往復擺動式噴釉設備產生釉痕缺陷的探討*

付鵬程 張東升

(蒙娜麗莎集團股份有限公司 廣東 佛山 528211)

隨著建筑陶瓷行業的不斷發展,中國建筑陶瓷已進入了“巖板時代”,蒙娜麗莎集團股份有限公司推出的1 800 mm×9 000 mm×13.5 mm 超大規格陶瓷板、1 600 mm×3 600 mm×3.0 mm 超薄陶瓷板,均已量化生產且已應用在泛家居家裝領域。傳統噴釉工藝是利用壓縮空氣,將釉漿通過噴槍或噴釉機(水刀機)噴成霧狀,使之粘附于坯體上,坯體與噴槍的距離、噴釉壓力、噴釉次數及釉漿相對密度(比重)決定了釉層的厚度,釉層厚度比較均勻,易于控制,且容易實現機械化和自動化[1]。

這種小柜體且固定式噴槍的傳統噴釉設備已經無法滿足大規格陶瓷巖板的釉面要求,傳統噴釉設備因噴釉壓力小(5 kg左右),相應要求的釉漿粘度低(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(非往復式擺動)造成大規格陶瓷板左右噴釉量不均勻,導致版面陰陽色、色差、釉面不平、漏底等缺陷降級。所以使用Airqower Slim Cover 1200、Airqower Slim Cover Fast 616和618等大規格高壓往復擺動式噴釉柜,可滿足生產900～1800 mm 寬度的陶瓷巖版。然而,在生產過程中發現,釉面易產生“M”字型釉痕缺陷,造成釉面出現不均勻、不平整的情況。

為了研究并解決大規格陶瓷板釉面的釉痕缺陷問題,筆者主要從釉柜工藝參數和釉漿性能2個方面進行分析,改善釉痕缺陷,最終得到平整、均勻的釉面,穩定其生產,提升瓷磚品質。

1 研究內容

1.1 釉痕缺陷的表現形式

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 釉柜工藝參數對釉痕的影響

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

該窯主要生產濕法干粒拋產品,該產品要求拋光后鏡面度高,因此對噴釉工藝的要求較為嚴格。為了解決實際生產中深色磚(紅藍調版面)的變色問題,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品的變色問題,但同時也造成了噴釉釉面的釉痕缺陷。

筆者主要通過調控槍咀孔徑、噴釉壓力、噴槍高度和槍咀角度4個釉柜工藝參數來改善釉痕缺陷問題。

1.2.1 槍咀孔徑對釉痕的影響

以往開展心理健康教育過于強調普及性和權威性，而00后大學生的多元性要求教育實現多樣化和民主化，為此利用分組活動教學就是一個有效的措施。學生通過參與分組活動開放性思維討論，可以加深彼此間的理解和認同，以實現取長補短。比如在講述“大學生戀愛觀”這一話題時，可以設置分組討論并提出開放性問題，鼓勵每個學生大膽表達自己的觀點，有助于學生增強表達能力并活化思維，避免固執己見。

通過更換槍咀孔徑的大小,對比釉痕缺陷情況,其結果如表1所示。

表1 3種不同大小孔徑的槍咀對釉痕的影響

由表1的試驗結果可知: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,槍咀孔徑相對小,則霧化效果更好,但由于0.36 mm 孔徑槍咀的噴釉量相對較小,需拉慢線速或加大噴釉壓力來增加釉量,從而影響窯爐的產量,增加了生產成本。因此,在實際生產過程中,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 噴釉壓力對釉痕的影響

通過調整噴釉的壓力大小,對比釉痕缺陷情況,其結果如表2所示。

表2 不同噴釉壓力大小對釉痕的影響

由表2的試驗結果可知:增加噴釉壓力至12 kg,釉痕才稍有所改善。在生產過程中,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,造成生產成本增加的同時還污染環境。另外,噴釉壓力越大,釉漿噴在磚面反彈力越大,噴灑出來的微小顆粒重新團聚,造成“魚鱗狀”釉面,影響釉面的品質。

1.2.3 噴槍高度對釉痕的影響

通過調整噴槍的高度,對比釉痕缺陷情況,其結果如表3所示。

表3 噴槍高度對釉痕的影響

由表3的試驗結果可知:升高噴槍的高度對釉痕有所改善,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增加釉量,但對釉痕缺陷有所改善,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 槍咀角度對釉痕的影響

