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瓷釉研磨与管理
更新时间:2011-07-22    |     来源:樊绍华
一‧瓷釉之研磨
       瓷釉( Frit )研磨的目的,在使熔块与适当之磨加物混合粉碎,成为颗粒微细及分布均匀之水釉浆,以适于万博体育manbetx地址之敷施。研磨熔块多采用球磨罐,一般约数小时即
可得适宜之釉浆。
1.  球磨罐;为铺有高氧化铝内榇的容器。磨球现在都用高氧化铝球。磨罐中先加入半满的球石,其次加入熔块及磨加物而至容积的3/4,最后加入水,加入之水量以恰能淹盖球石及熔块为宜。在这种情况下,球磨罐能发挥研磨之最佳效果。
      球石的用量太多或太少,会减低研磨之效能。太少则容易造成被研磨物聚集于磨球之间,使磨球无法研磨;太多则占空间,球石滚动不易,造成研磨效能减低。
      最佳情形为被研磨物正好覆盖于每个磨球表面,而在磨球之间形成一层薄膜。
        
 
 2. 当研磨球石占球磨罐容积之 50~55%及熔块占容积之 22~25%时,可得最好的研磨效率。常规下,投入的研磨球石一般分为三个尺寸。小球石可有更细的研磨,而大球石能压碎被研磨物。小球石的研磨效率比大球石好,因为其球数及总接触面积比大球石的大。研磨球石投入量比例:
              20~25%           50 毫米(mm)
              60~50%           40 毫米(mm)  
              20~25%           30 毫米(mm)
3. 球磨罐内榇及球石的选择:国内生产的高氧化铝球石和衬砖,氧化铝(Al2O3)含量有许多种;有92% Al2O3,75% Al2O3,65% Al2O3,50% Al2O3等。当然以92% Al2O3最好。一个简单的检验方法;将一样大的球石2个,握于两手中,然后使劲用力对碰,没破裂的话就可以使用。
                             
4 . 应定期检查研磨器内层及其磨球磨耗情形,补加的磨球尺寸应与最初投入时大磨球的相同。平常检查法如下:
     (1). 研磨器内壁每 150~170次研磨检查一次。(内壁衬砖与衬砖之缝隙掉落,可用白水泥加水调和补上)。
     (2). 磨球石每 50次研磨检查一次。
     (3). 每次研磨及检查、添加球石或更换须作记录。
5. 一次研磨量
      一次研磨量包含一种或更多的熔块、粘土、电解质、所需色素和水。当研磨投入量太多时,研磨效率会变差同时时间会增长;而在细和粗的粒子间分布不正常,造成粗、细两极化,而最佳的粒子确很少数。同时会使内壁与磨球磨损加快。又研磨时间太长使万博体育manbetx地址釉浆过热,甚至整个球磨机发烫,当研磨时间到打开球磨盖時甚至冒烟,这时釉浆已过热而老化,放置3, 4天后涂搪烧成造成针空、麻点等缺陷。
6 . 水:
      水量比其它因素更能影响研磨能力。水量一般是熔块投入量的 45~55%。水量太少会使研磨效率降低;太多使釉浆比重太低及较细的粒度。一定要正确的测量,每次都加入等量。
7. 研磨投入:
      为避免小量研磨添加物卡在研磨器之内壁与其盖子内壁之空隙,研磨的投入应有一定程序:标准研磨投入为:
             (1). 所需的磨球量。
             (2). 约一半的熔块投入量。
             (3). 所需的研磨磨加物,包含色素。
             (4). 其余的熔块投入量。
             (5). 水。
8. 研磨之后:
      在一事先定好时间研磨之后,从研磨器内取样测粒度、比重、附着量,确保这次研磨的釉浆性质没有问题。釉浆的取出应过筛网存入桶中。(釉浆过筛网发现有残留之白色小颗粒时,要立即检查球磨罐之内榇及球石是否有破裂)。
9. 釉浆储存:
      从研磨器内取出之釉浆应储放至少一个晚上以上,才会有稳定的黏稠度。
     釉浆的储放温度最好在 18~25℃,因为高温会增加万博体育manbetx地址粒子的水溶度导至釉浆老化。同时不可储放在烧成炉旁边(太热容易老化),储存时间也不可太长,一般勿超过半年。
10. 球磨机计算方法:
      在一已知球磨罐,其球石量及熔块投入量可以下列方式计算:
(1). 球磨罐内容积(Vm):
Vm = ( 球磨罐内直径(厘米) / 2 ) ²  x  3.14  x 球磨罐内长(厘米) ÷ 1000。
                         
