CN108250801B - 一种釉上彩用彩料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种釉上彩用彩料，其制备原料由以下重量份数的组分组成：色剂20‑30份、SiO240‑60份、B2O310‑15份、Al2O35‑10份、CaO 5‑10份、Nb2O55‑10份、Na2O 3‑5份、K2TiF63‑5份、K2O 1‑3份、聚合物粘结剂0.5‑1份、乳香油5‑10份、玻璃纤维0.5‑1份、甲基纤维素0.5‑1份、水50‑80份。此外，本发明还提供了一种釉上彩用彩料的制备方法。本发明的彩料无铅镉毒性、颜色纯净、粘度适中，能有效附着于瓷器釉面上，形成的图案光鲜漂亮、具有优异的耐腐蚀性、耐磨性和耐候性，且彩绘图案呈现效果始终如一，大大提高陶瓷制品的观赏性。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷制造技术领域，具体涉及一种釉上彩用彩料及其制备方法。
背景技术
陶瓷制品的表面离不开装饰，好的装饰使制品身价百倍，高水平的装饰材料是陶瓷制品的基础和保证。陶瓷的装饰技巧可以分成釉上彩、釉中彩和釉下彩三种，其中釉上彩装饰由于具有其他装饰方法不可比拟的优势而得到广泛应用。由于釉上颜料的色基不能在低温下熔融，必须混入适当的熔剂，所以熔剂对釉上彩颜料的各种性能起着至关重要的作用。
目前，釉上彩颜料以含铅的熔剂为主，这是因为铅在颜料中能够赋予熔剂较低的熔融温度、较高的折射率，使颜料具有高的光泽度，并能使颜料具有较宽的烧成温度范围和与大多数陶瓷相适应的热膨胀系数等优良性能，但是釉上彩颜料中铅、镉容易溶出，这一直是困扰陶瓷行业的老课题与大难题，尤其是在陶瓷产品中铅、镉溶出限制量日益严苛的当今，解决数十年来困惑陶瓷行业铅、镉溶出量这个难题，已经到了迫在眉睫的时候。
近些年，国内外学者一直致力于无铅无镉釉上彩熔剂的研究开放工作，并取得了一定的成果，如曹春娥等人以碱-硼-硅系统为基础加入了锶-氟助熔助色剂研制了适应红色色剂的无铅无镉熔剂，但是该熔剂仍然存在膨胀系数大、光泽度差、化学稳定差等问题，关于氧化硼对熔剂性能的量化影响也有待于进一步研究。因此，开发出一种既无铅无镉，又具备较好的膨胀系数、光泽度以及化学稳定性的釉上彩用彩料是目前急需解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种釉上彩用彩料，解决了现有技术中釉上彩用彩料容易溶出铅镉以及应用于陶瓷上时膨胀系数大、光泽度差、化学稳定性差的问题。
本发明的第一个目的是提供一种釉上彩用彩料，其制备原料由以下重量份数的组分组成：色剂20-30份、SiO2 40-60份、B2O3 10-15份、Al2O3 5-10份、CaO 5-10份、Nb2O5 5-10份、Na2O 3-5份、K2TiF6 3-5份、K2O 1-3份、聚合物粘结剂0.5-1份、乳香油5-10份、玻璃纤维0.5-1份、甲基纤维素0.5-1份、水50-80份。
优选的，所述釉上彩用彩料的制备原料由以下重量份数的组分组成：色剂25份、SiO2 50份、B2O3 10份、Al2O3 10份、CaO 5份、Nb2O5 8份、Na2O4份、K2TiF6 4份、K2O 2份、聚合物粘结剂1份、乳香油8份、玻璃纤维0.5份、甲基纤维素1份、水80份。
优选的，所述色剂为锰红、锆铁红、锆钒兰、玛瑙红、孔雀绿、钴蓝中的一种。
优选的，所述聚合物粘结剂为聚丙烯酸树脂或聚氨酯树脂。
本发明的第二个目的是提供一种釉上彩用彩料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，按重量份称取色剂20-30份、SiO2 40-60份、B2O3 10-15份、Al2O35-10份、CaO5-10份、Nb2O5 5-10份、Na2O 3-5份、K2TiF6 3-5份、K2O 1-3份、聚合物粘结剂0.5-1份、乳香油5-10份、玻璃纤维0.5-1份、甲基纤维素0.5-1份，备用；
