周孟大

玻璃无铅颜料的研制

周孟大

(江苏拜富科技有限公司 江苏 宜兴 214221)

在玻璃制品的装饰图案所使用的颜料中通常含有大量的铅,玻璃颜料中加入铅的目的是为了提高光泽度和表现丰富的色彩。铅对环境污染非常严重,对人体也是有毒害作用的,它会在人体内沉积且不易代谢。铅中毒的危害主要表现在对神经系统、血液系统、心血管系统、骨骼系统等终身性的危害。因此开发玻璃无铅颜料已成为近几年的研究重点。

1 配方组成

无铅颜料光泽度不高的主要原因是由于不含铅,颜料的熔融温度太高。若在无铅颜料的组分中添加P2O5、F、Ta2O5和 Nb2O5,可显著降低无铅颜料的熔融温度,有利于提高成品的光泽度。无论是含铅颜料还是无铅颜料中都加入了大量的 SiO2、Al2O3、ZrO2、TiO2等物质以提高颜料的耐酸碱性能,但是像Al2O3、ZrO2、TiO2等物质会引起部分色剂变色,如 TiO2会使镉红变成暗红色,ZrO2会使镉绿变成暗绿色,Al2O3会使绿色及红色变浅,因此针对不同的色剂需配合使用不同的熔剂以保证色泽,这无疑增加了工作量和生产成本,因此本试验尽量使用同一种无铅熔剂。经试验,熔剂的最佳质量百分比组成为：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 制备过程

2.1 熔剂的制备

将过 40～80目筛的各熔剂组分原料混合均匀,于1300℃左右熔融后,经冷水水淬后烘干,粉碎至过 10目筛以备用。

2.2 颜料的制备

无铅颜料是由质量百分比 5%～20%的无铅色剂和 80%～95%的无铅熔剂组成,无铅色剂可通过市售或自制获得,它与有铅颜料使用的色剂是一致的,只是不能含有铅。

1)铬绿无铅颜料。将 10%铬绿无铅色剂和 90%无铅熔剂,外加 50%酒精一起加入球磨罐中,球磨细度至 D90＜8μm,过 320目筛烘干粉碎即可。

2)白色无铅颜料。由15%白色无铅色剂和 85%的无铅熔剂组成,生产方法同 1);

3)金红无铅颜料。由5%金红无铅色剂和 95%的无铅熔剂组成,生产方法同 1);

4)铁红无铅颜料。由20%铁红无铅颜料和 80%的无铅熔剂组成,生产方法同 1);

5)硒红无铅颜料。由15%硒红无铅色剂和 85%的无铅熔剂组成,生产方法同 1);

6)钴兰无铅颜料。由15%钴兰无铅色剂和 85%的无铅熔剂组成,生产方法同 1);

7)奶黄无铅颜料。由15%奶黄无铅色剂和 85%的无铅熔剂组成,生产方法同 1;

8)黑色无铅颜料。由20%黑色无铅色剂和 80%的无铅熔剂组成,生产方法同 1);

9)镉黄无铅颜料。由15%镉黄无铅色剂和 85%的无铅熔剂组成,生产方法同 1);

10)海兰无铅颜料。由15%的海兰无铅色剂和85%的无铅熔剂组成,生产方法同 1)。

3 研制结果

上述颜料经丝网印刷、直接印刷或喷涂于玻璃制品表面,经 560～620℃的烧烤温度下保温 10min,检测如下理化性质,结果见表1。

1)光泽度。利用日本株式会社标上色彩技术研究所生产的 GM-26D型数字式光泽仪,按照其技术条件测得 85°的光泽度。

2)热膨胀系数。7.5～9.5×10-6C-1,利用德国产 402E型电子膨胀仪。

3)化学稳定性。铅溶出量为 0,部分含镉色剂的颜料品种镉溶出量为 0.5mg/dm2以下,在 22±2经4%醋酸溶液浸泡 24h或在 90±2℃下经 0.5%Na2CO3溶液中浸泡 40h后制得,色泽无变化。

表1 1～10无铅玻璃颜料的理化性质检测结果

该玻璃无铅颜料由5%～20%的无铅色剂和 80%～95%的无铅熔剂组成,其中无铅熔剂是由45%～49%SiO2、15%～20%B2O3和 0.1%～1%Al2O3组成的主体熔剂,3%～5%Li2O、5%～8%Na2O、1%～3%K2O组成的复合助熔剂,1%～3%F、2%～3.5%P2O5组成的玻璃助剂,0～0.5%Ta2O3、0～1%Nb2O5组成玻璃光亮剂,0～0.5%ZrO2,0～2%CeO2、0～0.5%La2O3和 0～1.0%Y2O3组成的玻璃稳定剂,以及 8%～12%ZnO和 0～0.5%MgO组成的呈色助剂等混合组成的。该颜料具有结构稳定、耐酸碱浸蚀、化学稳定性好、烧成温度低、光泽度高且呈色纯正、色彩艳丽、色系齐全、装饰效果好等优点。