CMC in Glasur-Debugging

Beim Testen und Anwenden von Glasuren müssen neben spezifischen dekorativen Effekten und Leistungskennzahlen auch grundlegende Prozessanforderungen erfüllt werden. Wir listen die zwei häufigsten Probleme bei der Anwendung von Glasuren auf und erläutern sie.

1. Die Leistung der Glasurschlämme ist nicht gut.

Da die Produktion in der Keramikfabrik kontinuierlich ist, führen Probleme mit der Glasurschlicker-Eigenschaft zu verschiedenen Fehlern beim Glasieren, was sich direkt auf die Qualität der Produkte auswirkt. Die Eigenschaften des Glasurschlickers sind daher von entscheidender Bedeutung. Betrachten wir beispielsweise die Anforderungen an den Glasurschlicker für die Glockenglasur. Ein guter Glasurschlicker sollte folgende Eigenschaften aufweisen: gute Fließfähigkeit, keine Thixotropie, keine Ausfällungen, keine Blasenbildung, ausreichende Feuchtigkeitsspeicherung und eine gewisse Festigkeit nach dem Trocknen. Im Folgenden werden die Faktoren analysiert, die die Eigenschaften des Glasurschlickers beeinflussen.

1) Wasserqualität

Die Wasserhärte und der pH-Wert beeinflussen die Eigenschaften der Glasursuspension. Der Einfluss der Wasserqualität ist regional unterschiedlich. Leitungswasser ist in bestimmten Gebieten nach der Aufbereitung in der Regel relativ stabil, Grundwasser hingegen ist aufgrund von Faktoren wie dem Gehalt an löslichen Salzen in Gesteinsschichten und Verschmutzungen meist instabil. Daher empfiehlt es sich für die Herstellung der Glasursuspension in Kugelmühlen, Leitungswasser zu verwenden, da dieses eine relativ stabile Konsistenz aufweist.

2) Gehalt an löslichen Salzen in den Rohstoffen

Im Allgemeinen beeinflusst die Ausfällung von Alkali- und Erdalkalimetallionen in Wasser den pH-Wert und das Potentialgleichgewicht der Glasursuspension. Daher verwenden wir bei der Auswahl mineralischer Rohstoffe bevorzugt Materialien, die durch Flotation, Wasserwäsche und Wassermahlung aufbereitet wurden. Der Gehalt an löslichen Salzen in den Rohstoffen ist geringer und hängt zudem von der Gesamtstruktur der Erzadern und dem Verwitterungsgrad ab. Verschiedene Minen weisen unterschiedliche Gehalte an löslichen Salzen auf. Eine einfache Methode besteht darin, Wasser in einem bestimmten Verhältnis zuzugeben und die Fließfähigkeit der Glasursuspension nach dem Kugelmahlen zu testen. Wir versuchen, Rohstoffe mit geringer Fließfähigkeit möglichst zu vermeiden.

3) NatriumCarboxymethylcelluloseund Natriumtripolyphosphat

Das in unserer Architekturkeramikglasur verwendete Suspendiermittel ist Natriumcarboxymethylcellulose, kurz CMC. Die Molekülkettenlänge von CMC beeinflusst direkt die Viskosität in der Glasurschlämme. Ist die Kette zu lang, ist die Viskosität zwar gut, jedoch bilden sich in der Glasurschlämme leicht Blasen, die sich nur schwer entfernen lassen. Ist die Kette hingegen zu kurz, ist die Viskosität begrenzt, die Bindungswirkung unzureichend und die Glasurschlämme zersetzt sich nach einiger Zeit. Daher verwenden wir in unseren Werken hauptsächlich Cellulose mit mittlerer und niedriger Viskosität. Die Qualität von Natriumtripolyphosphat steht in direktem Zusammenhang mit dem Preis. Viele Produkte auf dem Markt sind derzeit stark verfälscht, was zu einem deutlichen Abfall der Entschleimungsleistung führt. Daher ist es ratsam, nur bei etablierten Herstellern einzukaufen, um Kosten zu sparen.

