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摘 要 本文主要阐述了陶瓷色料生产企业的生产控制,着重分析了混料工艺控制对产品质量的影响及应注意的事项｡
关键词 混料,工艺,色料生产
1引言
人工合成色料的色料晶体具有结构稳定､色彩丰富､高温稳定性和化学稳定性好､在釉中不溶解或溶解量很少､不易与釉中的其它组分发生反应等显著特点,因而保证了其呈色的稳定,为陶瓷制品的高档化､系列化和大规模工业化生产奠定了基础,但同时也对陶瓷色料生产企业提出了更高的要求｡为了应对当前原材料价格的不断上涨､燃料成本的增加和激烈的市场竞争,部分陶瓷色料企业除了加强科研投入､开发新产品外,还不断强化生产现场的管理,对工艺流程进行跟踪及改造,在现有的机器设备前提下,将产品的性能提高到最佳,从而达到保证产品品质稳定､降低生产成本､提高产品竞争力的目的｡
2色料的生产工艺
目前市场上所销售的色料产品,除了包裹色料品种以外,大部分的品种是由固相合成法生产的｡该方法工艺比液相法更加简单,容易操作｡陶瓷色料的生产流程如下:配料-混合-装窑-烧成-卸窑-粗加工-精加工-打包入仓｡
3影响产品质量的因素
3.1 原材料质量的影响
人工合成色料生产过程中原材料的波动对产品品质的影响很大｡通常来说,原材料纯度越高,烧出来的产品就越好｡像锑锡灰､钒锆兰等品种对其原材料的纯度要求都很高,一般纯度要达到99.8%以上,特别是在沙漠红色料生产中,氧化钇的纯度对产品最终发色的影响十分明显｡但是出于对产品成本的考虑,有些产品可以适当放低要求｡像钛黄系列产品中的原材料氧化锑和钛白粉除根据客户需要外,还可根据其相互配合的需求来调整纯度:当所用氧化锑纯度在98.0%以上时,可以降低对钛白粉的使用纯度要求;同理,当所使用的钛白粉纯度在98.0%以上时,也可以降低对氧化锑的纯度要求,但配方中需要增加1%～2%的用量｡另外,氧化锑对钛黄系列产品的烧成温度有着明显的影响,一般随着氧化锑纯度的增加,其最高烧成温度也会相应增加｡
3.2 混料工艺的影响
3.2.1混料方式的影响
色料的混料方式主要有两种:(1)干法混料,将各种物料在干粉状态下进行混合;(2)湿法混料,将不可溶性的原料按照配比装入球磨机内,加入水或其它的液体进行混合｡实际生产中多采用干法混料,如镨黄,钴兰,橘黄色料等;也有一些产品需要湿法混料,如釉用的金棕色料,金黄色料的配方中引入氧化铝形式的Al等｡需要注意的是,干法混料时还应考虑物料的材质,有的产品需要进一步均化处理才能达到设计的标准｡如钛黄系列的产品,经过锥型混料机混合后,还需经过爪式机打粉均化工序,才能保证产品的性能达到最佳｡如表1中数据所示,同一批生料,1号没有打粉,2号经爪式机打粉｡经同一温度烧成后,结果显示2号比1号发色明显变深｡
3.2.2 混料设备的影响
陶瓷色料企业必须在日常生产控制中保持同一产品的一致性,从而保证产品品质的稳定｡但有时也会因生产上的其它原因而改变同一产品不同批次的工艺流程｡例如黑色系列的产品,一般使用搅拌磨来混料｡搅拌磨混料的特点是混料均匀,但单次混料只能在100kg左右,因而不能满足短时间内大批量生产的需要;故当需要进行大批量生产时,就需使用锥型机来混料,通常其单次产量在2t左右,但是需要增加打粉工序｡当然也有一些产品是不需要打粉的,如锰红系列,经锥型机混合后,可直接进入装窑工序｡如表2数据所示,未打粉的1号色料和打粉后的2号色料的发色基本一样｡
3.2.3 混料时间的影响
生产中混料的时间,一般根据跟踪取样的品检确定,但有些产品需要进一步取样并在实验电炉中煅烧后再确认｡使用锥型混料机的时间一般控制在2h左右,使用球型混料机控制在1h左右,搅拌的时间一般在10～20min之间｡需要说明的是,当使用搅拌磨来混料时,其生料的烧成温度一般较其它机型低20℃左右｡同时,混料时间的长短对产品的发色也有很大的影响,表3所示的是混料时间对锆铁红色料发色的影响｡
3.3 烧成工艺的影响
烧成是保证色料质量的重要生产工序｡烧成控制的三个关键因素是:(1)最高烧成温度的控制;(2)烧成曲线的合理设置;(3)保温时间的控制｡实际生产过程中,应根据各厂产品的不同以及配方和原材料的差异来进行控制｡特别是镨黄品种,烧成温度偏高或偏低都达不到产品的设计要求｡