 
(2). 球石投入重量(Wb):
当球石占球磨罐内容积50%
Wb = 50% x球磨罐内容积(Vm) x 2.1 (氧化铝球石相对比重)。
球石投入重量比例(高氧化铝球石)
大球石:( 50mm)  25 %  x  Wb。
中球石:( 40mm)  50 %  x  Wb。
小球石:( 30mm)  25 %  x  Wb。
(3). 熔块投入重量(Wf)
底釉不加石英       Wf = 4 5 % x球石投入重量(Wb)
底釉加10~30%石英 Wf = 4 0 % x球石投入重量(Wb)
面釉               Wf = 4 5 % x球石投入重量(Wb)
(4). 第一次研磨时:
以石英(325目)或废瓷釉加水投入球磨罐研磨4小时以上,去除球石及磨罐壁的茅刺,再以水清洗干净后才使用。又研磨底釉与面釉最好分别有固定的研磨机,避免釉浆污染。
(5). 第一次釉料投入研磨:
须依熔块投入量、釉浆粗细度标准,订定研磨时间作业标准,以利以后操做。
11. 研磨作业方式:   
      应依据标准配方表,将所须之原、物料调配,研磨过程如下:
12. 错误的工艺
     由以上的数据:500公斤的球磨机就是磨500公斤的熔块,100公斤的球磨机就是磨100公斤的熔块。这是错误的!一定要修正。
 釉浆的管理
      储存的釉浆在使用前,再以适当的筛网过筛。(底釉是40~60目,面釉是60~80目),接着将釉浆的比重和附着量调整到我们所要求标准范围之内。在生产操作上, 尤其是以浸搪方式(自然滴落方式)上釉,釉浆的粒度、比重和附着量(黏度)特别重要,必须加以管理。
     比重(容重)可以加水调整。而釉浆附着量受以下几点因素变化:
         (1). 粒度:   细-附着量高。  粗-附着量低。
         (2). 比重:   低-附着量低。  高-附着量高。
         (3). 研磨添加物的不同,包含水。
         (4). 釉浆研磨时和储存时的温度。
      表 1  釉浆条件:
   
加物配方调整
      磨加物配方也是一个重要因素影响万博体育manbetx地址加工的生产操作条件,尤其是对釉浆附着量的影响。因为不同形态的釉浆有着不同的附着量特性,所以当在研磨不同釉浆时,通常需要再调整磨加物配方。磨加物中的粘土通常被认为是悬浮物,防止万博体育manbetx地址粒子沉淀,增强干燥膜强度,有助于附着量特性。对于使用粘土的要求是其成份中铁与云母含量要低,同时
     要有稳定的黏度。一般而言,如果要增加釉浆附着量可在研磨配方改用高附着性的粘土或增加粘土添加量或以部份膨润土替代粘土。
    为了要控制底釉的气泡结构与附着量,在研磨配方中可将高附着量粘土与低 附着量粘土混合使用。
    电解质也称为〝停留剂〞属于盐类。可离子化和粘土及细瓷釉粒子反应而改变附着量。
  表 2   大部份的电解质会增加釉浆的附着量,最常用的如下:
品名
化学式
    外观
水溶性
用途
最大使用量
 
亚硝酸钠
NaNO2
白.黄色吸湿性粉末
80℃
底釉.面釉止垂剂
0.5 %
底釉可防锈,面釉可防釉裂。
铝酸钠
NaAlO2
白色粉末吸湿性
可溶
耐酸钛系止垂剂
0.5
钛系釉时略带水蓝色
氯化钾
KCl
无色结晶粉
34℃
钛系止垂剂
0.5
钛系可减轻水纹,一回挂不适用
碳酸钾
K2CO3
白色粉末
110
底釉.耐酸釉止垂剂
0.5
硅酸锆釉不适用(受潮后无效)
碳酸锂
Li2CO3
无色、白色粉末
微溶
助熔剂
0.5
提高表面光泽和细腻度
碳酸镁
MgCO3
白色粉末
0.01
底釉.面釉止垂剂
0.5
钛系釉不变黄
尿素
CO(NH2)2
白色粉末
100
防止釉裂
0.75
不影响垂流度
硫酸镁
MgSO4‧7H2O
无色结晶
 29
特定色釉止垂剂
1.0
在底釉易生锈,在面釉易起浮渣
硼砂
Na2B4‧10H2O
无色结晶
  2
底釉止垂剂
 0.5
防底釉铜斑发生,透明釉防釉裂
纯碱
Na2CO3
白色粉末
30
前处理中和剂
 0.5
防止生锈及降低烧成温度
粘土
Al2O3-6SiO2-2H2O
灰褐色(白色)
不溶
悬浮剂
 10
会提高耐烧度
膨润土
Al2O3-4SiO2-2H2O
灰色粉末
不溶
悬浮剂
 1.0
有黏土5倍以上功效
石英
SiO2
白色粉末
不溶
底釉耐火物增强
 30
底釉防止釉裂,及鱼鳞片发生
氧化锑
Sb2O3
白色粉末
不溶
底釉密着性增强
 0.5
防止鱼鳞片,增加密着
钼酸钡
BaMoO4
白色粉末
不溶
底釉密着性增强
 0.5
防止鱼鳞片,增加密着
镍酸锂
Li2Ni8O10
黑色粉末
不溶
底釉密着性增强
0.4~1.0
防止鱼鳞片,增加密着
氧化镍
NiO
绿色粉末
不溶
底釉密着性增强
 0.5
防止鱼鳞片,增加密着
焦磷酸钠
Na4P2O7
白色粉末
 20
用于底釉,面釉
0.02~0.05
不改变比重下,增加釉浆的附着量
 
