陶瓷生产工艺流程
瓷砖生产主要工艺:
1、原料球磨制浆:
球磨是将各种原料按照一定配比,通过研磨把不同粒状的原料变成泥浆的过程。它要求球磨加工好的泥浆达到规定的细度、水分和流动性等工艺参数;主要设备为各种吨位的球磨机、浆池等。
2、喷雾塔制粉:
制粉是把高压雾化的泥浆通过热风炉提供的热风在喷雾塔内进行热交换,使泥浆变成粉料的过程。主要控制工艺参数是粉料水分、颗粒级配、容重等。主要设备是喷雾塔。制粉工艺非常重要,通常以“目”的大小来区分粉料质量高低。
3、料仓陈腐与储料:
将备制好的粉料存入料仓中,内部一些有机物腐蚀使其具有一定粘性、水分均匀等,最终使该批粉料各项物理性能基本一致以满足成型、干燥与烧成的要求。主要设备为若干料仓。其中以福建产区生产外墙砖厂家储料罐为最多,有的达几十个。
4、压制成型:
成型主要是把粉料通过大吨位压机压制成一定规格的坯体。它决定产品的规格、厚度等,控制要点是成型压力、厚度及厚度差异,要预防分层、角裂、大小头、大小腰以及裂砖缺陷出现;主要设备为压机,各种型号布料设备等。
目前压制成型不仅仅专指加压成型作用,而且具有产品表面装饰(目前不涉及仿古砖)等重要功能。目前陶瓷大板生产最大国产压机吨位已达16800吨
5、干燥:
成型后的坯体进入干燥窑后将粉料带来的多余水分蒸发到规定的范围的过程叫做干燥,其作用是提高半成品强度,达到釉线运行和印花工序的强度要求。由于水分蒸发时易出现开裂,所以控制水分蒸发速度和运行速度是相当关键的。主要设备为干燥窑。
6、印花工艺(抛光砖采用布料工艺):
无机色料经工艺处理(按配方调配溶解)后通过花网印在干燥后的砖坯表面,达到表面装饰效果的过程叫印花。该环节重点控制印花前坯体温度和印花后的喷水量,否则极易出现阴阳色、蒙花、缺花、色差等缺陷;主要设备有花机、釉柜及其辅助装置等,有些仿古砖还会用到辊筒印花。
7、烧成:
经过表面初步装饰完毕的砖坯不具备使用性能,需要进一步提高强度等物理指标,它通过窑炉高温(1200℃左右)煅烧完成,抛光砖生产常用辊道窑,以发生炉煤气、重油或柴油为燃料,它是产品定性过程。生产过程中易出现变形、过烧溶洞、色差、落脏、二次变形等缺陷。主要设备为烧成窑。
8、抛光:
抛光,顾名思义就是把窑炉煅烧出来的半成品表面进行打磨处理,使其表面具备一定的光泽度的过程,产品在该工序中定型。它需要控制切削量,切削量的多少要根据产品而定,渗花砖通常在0.6毫米左右,抛光后产品的光泽度要求在95度以上。
生产中的缺陷以对角线、弯边、光泽不均或不起光、崩角、崩边为主。常规抛光外,近年出现了柔抛工艺。
扩展资料
作为社会化大生产的陶瓷生产过程,和其他一些行业的生产过程相比较,具有以下几个特点:
1、陶瓷生产过程是一种流程式的生产过程,连续性较低。陶瓷原料由工厂的一端投入生产,顺序经过连续加工,最后成为成品,整个工艺过程较复杂,工序之间连续化程度较低。
2、陶瓷生产过程的机械化、自动化程度较低。
3、陶瓷生产周期较长。陶瓷产品的生产周期,是指从原材料投入生产开始,经过各道工序加工直到成品出产为止,所经过的全部日历时间。
4、陶瓷生产过程中辅助材料如石膏模型、匣钵、硼板等消耗量大。
5、陶瓷生产需要消耗大量的能源,如 煤炭、天然气、电能。
6、运输是陶瓷企业生产过程的重要环节。陶瓷生产过程使用的原料品种繁多,生产出的半成品、成品及产生的余料、废料等,具有数量多运输量大的特点。
7、陶瓷生产过程中产生的烟气、粉尘、固体废料和工业废水污染环境较严重。目前我国陶瓷工业所使用的窑炉多以煤和重油作为能源,会排出不少的烟气,企业对此要严格控制烟尘浓度和二氧化硫浓度,使之符合国家允许的排放标准。力争采用电阻式隧道窑炉或煤气烧窑,减少对大气的污染。
8、陶瓷生产过程的专业化和协作水平较低。长期以来,陶瓷工业企业问的相互协作配合水平不高,大而全、小而全的“全能”工厂比重大,辅助性服务方面的专业化、社会化程度低。
参考资料来源:
百度百科-陶瓷
按传质分类:
固相烧结(只有固相传质)
液相烧结(出现液相)
气相烧结(蒸汽压较高)
按压力分类:常压烧结、压力烧结
按气氛分类:普通烧结、氢气烧结、真空烧结