烧成曲线控制的原则是:前快,中缓,后慢｡需要注意的是,当配方中的铝以氢氧化铝的形式引入时,要留意其转化点温度,必须留有足够的时间使其排净结晶水｡总的来说,升温曲线的制定原则是:(1)前段部分要使生料中的挥发物和结晶水排除;(2)后段部分要留有足够的时间使各晶团结合｡保温时间一般在2～4h左右,釉用黑色系列和锆铁红品种的保温时间需要适当延长｡
大部分色料产品都需要氧化气氛来烧成,钒兰和部分坯用黑色系列除外｡
3.4后期加工的影响
3.4.1粗加工控制
经过煅烧的色料半成品,卸窑后一般要经过粗加工工序粉碎后才能进入下一道工序｡粉碎的主要目的是初步均化和细度加工,经过初步加工的产品细度一般在10～20目之间｡其中,坯用产品可使用雷蒙机和微粉机来进行加工:硬质的产品使用前者,软质的采用后者｡坯用产品的细度一般控制在1000目左右,但随着细度的增加,锰红等钛黄系列产品在坯体中的发色会逐渐减弱｡
3.4.2精加工控制
釉用色料产品经过粗加工后,还要进一步深加工｡细度一般要求控制在1200目以上｡釉用色料产品主要使用球磨机水磨加工｡球磨中的料:球:水的比值一般控制在1:2:0.5(wt%)为佳｡可根据产品的不同,加酸或者碱进行水洗,其产品pH值一般控制在7左右｡出球产品需经沉淀烘干,烘干过程中必须避免铁质等的混入,以免引起釉面缺陷｡同时,还须对同一批次的出窑产品进行均化处理｡因为颗粒大小的差别,会导致沉淀分离过程产生分层,致使上下色料产生部分差异｡经过均化处理后,可保证同一窑或同一批次的产品没有色差,从而保证产品质量的稳定｡
4结语
陶瓷色料生产过程中对产品质量有影响的因素主要集中在原材料､混料､烧成和加工等工艺,各个工序都对产品质量起着关键作用｡原材料的合理搭配可以在保证质量的前提下,有效降低成本;合理的烧成制度可以保证产品的性能达到最佳;色料煅烧之前的混料工艺对产品最终品质的稳定和性能提高的作用更加重要｡
参考文献
1 素木洋一[日].釉及色料[M].中国建筑工业出版社,19792 俞康泰.现代装饰色釉料与装饰技术手册[M].武汉理工大学出版社,1999
3 秦 威.梭式窑烧成制度对产品质量的影响[J].佛山陶瓷,2005,10
关键词 混料,工艺,色料生产
1引言
人工合成色料的色料晶体具有结构稳定､色彩丰富､高温稳定性和化学稳定性好､在釉中不溶解或溶解量很少､不易与釉中的其它组分发生反应等显著特点,因而保证了其呈色的稳定,为陶瓷制品的高档化､系列化和大规模工业化生产奠定了基础,但同时也对陶瓷色料生产企业提出了更高的要求｡为了应对当前原材料价格的不断上涨､燃料成本的增加和激烈的市场竞争,部分陶瓷色料企业除了加强科研投入､开发新产品外,还不断强化生产现场的管理,对工艺流程进行跟踪及改造,在现有的机器设备前提下,将产品的性能提高到最佳,从而达到保证产品品质稳定､降低生产成本､提高产品竞争力的目的｡
2色料的生产工艺
目前市场上所销售的色料产品,除了包裹色料品种以外,大部分的品种是由固相合成法生产的｡该方法工艺比液相法更加简单,容易操作｡陶瓷色料的生产流程如下:配料-混合-装窑-烧成-卸窑-粗加工-精加工-打包入仓｡
3影响产品质量的因素
3.1 原材料质量的影响
人工合成色料生产过程中原材料的波动对产品品质的影响很大｡通常来说,原材料纯度越高,烧出来的产品就越好｡像锑锡灰､钒锆兰等品种对其原材料的纯度要求都很高,一般纯度要达到99.8%以上,特别是在沙漠红色料生产中,氧化钇的纯度对产品最终发色的影响十分明显｡但是出于对产品成本的考虑,有些产品可以适当放低要求｡像钛黄系列产品中的原材料氧化锑和钛白粉除根据客户需要外,还可根据其相互配合的需求来调整纯度:当所用氧化锑纯度在98.0%以上时,可以降低对钛白粉的使用纯度要求;同理,当所使用的钛白粉纯度在98.0%以上时,也可以降低对氧化锑的纯度要求,但配方中需要增加1%～2%的用量｡另外,氧化锑对钛黄系列产品的烧成温度有着明显的影响,一般随着氧化锑纯度的增加,其最高烧成温度也会相应增加｡
3.2 混料工艺的影响
3.2.1混料方式的影响
