Технологические особенности производства керамики! 09.02.2022 – Опубликовано в: Без рубрики

 

Введение!

Технологические изменения в керамической промышленности за последние десять лет привели к значительным изменениям в составе керамической глазури. Изменения в основном связаны с более короткими циклами обжига, новыми методами нанесения глазури и декорирования, а также ограничениями на использование многих сырьевых материалов для глазури.

Производственные тенденции!

Циклы обжига!

Изменения в циклах обжига, в том числе более широкое использование печей с роликовым подом в производстве керамической плитки, посуды и сантехники, сократили общее время обжига. На выжигание органики в массе и глазури, а также на созревание массы и глазури при максимальной температуре обжига теперь нужно всего ничего. Например, несколько производителей плитки в США теперь имеют циклы обжига менее 30 минут при переходе из одного состояния в другое.

Применение!

Изменения в применении, такие как безвоздушное распыление, сухое нанесение, трафаретная печать, валковая печать и нанесение на диск, потребовали внесения изменений в состав, а также в суспензию керамических глазурей.

Материальные ограничения

Наконец, ограничения на использование бария, свинца, кадмия, цинка или кристаллического кремнезема привели к изменению состава глазури. Растворимый материал в обожженной глазури или сточных водах, а также минимизация контакта сотрудников с определенными материалами являются типичными причинами ограничения использования некоторых материалов. Другим фактором являются затраты, которые несут компании, чтобы соответствовать правилам EPA, OSHA или FDA. Данные бюджеты включают гонорары адвокатов, гонорары за консультации, расходы на утилизацию материалов и тестирование в сторонних лабораториях.

Общие тенденции

В целом, с начала своего появления, технология производства керамической плитки претерпела целый ряд изменений. Использование прессов для литья под давлением или прессов с большей грузоподъемностью изменяет плотность глазурованного тела, поэтому может потребоваться изменение времени выжигания в печи, чтобы позволить телу дегазировать до того, как глазурь станет стекловидной. Если это невозможно, может потребоваться изменение рецептуры глазури, чтобы она сначала размякла при более высокой температуре.

Глины и суспензионные добавки, используемые в глазури, стали более важными. При использовании бессвинцовых глазурей тип выбранной глины может влиять на количество пузырьков или дефектов в глазури. Суспензия имеет решающее значение, особенно при погружении глазури, поскольку они не текут так быстро, как глазури, содержащие свинец.

Не все изменения имели негативные последствия. Например, из-за быстрых циклов обжига в глазури с высоким содержанием оксида цинка могут быть получены сильные бордовые цвета CrSn, что было невозможно при традиционных циклах обжига.

Отраслевые сегменты!

Производство керамической плитки

Производство керамической плитки (особенности процесса)

Эти изменения по-разному повлияли на керамическую промышленность в различных сегментах отрасли.

Керамическая плитка!

В производстве настенной и напольной плитки все чаще используются методы декорирования, в основном с использованием итальянского оборудования. Распространяются более точные методы нанесения, такие как трафаретная и рулонная печать. Быстрое производство стало в США скорее нормой, чем исключением. Ангобы и основные глазури теперь наносятся распылением, безвоздушным распылением, колокольным водопадом или методами нанесения дисков.

Традиционно обожженные глазури обычно содержат 20-25% фритты, а остальное приходится на более дешевое сырье, такое как полевой шпат, кремнезем или волластонит. Современные глазури для быстрого обжига обычно содержат 40-50% фритты, а некоторые глазури полностью фритты. В то время как полностью фриттовые глазури содержат 90-95% фритты, во многих глазурях обычно используется смесь нескольких фритт. Составы глазури становятся все более похожими на те, которые используются европейскими производителями плитки, поскольку производители плитки в США копируют как итальянские технологии производства, так и дизайн. Кроме того, использование ангоба стало необходимостью на многих заводах для производства глазурованных поверхностей более высокого качества или для поддержания качества глазури.

