陶瓷生产技术及设备-4

第四章坯体的干燥一、干燥机理内扩散外扩散H2O(g)Heat坯体热风H2O(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。ⅠⅡⅢⅣ0坯体的表面温度、含水率、干燥速度SABDECKF①②③时间，t①——坯体含水率②——干燥速度③——坯体表面温度平衡水分ⅠⅡⅢⅣ0坯体的表面温度、含水率、干燥速度SABDECKF①②③时间，t①——坯体含水率②——干燥速度③——坯体表面温度平衡水分ⅠⅡⅢⅣ0坯体的表面温度、含水率、干燥速度SABDECKF①②③时间，t①——坯体含水率②——干燥速度③——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：1.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。4.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。ⅠⅡⅢⅣ0坯体的表面温度、含水率、干燥速度SABDECKF①②③时间，t①——坯体含水率②——干燥速度③——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5~10min可脱模，脱模后的白坯干燥时间控制在10~30min。链式干燥器一、热风干燥（对流干燥）建筑陶瓷干燥10~15min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10~15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。515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（2.5~3.0kW/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1~1000mm；频率300~300000MHz。远红外是介于微波和可见光之间的电磁波，波长0.75~1000μm,其中0.75~2.5μm为近红外，2.5~1000μm为远红外，而实际应用区域为2.5~15μm。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/m3，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.喷釉压力喷釉时主要工艺参数：釉浆密度一般为1.8～2.0kg/m3，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1000r/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100~150kV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(1)熔块粉：粒度40~200μm(2)熔块粒：粒度0.2~2mm(3)熔块片：粒度2~5mm(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(1)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(1)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(1)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100~200℃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450~500℃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（