4) Fremdverunreinigungen

Im Allgemeinen gelangen bei der Gewinnung und Verarbeitung von Rohstoffen unweigerlich Ölverschmutzungen und chemische Flotationsmittel in die Schlämme. Darüber hinaus enthalten viele künstliche Schlämme organische Zusätze mit relativ langen Molekülketten. Ölverschmutzungen verursachen direkt konkave Glasurfehler auf der Glasuroberfläche. Flotationsmittel beeinflussen den Säure-Basen-Haushalt und die Fließfähigkeit der Glasursuspension. Künstliche Schlammzusätze weisen in der Regel lange Molekülketten auf und neigen zur Blasenbildung.

5) Organische Bestandteile in Rohstoffen

Mineralische Rohstoffe werden aufgrund von Halbwertszeit, Differenzierung und anderen Faktoren zwangsläufig in organische Substanzen überführt. Einige dieser organischen Substanzen sind relativ schwer wasserlöslich, und es kann zu Luftblasenbildung, Siebung und Verstopfung kommen.

2. Die Grundglasur ist nicht gut abgestimmt:

Die Abstimmung von Scherben und Glasur kann unter drei Aspekten betrachtet werden: Abstimmung des Brennabzugsbereichs, Abstimmung der Trocknungs- und Brennschrumpfung sowie Abstimmung des Ausdehnungskoeffizienten. Betrachten wir diese Aspekte nacheinander:

1) Anpassung des Zündauspuffintervalls

Während des Erhitzungsprozesses des Scherbens und der Glasur treten mit steigender Temperatur eine Reihe physikalischer und chemischer Veränderungen auf, wie z. B.: Adsorption von Wasser, Austritt von Kristallwasser, oxidative Zersetzung organischer Stoffe und Zersetzung anorganischer Mineralien usw. Spezifische Reaktionen und Zersetzungstemperaturen wurden von erfahrenen Wissenschaftlern experimentell untersucht und werden im Folgenden als Referenz aufgeführt: ① Raumtemperatur -100 Grad Celsius, adsorbiertes Wasser verdampft;

② 200-118 Grad Celsius Verdunstung von Wasser zwischen den Kammern ③ 350-650 Grad Celsius Verbrennung organischer Stoffe, Sulfat- und Sulfidzersetzung ④ 450-650 Grad Celsius Kristallrekombination, Entfernung von Kristallwasser ⑤ 573 Grad Celsius Quarzumwandlung, Volumenänderung ⑥ 800-950 Grad Celsius Kalzit-, Dolomitzersetzung, Gasbildung Ausgenommen ⑦ 700 Grad Celsius zur Bildung neuer Silikat- und komplexer Silikatphasen.

Die oben genannte Zersetzungstemperatur dient in der Praxis nur als Richtwert, da die Qualität unserer Rohstoffe stetig sinkt und die Brennzyklen im Ofen zur Kostenreduzierung immer kürzer werden. Daher verzögert sich bei Keramikfliesen die Zersetzungstemperatur aufgrund des schnellen Brennvorgangs, und selbst konzentrierte Abgase in der Hochtemperaturzone können verschiedene Defekte verursachen. Um Teigtaschen schnell gar zu bekommen, muss man viel Wert auf Teig und Füllung legen: dünnerer Teig, weniger Füllung oder eine leicht garende Füllung usw. Ähnliches gilt für Keramikfliesen: Brennvorgang, dünnerer Scherben, größerer Brennbereich für die Glasur usw. Das Verhältnis zwischen Scherben und Glasur ist vergleichbar mit dem von Make-up. Wer schon einmal Make-up gesehen hat, versteht, warum es Unter- und Oberglasur gibt. Make-up soll nicht Unreinheiten kaschieren, sondern verschönern! Doch wenn man versehentlich schwitzt, kann das Gesicht Flecken bekommen und Allergien auslösen. Dasselbe gilt für Keramikfliesen. Sie waren ursprünglich gut gebrannt, aber es entstanden versehentlich Poren. Warum also achten Kosmetikhersteller auf Atmungsaktivität und wählen Produkte je nach Hauttyp aus? Im Grunde sind unsere Glasuren für verschiedene Kosmetikprodukte gleich; für unterschiedliche Rohlinge verwenden wir unterschiedliche Glasuren. Wie ich bereits im vorherigen Artikel erwähnte, ist es bei einmal gebrannten Keramikfliesen ratsam, mehr Rohmaterialien zu verwenden und zweiwertige Erdalkalimetalle mit Carbonaten zuzufügen. Wenn der Rohling zu früh entlüftet ist, verwendet man mehr Fritten oder fügt zweiwertige Erdalkalimetalle mit Materialien mit geringerem Glühverlust hinzu. Das Prinzip der Entlüftung ist folgendes: Die Entlüftungstemperatur des Rohlings ist im Allgemeinen niedriger als die der Glasur, sodass die glasierte Oberfläche nach dem Entweichen des darunterliegenden Gases natürlich schön ist. Dies ist jedoch in der Praxis schwer zu erreichen, und der Erweichungspunkt der Glasur muss entsprechend angepasst werden, um die Entlüftung des Rohlings zu erleichtern.