Используемые сегодня фритты не содержат свинца, но имеют очень низкий уровень содержания бора и щелочей с гораздо более высоким содержанием кальция и цинка по сравнению с традиционными огнеупорными фриттами. Типичные фритты, используемые в производстве быстродействующих стеновых и напольных плиток, дают превосходные глазури, если их использовать целиком. Прозрачные глянцевые и непрозрачные глянцевые фритты являются преобладающими типами фритт, используемых в глазури быстрого обжига в производстве настенной и напольной плитки. Силикат циркония остается доминирующим замутнителем, но существуют некоторые споры о том, получают ли оптимальные поверхности глазури с помощью непрозрачных фритт с вплавленным цирконом или путем добавления замутнителя из силиката циркония в непрозрачные глазури.

Сантехника!

Для сантехники в первую очередь глазури для огнезащиты остаются на основе полевого шпата или нефелинового сиенита. Однако в промышленности наблюдается увеличение использования фритты в глазури первого обжига, чтобы уменьшить питтинг на глазури и обеспечить способность залечивать дефекты глазури. Есть несколько причин для изменения. Циклы обжига сантехники стали быстрее. В то же время в США сократилось использование оксида цинка или карбоната бария в глазури. 

Глазури Refire также изменились. Сантехническая промышленность США отказалась от использования свинца в глазури для повторного обжига. Типичные глазури для повторного обжига используют бессвинцовые фритты в сочетании с полевым шпатом или нефелиновым сиенитом. В то время как глазури для сантехники в основном наносятся распылением, использование роботизированного распылительного оборудования стало обычным явлением для крупносерийных установок.

Красивая и стильная керамическая плитка

Красивая и стильная керамическая плитка (производство)

Столовая посуда!

Глазури для столовой посуды, как правило, зависят от конкретного растения и, как правило, наносятся распылением. Полая посуда глазируется с помощью распыления или погружения.

В промышленности США произошел некоторый переход на бессвинцовые глазури одинарного обжига, что позволило перейти от глазурей, содержащих свинец, с высокой степенью оплавления, к бессвинцовым глазурям с частичным обжигом, содержащим высокий процент сырья. Это стало возможным благодаря более высокой температуре горения.

Несмотря на то, что используются некоторые бессвинцовые глазури для двойного обжига многие производители гостиничного фарфора продолжают использовать свинцовые глазури. Однако глазури имеют чрезвычайно низкий уровень выделения свинца, намного ниже уровней, требуемых FDA.

Популярность интенсивно окрашенных глазурей в последние годы привела к меньшему использованию подглазурных украшений. Тенденция к одиночному обжигу также увеличила использование надглазурных или внутриглазурных украшений, требующих второго декоративного обжига вместо подглазурного украшения.

Тонкий фарфор!

В то время как свинцовые глазури по-прежнему используются большинством производителей изысканного фарфора сегодня, большинство производителей представили бес свинцовые продукты и работают над переводом других продуктов на бес свинцовые системы глазури.

Повседневный Китай!

В США основные производители повседневного фарфора используют процессы одиночного обжига. Глазури изготавливаются на месте, но обычно содержат большое количество сырья.

Подарочная посуда!

Производство керамической плитки

Производство керамической плитки (важные моменты)

Индустрия подарочной посуды также перешла на использование системы безсвинцовой глазури на большей части территории США. В целях перехода на бессвинцовые глазури произошли изменения в методах нанесения. В то время как свинцовые глазури обычно наносились погружением, использование распыления или комбинации погружения и распыления теперь стало обычным явлением при переходе на данный метод.

В то время как высокотемпературные глазури, как правило, изготавливаются на основе полевого шпата, при более низких температурах глазури сильно фриттируются с использованием комбинации нескольких бессвинцовых фритт и сырья.

Фарфор высокого напряжения!

В отличие от других сегментов промышленности, глазури в производстве высоковольтного фарфора мало изменились за последние 10 лет и по-прежнему основаны на полевом шпате или нефелиновом сиените. Глазури обычно наносят окунанием или распылением.

Глазурь Материалы!

По мере изменения времени реакции, температуры плавления, температуры и подложек в производстве белой посуды менялись и материалы, используемые в рецептуре глазури.

Кремнезем является основным компонентом глазури и добавляется в глазурь во многих формах, таких как кварц, полевой шпат или волластонит.

Силикагель выступает в качестве стекло образователя и используется для контроля теплового расширения и помогает придать глазури кислотостойкость.