按反应分类:
固相烧结
液相烧结
气相烧结
活化烧结
反应烧结
特种烧结包括:热压烧结、反应热压烧结、热等静压烧结、微波烧结、超高压烧结、真空(加压)烧结、气氛烧结(气压烧结)、原位加压成型烧结法
随着近代科学技术的发展,近百年来又出现了许多新的陶瓷品种。它们不再使用或很少使用粘土、长石、石英等传统陶瓷原料,而是使用其他特殊原料,甚至扩大到非硅酸盐,非氧化物的范围,并且出现了许多新的工艺。美国和欧洲一些国家的文献已将“Ceramic”一词理解为各种无机非金属固体材料的通称。因此陶瓷的含义实际上已远远超越过去狭窄的传统观念了。
迄今为止,陶瓷器的界说似可概括地作如下描述:陶瓷是用铝硅酸盐矿物或某些氧化物等为主要原料,依照人的意图通过特定的化学工艺在高温下以一定的温度和气氛制成的具有一定型式的工艺岩石。表面可施釉或不施釉,若干瓷质还具有不同程度的半透明度,通体是由一种或多种晶体或与无定形胶结物及气孔或与熟料包裹体等微观结构组成。
陶瓷工业是硅酸盐工业的主要分支之一,属于无机化学工业范围.但现代科学高度综合,互相渗透,从整个陶瓷工业制造工艺的内容来分析,它的错综复杂与牵涉之广,显然不是仅用无机化学的理论所能概括的。
陶瓷制品的品种繁多,它们之间的化学成分.矿物组成,物理性质,以及制造方法,常常互相接近交错,无明显的界限,而在应用上却有很大的区别。因此很难硬性地归纳为几个系统,详细的分类法各家说法不一,到现在国际上还没有一个统一的分类方法。常用的有如下两种从不同角度出发的分类法:
(一)按用途的不同分类
1.日用陶瓷:如餐具、茶具、缸,坛、盆。罐等。
2.艺术陶瓷:如花瓶、雕塑品.陈设品等。
3.工业陶瓷:指应用于各种工业的陶瓷制品。又分以下6各方面:
(1)、建筑一卫生陶瓷: 如砖瓦,排水管、面砖,外墙砖,卫生洁其等;
(2)、化工陶瓷: 用于各种化学工业的耐酸容器、管道,塔、泵、阀以及搪砌反应锅的耐酸砖、灰等;
(3)、化学瓷: 用于化学实验室的瓷坩埚、蒸发皿,燃烧舟,研体等;
(4)、电瓷: 用于电力工业高低压输电线路上的绝缘子。电机用套管,支柱绝缘于、低压电器和照明用绝缘子,以及
电讯用绝缘子,无线电用绝缘子等;
(5)、耐火材科: 用于各种高温工业窑炉的耐火材料;
(6)、特种陶瓷: 甩于各种现代工业和尖端科学技术的特种陶瓷制品,有高铝氧质瓷、镁石质瓷、钛镁石质瓷、锆英
石质瓷、锂质瓷、以及磁性瓷、金属陶瓷等。
(二)按所用原料及坯体的致密程度分类可分为:
土器 (brickware or terra-cotta), 陶器 (potttery),炻器 (stone Ware),半瓷器 (semivitreous china),以至瓷器(130relain),原料是从粗到精,坯体是从粗松多孔,遥步到达致密,烧结,烧成温度也是遂渐从低趋高。
土器是最原始最低级的陶瓷器,一般以一种易熔粘土制造。在某些情况下也可以在粘土中加入熟料或砂与之混合,以减少收缩。这些制品的烧成温度变动很大,要依据粘土的化学组成所含杂质的性质与多少而定。以之制造砖瓦,如气孔率过高,则坯体的抗冻性能不好,过低叉不易挂住砂浆,所以吸水率一般要保持5~15%之间。烧成后坯体的颜色,决定于粘土中着色氧化物的含量和烧成气氛,在氧化焰中烧成多呈黄色或红色,在还原焰中烧成则多呈青色或黑色。
我国建筑材料中的青砖,即是用含有Fe2O3的黄色或红色粘土为原料,在临近止火时用还原焰煅烧,使Fe203还原为FeON成青色,陶器可分为普通陶器( cmmon,pottery)和精陶器(Fine earthenware)两类。普通陶器即指土陶盆.罐、缸、瓮.以及耐火砖等具有多孔性着色坯体的制品。精陶器坯体吸水率仍有4~1 2%,因此有渗透性,没有半透明性,一般白色,也有有色的。釉多采用含铅和硼的易熔釉。它与炻器比较,因熔剂宙量较少,烧成温度不超过1300℃,所以坯体增未充分烧结;与瓷器比较,对原料的要求较低,坯料的可塑性较大,烧成温度较低。不易变形,因而可以简化制品的成形,装钵和其他工序。但精陶的机械强度和冲击强度比瓷器.炻器要小,同时它的釉比上述制品的釉要软,当它的釉层损坏时,多孔的坯体即容易沾污,而影响卫生。
