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行業(yè)新聞

石英砂的著色工藝技術(shù)

時(shí)間:2019/11/12點(diǎn)擊:

摘要:從彩砂涂料的應(yīng)用狀況出發(fā),簡述了彩砂的基本性要求,同時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果,開發(fā)了一種新的石英砂中溫?zé)Y(jié)著色的技術(shù),給出了著色工藝的主要流程和方法。

1、引言

近年來,建筑化學(xué)工業(yè)迅速崛起,各種新型建筑裝飾不斷涌現(xiàn),建筑涂料更是五光十色,而砂壁狀墻面涂料由于其厚實(shí)質(zhì)感和表面立體感越來越受到人們的重視和喜愛。

彩砂作為砂壁狀外墻涂料的重要組成部分,起著調(diào)節(jié)涂層色相、明度及彩度的作用,使涂料的花色品種變化無窮。因此,彩砂的好壞將直接影響到外墻涂料的使用性能。

2、砂壁涂料應(yīng)用現(xiàn)狀和彩砂的基本性能要求

2.1 應(yīng)用狀況

砂壁涂料的作用是保護(hù)墻體和裝飾墻體立面。它不僅能用于各種類建筑物的內(nèi)外墻裝飾,而且能用于城市雕塑、泡沫雕花藝術(shù)、廣告宣傳牌、玻璃鋼浮雕、石膏系列裝飾材料、飽和聚脂泡沫系列裝飾材料等等,還可在各種造型的木、竹、塑料、金屬、水泥、玻璃、膠合板、紙皮等材料和表面噴涂。砂壁狀涂料由合成樹脂乳液、成膜助劑和骨料組成。骨料的作用是提供色彩和防水質(zhì)點(diǎn),有天然砂和人造彩砂。

天然砂顏色品種少粉碎化后顏色明顯變淡,著色效果不理想。目前,日本對砂壁狀涂料的研究處于較優(yōu)地位,由于采用人造彩砂,其產(chǎn)品性能好、品種多。在我國,有代表性的真石漆也得到廣泛應(yīng)用。然而,國內(nèi)產(chǎn)品的色彩比較單一,且性能也有待改善,其主要原因是人造彩砂的性能達(dá)不到要求。因天然彩砂色彩單調(diào)且來源困難,所以用石英砂著色成彩色砂是彩砂涂料的主要生產(chǎn)途徑。

2.2 彩砂的基本性能要求

由于墻面(特別是外墻)的使用條件嚴(yán)酷,保養(yǎng)更換困難。同時(shí),又要保證花色品種變化無窮,以滿足不同用戶、不同用途、不同品位的裝飾要求。因此,彩砂需要具備如下性能。

2.2.1 色彩豐富,明亮飽滿。

2.2.2 耐水性好,室溫條件下浸水500h外觀不變化。

2.2.3 耐堿性好,用飽和Ca(OH)2溶液浸泡500h外觀不變化。

2.2.4 耐酸性好,用20%HCl溶液浸泡500h外觀不變化。

2.2.5 耐候性好,其外觀不受環(huán)境、氣候、季節(jié)的影響。

3、石英砂著色工藝的基本原理

彩砂的傳統(tǒng)著色工藝通常有三種:一是用顏料染色;二是用樹脂混合無機(jī)色料涂布在石英砂表層,然后在200-300℃溫度下烘烤固化著色;三是用無機(jī)色料粘附在石英砂表層,再用1200-1350℃高溫?zé)Y(jié)著色。而本彩砂著色工藝采用陶瓷彩釉燒結(jié)原理,與傳統(tǒng)方法不同,該工藝包括釉漿配方和工藝參數(shù),品種有碧海藍(lán)、青藍(lán)、紫紅、紫藍(lán)、綠色、豆沙色等。其特征是提供了合適的無機(jī)氧化物顏料和堿性氧化物助熔劑。當(dāng)顏料和助熔劑均勻分布在石英砂表面,置于800-900℃爐中燒結(jié)時(shí),助熔劑的熔體與軟化了的石英砂表層相互滲透,顏料也隨之滲入,并發(fā)生固相反應(yīng)面著色。

4、燒結(jié)工藝的實(shí)驗(yàn)和分析

4.1 燒結(jié)工藝實(shí)驗(yàn)

4.1.1 低溫?zé)Y(jié)法:用丙烯酸樹脂、硅溶膠拌和無機(jī)色料在石英砂表層,在250℃溫度下燒結(jié)半小時(shí)著色。

4.1.2 高溫?zé)Y(jié)法:用陶瓷色料和硅溶膠等拌和在石英砂表層,在1100℃溫度下燒結(jié)半小時(shí)著色。

4.1.3 兩步燒結(jié)法:一步把石英砂表層用純堿在600℃溫度下玻璃化半小時(shí),粉碎過篩;二步加入陶瓷色料在800-900℃溫度下燒結(jié)半小時(shí)著色。

4.1.4 中溫?zé)Y(jié)法:該法選用廉價(jià)的無機(jī)氧化物顏料,并加人適當(dāng)?shù)闹蹌,使石英砂表面?00-900℃溫度下燒結(jié)半小時(shí)著色。

