细度满足超细设备的进料要求，则直接进行下一步骤，若其细度低于超细设备的进料要求，则先对其进行粗磨，制成粒度符合要求的粉体；
1b)将上述粉体制成固含量不小于40％的浆料；
1c)使用超细设备对浆料进行研磨粉碎，使得粉体粒度为0.1μm～1.8μm。
3、根据权利要求2所述的陶瓷色料的优质化处理方法，其特征在于：步骤1c)中，超细设备粉碎后粉体的平均粒度为0.12～0.45μm。
4、根据权利要求2或3所述的陶瓷色料的优质化处理方法，其特征在于：在步骤1a)中使用雷蒙磨或球磨，将原料制成粒度为200～325目的粉体。
5、根据权利要求1～3任意一项所述的陶瓷色料的优质化处理方法，其特征在于：所述干燥采用真空干燥、喷雾干燥或气流干燥机。
6、一种陶瓷色料，其特征在于：所述陶瓷色料的平均粒度为0.1～1.8μm。
7、根据权利要求2所述的陶瓷色料，其特征在于：所述陶瓷色料的平均粒度为0.12～0.45μm。
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