李國(guó)平 何宇奇 何義力 吳亞超 黎天強(qiáng)

摘 要：主要利用陶瓷墨水的某些有機(jī)溶劑著火點(diǎn)低容易灼燒的特點(diǎn)，利用天然氣灼燒噴墨打印完成后的瓷磚表面，促使墨水的某些有機(jī)溶劑著燒發(fā)生化學(xué)分解反應(yīng)，生成水和二氧化碳，在干燥器里面溫度200℃的環(huán)境下?lián)]發(fā)掉，減少瓷磚表面油性物質(zhì)的殘留，從而減少瓷磚表面釉坑和縮釉的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：噴火燃燒器，釉坑，燃燒，分解反應(yīng)

1 引 言

最近幾年本公司生產(chǎn)灰色深色磚版面偏多，噴墨打印的油性墨水和水性釉漿發(fā)生排斥反應(yīng)形成釉面凹坑缺陷。這個(gè)缺陷在2019年的生產(chǎn)缺陷統(tǒng)計(jì)中占比5%左右，最嚴(yán)重的時(shí)候，單批次占比10-20%。技術(shù)和車間團(tuán)隊(duì)人員想了很多技術(shù)改進(jìn)措施都不能根治，比如：改進(jìn)隔離釉的配方，調(diào)整隔離釉的厚度，調(diào)整拋釉的配方，調(diào)整淋釉房的設(shè)備，改善淋釉房的硬件環(huán)境等等。以上這些措施都只是暫時(shí)緩解，隔不久又不斷出現(xiàn)問(wèn)題。2020年通過(guò)研究和學(xué)習(xí)墨水的配方組成以及外出參觀學(xué)習(xí)行業(yè)其他工廠的一些做法，然后在我們自己生產(chǎn)線不斷實(shí)驗(yàn)，2021年得以取得明顯的效果。

2實(shí)驗(yàn)部分

2.1關(guān)鍵技術(shù)

本項(xiàng)目主要利用陶瓷墨水的某些有機(jī)溶劑著火點(diǎn)低容易灼燒的特點(diǎn)，利用天然氣灼燒噴墨打印完成后的瓷磚表面，促使墨水的某些有機(jī)溶劑著燒發(fā)生化學(xué)分解反應(yīng)，生成水和二氧化碳，在干燥器里面溫度200℃的環(huán)境下?lián)]發(fā)掉，減少瓷磚表面油性物質(zhì)的殘留，從而減少瓷磚表面釉坑和縮釉的產(chǎn)生。

2.1 試驗(yàn)方案

根據(jù)有機(jī)物燃燒通式為：CxHy+ （x+y/4）O2=xCO2+y/2 H2O. CxHyOz+ （x+y/4-z/2）O2=xCO2+y/2 H2O 和CxHyOz +（x + y/4 -z/2）O2 = xCO2 + y/2 H2O。所有的有機(jī)物只要能發(fā)生燃燒反應(yīng)，都分解出二氧化碳和水。陶瓷墨水的有效組成里包含固體無(wú)極原料和溶劑，溶劑由水性溶劑和有機(jī)溶劑還有粘結(jié)劑以及分散劑、除泡劑等等組成。有機(jī)溶劑為乙醇、異丙醇、丙酮、醋酸乙酯和醋酸丁酯中的一種或多種。分散劑為聚丙烯酸銨和聚丙烯吡咯烷酮一種或兩種。粘結(jié)劑為聚乙烯醇、聚乙二醇、硅溶膠、聚乙烯醇羧丁醛中的一種或者多種。

設(shè)計(jì)一個(gè)加熱噴火燃燒裝置，通過(guò)電輔加熱和燃燒天然氣對(duì)噴墨打印后的瓷磚進(jìn)行加熱燃燒分解墨水里的有機(jī)溶高分子物質(zhì)，燃燒后分解成水和二氧化碳。根據(jù)墨水組成結(jié)構(gòu)，墨水里的主要有機(jī)物質(zhì)包含以下種類中的一種或者多種，如表1所示。

