陶瓷色料生產(chǎn)過程的工藝控制

李傳猛 范良成 黃玉葉

(江蘇拜富科技有限公司 江蘇 宜興 214221)

前言

陶瓷生產(chǎn)離不開色釉料的裝飾，色釉料裝飾又離不開色料。按照用途色料一般可分為以下8類：

1)坯用色料，即按照一定的比例加入到陶瓷坯體中著色的色料。

2)釉用色料，即按照一定的比例加入到釉料中著色的色料。

3)手彩色料，即用于手工彩繪或花紙印刷用的色料。

4)噴墨色料，即用于陶瓷噴墨打印墨水用的色料。

5)釉上色料，即用于燒成后陶瓷釉面裝飾用的色料。

6)釉中色料，即用于燒成后陶瓷釉面二次裝飾，通過二次燒成色料和釉料融為一體的色料。

7)釉下色料，即用于在陶瓷坯體尚未施釉前進(jìn)行裝飾用的色料。

8)其它色料，即用于特殊用途的色料。

以上無論哪種色料都要經(jīng)過一系列的加工過程，才能達(dá)到用戶最終需要的產(chǎn)品，而如何才能達(dá)到用戶需要的產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝過程控制就顯得尤為重要，稍不注意就會(huì)偏離發(fā)色要求，為此筆者根據(jù)多年色料生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)生產(chǎn)加工過程中的控制要點(diǎn)歸納如下。

1 色料的生產(chǎn)工藝流程及工藝控制要點(diǎn)

1.1 色料的生產(chǎn)工藝流程圖

配料→生料球磨(混料)→細(xì)度檢測(cè)→出料→脫水(壓濾)→烘干→生料打粉→裝窯→燒成→出窯→熟料球磨→細(xì)度檢測(cè)→出球磨筒→脫水(壓濾)→熟料烘干→熟料打粉→單混料→總混料→發(fā)色檢驗(yàn)→調(diào)色混料→篩分、檢驗(yàn)、包裝、入庫(kù)。

1.2 各工序工藝控制要點(diǎn)

1.2.1 配料工序

原材料進(jìn)廠后嚴(yán)格按照程序進(jìn)行品管，和標(biāo)樣做平行試驗(yàn)，判斷原材料是否合格，合格的原材料方可投料生產(chǎn)，不合格原材料不準(zhǔn)入庫(kù)和投料。如果原材料和以往批次有較大差異，就會(huì)導(dǎo)致后期生產(chǎn)的產(chǎn)品品質(zhì)和以往有差異，所以原材料的進(jìn)廠關(guān)必須嚴(yán)格把控。合格的原材料經(jīng)過技術(shù)人員按照配方進(jìn)行精心配制，再經(jīng)過生產(chǎn)管理人員核對(duì)一切無誤后，方可進(jìn)入下道工序。

1.2.2 生料球磨(混料)工序

對(duì)于細(xì)度和發(fā)色要求非常嚴(yán)格的產(chǎn)品，生料的加水球磨工序是必不可少的，而對(duì)于原材料細(xì)度已經(jīng)達(dá)到燒成要求，用球磨機(jī)干球磨或用混料機(jī)可以混合均勻的物料不必用濕法球磨工藝，可以減少后期烘干成本。濕法球磨的色料對(duì)料、研磨介質(zhì)(球石)、水配比都有嚴(yán)格要求，實(shí)際要根據(jù)物料特性和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)整，一般以1∶1.6～2∶0.4～1較為理想，否則會(huì)嚴(yán)重影響球磨效率。球石一般用天然鵝卵石，也有用氧化鋁球石的，球石大小以直徑3～5 cm為宜，且大中小比例20%∶30%∶50%球磨效率相對(duì)較高。加水多少在球石大小及比例不變的情況下對(duì)球磨效率影響極大，加水太少，料漿就會(huì)很粘稠，則球石與球石之間的物料摩擦阻力增大，很難使物料磨細(xì)，但如果水加的過多，色漿料太稀，則球石表面很難掛住色料，只有球石與球石的相互碰撞與摩擦，而色料很難研磨到，最終導(dǎo)致色料很難磨細(xì)，有的甚至磨再長(zhǎng)時(shí)間都無法達(dá)到細(xì)度要求，同時(shí)球磨時(shí)間過長(zhǎng)，最終會(huì)導(dǎo)致球石磨損增加，嚴(yán)重影響色料配方組成，影響色料的發(fā)色。所以在色料生產(chǎn)過程中嚴(yán)格控制料球水的比例至關(guān)重要。