Глина, такая как каолин, шариковая глина, фарфоровая глина или бентонит, по-прежнему является основным суспендирующим агентом, используемым в керамических глазурях. При выборе глины для использования в керамической глазури необходимо учитывать реологические характеристики, необходимые для метода нанесения, а также физические свойства, такие как время высыхания глазури или характеристики усадки. Например, для глазури мокрого столбчатого кирпича требуется глазурь с содержанием глины до 25 %, в то время как для суспензии обычно требуется только 5-10 % глины.

Полевошпатовые минералы, такие как натронный и калиевый полевой шпат и нефелиновый сиенит, по-прежнему являются одними из наиболее часто используемых сырьевых материалов. Эти материалы являются основным источником щелочных флюсов в глазури, а также кремнезема. Полевой шпат можно использовать в качестве флюса или огнеупорного материала в глазури в зависимости от температуры обжига. 

Глинозем обычно добавляют в виде прокаленного оксида алюминия или тригидрата оксида алюминия, хотя и глина, и полевой шпат являются источниками оксида алюминия в глазури. Глинозем используется для улучшения стойкости глазури к царапинам или истиранию, но также влияет на уровень блеска.

В качестве сырья обычно добавляют оксиды щелочноземельных металлов, такие как карбонат кальция, волластонит и оксид цинка. Другие оксиды щелочноземельных металлов, такие как оксид свинца, оксид стронция, оксид бария и оксид магния, обычно добавляют в форме фритты. Оксиды щелочноземельных металлов выгодны, потому что они обеспечивают плавящее действие, не оказывая существенного влияния на тепловое расширение глазури.

Силикат циркония является основным замутнителем, используемым в керамических глазурях. Однако некоторые производители используют оксид олова, особенно если в глазури используются пигменты хром-олово. Также становится все более распространенным использование фритты, непрозрачной для циркона, для получения части или всего силиката циркония, необходимого для глазури. Это особенно актуально для быстрых циклов обжига, когда использование большого количества огнеупорного материала (например, силиката циркония) нежелательно.

Керамические фритты играют важную роль в рецептуре глазури. Фритты продолжают оставаться источником обычно хорошо растворимых оксидов, таких как сода, калий или бор. Однако, поскольку циклы обжига стали короче, такие материалы, как циркон, кальций, оксид алюминия или барий, обычно добавляют в форме фритты. Кроме того, производители фритты могут адаптировать рецептуры фритты для конкретных применений и процессов.

 

Развитие глазури!

Красивая и стильная керамической плитки

Красивая и стильная керамической плитки

Правильно разработанная и обработанная глазурь улучшит внешний вид, качество и полезность керамической посуды. То, что выбор состава глазури принципиально важен для успеха глазури, не нуждается в подчеркивании. Успех достигается в основном благодаря пониманию и контролю дефектов глазури.

Немаловажным является и фактический выбор сырья. Например, глазури с одинаковым химическим составом оксидов, но составленные из разных глин, полевых шпатов или фритт, могут вести себя по-разному. Поэтому при диагностике состава глазури необходимо обращать внимание на состав партии, а также на химическую природу.

Глазури должны быть полностью оценены перед внедрением, а не после того, как они запущены в производство. Оценка должна быть частью процесса выбора оптимальной формулы глазури. Всегда следует помнить, что обожженная глазурь представляет собой состав и производственный процесс, каждый из которых жизненно важен для успеха. Установите как допустимые диапазоны, так и ограничения системы глазури. Реология теперь еще более критична при нанесении глазури.

Глазури должны быть испытаны на пригодность в различных областях применения и при различных температурах обжига. Тестируйте глазури с различной толщиной нанесения и наблюдайте за изменением качества поверхности, цвета, прозрачности, прилегания и блеска.

На прилегание глазури влияют не только относительные коэффициенты теплового расширения глазури и массы, но также степень взаимодействия глазури и массы и толщина слоя глазури. Эластичность глазури, которую можно увеличить за счет использования в ней свинца или цинка, также может улучшить прилегание  ее прилегание.

Тонкая настройка глазури может также включать настройку подвесной системы. В США обычно используют шариковую глину или каолин для суспензии глазури, но становится все более распространенным использование модификаторов суспензии или добавок, таких как бентонит, КМЦ или даже крахмал.

