陶瓷工艺品怎么加工? 都需要什么机器? 比方往陶瓷上面画画 雕刻 等等。
陶瓷工艺品制作方法可分两种,一是选用优质的高岭土直接塑造成型,一是翻制模具后再注浆或拓印成型。德化瓷一般在土坯干后再根据需要决定是否上釉,而后放入窑中,在摄氏一千多度的高温中烧制出成品。
德化陶瓷业最初是从烧制日用器皿开始的,后来由于瓷塑艺术的显著成就,器皿类的产品则比较少的受人关注。器皿类陶瓷产品在德化一直大量生产,供内外销的需求,到了明代已经逐步形成自己的造型和装饰体系,成为中国传统陶瓷的一个重要组成部分。德化陶瓷器皿类的产品从功能方面分类,大致可以分为日常生活用具,包括盘、碗、杯、碟、罐、壶、文具、灯具和烛台等;陈设装饰和供器包括瓶、尊、觚和鼎、炉、豆等。这两大类器物,造型样式古朴严整,传统意味浓厚。日常生活用器的造型多沿用传统形式加以演变,或是模拟自然形态加以整合,设计者考虑到造型需要适应陶瓷材料和技术的特点,构成了符合其属性与特征的形式语言。德化陶瓷造型与装饰明显地看到受商、周青铜器和玉器的影响,同时还有明代宣德炉的意味,特别是炉的造型和装饰更为显著。德化陶瓷优秀的传统造型筒形双螭壶、狮首筒形瓶、象耳弦纹尊、犀角杯等,都是其他产区很少见的独特的样式。
宋代早期的产品主要是青白瓷,随着技术的不断提高,逐渐发展为白釉瓷。明代白釉瓷瓷质如脂似玉,创造了独具一格的"象牙白",被视为中国白瓷代表。其装饰工艺主要有刻、画、印花和堆贴印花装饰刻花也称画花。德化白瓷具有质地洁白、细腻如玉、釉面光滑、击声如磬的特点,故有"中国白"之称。其特制的薄胎产品,薄如蝉翼,精美绝伦。德化民间雕塑艺人将雕塑与瓷艺结合,擅长制作白瓷观音,所做白瓷观音仪态生动,是举世公认的白瓷珍品。德化白瓷不求色彩之华丽,而是追求单纯、素洁、典雅之美,对所利用的材料有充分的认识,设计定位与取向是准确的,充分显示着历代匠师们的创造智慧。如果说景德镇窑的白瓷是以青白釉称著于世,德化白瓷则是以乳白色为主,釉层腴润,光色如玉,显示着冰清玉洁的特质,蕴涵着耐人寻味的魅力,相比之下具有异曲同工之妙。
陶瓷制作过程可以分为原料制作(釉料和泥料的制作)、成型、施釉和烧制四个阶段。以下将对这些阶段进行详细说明:
一、原料制作
1. 釉料制作
釉料→球磨细碎(球磨机)→除铁(除铁器)→过筛(振动筛)→成品釉
2. 泥料制作
泥料→球磨细碎(球磨机)→搅拌(搅拌机)→除铁(除铁器)→过筛(振动筛)→抽浆(泥浆泵)→榨泥(压滤机)→真空练泥(练泥机、搅练机)
二、成型
1. 拉坯成型法:适用于制作圆形、弧型等浑圆的造型,比如盘子、碗、罐子等等,它的特点是作品挺拔、规整,器物的表面会留下一道道旋转的纹路。
① 釉下:泥料→泥饼(手工)→搓泥(手工)→拉坯(拉坯机又名陶艺机)→干燥(自然风干留10%水份)→修坯(陶艺工具)→干燥(烘干箱)→釉下装饰(在泥坯上直接进行绘制,如青花)→上釉(施釉机)→风干
② 釉上:泥料→泥饼(手工)→搓泥(手工)→拉坯(拉坯机又名陶艺机)→干燥(自然风干留10%水份)→修坯(陶艺工具)→干燥(烘干箱)→上釉(施釉机)→风干
2. 泥板成型法:利用陶土碾成、拍成或切割成板状,来镶控制作器物的方法,叫做泥板成型法。这种方法在陶艺制作中运用广泛,变化丰富。传统的紫砂器就是用泥板成型来制作的。泥板成型的器物可随陶土的湿度加以变化。比较湿软泥板可以扭曲、卷和等方法自由变化,随意造型;稍干的泥板可以镇粘制作成比较挺直的器物。泥板的厚度随器物制作大小而定,但应注意泥板的厚度要均匀。