精陶按坯体组成的不同,又可分为:粘土质、石灰质,长石质、熟料质等四种。粘土质精陶接近普通陶器。石灰质精陶以石灰石为熔剂,其制造过程与长石质精陶相似,而质量不及长石质精陶,因之近年来已很少生产,而为长石质精陶所取代。长石质精陶又称硬质精陶,以长石为熔剂。是陶器中最完美和使用最广的一种。近世很多国家用以大量生产日用餐具(杯、碟盘予等)及卫生陶器以代替价昂的瓷器。热料精陶是在精陶坯料中加入一定量熟料,目的是减少收缩,避免废品。这种坯料多应用于大型和厚胎制品(如浴盆,太的盥洗盆等)。
炻器在我国古籍上称“石胎瓷”,坯体致密,已完全烧结(sintering),这一点已很接近瓷器。但它还没有玻化(Vitrification),仍有2%以下的吸水率,坯体不透明,有白色的,而多数允许在烧后呈现颜色,所以对原料纯度的要求不及瓷器那样高,原料取给容易。炻器具有很高的强度和良好的热稳定性,很适应于现代机械化洗涤,并能顺利地通过从冰箱到烤炉的温度急变,在国际市场上由于旅游业的发达和饮食的社会化,炻器比之搪陶具有更大的销售量。
半瓷器的坯料接近于瓷器坯料,但烧后仍有3~5%的吸水率(真瓷器 true porceiain,吸水率在0.5%以下),所以它的使用性能不及瓷器,比精陶则要好些。
瓷器是陶瓷器发展的更高阶段。它的特征是坯体已完全烧结,完全玻化,因此很致密,对液体和气体都无渗透性,胎薄处星半透明,断面呈贝壳状,以舌头去舔,感到光滑而不被粘住.硬质瓷 (hard porcetain) 具有陶瓷器中最好的性能。用以制造高级日用器皿,电瓷、化学瓷等。
软质瓷 (soft porcelain) 的熔剂较多,烧成温度较低,因此机械强度不及硬质瓷,热稳定性也较低,但其透明度高,富于装饰性,所以多用于制造艺术陈设瓷。至于熔块瓷 (Fritted porcelain) 与骨灰磁 (bone china),它们的烧成温度与软质瓷相近,其优缺点也与软质瓷相似,应同属软质瓷的范围。这两类瓷器由于生产中的难度较大(坯体的可塑性和干燥强度都很差,烧成时变形严重),成本较高,生产并不普遍。英国是骨灰瓷的著名产地,我国唐山也有骨灰瓷生产。
特种陶瓷是随着现代电器,无线电、航空、原子能、冶金、机械、化学等工业以及电子计算机、空间技术、新能源开发等尖端科学技术的飞跃发展而发展起来的。这些陶瓷所用的主要原料不再是粘土,长石,石英,有的坯休也使用一些粘土或长石,然而更多的是采用纯粹的氧化物和具有特殊性能的原料,制造工艺与性能要求也各不相同。
陶瓷制作的方法
淘泥
高岭土是烧制瓷器的最佳原料,千百年来,多少精品陶瓷都是从这些不起眼的瓷土演变而来,制瓷的第一道工序:淘泥,就是把瓷土淘成可用的瓷泥。
摞泥
淘好的瓷泥并不能立即使用,要将其分割开来,摞成柱状,以便于储存和拉坯用。
拉坯
将摞好的瓷泥放入大转盘内,通过旋转转盘,用手和拉坯工具,将瓷泥拉成瓷坯。
印模
印坯拉好的瓷坯只是一个雏形,还需要根据要做的形状选取不同的印模将瓷坯印成各种不同的形状。
修坯
刚印好的毛坯厚薄不均,需要通过修坯这一工序将印好的坯修刮整齐和匀称,修坯又分为湿修和干修。
捺水
捺水是一道必不可少的工序,即用清水洗去坯上的尘土,为接下来的画坯、上釉等工序做好准备工作。
画坯
在坯上作画是陶瓷艺术的一大特色,画坯有好多种,有写意的、有贴好画纸勾画的,无论怎样画坯都是陶瓷工序的点睛之笔。
上釉
画好的瓷坯,粗糙而又呆涩,上好釉后则全然不同,光滑而又明亮:不同的上釉手法,又有全然不同的效果,常用的上釉方法有浸釉、淋釉、荡釉、喷釉、刷釉等。
烧窑
千年窑火,延绵不息,经过数十道工序精雕细琢的瓷坯,在窑内经受千度高温的烧炼,就像一只丑小鸭行将达化一只美天鹅。有气窑、电窑(加热方法)等。
成瓷
经过几天的烧炼,窑内的瓷坯已变成了件件精美的瓷器,从打开的窑门中迫不及待地脱颖而出。
修补
成瓷缺陷的修补,一件完美的瓷器有时烧出来会有一点瑕疵,用JS916-2(劲素成)进行修补,可以让成瓷更完美。
陶瓷制作的特点
