往復(fù)擺動(dòng)式噴釉設(shè)備產(chǎn)生釉痕缺陷的探討*

付鵬程 張東升

(蒙娜麗莎集團(tuán)股份有限公司 廣東 佛山 528211)

隨著建筑陶瓷行業(yè)的不斷發(fā)展,中國(guó)建筑陶瓷已進(jìn)入了“巖板時(shí)代”,蒙娜麗莎集團(tuán)股份有限公司推出的1 800 mm×9 000 mm×13.5 mm 超大規(guī)格陶瓷板、1 600 mm×3 600 mm×3.0 mm 超薄陶瓷板,均已量化生產(chǎn)且已應(yīng)用在泛家居家裝領(lǐng)域。傳統(tǒng)噴釉工藝是利用壓縮空氣,將釉漿通過(guò)噴槍或噴釉機(jī)(水刀機(jī))噴成霧狀,使之粘附于坯體上,坯體與噴槍的距離、噴釉壓力、噴釉次數(shù)及釉漿相對(duì)密度(比重)決定了釉層的厚度,釉層厚度比較均勻,易于控制,且容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化[1]。

這種小柜體且固定式噴槍的傳統(tǒng)噴釉設(shè)備已經(jīng)無(wú)法滿足大規(guī)格陶瓷巖板的釉面要求,傳統(tǒng)噴釉設(shè)備因噴釉壓力小(5 kg左右),相應(yīng)要求的釉漿粘度低(低比重1.40～1.45 g/mL),噴釉后磚坯水分較大,易造成大規(guī)格陶瓷板,特別是超薄陶瓷版破損率偏高;因噴槍固定(非往復(fù)式擺動(dòng))造成大規(guī)格陶瓷板左右噴釉量不均勻,導(dǎo)致版面陰陽(yáng)色、色差、釉面不平、漏底等缺陷降級(jí)。所以使用Airqower Slim Cover 1200、Airqower Slim Cover Fast 616和618等大規(guī)格高壓往復(fù)擺動(dòng)式噴釉柜,可滿足生產(chǎn)900～1800 mm 寬度的陶瓷巖版。然而,在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn),釉面易產(chǎn)生“M”字型釉痕缺陷,造成釉面出現(xiàn)不均勻、不平整的情況。

為了研究并解決大規(guī)格陶瓷板釉面的釉痕缺陷問(wèn)題,筆者主要從釉柜工藝參數(shù)和釉漿性能2個(gè)方面進(jìn)行分析,改善釉痕缺陷,最終得到平整、均勻的釉面,穩(wěn)定其生產(chǎn),提升瓷磚品質(zhì)。

1 研究?jī)?nèi)容

1.1 釉痕缺陷的表現(xiàn)形式

圖1 “M”字型釉痕缺陷圖

從圖1可以看到,釉面有一條(多條)“白線”,出釉柜后釉面有多條密集的“水印式白線條”,形成類似“M”字型的釉痕缺陷。

1.2 釉柜工藝參數(shù)對(duì)釉痕的影響

該試驗(yàn)選取本公司某窯面釉噴釉柜,型號(hào)為AAirqower Slim Cover 1200,噴釉柜內(nèi)含有4支往復(fù)式噴槍。生產(chǎn)使用的釉料名稱為W8100,生產(chǎn)噴釉比重為1.52 g/mL,噴釉盤重為65 g/盤(200 mm×600 mm)。

該窯主要生產(chǎn)濕法干粒拋產(chǎn)品,該產(chǎn)品要求拋光后鏡面度高,因此對(duì)噴釉工藝的要求較為嚴(yán)格。為了解決實(shí)際生產(chǎn)中深色磚(紅藍(lán)調(diào)版面)的變色問(wèn)題,噴釉前坯溫由70～75℃提高至80～85℃,噴釉比重由1.47 g/mL提高至1.52 g/mL。雖然有效地改善了產(chǎn)品的變色問(wèn)題,但同時(shí)也造成了噴釉釉面的釉痕缺陷。