2.2設(shè)計(jì)一個(gè)加熱分解裝置

本次研究中的墨水加熱分解裝置由一段加熱干燥器+1/2個(gè)噴火燃燒裝置組成。加熱干燥器箱體長(zhǎng)10-15米、寬2米左右、高0.5米左右，干燥器里面鋪滿高鋁棍棒，便于瓷磚在干燥器里平穩(wěn)運(yùn)行，干燥墻頂棚加裝加熱管，干燥器室內(nèi)溫度最高可到200℃。在干燥器的末端和中間位置各增加一個(gè)噴火燃燒裝置，此裝置設(shè)計(jì)為多孔燒嘴燃燒器如圖1所示，噴嘴孔朝下，點(diǎn)火燒然天然氣后多個(gè)燃燒氣孔31的火焰形成一個(gè)火幕。瓷磚從火幕中緩慢通過(guò)時(shí)瓷磚表面的墨水有機(jī)物大部分燃燒后生成二氧化碳和水揮發(fā)在空氣中。完整的噴火燃燒裝置如圖2所示，還有一個(gè)細(xì)節(jié)圖如3，以及左視圖4，承托圖5。燃燒噴火器裝有PLC電磁感應(yīng)器控制點(diǎn)火裝置如圖3所示，箱體干燥器里面有瓷磚運(yùn)行的時(shí)候點(diǎn)火燃燒，否則斷氣關(guān)火，達(dá)到節(jié)省能耗的目的。噴嘴管體3，如圖1、圖2所示的位置可以根據(jù)箱體內(nèi)走磚具體的走磚位置調(diào)節(jié)偏差，達(dá)到均勻加熱燃燒火焰瓷磚表面的效果。噴火燃燒裝置的高度可以調(diào)整，如圖4中的10、11根據(jù)生產(chǎn)不同厚度的磚坯調(diào)節(jié)噴火嘴與高鋁棍棒之間的垂直間距，嘗試過(guò)生產(chǎn)5.5mm-15.5mm，從薄磚到羅馬崗石之間的轉(zhuǎn)換。

2.3打印文件灰度總和的瓷磚燃燒對(duì)比實(shí)驗(yàn)

本次研究中的墨水就是普通噴墨打印的墨水，是我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)中使用的藍(lán)色、棕色、米黃色、檸檬黃色、黑色、包裹紅色等。因打印機(jī)打印出來(lái)的墨水重量不方便稱量，所以本次實(shí)驗(yàn)采用PS軟件中圖案的6不同顏色通道的灰度信息（S1-S2-S3-S4-S5-S6）總和M6來(lái)作為衡量墨水量（簡(jiǎn)稱墨量）的標(biāo)準(zhǔn)，不以單一通道灰度信息參加實(shí)驗(yàn)，M6=S1+S2+S3+S4+S5+S6。S的范圍從0到100，M的范圍從0到600.實(shí)驗(yàn)中采集不同灰度信息總和的數(shù)據(jù)進(jìn)行試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中影響墨量的因素有兩個(gè)方面因素：圖案灰度和打印機(jī)本身。打印機(jī)本身因素包含：噴頭型號(hào)，打印電壓，波形文件三個(gè)大方面。本次實(shí)驗(yàn)打印機(jī)型號(hào)是美嘉D10-704/1152-7/10-11，6個(gè)通道噴頭為星光1024型號(hào)。在保持打印機(jī)的噴頭型號(hào)，打印電壓，波形文件三個(gè)因素不變的前提下，通過(guò)改變PS文件的灰度信息總和來(lái)改變噴墨打印機(jī)打在瓷磚表面的總墨量，圖案灰度信息打印到瓷磚后做燃燒實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)瓷磚按照灰度總和的大小，把打印文件分三個(gè)范圍，M6小于30～50，M6大于50而小于80，M6大于80，這三個(gè)灰度的范圍大概和我們平時(shí)稱的低灰度，中灰度，高灰度依次對(duì)應(yīng)。具體實(shí)驗(yàn)如表格2所示。

2.4瓷磚坯體厚度的瓷磚燃燒對(duì)比實(shí)驗(yàn)

考慮到此款加熱分解裝置的適應(yīng)性，是否適應(yīng)多種類瓷磚，多生產(chǎn)線。本公司生產(chǎn)瓷磚種類豐富多樣，涉及瓷磚坯體厚度從 3.0mm～5.5mm～10.5mm～15.5mm～17.5mm，特選擇5.5mm、10.5mm、15.5mm三個(gè)不同厚度，不同灰度總和的產(chǎn)品進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。如表3所示。

