周孟大

玻璃無鉛顏料的研制

周孟大

(江蘇拜富科技有限公司 江蘇 宜興 214221)

在玻璃制品的裝飾圖案所使用的顏料中通常含有大量的鉛,玻璃顏料中加入鉛的目的是為了提高光澤度和表現豐富的色彩。鉛對環(huán)境污染非常嚴重,對人體也是有毒害作用的,它會在人體內沉積且不易代謝。鉛中毒的危害主要表現在對神經系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、骨骼系統(tǒng)等終身性的危害。因此開發(fā)玻璃無鉛顏料已成為近幾年的研究重點。

1 配方組成

無鉛顏料光澤度不高的主要原因是由于不含鉛,顏料的熔融溫度太高。若在無鉛顏料的組分中添加P2O5、F、Ta2O5和 Nb2O5,可顯著降低無鉛顏料的熔融溫度,有利于提高成品的光澤度。無論是含鉛顏料還是無鉛顏料中都加入了大量的 SiO2、Al2O3、ZrO2、TiO2等物質以提高顏料的耐酸堿性能,但是像Al2O3、ZrO2、TiO2等物質會引起部分色劑變色,如 TiO2會使鎘紅變成暗紅色,ZrO2會使鎘綠變成暗綠色,Al2O3會使綠色及紅色變淺,因此針對不同的色劑需配合使用不同的熔劑以保證色澤,這無疑增加了工作量和生產成本,因此本試驗盡量使用同一種無鉛熔劑。經試驗,熔劑的最佳質量百分比組成為：SiO247.8%、B2O317.7%、ZnO12.2%、Li2O4.1%、Na2O5.7%、K2O2.6%、NaF 2.8%、Al2O30.5%、ZrO20.5%、MgO0.5%、P2O52.6%、CeO21%、Nb2O50.5% 、La2O30.5%、Y2O30.5%、Ta2O30.5%。

2 制備過程

2.1 熔劑的制備

將過 40～80目篩的各熔劑組分原料混合均勻,于1300℃左右熔融后,經冷水水淬后烘干,粉碎至過 10目篩以備用。

2.2 顏料的制備

無鉛顏料是由質量百分比 5%～20%的無鉛色劑和 80%～95%的無鉛熔劑組成,無鉛色劑可通過市售或自制獲得,它與有鉛顏料使用的色劑是一致的,只是不能含有鉛。

1)鉻綠無鉛顏料。將 10%鉻綠無鉛色劑和 90%無鉛熔劑,外加 50%酒精一起加入球磨罐中,球磨細度至 D90＜8μm,過 320目篩烘干粉碎即可。

2)白色無鉛顏料。由15%白色無鉛色劑和 85%的無鉛熔劑組成,生產方法同 1);

3)金紅無鉛顏料。由5%金紅無鉛色劑和 95%的無鉛熔劑組成,生產方法同 1);

4)鐵紅無鉛顏料。由20%鐵紅無鉛顏料和 80%的無鉛熔劑組成,生產方法同 1);

5)硒紅無鉛顏料。由15%硒紅無鉛色劑和 85%的無鉛熔劑組成,生產方法同 1);

6)鈷蘭無鉛顏料。由15%鈷蘭無鉛色劑和 85%的無鉛熔劑組成,生產方法同 1);

7)奶黃無鉛顏料。由15%奶黃無鉛色劑和 85%的無鉛熔劑組成,生產方法同 1;

8)黑色無鉛顏料。由20%黑色無鉛色劑和 80%的無鉛熔劑組成,生產方法同 1);

9)鎘黃無鉛顏料。由15%鎘黃無鉛色劑和 85%的無鉛熔劑組成,生產方法同 1);

10)海蘭無鉛顏料。由15%的海蘭無鉛色劑和85%的無鉛熔劑組成,生產方法同 1)。

3 研制結果

上述顏料經絲網印刷、直接印刷或噴涂于玻璃制品表面,經 560～620℃的燒烤溫度下保溫 10min,檢測如下理化性質,結果見表1。

1)光澤度。利用日本株式會社標上色彩技術研究所生產的 GM-26D型數字式光澤儀,按照其技術條件測得 85°的光澤度。

2)熱膨脹系數。7.5～9.5×10-6C-1,利用德國產 402E型電子膨脹儀。

3)化學穩(wěn)定性。鉛溶出量為 0,部分含鎘色劑的顏料品種鎘溶出量為 0.5mg/dm2以下,在 22±2經4%醋酸溶液浸泡 24h或在 90±2℃下經 0.5%Na2CO3溶液中浸泡 40h后制得,色澤無變化。

表1 1～10無鉛玻璃顏料的理化性質檢測結果

該玻璃無鉛顏料由5%～20%的無鉛色劑和 80%～95%的無鉛熔劑組成,其中無鉛熔劑是由45%～49%SiO2、15%～20%B2O3和 0.1%～1%Al2O3組成的主體熔劑,3%～5%Li2O、5%～8%Na2O、1%～3%K2O組成的復合助熔劑,1%～3%F、2%～3.5%P2O5組成的玻璃助劑,0～0.5%Ta2O3、0～1%Nb2O5組成玻璃光亮劑,0～0.5%ZrO2,0～2%CeO2、0～0.5%La2O3和 0～1.0%Y2O3組成的玻璃穩(wěn)定劑,以及 8%～12%ZnO和 0～0.5%MgO組成的呈色助劑等混合組成的。該顏料具有結構穩(wěn)定、耐酸堿浸蝕、化學穩(wěn)定性好、燒成溫度低、光澤度高且呈色純正、色彩艷麗、色系齊全、裝飾效果好等優(yōu)點。