1.陶瓷生产过程是一种流程式的生产过程,连续性较低。陶瓷原料由工厂的一端投入生产,顺序经过连续加工,最后成为成品,整个工艺过程较复杂,工序之间连续化程度较低。
2.陶瓷生产过程的机械化、自动化程度较低。
3.陶瓷生产周期较长。陶瓷产品的生产周期,是指从原材料投入生产开始,经过各道工序加工直到成品出产为止,所经过的全部日历时间。
4.陶瓷生产过程中辅助材料如石膏模型、匣钵等消耗量大。
5.陶瓷生产需要消耗大量的能源。
6.运输是陶瓷企业生产过程的重要环节。陶瓷生产过程使用的原料品种繁多,生产出的半成品、成品及产生的余料、废料等,具有数量多运输量大的特点。
7.陶瓷生产过程中产生的烟气、粉尘、固体废料和工业废水污染环境较严重。目前我国陶瓷工业所使用的窑炉多以煤和重油作为能源,会排出不少的烟气,企业对此要严格控制烟尘浓度和二氧化硫浓度,使之符合国家允许的排放标准。力争采用煤气烧窑,减少对大气的污染。
8.陶瓷生产过程的专业化和协作水平较低。长期以来,陶瓷工业企业问的相互协作配合水平不高,大而全、小而全的“全能”工厂比重大,辅助性服务方面的专业化、社会化程度低。
陶瓷的历史
夏朝以前
从 传说 中的黄帝尧舜及至夏朝(约公元前21世纪——公元前16世纪),是以彩陶来标志其发展的。其中有较为典型的仰韶文化、以及在甘肃发现的稍晚的马家窑与齐家文化等等,解放后在西安半坡史前遗址出土了大量制作精美的彩陶器,令人叹为观止。相传尧传天下于舜,舜传天下于夏禹,禹则传给其子,开始了所谓的 “家天下”。夏传至桀,暴虐无道,商汤将之放遂,自立为帝,所以以征讨得天下者,自汤开始。商得天下后统治达六百余年(约公元前16世纪——公元前11世纪前后),一直到纣王。后被武王征伐,纣王自杀,于是天下归于周。周朝的统治时期大致在公元前11世纪至公元前221年,事实上的有效统治在公元前771 年就已结束。公元前475年——公元前221年称为战国时期,至公元前221年,秦朝崛起,大一统之中国开始,但秦王朝只持续到公前206年,就被汉朝所取代。在这千数百年间,除日用餐饮器皿之外,祭祀礼仪所用之物也大为发展。
汉朝
从公元前206年至公元220年之间的汉朝,艺术家和工匠们的创作材料不再以玉器和金属为主,陶器受到了更为确切的重视。在这一时期,烧造技艺有所发展,较为坚致的釉陶普遍出现,汉字中开始出现“瓷”字。同时,通过新疆、波斯至叙利亚的通商路线,中国与罗马帝国开始交往,促使东西方文化往来交流,从此一时期的陶瓷器物中也可以看出外来影响的端倪。佛教也至此时传入我国。
六朝时期
六朝时期(公元220年——581年),迅速兴起的佛教艺术对陶瓷也产生了相应的影响,在此季作品造型上留有明显痕迹。公元581年隋朝夺取了权力,结束了长期的南北分裂局面,但它只统治到公元618年就被唐所取代。
唐朝
唐代(公元618年至公元970年)被分认为是中国艺术史上的一个伟大时期。陶瓷的工艺技术改进巨大,许多精细瓷器品种大量出现,即使用当今的技术鉴测标准来衡量,它们也算得上是真正的优质瓷器。唐末大乱,英雄竟起,接踵而来的是一个朝代争夺局面,即五代,这种局面一直持续到公元960年。连年战乱中却出现了一个陶瓷新品种——柴窑瓷(萧窑),质地之优被广为传颂,但传世者极为罕见。
宋朝
陶瓷业至宋代(公元960——1279年)得到了蓬勃发展,并开始对欧洲及南洋诸国大量输出。以钧、汝、官、哥、定为代表的众多有各自特色的名窑在全国各地兴起,产品在色品种日趋丰富。由于东北的(辽)契丹族和(金)女真族的入侵,宋的统治者被迫南迁,再后则被蒙古族所灭。公元1280年,元朝建立,枢府窑出现,景德镇开始成为中国陶瓷产业中心,其名声远扬世界各地。景德镇集贤沐古窑生产的白瓷与釉下蓝色纹饰形成鲜明对比,青花瓷自此起兴文化在以后的各个历史时期也一直深受人们的喜爱。
明朝
明朝统治从1368年开始,直到1644年。这一时期,景德镇的陶瓷制造业在世界上是绝对最好的,在工艺技术和艺术水平上独占突出地位,尤其是青花瓷达到了登峰造极的地步。此外,福建的德化窑、浙江的龙泉窑、河北的磁州窑也都以各自风格迥异的优质陶瓷蜚声于世。随着明朝最后一个皇帝的自杀身亡,公元1644年李自成率领农民起义军攻入北京。从吴三桂召满清大军入关到1911年清室覆灭,满清统治垂二百余年。其中康熙、雍正、乾隆三代被认为是整个清朝统治下陶瓷业最为辉煌的时期,工艺技术较为复杂的产品多有出现,各种颜色釉及釉上彩异常丰富。到清代晚期,政府腐败,国运衰落,人民贫困,中国的陶瓷制造业日趋退化。