色料的混料方式主要有两种:(1)干法混料,将各种物料在干粉状态下进行混合;(2)湿法混料,将不可溶性的原料按照配比装入球磨机内,加入水或其它的液体进行混合｡实际生产中多采用干法混料,如镨黄,钴兰,橘黄色料等;也有一些产品需要湿法混料,如釉用的金棕色料,金黄色料的配方中引入氧化铝形式的Al等｡需要注意的是,干法混料时还应考虑物料的材质,有的产品需要进一步均化处理才能达到设计的标准｡如钛黄系列的产品,经过锥型混料机混合后,还需经过爪式机打粉均化工序,才能保证产品的性能达到最佳｡如表1中数据所示,同一批生料,1号没有打粉,2号经爪式机打粉｡经同一温度烧成后,结果显示2号比1号发色明显变深｡
3.2.2 混料设备的影响
陶瓷色料企业必须在日常生产控制中保持同一产品的一致性,从而保证产品品质的稳定｡但有时也会因生产上的其它原因而改变同一产品不同批次的工艺流程｡例如黑色系列的产品,一般使用搅拌磨来混料｡搅拌磨混料的特点是混料均匀,但单次混料只能在100kg左右,因而不能满足短时间内大批量生产的需要;故当需要进行大批量生产时,就需使用锥型机来混料,通常其单次产量在2t左右,但是需要增加打粉工序｡当然也有一些产品是不需要打粉的,如锰红系列,经锥型机混合后,可直接进入装窑工序｡如表2数据所示,未打粉的1号色料和打粉后的2号色料的发色基本一样｡
3.2.3 混料时间的影响
生产中混料的时间,一般根据跟踪取样的品检确定,但有些产品需要进一步取样并在实验电炉中煅烧后再确认｡使用锥型混料机的时间一般控制在2h左右,使用球型混料机控制在1h左右,搅拌的时间一般在10～20min之间｡需要说明的是,当使用搅拌磨来混料时,其生料的烧成温度一般较其它机型低20℃左右｡同时,混料时间的长短对产品的发色也有很大的影响,表3所示的是混料时间对锆铁红色料发色的影响｡
3.3 烧成工艺的影响
烧成是保证色料质量的重要生产工序｡烧成控制的三个关键因素是:(1)最高烧成温度的控制;(2)烧成曲线的合理设置;(3)保温时间的控制｡实际生产过程中,应根据各厂产品的不同以及配方和原材料的差异来进行控制｡特别是镨黄品种,烧成温度偏高或偏低都达不到产品的设计要求｡
烧成曲线控制的原则是:前快,中缓,后慢｡需要注意的是,当配方中的铝以氢氧化铝的形式引入时,要留意其转化点温度,必须留有足够的时间使其排净结晶水｡总的来说,升温曲线的制定原则是:(1)前段部分要使生料中的挥发物和结晶水排除;(2)后段部分要留有足够的时间使各晶团结合｡保温时间一般在2～4h左右,釉用黑色系列和锆铁红品种的保温时间需要适当延长｡
大部分色料产品都需要氧化气氛来烧成,钒兰和部分坯用黑色系列除外｡
3.4后期加工的影响
3.4.1粗加工控制
经过煅烧的色料半成品,卸窑后一般要经过粗加工工序粉碎后才能进入下一道工序｡粉碎的主要目的是初步均化和细度加工,经过初步加工的产品细度一般在10～20目之间｡其中,坯用产品可使用雷蒙机和微粉机来进行加工:硬质的产品使用前者,软质的采用后者｡坯用产品的细度一般控制在1000目左右,但随着细度的增加,锰红等钛黄系列产品在坯体中的发色会逐渐减弱｡
3.4.2精加工控制
釉用色料产品经过粗加工后,还要进一步深加工｡细度一般要求控制在1200目以上｡釉用色料产品主要使用球磨机水磨加工｡球磨中的料:球:水的比值一般控制在1:2:0.5(wt%)为佳｡可根据产品的不同,加酸或者碱进行水洗,其产品pH值一般控制在7左右｡出球产品需经沉淀烘干,烘干过程中必须避免铁质等的混入,以免引起釉面缺陷｡同时,还须对同一批次的出窑产品进行均化处理｡因为颗粒大小的差别,会导致沉淀分离过程产生分层,致使上下色料产生部分差异｡经过均化处理后,可保证同一窑或同一批次的产品没有色差,从而保证产品质量的稳定｡
4结语
陶瓷色料生产过程中对产品质量有影响的因素主要集中在原材料､混料､烧成和加工等工艺,各个工序都对产品质量起着关键作用｡原材料的合理搭配可以在保证质量的前提下,有效降低成本;合理的烧成制度可以保证产品的性能达到最佳;色料煅烧之前的混料工艺对产品最终品质的稳定和性能提高的作用更加重要｡
参考文献
1 素木洋一[日].釉及色料[M].中国建筑工业出版社,19792 俞康泰.现代装饰色釉料与装饰技术手册[M].武汉理工大学出版社,1999
3 秦 威.梭式窑烧成制度对产品质量的影响[J].佛山陶瓷,2005,10