泥板成型法需要使用泥板成型机。
3. 泥条盘制法:陶艺成型技法中最为方便、造型表现力最强的技法之一。可以制作出其他任何成型方法所能做出的作品,如圆形、方形、异形乃至雕塑等等。用泥条盘制法制作陶艺,一方面是泥条可以自由地弯曲与变化,方便制作一些比较复杂的、不太规整的、较随意的陶塑,再者就是它能够保留泥条在盘筑时留下来的手工痕迹和一道道盘旋的纹理,当然也可以修整得不留痕迹。
泥条盘制法需要使用泥条成型机和手工转盘
4.徒手捏制法:可以最直接地表达作者的手法和构想,需要使用手工转盘
5. 手工雕塑成型:雕塑是雕、刻、塑三种制作方法所塑造的艺术形象。主要为为浮雕和圆雕两种。雕塑是三维的实体,为照顾到各个视角之间的关系,要经常转动雕塑台,不断进行观察比较。泥塑工具,可用于刮、削、贴、挑、压、抹、泥塑和造型。
三、施釉
施釉讲究技巧,釉层好坏直接影响到烧制后作品的成功与否,施釉有喷釉、醮釉、浇釉、刷釉、荡釉等各种技法,有时需要综合运用。施釉时可以使用专业的施釉工作台,能够有效减少釉料的扩散,并进行釉料回收。
吹釉的釉层一般以0.8MM-1.8MM为准,也就是熟称的瓜子馅薄度,表面处理有釉上、釉中、釉下之分,釉中介于釉上釉下之间经过二次烧成,釉下是在泥坯上直接进行绘制创作在施于釉,釉上是则在烧制好的白瓷胎上进行绘制创作,颜色在作品上很关键,颜色起到了烘托作品作用增加作品内涵,颜色搭配有些讲究,红色代表着热情、生命、战争、白色代表着纯洁、高尚。黄色代表着温馨,蓝色代表着海洋,天空,宽阔。
装饰的方法有彩绘、划花、剔花、堆花、贴花、压印花、喷花,透雕、捏雕、镂空,剪纸,胶泥,镶嵌,印花,泥浆灌注叠压装饰,胶泥拉坯装饰,纤维织物裹包装饰等等装饰诸多方法处理。这些完成关键还要进行火的铸就,在窑火的烧制中(1300℃)左右温度的窑火使泥烧结成结晶体,颜色釉发色。出窑冷却后作品才正直成功。
四、烧成
① 釉下:装匣→进窑→设备温度→烧炼(电窑或汽窑)→出窑
② 釉上:装匣→进窑→设备温度→烧炼(电窑或汽窑)→烧制好的白瓷坯上绘制创作(如:贴花)→烤花(烤花炉)
在实际陶艺创作中,除了上述的三个阶段,还需要注意一些辅助和准备阶段:
1. 一般釉料买回来两三天就会沉淀,这时需要利用搅拌机把釉搅匀;
2. 工作时如果需要临时快速配釉,可以利用快速球磨机解决;
3. 如何提高效率:利用车模机自己制作石膏模时,由于石膏模不能含有气泡,因此需要真空高压注浆系统,其主要工作原理为将已搅拌好的含水率在40%-60%的泥浆加注进真空搅拌桶内,当浆料进入搅拌桶时,开动真空泵,进行抽真空,当浆料装至2/3桶位时,停掉浆阀,停掉真空泵,开动空压机,将空压机的压力上升到规定值后(一般在2.5-4kg)时,打开出浆阀门,将无空气的泥浆注进已注浆架内的石膏模中;
4. 为了提高成瓷表面光洁度,需要使用磨光机;
5. 为了回收泥料充分利用,可利用真空练泥机重新练泥。
6. 窑炉的选择:窑是指温度达到1000℃以上的统称为窑;炉是指温度在1000℃以下的统称为炉。窑又分为电窑和汽窑,同时还分为梭式窑,所谓梭式窑是指带窑车的窑(一般是0.6立方米以上带窑车)。正常情况下,汽窑温度定为1400℃,高温电窑定为1300℃,低温窑定为800℃以下。
