關(guān)于保溫裝飾陶瓷板分層問題的釋疑

問：我公司生產(chǎn)輕質(zhì)保溫陶瓷裝飾板，最近分層問題一直困擾著生產(chǎn)，嚴重影響產(chǎn)量，而配方?jīng)]有發(fā)生變化，實際測試泥漿細度、底面料水分和顆粒級配均一致，請問是什么原因？如何解決？

答：介紹一種保溫裝飾陶瓷板及其生產(chǎn)方法，（專利CN102603356B）。

1保溫裝飾陶瓷板生產(chǎn)流程

（1）按配方質(zhì)量百分比稱取以下原料：沸石60 份，珍珠巖微粉80 份，凝灰?guī)r80 份，劣質(zhì)陶泥25 份，劣質(zhì)高嶺土45 份，碳酸鈣10 份，滑石5 份，螢石2 份，黑碳化硅2 份，膨潤土15份，無水偏硅酸鈉5 份，腐植酸鈉0.5 份，三聚磷酸鈉1.0 份，羧甲基纖維素鈉0.1 份；

（2）將稱取的原料投入中鋁質(zhì)內(nèi)襯球磨機內(nèi)，并加入占原料重量55%的水；

（3）檢測泥漿質(zhì)量，合格后過20目網(wǎng)篩并儲存在帶有攪拌螺旋槳的漿池里，陳腐均化；

（4）陳腐均化24 h后，將泥漿過篩、除鐵、并用柱塞泵壓入帶有噴頭的噴霧干燥器內(nèi)干燥成工藝要求水分、粒度和流動性的陶瓷粉料；

（5）陶瓷粉料被運輸至帶有密封蓋的粉料倉內(nèi)陳腐儲存，48 h以后造粒、打粉、染色或直接運輸至壓機使用；

（6）干壓成型在陶瓷液壓壓機內(nèi)進行，同時完成粉料裝飾，干壓時控制壓力、尺寸、厚度、針密度；

（7）干壓后的含水坯體經(jīng)過陶瓷干燥窯，合格后在釉線運輸線上完成釉料裝飾；

（8）燒成發(fā)泡在輥道窯內(nèi)進行，周期90 ～ 150 min，發(fā)泡保溫溫度1205 ～ 1250℃，發(fā)泡保溫時間6 ～ 15 min，緩慢冷卻時間45 ～ 75 min；

（9） 出窯產(chǎn)品經(jīng)釉線運輸至磨邊切割工段，磨邊切割成所需尺寸并分級包裝入庫。

從特征看，它有三層組成：第一層為發(fā)泡陶瓷保溫層；第二層為面料裝飾層，它兼具裝飾、提高物理性能、保護發(fā)泡陶瓷基層多重性能，而且是一種二次布料面料；第三層為裝飾釉料層，它具有提高產(chǎn)品物理性能、改變裝飾效果的作用，也具有保護作用，它由特種釉料組成，所以也具有濕法施釉、干粒熔塊釉和干粉施釉三種不同的工藝。

2礦物原料含水方式與檢測方法

在執(zhí)行二次布料，一次成型過程中，分層問題困擾生產(chǎn)，而實際檢測結(jié)果則底面料水分一致，這與配方原料組成和礦物原料含水方式有關(guān)，也與檢測方法有關(guān)。

從上文可以看到，其配方含有珍珠巖、沸石、凝灰?guī)r、高嶺土、滑石、膨潤土等天然礦物，這些天然礦物譬如珍珠巖、高嶺土和滑石均含有結(jié)構(gòu)水，同時珍珠巖微粉、沸石、凝灰?guī)r、高嶺土、膨潤土等比表面大的礦物均容易吸附水。采用濕法球磨、噴霧造粉工藝生產(chǎn)的保溫裝飾陶瓷板粉料自然含有一定量的吸附水和結(jié)構(gòu)水。珍珠巖礦物一般含有2 ～ 6%的結(jié)構(gòu)水，也正是因為結(jié)構(gòu)水的存在才使得珍珠巖具備了高溫膨脹的性能，高嶺土和滑石也含有結(jié)構(gòu)水，而沸石、凝灰?guī)r、膨潤土由于母巖均為珍珠巖，自然而然或多或少均含有少量結(jié)構(gòu)水。

陶瓷噴霧粉料含水率檢測方法，一般有三種：1）恒溫干燥法，一般將計量準確的10 g粉料置于105℃恒溫干燥箱內(nèi)干燥2 h，冷卻至常溫，稱量，用干燥減量計算含水率；2）采用微波快速干燥法，一般將計量準確的20 g粉料置于微波爐內(nèi)，微波干燥5 min，隔熱稱量，用干燥減量計算含水率；3）恒溫電爐烘烤法，一般將計量準確的20 g粉料置于鐵盤內(nèi)，將盛放粉料的鐵盤放置于恒溫電爐上，烘炒約2 min，隔熱稱量，用干燥減量計算含水率。