 粒度、比重、附着量的测定
1. 粒度(粗细度)测定:( Fineness )
    (1). 传统式
      待测釉浆取量50毫升(㏄.)或100㏄.后,倒在200目的筛网上,然后清洗直到不再有粘土及细的粒子能通过此筛网。将筛网连同残留物烘干,干燥后以手轻轻的拍打筛网,直到不再有粉末通过为止。将粉末称重,这就是粒度。
    (2). 简易方式(cone screen) (拜耳式粒度)
      用量杓(约12.5㏄.)装满釉浆,以漏斗倒入圆锥管内的筛网上(此时筛网在底开口朝上),清洗直到不再有粘土及细的粒子通过筛网。然后将细刻度管与圆锥管开口,将其倒立静置,残留物会掉到刻度管内这时残留物在管内所显示的刻度即为粒度。                   
2. 比重的测定:(S.G.) ( Specific gravity)
        仪器:一能准确测量50㏄.或100㏄.水量的器皿。测定程序:
          A:器皿干燥后称其空重。
          B:装满釉浆后再一次称重。
          S.G.= A-B/100或50
3. 比重调整:
         依照下面的方式可以加水的方法将釉浆调整到所需的比重。
         E=D1-D2/D2-1xV
        E=D1-D2/D2-1xW/D1
          E = 所需要的水量
          D1 = 现在釉浆的比重
          D2 = 希望调整到的比重
          V  = 现在釉浆的体积
          W  = 现在釉浆的重量
4. 附着量的测定 ( Apprication weight )
     以 10 cm x 10cm(100 cm²)的试验板称重后浸入待测釉浆内,并以一固定方式徐徐抽起,完全泄浆后再称重,以上两次重量差即是附着量值。
附录
   1. 球磨作业必须制定【球磨作业标准作业程序】(SOP)加以管理。
    2. 每家球磨机制造厂及高铝球石制造厂所制造的产品;尺寸、规格、质量(例如氧化铝Al2O3含量)等,都有不同,使用时必须确实掌握基本数据。
    3. 又有些技术提供单位对高铝球石的尺寸大小放入球磨罐有不同的规格,但基本原理都相同的,差别只是熔块研磨的时间有些微不同。所以当每一球磨机及每一熔块第一次研磨时,要特别注意,必须定出研磨时间,做为以后研磨的依据。
    4. 下表为Ferro、美国万博体育manbetx地址协会及Pemco之资料,供各位参考。
表3            Ferro 研磨作业基准
研磨机尺寸( 厘米cm )
内积
(公升)
回转速
球石量(kg)
熔块投
入量(kg)
外径
外长
内径
内长
(圈/分)
高密度球石
  46
  46
  38
  38
   43
  68
     58
    15
  61
  61
  53
  53
  119
  46
    137
    41
  76
  76
  69
  69
  253
  39
    293
    88
  91
  91
  79
  79
  383
  30
    442
   133
 107
 107
  94
  94
  652
  26
    753
   226
 122
 122
 109
 109
 1022
  22
   1181
   354
 137
 137
 125
 125
 1515
  19
   1758
   525
 152
 152
 140
 140
 2140
  17
   2472
   742
 183
 183
 170
 170
 3870
  14
   4470
  1341
 244
 244
 231
 231
 9689
  10
  11191
  3357
       研磨球石投入量:50~55%
                                
    表 4     美国万博体育manbetx地址协会研磨作业基准
研磨罐尺寸(厘米cm )
容积
( 公升 )
回转数
( 圈 / 分 )
球石55%重量
  ( 公斤 )
釉料研磨量
 ( 公斤 )
外部(直径×长度)
内径(直径×长度)
30.3 x 45.7
22.9 x 38.1
15.5
70 ~ 75
     20.4
    6.8
45.7 x 61.0
38.1 x 53.3
   60.9
65 ~ 68
     70.3
  22.7
61.0 x 61.0
53.3 x 53.3
119.2
49 ~ 51
    142.9
 45.4
61.0 x 91.4
53.3 x 83.8
187.4
49 ~ 51
    222.3
 68.0
76.2 x 91.4
68.6 x 83.8
308.9
40 ~ 41
    367.4
113.4
76.2 x 106.7
68.6 x 99.1
365.3
40 ~ 41
    435.5
  136.