陶瓷生产技术及设备-4.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 坯体的干燥,一、干燥机理,内扩散,外扩散,H,2,O(g),Heat,坯体,热 风,H,2,O(l,g),4.1,干燥机理及干燥过程,热扩散,因温度差（温度梯度）的存在而引起的水分扩散。,湿扩散,因水分浓度差（水分浓度梯度）的存在而引起的,水分扩散。,通常划分为四个阶段：升温阶段、等速干燥阶段、降速干燥阶段、,平衡阶段。,0,坯体的表面温度、,含水率、干燥速度,S,A,B,D,E,C,K,F,时间，,t,坯体含水率,干燥速度,坯体表面温度,平衡水分,0,坯体的表面温度、,含水率、干燥速度,S,A,BD,E,C,K,F,时间，,t,坯体含水率,干燥速度,坯体表面温度,平衡水分,0,坯体的表面温度、,含水率、干燥速度,S,A,B,D,E,C,K,F,时间，,t,坯体含水率,干燥速度,坯体表面温度,平衡水分,二、干燥过程,坯体的干燥,收缩主要发生在,等速干燥阶段；,降速干燥阶段不,产生干燥收缩。,一、影响坯体干燥速度的因素,就热风干燥而言，影响坯体,干燥速度,的因素有：,坯体的干燥敏感性,坯体在干燥过程中产生裂纹或变形的可能性。,2.,坯体的形状、大小及厚薄。,3.,干燥强度,干燥介质（热风）的温度、湿度、流速及流量。,4.,坯体的受热面积（与热风接触面积）。,5.,干燥平衡水分的高低。,6干燥器的结构与热工性能。,4.2,干燥制度的制定,二、影响坯体干燥质量的因素,坯体干燥质量的衡量标准：各部位干燥比较均匀，平衡水分,（干燥残余水分）达到要求，无变形或开裂现象。,1.,坯体的干燥敏感性,决定于配方组成。,2.,坯体的初始含水率及其水分的分布均匀性。,3.,坯体成型密度的均匀性。,4.,干燥制度的合理性，以及干燥过程的控制质量。,影响因素：,4.2,干燥制度的制定,三、干燥制度的制定原则,4.2,干燥制度的制定,干燥制度通常用干燥介质的温度、湿度、流速等参数来表征。,干燥制度的制定原则：,1.,应充分考虑坯体的配方特点、形状、,大小、厚薄，以及干燥器的性能等因素。,2.,初始阶段应用低温、高湿、低速的,热风预热坯体。,3.,严格控制等速干燥阶段的热风温度、,湿度及流速，确保坯体各部位的干燥速,度（干燥收缩）比较均匀一致。,在降速干燥阶段适当提高干燥速度，,即在干燥后期使坯体接触高温、低湿的热风。,0,坯体的表面温度、,含水率、干燥速度,S,A,B,D,E,C,K,F,时间，,t,坯体含水率,干燥速度,坯体表面温度,平衡水分,4.3,干燥方法及设备,干燥方法分类：,热风干燥（对流干燥）,电干燥,工频电干燥、高频电干燥,辐射干燥,微波干燥、远红外干燥,4.3,干燥方法及设备,一、热风干燥（对流干燥）,根据干燥器的结构不同，对流式干燥器有：室式、隧道式、链式、推板式干燥器等几种形式。,4.3,干燥方法与设备,多通道隧道式干燥器,干燥介质流动方向,制品前进方向,一、热风干燥（对流干燥）,一、热风干燥（对流干燥）,4.3,干燥方法与设备,链式干燥器,日用瓷坯体带模干燥,510 min,可脱模，脱,模后的白坯干燥时间,控制在,1030 min,。,链式干燥器,一、热风干燥（对流干燥）,建筑陶瓷干燥,1015,min,即可从含水率,7%,降到,1%,。,二、电干燥,4.3,干燥方法与设备,1.,工频电干燥,将湿坯体作为电阻并联于工频电路中，通过工频电流进行干燥。,一般大型电瓷生坯,阴干需,1015,天，工,频电干燥仅需,4h,左右。,二、电干燥,1.,工频电干燥,特点：,（,1,）干燥均匀性好，即使,初始含水率相差较大的坯体,一起干燥也如此。