民国时期
隋唐朝时期的陶瓷文化:隋朝在瓷器烧制上,有了新的突破,不但有青瓷烧造,白瓷也有很好的发展,发展到唐代,不但釉药发展成熟,火烧温度能达到摄氏一千度以上,所以我们说唐代是真正进入瓷器的时代。唐代最著名的窑为越窑与邢窑。
明清朝时期陶瓷文化 :明代开始,窑址都趋於集中在景德镇,无论官窑或民窑都偏向於彩绘瓷器,宋瓷前都以单色釉为主,而明代后走入了彩绘世界,清朝中国瓷器可谓登峰造极。数千年的经验,加上景德镇的天然原料,督陶官的管理,清朝初年的康熙、雍正、乾隆三代,因政治安定,经济繁荣,皇帝重视,瓷器的成就也非常卓越,皇帝的爱好与提倡,使得清初的瓷器制作技术高超,装饰精细华美,成就不凡,是悠久的中国陶瓷史上最光耀灿烂。
特种陶瓷成形方法有很多种,生产中应根据制品的形状选择成形方法,而不同的成形方法需选用的结合剂不同。常见陶瓷成形方法、结合剂种类及用量如下
所示:
特种陶瓷成形方法、结合剂种类和用量
成形方法 结合剂举例 <;结合剂用量(质量%)
千压法聚乙烯醇缩丁醛等 1~5
浇注法 丙烯基树脂类 1~3
挤压法 甲基纤维素等 5~15
注射法 聚丙烯等 10~25
等静压法 聚羧酸铵等 0~3
结合剂可分为润滑剂、增塑剂、分散剂、表面活性剂(具有分散剂和润滑功能)等,为满足成形需要,通常采用多种有机材料的组合。选择结合剂,要考虑以下因素:
1)结合剂能被粉料润湿是必要条件。当粉料的临界表面张力(yoc)或表面自由能(yos)比结合剂的表面张力(yoc)大时,才能很好地润湿。
2)好的结合剂易于被粉料充分润湿,且内聚力大。当结合剂被粉料润湿时,在相互分子间发生引力作用,结合剂与粉料间发生红结合(一次结合),同时,在结合剂分子内,由于取向、诱导、分散效果而产生内聚力(二次结合)。虽然水也能把杨料充分润湿,但水易挥发,分子量较小,内聚力小,不是好的结合剂。按各种有机材料内聚力大小顺序,用基表示可排列如下:
一CONH一>;-CONH2>;一COOH>;一OH>;-NO2>;-COOC2H5>;一COOCH5>;-CHO>=CO>;-CH3>= CH2>;-CH2
3)结合剂的分子量大小要适中。要想充分润湿,希望分子量小,但内聚力弱。随着分子量增大,结合能力增强。但当分子量过大时,围内聚力过大而不易被润湿,且易使坯体产生变形。为了帮助分子内的链段运动,此时要适当加入增塑剂,在其容易润湿的同时,使结合剂更加柔软,便于成形。
4)为保证产品质量,还需要防止从结合剂、原材料和配制工序混人杂质,使产品产生有害的缺陷。
在原料配制中,用粉碎、混合等机械方法和结合剂、分散剂配合,达到分散,尽可能不含有凝聚粒子。结合剂受到种类及其分子量,粒子表面的性质和溶剂的溶解性等影响,吸附在原料粒子表面上,通过立体稳 定化效果,起到防止粉末原料凝聚的作用。在成形工序中,结合剂给原料以可塑性,具有保水功能,提高成形体强度和施工作业性。一般来说,结合剂由于妨碍陶瓷的烧结,应在脱脂工序通过加热使其分解挥发掉。因此,要选用能够易于飞散除去以及不含有害无机盐和金属离子的有机材料,才能确保产品质量。 氮化硅等特种陶瓷材料具有高强度、高耐磨性、低密度(轻量化)、耐热性、耐腐蚀性等优良性能,适用于制造涡轮加料机叶轮、摇臂式烧嘴、辅助燃烧室等汽车用陶瓷部件。这些部件要求复杂的形状、高精度尺寸和高可靠性。不允许有内在缺陷(裂纹、气孔、异物等)和表面缺陷。
能满足这些质量要求的成形技术之一,就是陶瓷注射成形法。陶瓷注射成型技术来源于高分子材料的注塑成型,借助高分子聚合物在高温下熔融、低温下凝固的特性来进行成型的,成型之后再把高聚物脱除。比传统的陶瓷加工工艺要简单的多,能制造出各种复杂形状的高精度陶瓷零部件,且易于规模化和自动化生产。
由清华大学材料科学与工程系杨金龙教授发明的CiM(陶瓷胶态注射成型方法及装置)技术在国内该领域中处于领先水平。