步骤2，将步骤1中称取的SiO2、B2O3、Al2O3、CaO、Nb2O5、Na2O、K2TiF6、K2O混合后粉碎，然后过40目筛，得到混合料；
步骤3，将步骤2中得到的混合料置于熔炼炉中熔炼，熔炼过程中通入保护气体，熔炼温度为1200-1300℃，熔炼时间为2-3h，熔炼完毕得到熔炼物料；将熔炼物料水淬，得到块状熔剂，将块状熔剂粉碎、烘干后备用；
步骤4，往步骤1称取的色剂中加入步骤1中称取的乳香油，研磨10-15min，得到糊状物；
步骤5，往步骤1称取的水中加入步骤1中称取的聚合物粘结剂和甲基纤维素，搅拌均匀后得到胶液；
步骤6，将步骤1中称取的玻璃纤维、步骤3得到的熔剂、步骤4得到的糊状物以及步骤5得到的胶液混合均匀后置于入球磨机中，球磨至颗粒粒径≤5μm，出磨后烘干、粉碎，即得到所述釉上彩用彩料。
优选的，所述步骤3中保护气体为氮气或氩气。
优选的，所述步骤6中干燥温度为60-80℃，干燥时间为5-8h。
优选的，所述步骤6中得到的釉上彩用彩料的粒径为80-100目。
本发明以碱-硼-硅系统为基础，在釉上彩用彩料中添加了较高含量的SiO2、B2O3、Al2O3和碱金属，为形成均匀致密的玻璃结构以支配呈色纯正、化学稳定性好的彩料奠定了基础；采用的碱金属在降低熔剂温度的同时，借助于混合碱效应，大大提高了颜料的耐酸碱性能，但是碱金属的添加同时也降低了彩料的化学稳定性，使其呈色不正；而Nb2O5作为稳定剂，在使彩料结构更加紧密的同时，降低了膨胀系数，还提高了彩料的化学稳定性，弥补了因碱金属加入引起的膨胀系数增加的问题。
K2TiF6是很好的助熔剂，能够提高彩料的适应性，降低粘度和表面张力，提高折射率和光泽度，提高机械强度，耐久性耐磨性，此外，K2TiF6在降低彩料粘度的同时，还能控制各物料之间团聚作用的影响，使原料分散性能更好，有利于发挥各原料组分的特性。
玻璃纤维能减少彩料的热膨胀，降低彩料的固化温度，从而防止龟裂和脱色，提高彩料的光泽和坚牢度，同时其还具备一定的抗酸碱腐蚀性能；聚合物粘结剂能显著增强彩料与釉面之间的附着力，从而有效克服了传统的釉上彩绘因上色太厚，烤彩后出现的颜料脱层甚至拉裂瓷器釉面的严重缺陷；甲基纤维素可以使彩料在釉面迅速凝结成型，克服传统的颜料在使用时容易出现的因油料散浸、渗透等“炸油”现象所导致的颜料混杂浑浊、画面模糊、构图易污染等问题，从而使画面形象清晰、笔触生动、细节惟妙惟肖。
综上可知，熔剂中各组分之间相互补充，互相弥补，达到了本发明所需要的理想组合。
本发明中使用的色剂与传统的含铅、镉颜料的色剂基本相同，不再赘述。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明制备出的釉上彩用彩料颜色纯净、粘度适中，能有效附着于瓷器釉面上，所形成的彩绘图案光鲜漂亮、表面光滑，具有优异的耐腐蚀性、耐磨性和耐候性，并且彩绘图案呈现效果始终如一，从而大大提高陶瓷制品的观赏性。此外，本发明制备出的釉上彩用彩料无铅镉毒性，安全可靠，应用领域广泛。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本发明各实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所用原料如无特殊说明，均为常规试剂。
实施例1
一种釉上彩用彩料，其制备原料由以下重量份数的组分组成：锰红25份、SiO2 50份、B2O3 10份、Al2O3 10份、CaO 5份、Nb2O5 8份、Na2O 4份、K2TiF64份、K2O 2份、聚丙烯酸树脂1份、乳香油8份、玻璃纤维0.5份、甲基纤维素1份、水80份。
具体制备方法如下：
步骤1，按重量份称取锰红25份、SiO2 50份、B2O3 10份、Al2O3 10份、CaO 5份、Nb2O58份、Na2O 4份、K2TiF6 4份、K2O 2份、聚丙烯酸树脂1份、乳香油8份、玻璃纤维0.5份、甲基纤维素1份、水80份，备用；