在选择窑炉时,其专业知识比较强,一般对烧出的产品釉变和釉色要求高,应选择汽窑,因为汽窑通过操作可以烧氧气焰和还原焰。氧化焰是烧出成瓷,还原焰是烧釉色和釉变的。电窑只能烧氧化焰,中温烤花炉只能烤成瓷釉上装饰。所以选择窑炉应掌握上述基本知识。
7. 泥釉的选择:一般为选用瓷泥的温度在1230℃以下为好,用时在选釉的时候注意其釉的温度低于泥的温度2℃-4℃为好。
陶艺成型方法除了上述方法外,还有修坯、盘筑(分为螺旋盘筑、卷压盘筑)、团泥成型、泥板卷接、实泥成型、泥印成型、注浆成型、利坯成型等等诸多方法,这些方法互为章法,相互掺杂,能否融会贯通,需要在实践过程中逐渐掌握。利用上述各种工具和技巧,加上平时的仔细观察与思考、大胆的创造挖掘,您必定能制作出一件件精美的作品来。
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
陶瓷的干燥是陶瓷的生产工艺中非常重要的工序之一,陶瓷产品的质量缺陷有很大部分是因干燥不当而引起的。陶瓷工业的干燥经历了自然干燥、室式烘房干燥,到现在的各种热源的连续式干燥器、远红外干燥器、太阳能干燥器和微波干燥技术。干燥虽然是一个技术相对简单,应用却十分广泛的工业过程,不但关系着陶瓷的产品质量及成品率,而且影响陶瓷企业的整体能耗。据统计,干燥过程中的能耗占工业总燃料消耗的15%,而在陶瓷行业中,用于干燥的能耗占燃料总消耗的比例远不止此数,故干燥过程的节能是关系到企业节能的大事。陶瓷的干燥速度快、节能、优质,无污染等是新世纪对干燥技术的基本要求。
2陶瓷干燥过程机理
2.1坯体中的水分
陶瓷坯体的含水率一般在5%-25%之间,坯体与水分的结合形式,物料在干燥过程中的变化以及影响干燥速率的因素是分析和改进干燥器的理论依据。当坯体与一定温度及湿度的静止空气相接触,势必释放出或吸收水分,使坯体含水率达到某一平衡数值。只要空气的状态不变,坯体中所达到的含水率就不再因接触时间增加而发生变化,此值就是坯体在该空气状态下的平衡水分。而到达平衡水分的湿坯体失去的水分为自由水分。也就是说,坯体水分是平衡水分和自由水分组成,在一定的空气状态下,干燥的极限就是使坯体达到平衡水分。
坯体内含有的水分可以分为物理水与化学水,干燥过程只涉及物理水,物理水又分为结合水与非结合水。非结合水存在于坯体的大毛细管内,与坯体结合松弛。坯体中非结合水的蒸发就像自由液面上水的蒸发一样,坯体表面水蒸汽的分压力,等于其表面温度下的饱和水蒸汽分压力。坯体中非结合水排出时。物料的颗粒彼此靠拢,因此发生体积收缩,故非结合水又称为收缩水。结合水是存在于坯体微毛细管(直径小于o.1μm)内及胶体颗粒表面的水,与坯体结合比较牢固(属物理化学作用),因此当结合水排出时,坯体表面水蒸汽的分压将小于坯体表面温度下的饱和水蒸汽分压力。在干燥过程中当坯体表面水蒸汽分压力等于周围干燥介质的水蒸汽分压力时,干燥过程即停止,水分不能继续排出,此时坯体中所含的水分即为平衡水,平衡水是结合水的一部分,它的多少取决于干燥介质的温度和相对湿度。在排出结合水时,坯体体积不发生收缩,比较安全。
2.2坯体的干燥过程
以对流干燥过程为例,坯体的干燥过程可以分为:传热过程、外扩散过程、内扩散过程三个同时进行又相互联系的过程。