筆者主要通過(guò)調(diào)控槍咀孔徑、噴釉壓力、噴槍高度和槍咀角度4個(gè)釉柜工藝參數(shù)來(lái)改善釉痕缺陷問(wèn)題。

1.2.1 槍咀孔徑對(duì)釉痕的影響

以往開(kāi)展心理健康教育過(guò)于強(qiáng)調(diào)普及性和權(quán)威性，而00后大學(xué)生的多元性要求教育實(shí)現(xiàn)多樣化和民主化，為此利用分組活動(dòng)教學(xué)就是一個(gè)有效的措施。學(xué)生通過(guò)參與分組活動(dòng)開(kāi)放性思維討論，可以加深彼此間的理解和認(rèn)同，以實(shí)現(xiàn)取長(zhǎng)補(bǔ)短。比如在講述“大學(xué)生戀愛(ài)觀”這一話題時(shí)，可以設(shè)置分組討論并提出開(kāi)放性問(wèn)題，鼓勵(lì)每個(gè)學(xué)生大膽表達(dá)自己的觀點(diǎn)，有助于學(xué)生增強(qiáng)表達(dá)能力并活化思維，避免固執(zhí)己見(jiàn)。

通過(guò)更換槍咀孔徑的大小,對(duì)比釉痕缺陷情況,其結(jié)果如表1所示。

表1 3種不同大小孔徑的槍咀對(duì)釉痕的影響

由表1的試驗(yàn)結(jié)果可知:使用0.52 mm 孔徑槍咀噴釉,釉痕更加明顯;使用0.36 mm 孔徑槍咀噴釉,釉痕稍有改善。其他條件不變,槍咀孔徑相對(duì)小,則霧化效果更好,但由于0.36 mm 孔徑槍咀的噴釉量相對(duì)較小,需拉慢線速或加大噴釉壓力來(lái)增加釉量,從而影響窯爐的產(chǎn)量,增加了生產(chǎn)成本。因此,在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,更傾向于選擇0.43 mm 或0.36 mm 與0.43 mm 槍咀搭配使用。

1.2.2 噴釉壓力對(duì)釉痕的影響

通過(guò)調(diào)整噴釉的壓力大小,對(duì)比釉痕缺陷情況,其結(jié)果如表2所示。

表2 不同噴釉壓力大小對(duì)釉痕的影響

由表2的試驗(yàn)結(jié)果可知:增加噴釉壓力至12 kg,釉痕才稍有所改善。在生產(chǎn)過(guò)程中,噴釉壓力一般保持在9～11 kg。噴釉壓力越大,槍咀磨損越快,其粉塵就越大,釉損也越大,造成生產(chǎn)成本增加的同時(shí)還污染環(huán)境。另外,噴釉壓力越大,釉漿噴在磚面反彈力越大,噴灑出來(lái)的微小顆粒重新團(tuán)聚,造成“魚(yú)鱗狀”釉面,影響釉面的品質(zhì)。

1.2.3 噴槍高度對(duì)釉痕的影響

通過(guò)調(diào)整噴槍的高度,對(duì)比釉痕缺陷情況,其結(jié)果如表3所示。

表3 噴槍高度對(duì)釉痕的影響

由表3的試驗(yàn)結(jié)果可知:升高噴槍的高度對(duì)釉痕有所改善,釉面“水印式白線條”不再明顯,如圖2 所示。噴槍高度提高至65 cm,噴釉量隨之減少,需拉慢線速或增加噴釉壓力來(lái)增加釉量,但對(duì)釉痕缺陷有所改善,而且還可以降低釉漿的損耗。