步骤2，将步骤1中称取的SiO2、B2O3、Al2O3、CaO、Nb2O5、Na2O、K2TiF6、K2O混合后粉碎，然后过40目筛，得到混合料；
步骤3，将步骤2中得到的混合料置于熔炼炉中熔炼，熔炼过程中通入氮气保护，熔炼温度为1200℃，熔炼时间为3h，熔炼完毕得到熔炼物料；将熔炼物料水淬，得到块状熔剂，将块状熔剂粉碎、烘干后备用；
步骤4，往步骤1称取的色剂中加入步骤1中称取的乳香油，研磨10min，得到糊状物；
步骤5，往步骤1称取的水中加入步骤1中称取的聚合物粘结剂和甲基纤维素，搅拌均匀后得到胶液；
步骤6，将步骤1中称取的玻璃纤维、步骤3得到的熔剂、步骤4得到的糊状物以及步骤5得到的胶液混合均匀后置于入球磨机中，球磨至颗粒粒径≤5μm，出磨后于60℃下干燥8h，然后粉碎，过100目筛，即得到釉上彩用彩料。
实施例2
一种釉上彩用彩料，其制备原料由以下重量份数的组分组成：锆铁红30份、SiO240份、B2O3 15份、Al2O3 5份、CaO 10份、Nb2O5 5份、Na2O 5份、K2TiF6 3份、K2O 1份、聚氨酯树脂0.5份、乳香油10份、玻璃纤维1份、甲基纤维素0.5份、水60份。
具体制备方法如下：
步骤1，按重量份称取锆铁红30份、SiO2 40份、B2O3 15份、Al2O3 5份、CaO 10份、Nb2O5 5份、Na2O 5份、K2TiF6 3份、K2O 1份、聚氨酯树脂0.5份、乳香油10份、玻璃纤维1份、甲基纤维素0.5份、水60份，备用；
步骤2，将步骤1中称取的SiO2、B2O3、Al2O3、CaO、Nb2O5、Na2O、K2TiF6、K2O混合后粉碎，然后过40目筛，得到混合料；
步骤3，将步骤2中得到的混合料置于熔炼炉中熔炼，熔炼过程中通入氩气保护，熔炼温度为1250℃，熔炼时间为2.5h，熔炼完毕得到熔炼物料；将熔炼物料水淬，得到块状熔剂，将块状熔剂粉碎、烘干后备用；
步骤4，往步骤1称取的色剂中加入步骤1中称取的乳香油，研磨12min，得到糊状物；
步骤5，往步骤1称取的水中加入步骤1中称取的聚合物粘结剂和甲基纤维素，搅拌均匀后得到胶液；
步骤6，将步骤1中称取的玻璃纤维、步骤3得到的熔剂、步骤4得到的糊状物以及步骤5得到的胶液混合均匀后置于入球磨机中，球磨至颗粒粒径≤5μm，出磨后于70℃下干燥6h，然后粉碎，过100目筛，即得到釉上彩用彩料。
实施例3
一种釉上彩用彩料，其制备原料由以下重量份数的组分组成：钴蓝20份、SiO2 60份、B2O3 12份、Al2O3 8份、CaO 8份、Nb2O5 10份、Na2O 3份、K2TiF65份、K2O 3份、聚丙烯酸树脂0.8份、乳香油5份、玻璃纤维0.6份、甲基纤维素0.6份、水50份。
具体制备方法如下：
步骤1，按重量份称取钴蓝20份、SiO2 60份、B2O3 12份、Al2O3 8份、CaO 8份、Nb2O510份、Na2O 3份、K2TiF6 5份、K2O 3份、聚丙烯酸树脂0.8份、乳香油5份、玻璃纤维0.6份、甲基纤维素0.6份、水50份，备用；
步骤2，将步骤1中称取的SiO2、B2O3、Al2O3、CaO、Nb2O5、Na2O、K2TiF6、K2O混合后粉碎，然后过40目筛，得到混合料；
步骤3，将步骤2中得到的混合料置于熔炼炉中熔炼，熔炼过程中通入氩气保护，熔炼温度为1300℃，熔炼时间为2h，熔炼完毕得到熔炼物料；将熔炼物料水淬，得到块状熔剂，将块状熔剂粉碎、烘干后备用；
步骤4，往步骤1称取的色剂中加入步骤1中称取的乳香油，研磨15min，得到糊状物；
步骤5，往步骤1称取的水中加入步骤1中称取的聚合物粘结剂和甲基纤维素，搅拌均匀后得到胶液；
步骤6，将步骤1中称取的玻璃纤维、步骤3得到的熔剂、步骤4得到的糊状物以及步骤5得到的胶液混合均匀后置于入球磨机中，球磨至颗粒粒径≤5μm，出磨后于80℃下干燥5h，然后粉碎，过80目筛，即得到釉上彩用彩料。
实施例1-3均制备出了性能良好的釉上彩用彩料，为了说明本发明的效果，实验中设计了一系列对比实验，具体处理方式如下：