Не думайте, что один состав глазури подойдет для всех необходимых цветов и эффектов. Растению может понадобиться прозрачная система для темных цветов, таких как кобальтово-синий или черный, и непрозрачная система для белых или пастельных тонов. Многие заводы сегодня также нуждаются в полупрозрачной глазури для достижения некоторых эффектов обожженной глазури.

При сравнении стоимости глазури учитывайте общую стоимость глазури за штуку, помещенную в коробку. Учитывайте вес нанесения на штуку, стоимость глазури за фунт и достигнутое качество как в процентах качества, так и во внешнем виде после обжига. Например, глазурь, которая в два раза дороже за фунт, чем другая, но используется в два раза меньше веса нанесения, на самом деле имеет ту же стоимость за штуку, что и менее дорогая глазурь. Внешний вид после обжига и общее качество должны решить, какая из двух глазурей на самом деле является наименее дорогостоящей в расчете на обожженную единицу в коробке.

Производство керамической плитки

Производство керамической плитки

Советы!

  • Испытайте новые системы глазури, используя чувствительные цвета (такие как хромово-оловянные или хромово-цинково-железные коричневые пигменты), а не только белые или прозрачные глазури, если эти цвета производятся часто или даже периодически.
  • Испытайте новые глазури в диапазоне температур и области применения, используя несколько печей.
  • Перед внедрением глазури в производство узнайте ассортимент глазури для нанесения и обжига. Установите производственные спецификации на реалистичный уровень, принимая во внимание текущие изменения в применении и обжиге, достижимые на заводе.
  • Определите оптимальный размер частиц глазури. Это зависит от состава глазури. Например, оптимальный размер частиц глазури для стеновой плитки с высоким содержанием фритты обычно значительно выше, чем для глазури для быстрого обжига, содержащей только 40-50% фритты и содержит гораздо более высокий уровень сырья.

Полностью оцените системы глазури перед внедрением на заводе. Все глазури должны оцениваться на:
1. Стойкость к химическому воздействию;
2. Должны соответствовать заявленным характериcтикам:
3. Иметь положительные физические свойства, такие как устойчивость к истиранию или скольжению;
4. Иметь хороший диапазон обжига;
5. Иметь совместимость с надглазурными, подглазурными покрытиями или ангобами;
6. Должны влиять на плоскостность или деформацию корпуса;
7. Не утрачивать реологические свойства с течением времени.

 

Всегда используйте стандарт при оценке новых глазурей. Никогда не полагайтесь на образец из предыдущего обжига в качестве эталона при оценке новых составов глазури на предмет цвета или внешнего вида глазури.

Выполнение!

Постоянная формулировка!

После того, как глазури составлены, важно, чтобы рецептура производилась последовательно, при этом был тщательно выверен производственный процесс. Весы для дозирования должны быть точными. В то время как плюс или минус 1 фунт не критичен для материала, используемого на уровне 2000 фунтов. Он является важным только тогда, когда используется материал глазури на уровне 5 футов.

 

Последовательная подготовка!

 

На большинстве заводов глазури по-прежнему обычно готовят путем мокрого измельчения в шаровой мельнице. Необходимо следить за тем, чтобы глазурь доставлялась на производственную линию с одинаковым размером частиц, удельным весом и вязкостью, а также чтобы удельный вес и вязкость поддерживались в пределах желаемых параметров во время нанесения. Хотя одинаковый размер частиц или процентное содержание твердых веществ не обязательно одинаковы для прозрачной и белой глазури, после установления параметров их необходимо адекватно контролировать.

Решение проблем с глазурью!

Поскольку оценка поверхности глазури часто позволяет определить, приемлем ли для продажи обожженный продукт, существует тенденция заключать, что дефекты глазури всегда вызваны самой глазурью и могут быть устранены изменением рецептуры глазури. Во-первых, вы должны быть уверены, что решаете проблему с глазурью, а не симптом, вызванный другой проблемой процесса. Часто мы пытаемся исправить дефекты глазури, изменив рецептуру глазури, прежде чем определить фактическую причину дефекта. Хотя изменение рецептуры может устранить некоторые дефекты глазури, оно может не устранить реальную проблему и не стать оптимальным или наиболее экономичным решением.