圖2 噴槍高度升高至65 cm 的釉面效果圖

1.2.4 槍咀角度對(duì)釉痕的影響

通過(guò)更換槍咀角度的大小,對(duì)比釉痕缺陷情況,其結(jié)果如表4所示。

表4 不同角度的槍咀對(duì)釉痕的影響

由表4的試驗(yàn)結(jié)果可知:槍咀角度的大小對(duì)釉痕缺陷起決定性作用。將130°、110°槍咀替換為95°、80°槍咀,噴釉廣角兩端的霧化的效果更好,磚面無(wú)釉痕缺陷;但使用80°槍咀,在槍距不變的情況下,相鄰噴槍噴釉重疊區(qū)域變小,噴釉后磚面收水速度快(未出釉柜就已經(jīng)完全干掉),釉面起粉嚴(yán)重且粗糙,燒成后引起局部密集痱子孔缺陷降級(jí),影響生產(chǎn)質(zhì)量。因此,本試驗(yàn)釉柜選取4支95°槍咀噴釉。

綜上試驗(yàn)結(jié)果得出:2D1窯面釉的最佳釉柜工藝參數(shù)選用為:槍咀孔徑0.43 mm、槍咀角度95°、噴釉壓力10 kg、噴槍高度65 cm,在調(diào)控并優(yōu)化了釉柜工藝參數(shù)后,釉痕缺陷得到解決;調(diào)釉時(shí)外加適量的印膏,提高釉漿粘度(保水性),從而得到更平整、更均勻的釉面效果。

1.3 釉漿性能對(duì)釉痕的影響

通過(guò)調(diào)整釉用添加劑的比例,提高釉漿的懸浮性和流動(dòng)性,使釉漿在噴釉過(guò)程中的霧化程度更好,改善釉痕缺陷,得到更平整、更均勻的釉面效果。

1.3.1 原料與配方

W8100釉料的化學(xué)組成如表5所示。

表5 釉料的化學(xué)組成(質(zhì)量%)

1.3.2 試驗(yàn)所用添加劑及其物理性能

試驗(yàn)所用添加劑有低粘甲基(食品級(jí))、FH9甲基(食品級(jí))、川東三聚磷酸鈉、司馬解凝劑PC-67(液體)。各添加劑的物理性能如表6所示。

表6 試驗(yàn)所用液體添加劑的物理性能

1.3.3 試驗(yàn)配方設(shè)計(jì)

為了得到懸浮性和流動(dòng)性更好的釉漿性能,做了以下試驗(yàn)配方對(duì)比,如表7所示。

表7 配方設(shè)計(jì)

按表7配方下單球磨,每隔一段時(shí)間觀測(cè)其釉漿性能,其結(jié)果如表8所示。

表8 釉漿性能隨時(shí)間的變化

1.3.4 試驗(yàn)結(jié)果與討論

1.3.4.1 不同粘度和代替度的CMC 對(duì)釉漿性能與釉痕缺陷的影響

從表5釉料的化學(xué)組成可知,W8100釉料是一種長(zhǎng)石生料釉。對(duì)于長(zhǎng)石生料釉,因釉料中的堿性粉料(特別是鈉長(zhǎng)石)的水解作用,隨著釉漿存放時(shí)間的延長(zhǎng),釉漿粘度會(huì)急劇下降,變得不穩(wěn)定[2]。因此選用兩種不同粘度和代替度的羧甲基纖維素鈉(CMC)對(duì)比試驗(yàn),從表8 可知,配方1 和配方4 所選用的不同CMC對(duì)釉漿性能和釉痕的影響完全不同。配方4 釉漿流動(dòng)性差且觸變嚴(yán)重,流速、粘度隨著陳腐時(shí)間變化大;配方1釉漿在陳腐48 h內(nèi)的流動(dòng)性較好,流速、粘度隨著陳腐時(shí)間變化也較小,但陳腐48 h后,釉漿開(kāi)始觸變。通過(guò)對(duì)比觀察配方1和配方4噴釉釉面效果的結(jié)果如表9所示。有研究指出:CMC 的代替度指標(biāo)是決定CMC 水溶性的關(guān)鍵因素,代替度愈高,CMC的水溶性愈強(qiáng),粘度受溫度的影響愈小,穩(wěn)定性更好,而對(duì)于中低粘度(低聚合、代替度高)的CMC 既起懸浮作用又同時(shí)兼具解凝作用,可提高釉漿的流動(dòng)性,便于噴釉操作[3～6]。因此,結(jié)合本試驗(yàn)配方1和配方4的釉漿性能數(shù)據(jù)和釉面效果,確定選用以低粘甲基為主、FH9甲基為輔的結(jié)構(gòu)組成,設(shè)計(jì)了配方2和配方3并跟蹤其釉漿性能和釉面效果,結(jié)果如表8、表9所示。配方3的釉漿性能比較穩(wěn)定,便于釉漿的儲(chǔ)存和運(yùn)輸,比較符合生產(chǎn)要求,對(duì)比配方1的釉面效果,其釉面不起粉,收水距離慢0.5 m,顯然配方3釉漿的懸浮性和保水性更好,但是產(chǎn)品的釉痕缺陷更明顯。