对比例1
与实施例1的釉上彩用彩料配方和制备方法相同，不同之处在于对比例1的配方中没有用到K2TiF6。
对比例2
与实施例1的釉上彩用彩料配方和制备方法相同，不同之处在于对比例1的配方中没有用到Nb2O5。
对比例3
与实施例1的釉上彩用彩料配方和制备方法相同，不同之处在于对比例1的配方中没有用到Nb2O5和K2TiF6。
一、对实施例1-3和对比例1-3制备出的熔剂性能进行检测，具体结果见表1。
表1熔剂的熔融状况
从表1可以看出，实施例1-3制备出的熔剂流动性好，透明度高，无浑浊，也无气泡，性能良好，能够满足釉上彩用熔剂的要求；对比例1中没有添加K2TiF6，其流动性能基本不受影响，但是浑浊度和透明度受到一定影响，并且存在少量气泡；对比例2中没有添加Nb2O5，仅仅是流动性能受到较小影响，其他指标无影响；对比例3因为没有添加K2TiF6和Nb2O5，因此各项性能均受到影响，由此可见，K2TiF6和Nb2O5对熔剂的性能影响巨大。
二、将实施例1-3和对比例1-3制备出的釉上彩用彩料施加到陶瓷制品上后对其性能进行检测，具体结果见表2。
表2釉上彩用彩料性能指标
从表2可以看出，由于制备原料中没有用到含铅、镉的原料，所以实施例和对比例中铅、镉含量均较低，能够满足绿色环保的要求；实施例1-3彩料的线性膨胀系数较低，所以彩料层性能稳定，不容易受高温膨胀的影响，从而能够防止彩料层龟裂和脱色，提高了制品的光泽和坚牢度；对比例2-3中因为没有添加Nb2O5，因此其线性膨胀系数大；对比例1-3中因为没有添加K2TiF6，因此其光泽度差。
三、将实施例1-3和对比例1-3制备出的釉上彩用彩料施加到陶瓷制品上后对其化学稳定性以及热稳定性进行实验，具体实验过程如下。
1、化学稳定性实验
耐酸性实验：将实施例1-3和对比例1-3的施加了彩料的陶瓷制品在25±2℃，质量百分浓度为4％的醋酸溶液中浸泡48h后观察陶瓷制品表面状况；
耐碱性实验：将实施例1-3和对比例1-3的施加了彩料的陶瓷制品在50±2℃，质量百分浓度为0.5％的碳酸钠溶液中浸泡48h后观察陶瓷制品表面状况。
2、热稳定性实验
将实施例1-3和对比例1-3的施加了彩料的陶瓷制品置于电路中，温升到200℃，保温20min，然后迅速投入25℃水中，10min后取出擦干，观察陶瓷制品表面状况。
实验结果见表3。
表3稳定性实验结果
| 项目 | 耐酸性 | 耐碱性 | 热稳定性 |
| 实施例1 | 色调、色泽无明显变化 | 色调、色泽无明显变化 | 色调、色泽无明显变化 |
| 实施例2 | 色调、色泽无明显变化 | 色调、色泽无明显变化 | 色调、色泽无明显变化 |
| 实施例3 | 色调、色泽无明显变化 | 色调、色泽无明显变化 | 色调、色泽无明显变化 |
| 对比例1 | 色调、色泽略有变化 | 色调、色泽略有变化 | 色调、色泽略有变化 |
| 对比例2 | 色调、色泽变化明显 | 色调、色泽变化明显 | 色调、色泽变化明显 |
| 对比例3 | 色调、色泽变化明显 | 色调、色泽变化明显 | 色调、色泽变化明显 |
从表3可以看出，实施例1-3制备的彩料化学稳定性以及热稳定性均较好，能够满足不同条件下的使用要求；而对比例1中因为没有添加K2TiF6，其稳定性受到较小的影响，而对比例2和对比例3中因为没有添加Nb2O5，其稳定性受到很大影响。
需要说明的是，本发明权利要求书中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例1-3相同，为了防止赘述，本发明的描述了优选的实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种釉上彩用彩料，其特征在于，其制备原料由以下重量份数的组分组成：色剂20-30份、SiO2 40-60份、B2O3 10-15份、Al2O3 5-10份、CaO 5-10份、Nb2O5 5-10份、Na2O 3-5份、K2TiF6 3-5份、K2O 1-3份、聚合物粘结剂0.5-1份、乳香油5-10份、玻璃纤维0.5-1份、甲基纤维素0.5-1份、水50-80份；