2.5施釉工藝的瓷磚燃燒對(duì)比實(shí)驗(yàn)

考慮到不同施釉工藝種類的瓷磚在通過(guò)加熱分解裝之后，釉坑缺陷是否得到明顯改善，本實(shí)驗(yàn)選擇三款有代表性的產(chǎn)品，分別采用噴釉工藝，淋釉工藝，干粒打點(diǎn)工藝，如表4所示。

3結(jié)果與討論

3.1打印文件灰度總和對(duì)瓷磚燃燒實(shí)驗(yàn)的影響

為了研究清楚這款加熱分解裝置對(duì)噴墨打印瓷磚的不同墨量的處理能力我們特意設(shè)置了一批對(duì)比實(shí)驗(yàn)，按照灰度總和的大小范圍選了三款有代表性的瓷磚做實(shí)驗(yàn)，如表5所示，由表格可以看出，這款裝置的噴火燃燒處理后的三個(gè)不同灰度總和的瓷磚表面釉坑缺陷百分比都比較低，每一1000片瓷磚里面，釉坑缺陷占比分別是0.29%～0.56%，0.41%～0.50%，0.31%～0.52%，已經(jīng)滿足生產(chǎn)要求。

3.2瓷磚坯體厚度對(duì)燃燒實(shí)驗(yàn)的影響

根據(jù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)得知，瓷磚坯體厚度不會(huì)影響這款加熱分解裝置對(duì)釉坑的處理能力。加熱裝置的噴火高度是可以根據(jù)瓷磚厚度來(lái)調(diào)整燃燒火焰的火幕高度。通過(guò)加熱分解裝置后的瓷磚入窯燒成，還產(chǎn)生釉坑缺陷的概率極低，實(shí)驗(yàn)選擇三款代表瓷磚占比從0到0.5%，基本符合生產(chǎn)需要。如表6所示：

3.3瓷磚施釉工藝對(duì)瓷磚燃燒實(shí)驗(yàn)的影響

考慮不同工藝種類的瓷磚在通過(guò)加熱分解裝之后，釉坑缺陷是否得到明顯改善，選擇三款有代表性的產(chǎn)品，分別噴釉工藝，淋釉工藝，干粒打點(diǎn)工藝，如表7所示，在15-90FMB3020M木紋磚表面，釉坑主要表現(xiàn)為縮釉。

本小節(jié)從瓷磚施釉工藝，瓷磚坯體厚度，瓷磚打印文件的灰度總和三個(gè)方面來(lái)測(cè)試分析這款裝置的釉坑處理能力，實(shí)踐證明，本實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)使用的加熱分解裝置對(duì)釉坑的處理能達(dá)到了生產(chǎn)需求，適應(yīng)性廣，值得大力推介。

4? 結(jié)論

通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)得出，加熱燃燒裝置對(duì)瓷磚表面的有機(jī)物質(zhì)充分燃燒分解成水和二氧化碳，自從安裝了此設(shè)備的生產(chǎn)線，今年的釉坑缺陷，全年沒有超過(guò)1.0%，發(fā)生大批量的釉坑缺陷次數(shù)為零。根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)了幾款常規(guī)生產(chǎn)產(chǎn)品關(guān)于釉坑缺陷的記錄如以下表格8-10所示：

據(jù)表格8可知，0027這款產(chǎn)品同比2021年和2020年生產(chǎn)，在不同生產(chǎn)線上生產(chǎn)，釉坑缺陷的占比是有很大的變化，2021年在2D2有明顯下降。據(jù)表9，表10，對(duì)比分析可知，同一款產(chǎn)品不管是0026還是0022，在同一生產(chǎn)線對(duì)比2021、2020不同的年份，2021年的釉坑比2020年有明顯下降。這兩條生產(chǎn)線在2020年年底技改，沒有做大的改動(dòng)，只在箱體干燥器末尾加裝了一臺(tái)噴火燃燒分解器。排除其他因素的影響，這臺(tái)噴火燃燒分解器對(duì)解決釉坑這個(gè)缺陷有明顯的效果，如表11所示，上半年釉坑情況改善非常明顯。

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