传热过程,干燥介质的热量以对流方式传给坯体表面,又以传导方式从表面传向坯体内部的过程。坯体表面的水分得到热量而汽化,由液态变为气态。
外扩散过程:坯体表面产生的水蒸汽,通过层流底层,在浓度差的作用下,以扩散方式,由坯体表面向干燥介质中移动。
内扩散过程:由于湿坯体表面水分蒸发。使其内部产生湿度梯度,促使水分由浓度高的内层向浓度较低的外层扩散,称湿传导或湿扩散。
在干燥条件稳定的情况下,坯体表面温度、水分含量、干燥速率与时间有一定的关系,根据它们之间关系的变化特征,可以将干燥过程分为:加热阶段、等速干燥阶段、降速干燥阶段三个过程。
加热阶段,由于干燥介质在单位时间内传给坯体表面的热量大于表面水分蒸发所消耗的热量,因此受热表面温度逐渐升高,直至等于干燥介质的湿球温度,此时表面获得热与蒸发消耗热达到动态平衡,温度不变。此阶段坯体水分减少,干燥速率增加。
等速干燥阶段,本阶段仍继续进行非结合水排出。由于坯体含水分较高,表面蒸发了多少水量,内部就能补充多少水量,即坯体内部水分移动速度(内扩散速度)等于表面水分蒸发速度,亦等于外扩散速度,所以表面维持潮湿状态。另外,介质传给坯体表面的热量等干水分汽化所需的热量,所以坯体表面温度不变,等于介质的湿球温度。坯体表面的水蒸汽分压等子表面温度下饱和水蒸汽分压,干燥速率稳定,故称等速干燥阶段。本阶段是排出非结合水,故坯体会产生体积收缩,收缩量与水分降低量成直线关系,若操作不当,干燥过快,坯体极容易变形,开裂,造成干燥废品。等速干燥阶段结束时,物料水分降低到临界值。此时尽管物料内部仍是非结合水,但在表面一层内开始出现结合水。
降速干燥阶段,这一阶段中,坯体含水量减少,内扩散速度赶不上表面水分蒸发速度和外扩散速度,表面不再维持潮湿,干燥速率逐渐降低。由于表面水分蒸发所需热量减少,物料温度开始逐渐升高。物料表面水蒸汽分压小于表面温度下饱和水蒸汽分压。此阶段是排出结合水,坯体不产生体积收缩,不会产生干燥废品。当物料排水分下降等于平衡水分时,干燥速率变为零,干燥过程终止,即使延长干燥时间,物料水分也不再发生变化。此时物料表面温度等于介质的干球温度,表面水蒸汽分压等于介质的水蒸汽分压。降速干燥阶段的干燥速度,取决于内扩散速率,故又称内扩散控制阶段,此时物料的结构、形状、尺寸等因素影响着干燥速率。
2.3影响干燥速率的因素
影响干燥速率的因素有,传热速率、外扩散速率、内扩散速率。
(一)加快传热速率
为加快传热速率,应做到:①提高干燥介质温度,如提高干燥窑中的热气体温度,增加热风炉等,但不能使坯体表面温度升高太快,避免开裂,②增加传热面积:如改单面干燥为双面干燥,分层码坯或减少码坯层数,增加于与热气体接触面,③提高对流传热系数。
(二)提高外扩散速率当干燥处于等速干燥阶段时,外扩散阻力成为左右整个干燥速率的主要矛盾,因此降低外扩散阻力,提高外扩散速率,对缩短整个干燥周期影响最大。外扩散阻力主要发生在边界层里,因此应做到:①增大介质流速,减薄边界层厚度等,提高对流传热系数。也可提高对流传质系数,利于提高干燥速度,②降低介质的水蒸汽浓度,增加传质面积,亦可提高干燥速度。
(三)提高水分的内扩散速率