陶瓷的注射成型技术有着诸多优点,用它制备复杂形状的陶瓷元件,不仅产品尺寸精度高、表面条件好,而且省去了后加工操作,降低了生产成本,缩短了生产周期,还具有自动化程度高、适合于大规模生产的特点。该工艺一般包括下列步骤:陶瓷粉的选取、粘结剂的选取、陶瓷粉与粘结剂的均匀混合、注射成型、脱脂、烧结。其中脱脂是关键。
起初的陶瓷成型注射技术是将大量的高分子树脂与陶瓷粉体混练在一起后得到混合料,然后装入注射机于一定温度注入模具,迅速冷凝后脱模而制成坯体。该技术适合制备湿坯强度大,尺寸精度高,机械加工量少,坯体均一的产品,适于大规模生产。对形状复杂、厚度较薄产品的制备有着明显的优越性。但是由于含有大量的高分子粘结剂,使陶瓷坯体的脱脂成为不可逾越难题,并且有毛坯易变形,容易形成气孔等缺点。
粘结剂能使粉末填充成预期形状,它对整个工艺有重要的影响。理想的粘结剂应该具有以下特点:
1)在成型温度下纯粘结剂的粘度在1Pa·s以下,流动时不发生与粉体的分离,冷却后有足够的强度和硬度;
2)为惰性物质,与粉体不发生反应;
3)在成型和混合温度以上才分解,分解的产物无毒、无腐蚀性且残余灰分少;
4)膨胀系数低,由热膨胀或结晶引起的残余应力低;
5)符合环保要求,价廉、安全、不吸湿、无易挥发组分,贮藏寿命长。
使用的大多数粘结剂可分为3类:蜡基或油基粘结剂、水基粘结剂和固体聚合物溶液。蜡基粘结剂通常含3-4个组分,聚合物控制着流动粘度、生品(烧结前的坯体)强度和脱脂的特征。短分子链的成型性能好且可使成型元件中的定向作用减至最小。蜡或油是主填充剂,在脱脂的初期被除去。表面活性剂用于改善粉末与粘结剂的相容性。增塑剂用来调节聚合物的流动特性。水基粘结剂含有水溶性聚合物、凝胶或水玻璃。这类粘结剂通常采用低压成型以避免粉末与粘结剂的分离和减少模具磨损及残余应力。由于水易于除去,这使得制造较厚的元件成为可能。粘结剂溶液的凝固或胶凝使生品具有了强度。在烧结前,水从生品中蒸发或升华出去,使变形降至最低程度。新型的、采用聚苯乙烯的固体聚合物溶液的粘结剂配方已经被采用以避免变形。主填充剂用溶液浸渍法除去。由于聚苯乙烯的骨架结构没法被削弱,所以避免了生品的变形。主填充剂是一种小的有机物分子,它既有苯环又有极性集团。苯环使它在混合时可溶于聚苯乙烯,极性集团则使它在脱脂时可溶于水或醇等溶剂中。
常见的粘结剂有聚丙烯(PP)、无规则聚丙烯(APP)、聚乙烯(PE)、乙烯一醋酸乙烯共聚体(EVA)、聚苯乙烯(PS)、丙烯酸系树脂等。其中PE具有优异的成形性;EVA与其他树脂的相溶性好,流动性、成形性也好;APP具有与其他树脂相溶性好、富于流动性和脱脂性的特征;PS流动性好。助剂有蜡石石蜡、微晶石蜡、变性石蜡、天然石蜡、硬脂酸、配合剂等。成形材料的流动性可以使用高式流动点测定器和熔化分度器进行评价。当脱脂具有结合剂的含量多 时,则脱脂性有降低的倾向,助剂的石蜡多者,脱脂性好。如果有机材料在特定的温度区域不能全部飞散掉,就会影响陶瓷的烧结,因此,需要考虑热分解特性,加以选择。 堇青石由于具有耐热性、耐腐蚀性、多孔质性、低热膨胀性等优良材料特性,所以广泛用作汽车尾气净化催化剂用载体。堇青石蜂窝状物利用原料粒子的取向,产生出蜂窝状结构体的低热膨胀,可用挤压成形法来制造。
根据堇青石分子组成(2MgO·2Al2O3·5SiO2),原料可选用滑石、高岭土和氧化铝。成形用坯土从口盖里面的供给孔进入口盖内,经过细分后,向薄壁扩展,再结合,由此求得延伸性和结合性好的质量。另外,作为挤压成形后的蜂窝状体,为了保持形状,坯土的屈服值高者好,也就是说,选择结合剂应使坯土的流动性和自守性两个性能达到最佳化。
原料粉末、结合剂、助剂(润滑剂、界面活性剂等)及水经机械混练后,用螺杆挤压机连续式挤压或用油压柱塞式挤压机挤压成形。一般来说,挤压成形使用的结合剂只要用低浓度水溶液,便可显示出高粘性的结合性能。常用的有甲基纤维素(MC)、羧甲基纤维素(CMC)、聚氧乙烯(PEO)、聚乙烯醇(PVA)、羟乙基纤维素(HEC)等。MC能很好溶于水中,当加热时很快胶化。CMC能很好溶于水中,分散性、稳定性也高。PVA 广泛地用于各种成形。润滑剂可减少粉体间的摩擦,界面活性剂可提高原料粉末与水的润湿性。