1.2.3 細(xì)度檢測(cè)工序

按照以往經(jīng)驗(yàn)，球磨到規(guī)定的時(shí)間后就要對(duì)球磨好的生料色料細(xì)度進(jìn)行檢測(cè)，一般生料細(xì)度要求325目篩余小于0.5%～1%即可。只有達(dá)到細(xì)度要求，色料的發(fā)色才能正常和穩(wěn)定，太粗太細(xì)對(duì)發(fā)色都有不同程度的影響，經(jīng)過實(shí)際跟蹤測(cè)定，比如鈷藍(lán)生料在料球水比例相同的情況下，球磨20 h、球磨40 h和球磨60 h，燒成后的發(fā)色分別同發(fā)色最好的標(biāo)樣發(fā)色進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見表1。

表1 發(fā)色對(duì)比

備注：L值：表示顏色的明度值，(黑度、白度)；a值：表示顏色的紅值、綠值；b值：表示顏色的藍(lán)值、黃值；E值：表示顏色總色差；△值：表示同標(biāo)樣的差異。

從表1可以看出，球磨20 h的發(fā)色明顯較差，球磨40 h的在正常的范圍內(nèi)，而60 h的雖然△E值僅為0.4，但△b的藍(lán)值為正值，顏色偏綠，同時(shí)球磨時(shí)間太長(zhǎng)，加工電費(fèi)明顯增加，大大增加生產(chǎn)成本，是不符合國(guó)家節(jié)能減排政策，所以選擇恰當(dāng)合適的球磨時(shí)間，是色料加工企業(yè)生產(chǎn)管理和技術(shù)人員在產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)研究的內(nèi)容。

1.2.4 出料工序

細(xì)度檢測(cè)達(dá)標(biāo)后，即可將色料料漿出到專用桶中沉淀，注意出筒時(shí)要過80目篩，以篩去未磨細(xì)的物料及細(xì)小的碎球石，以防后期打粉損壞打粉機(jī)。

1.2.5 脫水或壓濾工序

為降低烘干成本，需將沉淀好的漿料，用皮管抽取上面沉淀的清水，然后將抽水后的漿料進(jìn)一步用離心式脫水機(jī)脫水，對(duì)于批量較大的物料可以用壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾。此時(shí)需要說明的是，對(duì)于配料中添加可溶于水的礦化劑料漿是不用脫水的，因?yàn)橐坏┟撍蜁?huì)改變物料的配方結(jié)構(gòu)，最終會(huì)影響煅燒溫度和發(fā)色。

1.2.6 烘干工序

將脫水或壓濾過的物料轉(zhuǎn)移到專門用于烘干的烘箱進(jìn)行烘干。

1.2.7 生料打粉工序

將烘干后的塊狀物料用打粉機(jī)粉碎，以便物料在匣缽中受熱均勻，高溫物化反應(yīng)充分，更好地發(fā)色。

1.2.8 裝窯工序

在每個(gè)窯車上擺好底腳磚，注意要避開排煙孔和吸火孔，根據(jù)每窯核定裝載量和以往裝載的經(jīng)驗(yàn)，確定每只匣缽的裝載量，然后將打粉后的物料裝入匣缽中，特殊產(chǎn)品燒成會(huì)出現(xiàn)中間夾生或燒不透的現(xiàn)象，要通過在每只裝好料的匣缽中間掏一個(gè)坑，目的是讓中間物料更加受熱均勻，有時(shí)是通過適當(dāng)提高煅燒溫度或延長(zhǎng)保溫時(shí)間來解決燒不透的問題。有的產(chǎn)品比如鈦黃，為了減少黑心現(xiàn)象，選用的匣缽上口要帶開口的，便于充分反應(yīng)。裝好的窯車要保證中間垂直，兩邊向中間稍微傾斜，以防燒成時(shí)匣缽向外傾斜引發(fā)倒窯事故。裝完窯車，在需要測(cè)溫的位置放入測(cè)溫環(huán)或三角錐，已校對(duì)表溫和實(shí)際燒成溫度的溫差，為以后燒成奠定基礎(chǔ)。裝完窯車后將窯車推進(jìn)梭式窯內(nèi)，關(guān)上窯門。

1.2.9 燒成工序

因每窯色料的產(chǎn)品價(jià)值相當(dāng)貴重，為確保每窯產(chǎn)品都能100%合格，防止不合格品的發(fā)生，一般都要事先對(duì)此批生料用小型的實(shí)驗(yàn)窯或電窯先進(jìn)行試燒，根據(jù)試燒產(chǎn)品的發(fā)色，對(duì)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)燒成曲線進(jìn)行微調(diào)，最終確定大窯的燒成曲線。