水分的内扩散速率是由湿扩散和热扩散共同作用的。湿扩散是物料中由于湿度梯度引起的水分移动,热扩散是物理中存在温度梯度而引起的水分移动。要提高内扩散速率应做到:①使热扩散与湿扩散方向一致,即设法使物料中心温度高于表面温度,如远红外加热、微波加热方式,②当热扩散与湿扩散方向一致时,强化传热,提高物料中的温度梯度,当两者相反时,加强温度梯度虽然扩大了热扩散的阻力,但可以增强传热,物料温度提高,湿扩散得以增加,故能加快干燥,③减薄坯体厚度,变单面干燥为双面干燥,④降低介质的总压力,有利子提高湿扩散系数,从而提高湿扩散速率,⑤其他坯体性质和形状等方面的因素。
3干燥技术分类
按干燥制度是否进行控制可分为,自然干燥和人工干燥,由于人工干燥是人为控制干燥过程,所以又称为强制干燥。
按干燥方法不同进行分类,可分为:
①对流干燥,其特点是利用气体作为干燥介质,以一定的速度吹拂坯体表面,使坯体得以干燥。
②辐射干燥,其特点是利用红外线、微波等电磁波的辐射能,照射被干燥的坯体使其得以干燥。
③真空干燥,这是一种在真空(负压)下干燥坯体的方法。坯体不需要升温,但需利用抽气设备产生一定的负压,因此系统需要密闭,难以连续生产。
④联合干燥,其特点是综合利用两种以上干燥方法发挥它们各自的特长,优势互补,往往可以得到更理想的干燥效果。
还有一些干燥方法,按干燥制度是否连续分为间歇式干燥器和连续式干燥器。连续式干燥器又可按干燥介质与坯体的运动方向不同分为顺流、逆流和混流:按干燥器的外形不同分为室式干燥器、隧道式干燥器等。
4 各瓷种所用干燥器特点
4.1 建筑卫生陶瓷干燥器
1恒温恒湿大空间干燥卫生洁具的坯体在微压之后水分为18%左右,此时强度低,不宜搬动,一般采取就地干燥的方法。一般厂家采用锅炉蒸汽加热的方法系统,它的特点是燃料成本低,可以形成一定的干燥气氛。同时缺点很多,如无横向空气流动;排湿功能差,干燥时间长;无通风系统,工人工作条件差。因此比较先进的“恒温恒湿系统”被采用。这种系统不需要改变原来的生产流程、生产工艺,还可以加速干燥速度,它的另一大特点是具有强制通风功能。这一系统也存在一系列的问题,如能源消耗大;参数滞后;干燥不同步等。尤其是近年来石膏模有变大趋势,那么坯体的干燥时间和要求就不一样,为了保证每一班的生产安排。石膏模的干燥成为生产安排的主要矛盾。在解决这一问题上采用密封式干燥系统,即石膏摸出坯后整个成型线密封,在这个小的空间内使用小型的恒温恒湿系统。
2热风快速干燥
快速干燥就是干燥气氛按坯体的不同及坯体干燥程度而变化,时刻保持最佳干燥气氛,提高干燥速度。温湿度自动调节快速干燥室具有以下几个特点,①空间小,参数调整时响应快,精确度高;②可以根据坯体的情况,设定不同的干燥曲线;③工控机控制,自动化程度高,减少人为失误的因素,坯体干燥合格率高。这一系统由房体结构、热风炉、布风系统、搅拌系统、控制系统、湿度系统等六部分组成。
3蒸汽快速干燥
这里讨论的是蒸汽直接干燥,就是坯体出模后,沿轨道进入末端封闭的干燥室中,关闭干燥室后将蒸汽沿顶部的管道直接进入密封干燥室中,蒸汽在密室中膨胀降压,湿蒸汽由密室底部的管道排出回收。它的最大的优点是干燥快,正品率高。
4工频电干燥
就是将工频电(50Hz)通过坯体,由于坯体的电阻作用使得整个坯体均匀升温干燥,使达到了既升温又无温度梯度的目的。工频电干燥的缺点是干燥前的准备工作很麻烦,而且它只适合单件产品干燥。
4.2墙地砖干燥