缺乏可塑性,具有膨胀特性的坯土使挤压不够光滑,表面缺陷增加。因此,对结合剂的性能应有评价指标。评价还土的可塑性方法,有施加扭曲、压缩、拉伸等应力,求出应力与变形之间的关系,用毛细管流变计的方法、粘弹性的方法等。用这种方法可以评价坯土的自守性和流动性。在用粘弹性的方法评价时,可得出结合剂配合量增加到一定程度时,自守性和流动性均会增加的结果。也就是说,结合剂配合量的增加有助于原料的可塑性增加。
有机材料是特种陶瓷的主要结合剂,合理选用这些有机材料是保证产品质量的关键。在生产中,应根据粉料的特性、制品的形状、成形方法综合进行选择。
6月13日讯(记者 陈玉玲 洪泓塬 实习生 吕尚真 文/图/视频)千年之前,从德化通往永春的瓷帮古道连山接海,串起沿途的窑场与港口,为陶瓷外销打开新通道。幽幽的古驿道上,陶瓷唱“主角”,作为古道一端的永春也“沉浸式”参与到这部深厚的瓷史中,与陶瓷结下不解之缘。
千年之后,永春陶瓷在传承与创新中走向未来,代代工艺美术大师守艺守心,延展传承之路。这项“活起来”的技艺被“用起来”,企业迭代升级,产业生机盎然。当前,永春正加快九牧永春5G智慧制造产业园建设步伐,建设工业4.0自动化物流平台,引进一批上下游配套产业链,推进苏坑、介福电商园等重点项目建设,深化智能制造、智慧园区、工业互联网等领域合作,同时规划建设苦寨坑国家考古遗址公园,推动陶瓷文创深度融合,同步发展卫生陶瓷、特种陶瓷、功能陶瓷,打造产业集群。
数据显示,2020年,永春陶瓷产业实现产值65亿元,同比增长20%。陶瓷产业,正成为这个山区县的工业新增长极。
瓷帮古道 千载悠悠
说起永春陶瓷,就不得不提到苏坑,其是瓷帮古道的重要站点。
历史上,苏坑产瓷器大多外销,经瓷帮古道肩挑背驮送抵永春许港码头,再用舟船运至刺桐港,走上海上丝绸之路。明末至康熙年间,苏坑的苏坑窑、上安(嵩安)窑、洋坪窑所出产的青花瓷在泉州窑系中皆属上乘佳品。
永春瓷
1977年,晋江地区文物考古资料记载:西沙群岛出土的佛手纹青花碟、牵牛花纹青花碗(碟)和云龙头珠纹青花碗与苏坑窑、上安(嵩安)磁窑考古发现的碗碟,造型纹饰有的完全一样,有的极其类似。由此可见,当时苏坑瓷器远销海内外盛况。
上世纪70年代,国家工艺美术大师苏清河在苏坑培养出一批批优秀的陶瓷人才,技艺薪火相传。
2005年,苏坑镇创建陶瓷工业园区,实现了陶瓷产业的集聚发展。2020年,苏坑被中国轻工业联合会、中国陶瓷工业协会授予“中国陶瓷特色镇·苏坑”称号。
工厂里,工人在制作瓷器
大师返乡 创业传艺
浸润在深厚的陶瓷底蕴中,从苏坑走出来很多工艺美术大师。多年来,他们守艺赋新,给永春陶瓷带来了新理念。
从去年开始,福建陶瓷艺术大师王冬燕把工作中心逐步放在了苏坑。她看中了苏坑陶瓷工业园区,想开设工作站、做特色陶瓷文创园。回乡再创业再传艺,王冬燕的想法始于2019年。这年,她参与苏坑申报陶瓷特色镇的工作,实地走访考察了很多陶瓷企业。
王冬燕计划把工作重心转向苏坑
“我从小在苏坑长大,苏坑陶瓷的底蕴深厚,陶瓷工业园区的发展也相对成熟,我也想为提高苏坑陶瓷的知名度尽一份力。”王冬燕说,回乡创业的想法得到了苏坑镇的大力支持,给她提供了很多便利。按照初步设想,她的文创园集陶瓷展示、体验、研学、生产等为一体,计划两年内投产。
80后王志国的工作室里,各式各样的创意陶瓷作品令人眼花缭乱。从19岁接触陶瓷,这位泉州工艺美术大师与陶瓷为伴22年,先后前往各地拜师学习,他在陶瓷创新工艺和运用新材料的结合创作上有深入的理解。
王志国回到家乡开创工作室
2015年,游子归乡,决定在故土上继续追梦。王志国在苏坑开设了工作室,一边创作一边“传、帮、带”,与企业、同行分享创作的心得和经验。在苏坑待了7年时间,王志国感触很深。他说,这几年,苏坑的陶瓷产业发展很快,一些年轻的设计师、工作者回来创业,给行业注入新鲜血液。同时,这也说明苏坑的营商环境、创作环境、人才政策等越来越好,具备吸引力。
陶瓷之乡 科技赋能