所述釉上彩用彩料通过以下制备方法制备得到：
步骤1，按重量份称取色剂20-30份、SiO2 40-60份、B2O3 10-15份、Al2O35-10份、CaO 5-10份、Nb2O5 5-10份、Na2O 3-5份、K2TiF6 3-5份、K2O 1-3份、聚合物粘结剂0.5-1份、乳香油5-10份、玻璃纤维0.5-1份、甲基纤维素0.5-1份，水50-80份，备用；
步骤2，将步骤1中称取的SiO2、B2O3、Al2O3、CaO、Nb2O5、Na2O、K2TiF6、K2O混合后粉碎，然后过40目筛，得到混合料；
步骤3，将步骤2中得到的混合料置于熔炼炉中熔炼，熔炼过程中通入保护气体，熔炼温度为1200-1300℃，熔炼时间为2-3h，熔炼完毕得到熔炼物料；将熔炼物料水淬，得到块状熔剂，将块状熔剂粉碎、烘干后备用；
步骤4，往步骤1称取的色剂中加入步骤1中称取的乳香油，研磨10-15min，得到糊状物；
步骤5，往步骤1称取的水中加入步骤1中称取的聚合物粘结剂和甲基纤维素，搅拌均匀后得到胶液；
步骤6，将步骤1中称取的玻璃纤维、步骤3得到的熔剂、步骤4得到的糊状物以及步骤5得到的胶液混合均匀后置于入球磨机中，球磨至颗粒粒径≤5μm，出磨后烘干、粉碎，即得到所述釉上彩用彩料。
2.根据权利要求1所述的釉上彩用彩料，其特征在于，其制备原料由以下重量份数的组分组成：色剂25份、SiO2 50份、B2O3 10份、Al2O3 10份、CaO 5份、Nb2O5 8份、Na2O 4份、K2TiF64份、K2O 2份、聚合物粘结剂1份、乳香油8份、玻璃纤维0.5份、甲基纤维素1份、水80份。
3.根据权利要求1或2所述的釉上彩用彩料，其特征在于，所述色剂为锰红、锆铁红、锆钒兰、玛瑙红、孔雀绿、钴蓝中的一种。
4.根据权利要求1或2所述的釉上彩用彩料，其特征在于，所述聚合物粘结剂为聚丙烯酸树脂或聚氨酯树脂。
5.根据权利要求1所述的釉上彩用彩料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，按重量份称取色剂20-30份、SiO2 40-60份、B2O3 10-15份、Al2O35-10份、CaO 5-10份、Nb2O5 5-10份、Na2O 3-5份、K2TiF6 3-5份、K2O 1-3份、聚合物粘结剂0.5-1份、乳香油5-10份、玻璃纤维0.5-1份、甲基纤维素0.5-1份，水50-80份，备用；
步骤2，将步骤1中称取的SiO2、B2O3、Al2O3、CaO、Nb2O5、Na2O、K2TiF6、K2O混合后粉碎，然后过40目筛，得到混合料；
步骤3，将步骤2中得到的混合料置于熔炼炉中熔炼，熔炼过程中通入保护气体，熔炼温度为1200-1300℃，熔炼时间为2-3h，熔炼完毕得到熔炼物料；将熔炼物料水淬，得到块状熔剂，将块状熔剂粉碎、烘干后备用；
步骤4，往步骤1称取的色剂中加入步骤1中称取的乳香油，研磨10-15min，得到糊状物；
步骤5，往步骤1称取的水中加入步骤1中称取的聚合物粘结剂和甲基纤维素，搅拌均匀后得到胶液；
步骤6，将步骤1中称取的玻璃纤维、步骤3得到的熔剂、步骤4得到的糊状物以及步骤5得到的胶液混合均匀后置于入球磨机中，球磨至颗粒粒径≤5μm，出磨后烘干、粉碎，即得到所述釉上彩用彩料。
6.根据权利要求5所述的釉上彩用彩料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中保护气体为氮气或氩气。
7.根据权利要求5所述的釉上彩用彩料的制备方法，其特征在于，所述步骤6中干燥温度为60-80℃，干燥时间为5-8h。
8.根据权利要求5所述的釉上彩用彩料的制备方法，其特征在于，所述步骤6中得到的釉上彩用彩料的粒径为80-100目。
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