墙地砖的坯体从压机出来后一般都是由窑炉的余热来进行干燥,但随着产品的规格尺寸越来越大,最大达1.2×2mm,甚至更大,厚度越来越厚,从8mm增大到60mm,靠窑炉的余热已经不能满足干燥的要求。而且随着产品的高档化、色彩多样化,对窑内的气氛的控制要求越来越精确和严格,用余热来干燥坯体时,干燥段的调整会引起窑内气氛的变化,甚至增加窑炉烧成燃料的消耗,有的增加1-2吨燃料。于是便出现了立式干燥器、干燥窑、多层干燥窑等。
1立式干燥窑
它是应用比较广泛的干燥设备,它占地面积小,干操小规格的墙地砖,具有较好的效果。
2干燥窑
干燥窑是直接加在烧成窑之前,外观上是窑炉的一部分(称为预热带)或是在窑的旁边独立建造一条长宽相当的干燥窑。坯体从压机出来或施釉后出来直接进入干燥窑干燥,干燥完坯体直接进入预热带或经传动进入烧成密进行烧成。它由热风炉、布风系统、窑体结构三个部分组成,干燥窑热利用率好的一般只采用烧成窑的热风基本上能满足干燥要求,有的差一点或要求干燥水分低一点的,除了用烧成密的热风外,还需要另外烧热风炉,每天消耗燃料2~3吨。
3多层干燥窑
随着技术的进步,坯体中含水率越来越低,干燥过程需将含水率从8%降低到1%,使用一般干燥窑不能达到这个目标。多层干燥窑就能解决这个问题。它是由窑头排队器,窑尾收集器及若干干燥单元组成,每个单元都是独立的,它们的温度、湿度调节,通风量调节,单独由热风炉。它的优点是:足够的干燥时间;外表面积小,散热损失小;出风口贴近砖面。干燥强度高;调节温度时通风量不会受到影响,因此热风吹过砖坯表面的速度及范围都不会因温度的调整而变动,但是多层干燥窑的调控相对比较困难,特别是窑宽增加,无法保证窑内温度的均匀,引起干燥效果不一。
4.3日用陶瓷干燥
日用陶瓷干燥与卫生陶瓷或墙地砖坯体的干燥不同,其具有的特点是:①坯体的种类繁多、数量大、尺寸小、形状复杂。变形和开裂是最常见的两种缺陷:②生产工艺过程中常常要拌入脱模、翻坯、修坯、接把、上釉等工序而成为流水作业完成。因此日用瓷的干燥主要使用链式干燥器。根据链条的布置方式可分为:水平多层布置干燥器、水平单层布置干燥器、垂直(立式)布置干燥器。
5远红外干燥技术
红外辐射干燥技术越来越受到各行各业人们的重视,在食品干燥、烟草、木材、中草药、纸板、汽车、自行车、金属体烤漆等方面发挥很大作用。此外,远红外干燥也被应用于陶瓷干燥中。大部分物体吸收红外线的波长范围都在远红外区,水和陶瓷坯体在远红外区也有强的吸收峰,能够强烈地吸收远红外线,产主激烈的共振现象,使坯体迅速变热而使之干燥。且远红外对被照物体的穿透深度比近、中红外深。因此采用远红外干燥陶瓷更合理。远红外干燥比一般的热风、电热等加热方法具有高效快干、节约能源、节省时间、使用方便、干燥均匀、占地面积小等优点,从而达到了高产、优质、低消耗的优良效果。
据陶瓷厂生产实践证明,采用远红外干燥比近红外线干燥时间可缩短一半,是热风干燥的1/10,成坯率达90%以上,比近红外干燥节电20~60%[1]。郑州瓷厂对10寸平盘进行远红外干燥技术实施,结果证明,生产周期提高一倍,通常干燥时间为2.5~3小时,缩短为1小时,成本低、投资小、见效快、卫生条件好、占地面积小。远红外材料的研究近年来很活跃,而且取得了很大进展,在各行各业也有很多成功应用的例子,为什么在建筑卫生陶瓷的干燥线上却少有人问津呢?