通過更換槍咀角度的大小,對比釉痕缺陷情況,其結果如表4所示。

表4 不同角度的槍咀對釉痕的影響

由表4的試驗結果可知:槍咀角度的大小對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域變小,噴釉后磚面收水速度快(未出釉柜就已經完全干掉),釉面起粉嚴重且粗糙,燒成后引起局部密集痱子孔缺陷降級,影響生產質量。因此,本試驗釉柜選取4支95°槍咀噴釉。

綜上試驗結果得出:2D1窯面釉的最佳釉柜工藝參數選用為:槍咀孔徑0.43 mm、槍咀角度95°、噴釉壓力10 kg、噴槍高度65 cm,在調控并優化了釉柜工藝參數后,釉痕缺陷得到解決;調釉時外加適量的印膏,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 釉漿性能對釉痕的影響

通過調整釉用添加劑的比例,提高釉漿的懸浮性和流動性,使釉漿在噴釉過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釉料的化學組成如表5所示。

表5 釉料的化學組成(質量%)

1.3.2 試驗所用添加劑及其物理性能

試驗所用添加劑有低粘甲基(食品級)、FH9甲基(食品級)、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 試驗所用液體添加劑的物理性能

1.3.3 試驗配方設計

為了得到懸浮性和流動性更好的釉漿性能,做了以下試驗配方對比,如表7所示。

表7 配方設計

按表7配方下單球磨,每隔一段時間觀測其釉漿性能,其結果如表8所示。

表8 釉漿性能隨時間的變化

1.3.4 試驗結果與討論

1.3.4.1 不同粘度和代替度的CMC 對釉漿性能與釉痕缺陷的影響

從表5釉料的化學組成可知,W8100釉料是一種長石生料釉。對于長石生料釉,因釉料中的堿性粉料(特別是鈉長石)的水解作用,隨著釉漿存放時間的延長,釉漿粘度會急劇下降,變得不穩定[2]。因此選用兩種不同粘度和代替度的羧甲基纖維素鈉(CMC)對比試驗,從表8 可知,配方1 和配方4 所選用的不同CMC對釉漿性能和釉痕的影響完全不同。配方4 釉漿流動性差且觸變嚴重,流速、粘度隨著陳腐時間變化大;配方1釉漿在陳腐48 h內的流動性較好,流速、粘度隨著陳腐時間變化也較小,但陳腐48 h后,釉漿開始觸變。通過對比觀察配方1和配方4噴釉釉面效果的結果如表9所示。有研究指出:CMC 的代替度指標是決定CMC 水溶性的關鍵因素,代替度愈高,CMC的水溶性愈強,粘度受溫度的影響愈小,穩定性更好,而對于中低粘度(低聚合、代替度高)的CMC 既起懸浮作用又同時兼具解凝作用,可提高釉漿的流動性,便于噴釉操作[3～6]。因此,結合本試驗配方1和配方4的釉漿性能數據和釉面效果,確定選用以低粘甲基為主、FH9甲基為輔的結構組成,設計了配方2和配方3并跟蹤其釉漿性能和釉面效果,結果如表8、表9所示。配方3的釉漿性能比較穩定,便于釉漿的儲存和運輸,比較符合生產要求,對比配方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釉漿性能與釉痕缺陷的影響

通過對比配方1和配方3的釉漿性能發現,配方3的流速高、粘度大,其流動性更差。所以,添加三聚磷酸鈉和解凝劑PC-67以提高釉漿的流動性,從而設計了配方5、配方6和配方7。從表8、表9的結果可知,三聚磷酸鈉加至0.4%時,釉漿的粘度有所下降,流動性更好了,但添加量超出0.4%時,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屬于有機聚合物(多羥基酸,鈉鹽),對長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,使釉漿流動性易于調節,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,可能會降低釉漿的粘度,提高釉漿流動性。從表8和表9中還可以看出,配方7釉漿性能穩定,保水性和流動性均較好,釉漿陳腐96 h無觸變現象,使用110°和95°槍咀噴釉釉面均無釉痕缺陷,符合生產要求,如圖3所示。

圖3 配方7噴釉釉面效果圖

2 結論

(1)通過優化釉柜工藝參數,升高噴槍高度和調整槍咀角度,可以改善往復擺動式噴釉釉面“M”字型釉痕缺陷,同時外加適量印膏,提高釉漿粘度(保水性),可達到均勻、平整的釉面效果。

(2)通過調控釉漿性能可以從根本上改善往復擺動式噴釉釉面“M”字型釉痕缺陷,并在生產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,能夠穩定釉漿的流速和粘度,其隨陳腐時間延長變化較小;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。

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

(3)現釉料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,能夠實現連續穩定的生產。