,（,2,）坯体整个体积同时加,热，热扩散和湿扩散方向一,致，故干燥速度较快，单位,热耗较小。,（,3,）适用于含水率较高的大件厚壁制品坯体的干燥。当干燥后期坯体的含水率低于,5%,时，电能消耗剧增。,（,4,）随着干燥过程的进行，须逐渐增大电压，以保持电流值基本不变。,5,15,含水率（,%,）,电耗,Kw/h.kg,二、电干燥,2.,高频电干燥,将生坯置于高频电场中，由于电磁波的高频振荡，致使坯体中的水分子也发生剧烈振动和相互碰撞，从而发热使水分蒸发。,特点：,与工频电类似。但坯体温度上升快，易造成水分迅速蒸发而致坯体产生裂纹。另外，高频电干燥器造价高、电耗大（,2.5 3.0 kW/h,kg,水），目前应用很少。,三、辐射干燥,4.3,干燥方法与设备,（一）微波干燥,系以微波辐射使生坯内的强极性分子，主要是水分子的运动随着交变电场的变化而加剧，发生摩擦并转化为热能而使水分蒸发。,可见，微波干燥与高频电干燥的原理是相同的。但微波加热的频率,要比高频加热高,20,倍，因此，其干燥效果比高频电干燥更好。,特点：,（,1,）均匀快速。微波具有很大的穿透力，能使被加热坯体里外同时生热；且热、湿扩散方向一致，加热迅速，干燥快。一般日用瓷干燥仅需几分钟。,（,2,）加热具有选择性。只有介电损耗高的物质（如湿坯）才会吸收大量的微波能，从而被加热。,三、辐射干燥,4.3,干燥方法与设备,（一）微波干燥,特点：,（,3,）热效率高。热量产生于坯体内部，在周围环境中损失很少，热效率可高达,80%,。,（,4,）设备体积小，便于自控。,（二）远红外干燥,微波是介于高频与远红外线直接的电磁波。其波长,11000 mm,；频率,300300 000MHz,。,远红外是介于微波和可见光之间的电磁波，波长,0.751000,m,其中,0.752.5,m,为近红外，,2.51000,m,为远红外，而实际应用区域为,2.515,m,。,三、辐射干燥,4.3,干燥方法与设备,（二）远红外干燥,水分子也是红外敏感物质。当入射的红外线频率与含水物质的固有振动频率一致时，就会大量吸收红外线，从而改变和加剧其极性分子的振动与偶极矩的转动，使物体温度升高。,远红外干燥就是利用远红外辐射器发出的远红外线为湿坯体所吸收，,直接转变为热能而使生坯干燥的方法。,水分在远红外区域有很宽的吸收带，因此远红外的干燥效果要比近红外干燥好的多。,三、辐射干燥,4.3,干燥方法与设备,特点：,（,1,）干燥速度快，干燥效率高。远红外干燥生坯的时间只是热风干燥的,1/10,。,（,2,）单位产品的干燥能耗低。,（,3,）干燥质量好，不易产生干燥缺陷。,（,4,）设备小巧，造价较低，占地面积小，建设费用低。,（二）远红外干燥,远红外干燥以获得成功应用。,4.3,干燥方法与设备,四、综合干燥,红外干燥与热风干燥交替进行。,第五章 施 釉,5.1,施釉方法与设备,一、传统施釉方法,传统的基本施釉方法有：浸釉、浇（淋）釉、喷釉、甩釉、,涂（刷）釉、荡釉。,成形后的陶瓷生坯经过干燥，使其含水率低于,3%,以下，即可进行施釉。,施釉前应对素坯进行仔细检查，用压缩空气吹去坯体表面灰尘。对外观尺寸和形状不符合产品标准（或图纸）要求的半成品，应重新修理或报废，同时还应检查是否存在坯裂缺陷。,检查生坯是否有坯裂，一般是先用手指轻轻敲打，根据声音进行判断。对微细裂纹使用此法不能奏效时，可将煤油涂在可能出现裂纹的部位，利用煤油的高度渗透性和收缩性来显现裂纹的长度和位置。不合格的素坯不得进行施釉。,绪言：,5.1,施釉方法与设备,一、传统施釉方法,1.,浸釉,传统的基本施釉方法有：浸釉、浇（淋）釉、喷釉、甩釉、,涂（刷）釉。