6微波干燥技术
微波是指介于高频与远红外线之间的电磁波,波长为O.001—1m,频率为300-300000MHz。微波干燥是用微波照射湿坯体,电磁场方向和大小随时间作周期性变化使坯体内极性水分子随着交变的高频电场变化,使分子产生剧烈的转动,发生摩擦转化为热能,达到坯体整体均匀升温、干燥的目的[2、3、4]。微波的穿透能力比远红外线大得多,而且频率越小,微波的半功率深度越大。微波干燥的特点:
(1)均匀快速,这是微波干燥的主要特点。由于微波具有较大的穿透能力,加热时可使介质内部直接产生热量。不管坯体的形状如何复杂,加热也是均匀快速的,这使得坯体脱水快,脱模均匀,变形小,不易产生裂纹。
(2)具有选择性,微波加热与物质的本身性质有关、在一定频率的微波场中,水由于其介质损耗比其它物料大,故水分比其它干物料的吸热量大得多;同时由于微波加热是表里同时进行,内部水份可以很快地被加热并直接蒸发出来,这样陶瓷坯体可以在很短的时间内经加热而脱模。
(3)热效率高、反应灵敏,由于热量直接来自于干燥物料内部,热量在周围介质中的损耗极少,加上微波加热腔本身不吸热,不吸收微波,全部发射作用于坯体,热效率高。
微波加热设备主要由直流电源、微波管、连接波导、加热器及冷却系统等几个部分组成微波加热器按照加热物和微波场作用的形式可分为驻波场谐振加热器、行波场波导加热器、辐射型加热器、慢波型加热器等几大类。
6.1微波干燥在日用陶瓷中应用
湖南国光瓷业集团股份有限公司,根据日用陶瓷的工艺特点,设计了一条日用陶瓷快速脱水干燥线用于生产中,实践证明,与传统链式干燥线相比,成坯率提高10%以上,脱石膏模时间从35~45分钟缩短到5~8分钟,使用模具数量由400~500件下降致100~120件,微波干燥线所占地面积小,生产无污染.其效率式链式干燥的6.5倍,除了可大量节约石膏模具外,与二次快速干燥线配合使用,对于10.5寸平盘总干燥成本可下降350元/万件[5]。
6.2微波干燥在电瓷中的应用
辽宁抚顺石油化工公司,李春原对电瓷干燥工艺采用微波加热干燥技术、重量鉴读控制技术、红外测温鉴读控制技术,对复杂形状的电瓷进行干燥,与常规蒸汽干燥方法相比较,可提高生产率24~30倍,提高成品率15%~35%,相同产量占地面积仅是现有工艺的二十分之一左右,可大幅度地提高经济效益。这对建筑卫生陶瓷、墙地砖等一些异型产品的干燥可提供借鉴。
6.3多孔陶瓷的干燥多孔陶瓷由于具有机械强度高、易于再生、化学稳定性好、耐热性好、孔道分布均匀等优点,具有广阔的应用前景,并被广泛应用于化工。环保、能源、冶金、电子、石油、冶炼、纺织、制药、食品机械、水泥等领域。作为吸声材料敏感元件和人工骨、齿根等材料也越来越受到人们的重视。由于多孔材料成型时含水分较多,孔隙多,且坯体内孔壁特别薄,用传统的方法因加热不均匀,极难干燥,加之这些多孔材料导热系数差,其干燥过程要求特别严格,特别是用于环保汽车等方面的蜂窝陶瓷,干燥过程控制不好,易变形,影响孔隙率及比表面积。微波干燥技术已成功地应用于多孔陶瓷的干燥,其能很容易地把坯体的水分从18%~25%降低到3%一下,降水率达到0.7~1.5kg,大大缩短干燥时间、提高成品率。我们亦把微波干燥应用于劈开砖的温坯干燥,效果亦非常明显。
7展望
微波加热虽然有许多优点,但其固定投资和纯生产费用较其它加热方法为高,特别是耗电较多,使生产成本增加;微波在大能量长时间的照射下,对人体健康带来不利影响,微波加热是有选择性的。因此单独采用微波干燥或对流干燥都有它们的优劣之处。如果综合两者将会使两种方法的优点得到充分的发挥。即在快速干燥室内,增加微波发生器。在坯体的升温阶段,微波发生器以最大功率运行,在很短的时间内使坯体温度升高。然后逐渐减少微波功率,而热风干燥以最大强度运行,这样总的加热时间将减少50%,总能耗并没有增加,而且坯体合格率高。而且,我们应该尽可能使微波炉结构设什合理,防辐射措施得当,可使微波辐射减至最小,对人体完全没有影响[6]。所以为了更好地发挥微波技术的优点,除了采用混和加热或混合干燥技术外,加强完善陶瓷材料与微波之间的作用机理的研究,加强陶瓷材料的介电性能、介质消耗与微波频率及温度关系的基础数据试验,及完善微波干燥的工艺及设备,使这一技术委陶瓷行业服务。