位于永春西部的介福乡,地理位置相对偏远,拥有着丰富的高岭土资源。2017年,介福乡被评为“中国陶瓷之乡”,其发现的商周古窑址被评为2016年全国十大考古新发现,具有很高的历史、艺术与研究价值,具备开展工业旅游的良好资源。
在 永春县 委、县政府的积极对接下,九牧厨卫股份有限公司下属全资子公司良瓷科技有限公司落户介福乡,并于去年顺利投产。龙头企业的到来,提升了永春陶瓷产业的整体竞争力。
工作人员在生产车间操作
走进良瓷科技5G智慧产业园,各条生产线火力全开,科技感满满。车间里,AGV小车有序穿梭于车间内,通过5G+AGV控制,AGV小车能自动识别路线、运输、搬运、充电,高效、准确、灵活地完成烧成、检包区域产品的运输、入库等程序;卸窑区,助力臂取下马桶放在木架上,随后AGV小车出动,一次性能运输6个新马桶到待检区,帮助企业省去大量的人工成本;另一个区域的车间里,机器人正在给马桶表面施釉,一台机器人每个小时能做完30台马桶,且厚度、均匀度都表现优秀……
AGV小车有序穿梭于车间内
据介绍,良瓷科技5G智慧产业园作为全球首家5G智慧陶瓷工厂,通过与世界一流企业德国西门子、华为、电信跨界合作进行生产工艺规划,实现集自动化、信息化、智能化于一体。
公司数字化质量中心总监王海燕说,永春县的营商环境特别好,重视人才发展,良瓷今年还将规划设计首个陶瓷产业文化博物馆,将传统的陶瓷文化与工业文明融会贯通,从工业的后勤保障要转型升级到制造服务业,打造一个体验式的消费,构建一个可观、可玩、可学、可购、可闲的工业旅游运营生态圈。
机器人在给马桶施釉
筑巢引凤 集聚发展
陶瓷特色镇企业多,苏坑工业园区就聚集了近30家企业,它们当中有经验丰富的传统企业,也有正当其时的网红公司。
苏坑工业园区
走进福建荣鑫陶瓷的生产车间,工人在半自动设备前操作着,把陶土放入磨具中,再把压好磨具取出来,有了这些设备,工作效益大大提高……该公司是一家集生产、销售于一体的大型陶瓷手工艺品企业,采用先进制瓷工艺制成各种工艺陶瓷以及日用陶瓷等,产品从永春远销全国各地。
“抓紧去拍。”“秒空了,我们继续。”每天下午2时,友名陶瓷的直播准时开始,主播手持手机沿着仓库的货架、货箱行走,给手机屏幕前的网友们介绍爆款产品。从去年2月入驻工业园区,友名陶瓷通过直播带货的方式销售来自苏坑镇等地的陶瓷产品,产品超过3000多款,短短半年累计线上直播带货1500万元。目前,公司还在扩大经营内容,将打造新模式直播带货中心。
友名陶瓷正在进行直播
“随着陶瓷企业数量的增加,我们还在持续筑巢引凤,推进工业园区标准化建设,未来还将建设园区三期,为陶瓷企业集聚发展提供新平台。”苏坑镇镇长林琪宇告诉记者,三期可开发利用范围约380亩,其中工业用地约226亩,可建设建筑面积约30-37多万平方米的标准化工业厂房。
图为林琪宇
为助力企业转型升级,苏坑镇还积极组织陶瓷产业转型升级领头雁培训会,来自37家企业的陶瓷传统产业的企业主和中层管理人员参加培训。林琪宇表示,苏坑镇将抓好营商环境的服务,做好工业区的党建加邻里中心,做好政务服务工作,做好人才工作室的建设工作,持续为企业提供服务。
5、实际生产中烧成气氛的调整对于上述稳定气氛的理论要点,许多人都很清楚,但在实际的操作中,会因为要解决某些烧成问题而不自觉地改变窑炉的气氛,这种变化往往容易被人忽视,以下是常见出现的问题。 ① 为了提高烧成温度而改变空气过剩系数有些多企业为了追求单窑产量的最大化,不断地加快烧成速度,缩短烧成周期。而操作工最常用的手段就是加大燃料供应量,但燃料供应量增加后往往没有及时调节助燃空气的供应量和助燃风机总闸的调节,造成烧成气氛由氧化气氛变为还原气氛。 ② 为解决预热带出现的缺陷而改变其气氛一些操作工为了降低预热带后段的温度而减小排烟闸的开度,影响了窑炉压力平衡和气体流速,使预热带的氧化气氛减弱,如控制不好容易造成前炉燃烧状态不良,使气氛出现波动。 ③ 为解决冷却带出现的缺陷而改变冷风量这样操作不仅影响到全窑压力制度的变化,而且会使气氛发生变化。比如加大冷风,容易使零压面向预热带移动,反之零压面又会向冷却带方向移动,这些都会使气氛发生改变。为了稳定压力,必须相应调节抽热闸的开度,以平衡全窑的气体进出量,稳定零压面。