,适用于除薄胎瓷坯外的各种制品的施釉，尤其是内外表面都需施釉,的制品。,5.1,施釉方法与设备,一、传统施釉方法,1.,浸釉,浸釉所形成的釉层厚度取决于坯体吸水率、釉浆浓度及浸釉时间等因素。,釉层厚度的均匀性则与釉浆浓度、工人操作手法有关。,2.,浇（淋）釉,概念。适用于墙地砖、圆形浅底盘（碟、碗）类制品。,5.1,施釉方法与设备,一、传统施釉方法,钟罩式浇釉法示意图,2.,浇（淋）釉,特点：施釉效率高；釉面光滑平整、少有波纹影响釉层厚度及均匀性的因素,-,坯体含水率,-,釉浆浓度,-,施釉时间（传送带速）,5.1,施釉方法与设备,一、传统施釉方法,2.,浇（淋）釉,鸭嘴式淋釉装置,5.1,施釉方法与设备,一、传统施釉方法,3.,喷釉,利用压缩空气，使釉浆在喷枪出口雾化成微滴，沉积或溅落在将欲施釉的精修素坯上。,喷釉是目前卫生瓷生产中,用得最广泛的方法。,影响釉层厚度及均匀性的因素,-,坯体含水率,-,釉浆浓度,-,施釉时间,-,喷釉压力,喷釉法施釉,5.1,施釉方法与设备,一、传统施釉方法,3.,喷釉,压力喷釉时主要工艺,参数：釉浆密度一般为,1.8,2.0kg/m,3,，雾化用,压缩空气的压力：,0.6,07MPa,，釉浆压力：,0.1,0.3MPa,，喷釉,4,5,遍（喷色釉时要多一些）。,雾化压力对施釉质量影响较大。若压缩空气压力过大，或喷釉角度与距离不适当，已经粘附的釉层可能受到破坏；若压力过低，雾化不好，形成大的釉滴，釉面质量也不可能好。,5.1,施釉方法与设备,一、传统施釉方法,3.,喷釉,压力喷釉时主要工艺,参数：釉浆密度一般为,1.8,2.0kg/m,3,，雾化用,压缩空气的压力：,0.6,0.7MPa,，釉浆压力：,0.1,0.3MPa,，喷釉,4,5,遍（喷色釉时要多一些）。,雾化压力对施釉质量影响较大。若压缩空气压力过大，或喷釉角度与距离不适当，已经粘附的釉层可能受到破坏；若压力过低，雾化不好，形成大的釉滴，釉面质量也不可能好。,5.1,施釉方法与设备,一、传统施釉方法,3.,喷釉,喷釉法还可以用来施过渡色釉。,釉浆喷管,高压风管,坯体,5.1,施釉方法与设备,一、传统施釉方法,4.,甩 釉,甩釉装置示意图,通常转速在,1000 r/min,左右。,5.1,施釉方法与设备,一、传统施釉方法,4.,甩 釉,甩釉装置示意图,特点：施釉效率高；釉面呈细小斑点突起；多用于墙地砖制品的施釉。,影响釉层厚度、均匀性及平整度的因素,-,坯体含水率,-,釉浆浓度,-,施釉时间（传送带速）,-,甩釉头的转速,5.1,施釉方法与设备,一、传统施釉方法,5.,涂（刷）釉,特点：施釉效率低；釉层厚度均匀性差；施釉质量在很大程度上取决于工人的操作水平。但适应性广，容易多颜色釉面，多用于美术陶瓷的施釉。,5.1,施釉方法与设备,一、传统施釉方法,6.,荡 釉,特点：施釉效率低；釉层厚度均匀性差；施釉质量在很大程度上取决于工人的操作水平。,用大瓢（或碗）装满釉浆倒入器皿坯体内，用手摇荡使釉浆均匀地布满器皿内壁后，迅速倒出多余的釉浆。此法适合于器皿的内壁施釉。,5.1,施釉方法与设备,二、施釉方法的发展,1.,静电施釉,釉浆,雾化,釉滴带上负电荷,坯体,不均匀,高压静电场,（正极）,5.1,施釉方法与设备,二、施釉方法的发展,1.,静电施釉,施釉时，,220V,的交流电被静电发生器工频倍压整流为,100150 kV,的高压直流电输送到电网上，使之产生带正电荷的高压静电场。而接地的载坯车则与电网分别形成正负极。,在高电压作用下，两极间的空气产生电离，形成带电荷的离子。