3保溫裝飾陶瓷板分層現(xiàn)象的原因

半干壓成型實際是一個傳質(zhì)傳力的過程，具體地說有四種變化：1）固體顆粒（塑性原料和瘠性原料）的塑性變形和彈性變形，2）固體顆粒的相互移動、靠攏和變形，3）氣體和液體（自由水分）在固體顆粒間隙的移動，4）氣體受擠壓后，少部分溶解在液體（自由水分）內(nèi)，大部分經(jīng)上下模芯間隙和?？騻?cè)板間隙溢出。也就是說壓制成型過程中，壓制成型力由外至內(nèi)傳遞，氣體由內(nèi)至外傳遞，從而達到一定的致密度和強度。顆粒與顆粒之間靠范德華力，層與層之間也靠范德華力維持。致密度和材料的塑性是保證范德華力的兩個基本條件，而塑性與液體（自由水分的含量）有一定關(guān)系。

保溫裝飾陶瓷板分層的產(chǎn)生，實際就是傳力、傳質(zhì)（氣體溢出）與塑性粘結(jié)力、彈性阻力之間的失衡，所以原因也是多方面。而且由于原料的細度無法反映出粉料顆粒的比表面積和真實顆粒級配，水分測量方法和結(jié)果無法測量出液體（自由水）含量，那么塑性粘結(jié)力和彈性阻力就無從判斷，分層也就顯得不知所以然。

在配方?jīng)]有發(fā)生變化，粉料水分沒有發(fā)生變化，泥漿細度也沒有發(fā)生變化時，由于珍珠巖微粉的細度和比表面積發(fā)生變化，導(dǎo)致粘度（流速）發(fā)生變化，會導(dǎo)致配方塑性指數(shù)和噴霧粉料顆粒級配發(fā)生變化，這種變化會使底料和面料之間的塑性粘結(jié)力與瘠性原料的彈性阻力發(fā)生變化，直接結(jié)果會發(fā)生分層。無論怎樣調(diào)節(jié)水分和成型制度都無法解決塑性粘結(jié)力問題。

如果采用微波烘干法和電爐烘炒法烘干陶瓷粉料，會導(dǎo)致溫度過高或局部溫度過高，導(dǎo)致部分結(jié)合水被烘干，而且會由于含有結(jié)合水原料越細越容易被烘干的可能，這會導(dǎo)致真正對塑性有影響的自由水（吸附水）含量的誤判。譬如，如果采用105℃恒溫干燥法，水分是7%，那么采用微波爐中火微波干燥法實測水分就是10%，這多出來的3%實際上是結(jié)合水。如果由于底料、面料以及釉料組分中珍珠巖、高嶺土、滑石組分并不一樣，更會造成誤判。從而會由于對自由水含量判斷的差異和控制的失誤造成對塑性和傳質(zhì)（氣體溢出）的影響，這樣會出現(xiàn)局部氣體無法溢出而導(dǎo)致鼓泡分層。即使調(diào)節(jié)壓機成型制度，便于排氣，也會由于干燥時自由水的溢出比不一致，而導(dǎo)致收縮不一致的變形。

結(jié)合水也會對輕質(zhì)保溫陶瓷裝飾板造成分層和變形，但是它主要體現(xiàn)在烘烤脫水（結(jié)合水）階段，這一點不同于自由水會對輕質(zhì)保溫陶瓷裝飾板造成分層和變形主要表現(xiàn)在干燥脫水（自由水）階段。關(guān)于自由水在輥道窯干燥或燒成過程中的分層，估計大家都經(jīng)歷過，或聽說過，主要是傳熱和傳質(zhì)（水蒸氣揮發(fā)）不一致，導(dǎo)致傳熱過快，水蒸氣無法排除，而形成氣壓差導(dǎo)致爆炸分層。結(jié)合水脫水溫度較高，一般在250℃至1250℃不等，結(jié)合水相對自由水分散均勻，而且結(jié)合牢固，要么固溶在玻璃體內(nèi)（譬如珍珠巖），要么被范德華力吸附（譬如滑石、高嶺土），但是也會由于傳熱和傳質(zhì)（水蒸氣揮發(fā)）不一致，出現(xiàn)氣相凝聚，導(dǎo)致炸窯和分層現(xiàn)象，這種情況在高嶺土或滑石含量較高的陶瓷磚生產(chǎn)中也屢見不鮮。膨脹珍珠巖輕質(zhì)骨料也正是因為結(jié)合水被玻璃體包容其中，而玻璃體受熱后容易形成具有塑性的熱塑態(tài)玻璃，所以才利用這個原理，生產(chǎn)膨脹珍珠巖輕質(zhì)骨料。在輕質(zhì)保溫陶瓷裝飾板生產(chǎn)過程中，珍珠巖微粉細度或含水率的差異，也會導(dǎo)致自由水的脫水難易程度不一致，從而造成分層，或收縮和?；蟮呐蛎洸灰恢?，最終會導(dǎo)致底面變形或波浪變形。

實際生產(chǎn)中，采用助劑也會改變顆粒形狀和坯體致密度，從而也會影響傳力、傳熱與傳質(zhì)的不一致。解決問題的根本辦法是抓住關(guān)鍵要素，規(guī)范作業(yè)工藝制度和科學(xué)實驗方法。譬如來料的自由水含量、結(jié)合水含量、成分變化、粒度等，生產(chǎn)時要嚴格管理精準控制，只有這樣才能保證生產(chǎn)穩(wěn)定和不分層、不變形、不炸窯。

（韓復(fù)興）

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