4.2 不同著色法的彩砂性能對比

表1不同著色法的彩砂性能對比

效果 彩砂類型 低溫色砂 高溫色砂 兩步色砂 中溫色砂
外觀 暗淡、雜色 鮮艷,有晶瑩感 較艷,有晶瑩感,但不夠均勻 鮮艷,有晶瑩感
20%HCl溶液浸泡500小時(shí) 褪色、溶液變混濁 無變化 輕微變化 無變化
飽和Ca(OH)2溶液浸泡500小時(shí) 褪色、溶液變混濁 無變化 輕微變化 無變化

4.3 不同原材料著色的效果對比

表2不同原材料著色效果對比

砂料類型 石英砂 海砂 河沙 大理石顆粒
外觀效果 鮮艷的碧落藍(lán),有晶瑩感 碧海藍(lán),有點(diǎn)雜色 碧海藍(lán),有點(diǎn)雜色 不能著色

分別稱取適量的石英砂、海砂、河砂、大理石細(xì)顆粒與調(diào)配好的陶瓷碧海藍(lán)色料混合均勻,置于爐中1100℃下燒結(jié)半小時(shí),其結(jié)果列入表2。

4.4 中溫?zé)Y(jié)石英砂著色工藝及其參數(shù)和主要成分對彩砂性能的影響

釉漿的基礎(chǔ)配方:硼酸50g/L,堿性氧化物100g/L,添加劑5g/L,表面活化劑0.05g/L。工藝參數(shù):燒結(jié)溫度800-900℃;燒結(jié)時(shí)間30分鐘。工藝流程圖如圖1所示。其中硼酸和堿性氧化物是起助熔作用,對著色產(chǎn)生重大影響;添加劑起懸浮、分散顏料的作用;表面活性劑有利于顏料附著在石英砂表層。

按以上配方調(diào)好釉漿后,量取50ml加入到100g礦砂中混合均勻,再分別加入一定量的不同的無機(jī)氧化物顏料充分混合,置于爐中在800℃溫度下燒結(jié)30分鐘,產(chǎn)生出的彩砂產(chǎn)品分別顯示出美麗的碧海藍(lán)、淺藍(lán)、紫色、豆沙色等等。下列各表列出了以燒結(jié)碧海藍(lán)為例各種參數(shù)對彩砂主要外觀性能的影響。

表3燒結(jié)溫度的影響

溫度 500℃ 600℃ 700℃ 800℃ 900℃ 1000℃
外觀性能 基本上雜色 暗粉狀雜色 少許粉狀雜色 艷麗碧海藍(lán) 艷麗碧海藍(lán) 艷麗碧海藍(lán)、淡色

表4燒結(jié)時(shí)間的影響

燒結(jié)時(shí)間 10分鐘 20分鐘 30分鐘 40分鐘 50分鐘
外觀性能 雜色粉狀 不均勻粉狀藍(lán)色 碧海藍(lán)色 碧海藍(lán)色 碧海藍(lán)色

表5硼酸的影響

硼酸(g/L) 20 30 40 50 60
外觀性能 暗藍(lán)色 暗藍(lán)色 淡藍(lán)色 鮮艷碧海藍(lán)色 鮮艷碧海藍(lán)色

表6堿性氧化物的影響

堿性助溶劑(g/L) 60 80 100 120
外觀性能 粉狀雜質(zhì) 不均勻藍(lán)色 鮮艷碧海藍(lán)色 鮮艷碧海藍(lán)色,稍淡

表7高、中溫著色彩砂性能成本對比

比較項(xiàng)目 高溫著色彩砂 中溫著色彩砂
外觀 色澤鮮艷 色澤鮮艷
耐水性 常溫浸水500小時(shí)不變化 常溫浸水500小時(shí)不變化
耐酸性 用20%HCL溶液浸泡500小時(shí)不變化 用20%HCL溶液浸泡500小時(shí)不變化
耐堿性 用飽和Ca(OH)2溶液浸泡500小時(shí)不變化 用飽和Ca(OH)2溶液浸泡500小時(shí)不變化
耐候性 置于室外一年不變化 置于室外一年不變化

5、結(jié)論

用顏料染色的石英砂和低溫?zé)Y(jié)著色的石英砂,色澤欠美觀,且一年以后就會出現(xiàn)褪色現(xiàn)象。用陶瓷色料高溫?zé)Y(jié)的石英砂,色澤美觀,豐富多彩,長期使用不褪色,但其色料價(jià)格昂貴,燒結(jié)溫度高,費(fèi)用也相應(yīng)提高,且設(shè)備使用條件嚴(yán)酷,保養(yǎng)維修困難。兩步法燒結(jié)的石英砂,雖然降低了燒結(jié)濕度,然而燒結(jié)時(shí)間延長,并要增加粉碎過篩的工序,故燒結(jié)成本居高不下。而采用中溫?zé)Y(jié)著色的彩砂,具有高溫?zé)Y(jié)彩砂的相同效果,但其成本卻是高溫?zé)Y(jié)的40%。

綜上所述,中濕燒結(jié)工藝技術(shù)是生產(chǎn)彩砂的一種新技術(shù)。其產(chǎn)品色澤鮮艷,豐富多彩,耐水、耐酸、耐堿、耐紫外光。不受環(huán)境、氣候、時(shí)間的影響。不但具有高溫著色的特點(diǎn),而且成本低廉,工藝新穎,施工容易,生產(chǎn)方便,具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。