当釉料经喷嘴雾化后，其中性分子在移动的带电离子作用下也就带上负电荷，从而随空气一起移向载坯车（正极），并吸附于坯体上形成釉层。,5.1,施釉方法与设备,二、施釉方法的发展,1.,静电施釉,特点,（与普通喷釉法比较）,：,施釉效率较高；釉层厚度均匀，釉面质量好；釉料损失少。,设备复杂，维修困难；安全防护要求高。,5.1,施釉方法与设备,二、施釉方法的发展,2.,干法施釉,概念。,干粉釉的分类,熔块粉：粒度,40200,m,(2),熔块粒：粒度,0.22 mm,(3),熔块片：粒度,25 mm,(4),造粒釉粉：由熔块和生料经过造粒加工而成。,由熔块粉碎而成,干式施釉方法分类,流化床施釉,(2),釉纸施釉,(3),干法静电施釉,(4),撒干釉,(5),干压施釉,(6),热喷施釉,二、施釉方法的发展,2.,干法施釉,干式施釉方法的优点,釉料制备工艺简化，能耗大大减小；,(2),釉面质量性能较好；,(3),装饰效果多样，且可获得传统湿法施釉无法获得的装饰效果；,(4),釉粉回收率高，损失少；,(5),避免了湿法施釉产生的废水、淤浆，减少了环境污染；,干粉釉制备的常用设备,连续式锥形球磨机,(2),间歇式球磨机,(3),对辊破碎机,(4),锤式粉碎机,二、施釉方法的发展,干粉釉的制备过程,a.,粉碎,b.,筛分,筛上料,合格料,细粉料,对辊破碎机,锤式破碎机,球磨机,釉料熔块,重磨,使用,回炉,5.1,施釉方法与设备,二、施釉方法的发展,2.,干法施釉,（,1,）流化床施釉,应用压缩空气使加有少量有机树脂的干釉粉形成流化床，,将预热到,100200,的坯体浸入流化床中一段时间，使树脂软化附着于坯体，从而在坯体表面形成一层均匀的釉料层。,特点：,（,1,）对釉料粉的细度控制要求高。太细易被喷出；太粗会使流化床不稳定。,（,2,）釉层厚度与坯体气孔率无关。,（,3,）由于温度升高到,450500,时树脂熔融挥发，易出现脱釉现象。,（,4,）另外，所用设备复杂，操作控制难度较大，施釉质量不易控制，故目前尚未取得有效实际应用。,5.1,施釉方法与设备,二、施釉方法的发展,2.,干法施釉,（,1,）流化床施釉,二、施釉方法的发展,2.,干法施釉,（,2,）釉纸施釉,系将表面含有大量羟基的粘土矿物（如海泡石、坡缕石等）制备成浓度在,0.110%,之间的类似于纸浆的悬浮液，再将釉料均匀分散于该悬浮液中，然后将该含釉料的悬浮液进行抄纸而得到所谓的“釉纸”。施釉时，采取适当的方法将釉纸粘附于坯体之上即可。,制备釉纸时，釉料的载体也可不用粘土矿物而采用其他植物纤维（如针叶树浆料、棉麻纤维、秸秆纤维等）此时的釉料实际上充当了造纸工艺中的填料的作用。,二、施釉方法的发展,2.,干法施釉,（,2,）釉纸施釉,釉纸施釉与日用陶瓷生产中的贴花纸工艺几乎完全相同。既可在,成型的生坯上黏贴釉纸，也可在素烧后的坯体上黏贴釉纸。,为了获得丰富多彩的装饰效果，黏贴时先可将不同色彩的釉纸进行重叠、剪纸等处理，再将它们黏贴于坯体上。,二、施釉方法的发展,2.,干法施釉,（,3,）干法静电施釉,其施釉工艺原理与湿法静电施釉一样。不同之处在于：在干法静电施釉工艺中，要对干粉釉粒进行表面绝缘处理，以保证其在带上电荷后，不至于将电荷传给其他物体，即使之对电荷具有一定的保持力。这种绝缘处理通常是使釉料颗粒表面包覆一层有机物薄层。,特点（与传统施釉工艺比较）：,（,1,）无釉料损失、无废水处理。,（,2,）釉料加工及施釉所用设备少，能耗少。,（,3,）施釉层堆积松散，烧成时有利于坯体排气，而釉层本身无气体排除，故釉面品质好，难见针孔和气泡。,（,4,）釉层组成及厚度均匀性好。,（,5,）釉层强度较低；不能采取丝网印花，装饰效果有限。