日用玻璃陶瓷消除表面微細裂紋方法的研究*

蔡鍵烯

(廣東健誠高科玻璃制品股份有限公司 廣東 潮州 521000)

日用玻璃陶瓷是采用礦物原料和化工原料的復合材料配制熔化制成的日用制品，如餐飲具等，外觀近似日用陶瓷。日用玻璃陶瓷的制備工藝近似于玻璃制品，原料經(jīng)1 450 ℃熔煉，成形之后進行退火等工藝處理。日用玻璃陶瓷不是完全的鈉鈣或硼硅玻璃，制品中存在大量的微晶，也可稱為微晶玻璃。

日用玻璃陶瓷的成形采用離心甩制或壓制等方法。由于制品與模具磨擦以及冷熱變化，在制品表面會存在大量的納米級到微米級裂紋。這些裂紋易于使制品應力集中而降低制品的強度、抗熱震性，也影響制品的光潔度。

行業(yè)中針對日用玻璃制品表面的微細裂紋消除問題，曾做了多次試驗，也取得了一些效果，有物理的方法，也有化學的方法。由于日用玻璃陶瓷是在生產(chǎn)線上連續(xù)式生產(chǎn)，消除裂紋的方法必須與生產(chǎn)工藝相適應，而且不能使制品中的微晶產(chǎn)生較大變化。因而，采用的方法必須具有針對性和適用性。筆者對采用蒸涂方法的研究進行論述和分析。

1 研究內(nèi)容

利用有機錫化合物涂料，在成形后帶有高溫的制品表面蒸涂上納米級涂料并形成氧化錫涂層，涂層已滲透入制品表面的微小裂紋中。氧化錫涂層是透明而且無毒耐腐蝕，對制品表面起到包覆和防護作用，也產(chǎn)生一定的壓應力。

其方法和機理是：在制品成形機和退火窯之間的行列機輸送網(wǎng)帶上安裝熱端蒸涂裝置。涂料通過加料泵泵入到噴涂系統(tǒng)，通過加熱使材料達到沸點并使其完全霧化。涂料蒸涂與循環(huán)氣流混合，自動導熱并附著在帶有高溫的制品表面，并在生產(chǎn)線上控制在500～600 ℃作用下氧化形成均勻透明的涂層。該涂層是納米級的，因而在制品表面肉眼觀察不到。

1.1 涂料材料的選用及配比

涂料的用料包括：四丁基錫24%；四氯化錫36%；正庚烷10%；去離子水30%；特丁基對苯二酚0.1%～0.3%；油酸丁酯或油酸辛酯0.1%～0.3%。

1.2 涂料制備

1)裝料。在反應容器中按四丁基錫∶四氯化錫為2∶3的比例分別放四丁基錫與四氯化錫。

2)密封。對裝料后的反應容器中沖入惰性氣體，使惰性氣體置換出反應容器內(nèi)的氧氣后將反應容器進行密封處理。

3)恒溫反應。將密封后的反應容器緩慢升溫至130 ℃并恒溫反應5 h，獲得丁基氯化錫混合溶液。

4)加料。按丁基氯化錫混合溶液∶正庚烷∶去離子水為6∶1∶3的比例，往反應容器中加入正庚烷與去離子水，獲得混合液A。

5)提取。對混合液A進行均勻攪拌，攪拌時間為1 h，后靜止分液，提取下層液體，獲得混合液B。

6)蒸餾。將混合液B放置到2.67 kPa的條件下進行減壓蒸餾，收集100 ℃的蒸餾組成，獲得蒸餾液。

7)成品制備。往蒸餾液中加入占總量0.1%～0.3%的油酸丁酯或油酸辛酯與占總量0.1%～0.3%特丁基對苯二酚，進行均勻攪拌，制成蒸涂涂料。

1.3 蒸涂裝置

蒸涂裝置見圖1、圖2和圖3。

圖1 裝置側(cè)面結構圖

1-底座 2-蒸涂網(wǎng)帶 3-加熱循環(huán)結構 31-加熱壁 32-循環(huán)箱 33-通風風柵 34-加熱棒 35-分隔箱 36-鼓風口 37-鼓風機 38-循環(huán)風機 39-熱電偶 4-蒸涂高度控制結構 41-安裝架 42-下壓風機 43-風道 5-抽余結構 51-抽余風機 52-抽余管道 53-抽余孔 6-涂料管 61-霧化噴頭 7-封閉罩 8-隔板 9-高溫制品。

本裝置是結合企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)線而設定。在其它生產(chǎn)線的應用中，可根據(jù)本原理并結合具體生產(chǎn)線進行裝置的設置。圖1、圖2、圖3的零部件標注如上所述。

圖2 裝置俯視結構圖

圖3 裝置俯視截面結構圖

2 涂料和裝置結合使用及分析

在日用玻璃陶瓷產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，對產(chǎn)品實施蒸涂。首先是啟動蒸涂裝置，由隔膜泵將涂料送至噴頭，隨之進入左、右側(cè)循環(huán)箱體，在加熱棒的輔助加熱下，使得裝置腔體內(nèi)溫度保持與涂料霧化溫度相適應。安裝于循環(huán)箱體的熱電偶對溫度監(jiān)控，由加熱棒進行溫度調(diào)控，確保箱體內(nèi)最佳的霧化溫度，提高蒸涂效果和涂料的利用率。涂料是通過噴霧頭，在循環(huán)箱內(nèi)被霧化為涂料蒸汽，在循環(huán)電機的作用下，涂料蒸汽均勻彌散于裝置腔體內(nèi)，并按特定的流向通過通風風柵和循環(huán)管道，在裝置內(nèi)腔中保持循環(huán)流動。產(chǎn)品通過裝置內(nèi)腔時，自動吸附涂料蒸汽。由于產(chǎn)品自身具有溫度，涂料被氧化生成納米涂層。裝置也為防止氣體外溢進行控制。當產(chǎn)品器型大小變化時，裝置也可通過下壓風機和氣流閥、下壓風管等調(diào)節(jié)涂料蒸氣在裝置腔體內(nèi)的分布。裝置還將電器開關控制集成在電柜箱中。

該項研究和實驗已取得較好效果，核心技術已申報專利。經(jīng)過實踐證明：涂層能達到均勻，而且是涂料較充分利用。通過蒸涂，采用霧化方式，相對其他噴涂形成更加有效。在裝置方面，可根據(jù)生產(chǎn)線和產(chǎn)品的特點進行針對性的改進和完善。

采用有機錫化合物消除日用玻璃陶瓷表面微細裂紋是可行和有效的。涂料的選料和制備，蒸涂裝置的設計和配套，使用過程的有效控制，系列措施和方法的配搭，可以提高效果。在實踐中通過總結、提升和改進、完善，能取得更加滿意的結果。