將煙道閘門落到底后，在此基礎(chǔ)上抬起一格或兩格，確保點(diǎn)火時(shí)保證窯內(nèi)微負(fù)壓，負(fù)壓太大容易熄火，太小點(diǎn)不著火，打開燃?xì)忾y門，調(diào)整壓力，開始?jí)毫Σ灰?，一?.02 MPa,然后按照順序一一將每個(gè)火槍點(diǎn)著，通過觀火孔檢查每個(gè)火槍都是否點(diǎn)著。一切正常后，緊閉窯門，每半小時(shí)加壓一次，升閘板一格，每次加壓0.005 MPa,升閘板以窯內(nèi)微負(fù)壓為標(biāo)準(zhǔn)，窯內(nèi)負(fù)壓太大會(huì)浪費(fèi)燃?xì)?，太小窯內(nèi)氣氛偏還原，不利于物料揮發(fā)和化學(xué)反應(yīng)，快接近最高燒成溫度時(shí)，停止加壓和升降閘板；到達(dá)最高燒成溫度時(shí)，開始保溫，保溫是色料燒成的關(guān)鍵，一方面可以減少窯內(nèi)溫差，保證窯內(nèi)上、下、左、右、前、后溫度均勻，使物料反應(yīng)更充分，發(fā)色更加鮮艷。保溫時(shí)間的長(zhǎng)短一般以燒成產(chǎn)品的數(shù)量和燒成溫度而定，通常不會(huì)低于4～5 h。保溫結(jié)束后松開減壓閥，關(guān)閉燃?xì)饪傞y，逐個(gè)關(guān)閉每個(gè)火槍。窯爐開始自然冷卻。待窯溫降低到500 ℃以下，即可打開梭式窯大門加速自然冷卻，為出窯創(chuàng)造好的操作環(huán)境。

1.2.10 出窯工序

將窯車從梭式窯內(nèi)拉出到外面的接車上，將窯車匣缽內(nèi)的物料出到專用料斗中，出窯過程中要注意觀察物料的燒成狀態(tài)，是否有差異，如果有差異要及時(shí)停止，查出差異原因，為下次燒成積累經(jīng)驗(yàn)。

1.2.11

熟料球磨、細(xì)度檢測(cè)、熟料出筒、熟料脫水(壓濾)、烘干、熟料打粉這幾道工序同前述的生料加工工序基本一致，不再贅述。

1.2.12 單混料工序

對(duì)于批量較大，一臺(tái)混料機(jī)無法一次完成全部物料的時(shí)候，需要分筒單獨(dú)混料，確保每一筒混出來的產(chǎn)品顏色一致。

1.2.13 總混料工序

為確保批量大的物料一批顏色一致，就需要對(duì)單混的每一筒料按照質(zhì)量比進(jìn)行總混料。

1.2.14 發(fā)色檢驗(yàn)

對(duì)于總混的產(chǎn)品需要取樣，同標(biāo)準(zhǔn)樣品做平行試驗(yàn)，對(duì)比發(fā)色，如果△E≤1，△L、△a、△b≤±0.6,則判定此批產(chǎn)品合格，可以直接篩分包裝入庫(kù)，如果不在前述范圍內(nèi)則需要對(duì)此產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)色處理。

1.2.15 調(diào)色混料工序

對(duì)于發(fā)色不在檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的產(chǎn)品，需要進(jìn)行調(diào)色混料，此道工序技術(shù)含量高，是技術(shù)人員經(jīng)過無數(shù)次調(diào)色積累的經(jīng)驗(yàn)。先從小樣實(shí)驗(yàn)開始，然后擴(kuò)大到中樣，最后才可以對(duì)此批產(chǎn)品進(jìn)行總調(diào)色，直到此批產(chǎn)品發(fā)色達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)為止。

1.2.16 篩分、檢驗(yàn)、包裝、入庫(kù)工序

調(diào)色混料結(jié)束后即可送樣到品管部進(jìn)行最終檢驗(yàn)，合格即可進(jìn)行篩分包裝入庫(kù)。篩分目的是經(jīng)過震動(dòng)篩篩分去除后期生產(chǎn)過程中帶進(jìn)去的雜質(zhì)。

2 結(jié)語

陶瓷色料生產(chǎn)過程復(fù)雜、工序多，每道工序都有嚴(yán)格的工藝要求，有一道不好控制就會(huì)影響最終產(chǎn)品的發(fā)色和產(chǎn)品質(zhì)量，為此嚴(yán)格加強(qiáng)對(duì)各道工序的工藝控制是做好色料的關(guān)鍵。