,（,6,）对施釉车间环境条件要求较高，要注意防止落脏和空气湿度过大。,5.1,施釉方法与设备,2.,干法施釉,（,3,）干法静电施釉,二、施釉方法的发展,坯 体,V,施釉,厚度,釉层厚度,干法静电施釉,釉粉制备及处理,釉层表面与坯体之间的电位差随釉层厚度的变化,二、施釉方法的发展,2.,干法施釉,（,4,）撒干釉,是目前干法施釉工艺中应用最成功、最普遍的一种，装饰手法和装饰效果多种多样，能产生逼真的仿石材图案效果。主要应用于墙地砖制品的施釉装饰。,A.,几种常用的撒干釉工艺流程,（,a,）砖坯 施湿釉,撒干釉,吹釉粉 施湿釉 干燥待烧,（,b,）砖坯 施湿釉 印花 印胶花,撒干釉,吹釉粉,干燥待烧,（,c,）砖坯 印胶水（或胶花）,撒干釉,吹釉粉 施湿釉,干燥待烧,（底釉）,（盖釉）,（盖釉）,2.,干法施釉,（,4,）撒干釉,B.,几种常见的撒干釉装饰手法,（,a,）将粒状或片状的乳白熔块料撒于彩色的透明釉上。,（,b,）在具有高光泽度的釉面上形成无光的斑晶，或反其道而行之。,（,c,）把硬熔块粒或熔块片分布在光滑的釉面上,形成耐磨、防滑的斑状图案釉面。,（,d,）在撒干釉前先进行彩绘,使图案透过较厚的干施釉层，形成轮廓朦胧的装饰效果。,（,e,）使熔块粒或熔块片着不同颜色，并以不同比例混合使用，从而形成各种装饰效果。,2.,干法施釉,（,4,）撒干釉,C.,影响撒干釉装饰效果的因素,（,a,）干釉粉料的粒度。,对釉粉粒度的要求，是要根据施釉工艺的要求将其控制在一定的范围内，而且粒度的分布范围应尽可能小。若釉粉太粗，则不能在砖坯表面上形成紧密堆积，也不易被胶水粘牢，以及和色料混合均匀。反之，太细的釉粉施釉时易产生粉尘，烧成时易和色料混熔，不能形成预期的装饰效果。,（,b,）胶水的粘结性和流动性。,若粘结性太差，釉粉难以粘牢；如粘结力太强，印刷胶水时易粘网。此外，胶水的流动性要好，且应控制在一定范围内。流动性太差易导致坯体表面局部缺胶（釉）；反之也易造成坯体局部胶水太多，釉粉太厚。,2.,干法施釉,（,4,）撒干釉,C.,影响撒干釉装饰效果的因素,（,c,）印胶水（胶花）机与撒釉粉机之间的距离。,如距离太短，两机相互干扰，操作困难；如距离太长，则胶水已被蒸发或被坯体吸收。两机距离宜控制在,13 m,之内。,（,d,）吹粉气压。,如气压太低，坯体上的应该清除的釉粉可能吹不掉；否则也可能吹掉本应被粘住的釉粉，造成缺釉现象。,（,5,）干压施釉,概念：坯釉一次压。,主要应用于陶瓷墙地砖的成型，尤其是地板砖的生产，可保证地板砖的耐磨、防滑性能。,5.1,施釉方法与设备,（,5,）干压施釉,坯料和釉料粉均经喷雾干燥制得，以保证粉料的流动性。,坯釉一次压制品的特点：坯釉结合良好，釉面的耐磨性及硬度俱佳；制品强度高、气孔率低。,5.1,施釉方法与设备,（,6,）热喷涂施釉,热喷涂施釉工艺的特点：,二、施釉方法的发展,2.,干法施釉,当制品坯体烧至适当的高温时，向坯体表面喷洒干釉粉的施釉方法。,使坯体的施釉、素烧和釉烧一次性连续地完成了，大大缩短了整个生产周期，减少了生产厂房面积，而且生产效率高，能源消耗少。,制品坯釉结合良好。,烧成设备（窑）上需要加装施釉装置，窑体结构较复杂，操作技术要求较高。,本章作业：,坯体在干燥过程中要经历哪几个阶段？坯体的干燥收缩主要发生在哪个阶段？,常见干燥缺陷有哪两种？试解释它们产生的根本原因。,影响陶瓷坯体干燥质量的因素有哪些？,干燥制度的内容有哪些？制定干燥制度的原则是什么？,简述辐射干燥的机理。,传统的施釉方法有哪些？就淋釉、甩釉和喷釉而言，影响施釉质量的因素有哪些？,简述静电施釉的工艺原理。,8.,何谓“撒干釉”施釉？,