表9 各配方中試的釉面效果

1.3.4.2 不同解凝劑及其用量對(duì)釉漿性能與釉痕缺陷的影響

通過(guò)對(duì)比配方1和配方3的釉漿性能發(fā)現(xiàn),配方3的流速高、粘度大,其流動(dòng)性更差。所以,添加三聚磷酸鈉和解凝劑PC-67以提高釉漿的流動(dòng)性,從而設(shè)計(jì)了配方5、配方6和配方7。從表8、表9的結(jié)果可知,三聚磷酸鈉加至0.4%時(shí),釉漿的粘度有所下降,流動(dòng)性更好了,但添加量超出0.4%時(shí),流速和粘度變化不大,反而有所增加,且噴釉釉面仍有釉痕缺陷。

有研究指出:司馬解凝劑PC-67屬于有機(jī)聚合物(多羥基酸,鈉鹽),對(duì)長(zhǎng)石生料釉有較寬的反絮凝范圍,并可抑制釉料中堿性粉料的水解,使釉漿流動(dòng)性易于調(diào)節(jié),解凝能力要好于三聚磷酸鈉[2,7]。因此,使用解凝劑PC-67代替部分三聚磷酸鈉,可能會(huì)降低釉漿的粘度,提高釉漿流動(dòng)性。從表8和表9中還可以看出,配方7釉漿性能穩(wěn)定,保水性和流動(dòng)性均較好,釉漿陳腐96 h無(wú)觸變現(xiàn)象,使用110°和95°槍咀噴釉釉面均無(wú)釉痕缺陷,符合生產(chǎn)要求,如圖3所示。

圖3 配方7噴釉釉面效果圖

2 結(jié)論

(1)通過(guò)優(yōu)化釉柜工藝參數(shù),升高噴槍高度和調(diào)整槍咀角度,可以改善往復(fù)擺動(dòng)式噴釉釉面“M”字型釉痕缺陷,同時(shí)外加適量印膏,提高釉漿粘度(保水性),可達(dá)到均勻、平整的釉面效果。

(2)通過(guò)調(diào)控釉漿性能可以從根本上改善往復(fù)擺動(dòng)式噴釉釉面“M”字型釉痕缺陷,并在生產(chǎn)中取得了比較好的釉面效果。

釉漿懸浮性和保水性:選用以低粘(代替度高)甲基為主、FH9甲基為輔的配方組合,能夠穩(wěn)定釉漿的流速和粘度,其隨陳腐時(shí)間延長(zhǎng)變化較小;噴釉釉面收水距離保持在0.5～1 m,確保釉面不起粉、不粗糙。

釉漿流動(dòng)性:利用低粘(代替度高)甲基較好的解凝性和流動(dòng)性,加以適量的三聚磷酸鈉和解凝劑PC-67,提高釉漿的流動(dòng)性,減弱釉漿的觸變性,使釉漿的懸浮性和觸變性處于相對(duì)平衡狀態(tài),從而使噴釉時(shí)釉漿的霧化程度更好,得到均勻、平整的釉面效果。

(3)現(xiàn)釉料W8100 添加劑以低粘甲基0.15%、FH9甲基0.1%、三聚0.4%、司馬解凝劑PC67 0.2%為配比,得到的釉面比較均勻、平整,能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的生產(chǎn)。