Первым шагом, как и при решении любой проблемы, является сбор информации. Когда возникает проблема с глазурью или цветом, часто бывает полезно посмотреть на характеристики других глазурей и красок, используемых в производстве, чтобы понять, как решить проблему. Оценка как похожих, так и разнородных глазурей может помочь определить, вызвана ли проблема плохим составом, изменением материала, нанесением, обжигом или изменением процесса. 

Например:

  1. Испытывают ли другие глазури или цвета ту же проблему?
  2. Хорошо ли работают другие партии той же глазури? Это может указывать на проблемы с партиями или материалами.
  3. Хорошо ли работают одинаковые или разные составы глазури?
  4. Изменяется ли внешний вид глазури по профилю печи? Если да, то это может указывать на проблемы с обжигом, а если нет, то это может указывать на проблемы с рецептурой или нанесением глазури.  

Определение того, что одна композиция глазури работает удовлетворительно, а другая нет, может быть всем, что необходимо для решения некоторых проблем с глазурью. Тем не менее, сравнение начальной плавки, коэффициента теплового расширения, текучести плавления и состава сырья различных глазурей, используемых в производстве, может помочь как в определении причины дефекта, так и в решении текущих и будущих проблем с глазурью.

Производственный процесс!

Ищите возможные изменения в производственном процессе, которые могут быть причиной дефектов глазури.

К ним относятся:

  1. Изменения скорости проталкивания печи, температуры, плотности загрузки печи или атмосферы (включая как печи для бисквитного, так и глянцевого обжига). Не упускайте из виду изменения, сделанные при температуре выгорания, а также при пиковой температуре;
  2. Изменения в ассортименте продукции, которые могут повлиять на атмосферу в печи или загрузку;
  3. Изменения в сырье для тела или глазури, такие как поставщики, размер частиц или органическое содержание;
  4. Изменения времени помола или времени смешивания глазури;
  5. Изменения удельного веса или вязкости глазури;
  6. Изменения в толщине нанесения глазури или спецификациях.

Дефект Причины:

 

Некоторые основные причины дефектов глазури включают:

  • Изменения сырья или загрязнения в корпусе или глазури;
  • Пакетные ошибки;
  • Изменения в приготовлении глазури;
  • Прессование или формирование изменений;
  • Вариация сырья;
  • Плохая сушка глазурованной посуды перед обжигом;
  • Неправильный глянцевый или бисквитный обжиг;
  • Неправильная глазурь или состав тела.
Модная и стильная керамическая плитка

Модная и стильная керамическая плитка

Подсказки:

Осмотр самого обожженного изделия может дать ключ к разгадке причины дефекта. Использование даже микроскопа с малым увеличением может показать, возникает ли дефект на поверхности глазури или под ней, или причиной дефекта является загрязнение. Изменения в абсорбции или цвете тела после обжига могут свидетельствовать о том, что произошли изменения в сырье или обжиге, которые могли повлиять на глазурь.

Часто происходят изменения, которые производитель керамики не может контролировать. Определение того, когда происходят эти изменения, все еще может помочь в предотвращении и решении проблем с глазурью. Многие заводы ожидают нанесения тонкого слоя глазури, чтобы скрыть или компенсировать проблемы предприятия, которые могут включать плохое смешивание, формование, обжиг бисквитного или глянцевого блеска или нанесение глазури. Ключевым моментом является оптимизация всего производственного процесса, который включает в себя правильную рецептуру, производство, нанесение и обжиг глазури.

Дополнительные изменения

Керамическая промышленность США по-прежнему находится в переходном состоянии, адаптируясь как к требованиям клиентов, так и к растущей конкуренции во всем мире. По мере того, как меняются как керамические процессы, так и продукты, составы керамической глазури должны адаптироваться к требованиям современных производителей керамики.

Если вам надо купить СВП недорого – позвоните или напишите нам, мы будем рады взаимовыгодному сотрудничеству! До связи!

Субботний Павел
Author: Субботний Павел

Копирайтер, СЕО-специалист, Веб-мастер, владелец сайта. Автор последних статей. Написано более 350 материалов по стройке.