2) Anpassung der Trocknungs- und Brennschrumpfung

Jeder trägt Kleidung, und diese muss einigermaßen bequem sein. Bei der kleinsten Unachtsamkeit öffnen sich die Nähte. Genauso verhält es sich mit der Glasur: Sie muss gut sitzen! Daher sollte auch die Trocknungsschrumpfung der Glasur der des Rohlings entsprechen und weder zu groß noch zu klein sein, da sonst beim Trocknen Risse entstehen und der fertige Ziegel Mängel aufweist. Angesichts der Erfahrung und des technischen Niveaus der heutigen Glasurfachkräfte ist dies heutzutage jedoch kein schwieriges Problem mehr, und auch die meisten Handwerker beherrschen die Tonverarbeitung sehr gut. Daher tritt die oben beschriebene Situation nur selten auf, außer in Betrieben mit extrem harten Produktionsbedingungen.

3) Anpassung der Entwicklungskoeffizienten

Im Allgemeinen ist der Ausdehnungskoeffizient des Rohlings etwas größer als der der Glasur. Da die Glasur nach dem Brennen auf dem Rohling einer Druckspannung ausgesetzt ist, ist ihre thermische Stabilität besser und sie neigt weniger zu Rissen. Dies ist auch eine grundlegende Theorie, die wir beim Studium von Silikaten verstehen müssen. Vor einigen Tagen fragte mich ein Freund: Warum verzieht sich der Ziegelstein, wenn der Ausdehnungskoeffizient der Glasur größer ist als der des Rohlings, und warum ist er gekrümmt, wenn er kleiner ist? Die Antwort ist einfach: Nach dem Brennen dehnt sich die Glasur aus und ist größer als der Rohling, wodurch sie sich wölbt, und wenn sie kleiner ist, verzieht sie sich.

Ich möchte nicht voreilig antworten, sehen wir uns zunächst an, was der Wärmeausdehnungskoeffizient ist. Zunächst einmal muss es sich um einen Wert handeln. Was für einen Wert? Es ist der Wert der Volumenänderung eines Stoffes in Abhängigkeit von der Temperatur. Da er sich mit der Temperatur ändert, ändert er sich also bei steigenden und fallenden Temperaturen. Der Wärmeausdehnungskoeffizient, den wir üblicherweise bei Keramiken verwenden, ist eigentlich der Volumenausdehnungskoeffizient. Dieser steht in der Regel in Zusammenhang mit dem Längenausdehnungskoeffizienten und ist etwa dreimal so groß. Der gemessene Ausdehnungskoeffizient ist in der Regel an eine Bedingung geknüpft: Er gilt „in einem bestimmten Temperaturbereich“. Wie sieht beispielsweise die Kurve für den Bereich von 20 bis 400 Grad Celsius aus? Ein Vergleich der Werte bei 400 Grad und 600 Grad Celsius führt natürlich zu keiner objektiven Schlussfolgerung.

Nachdem wir das Konzept des Ausdehnungskoeffizienten verstanden haben, kehren wir zum ursprünglichen Thema zurück. Nach dem Brennen im Ofen durchlaufen die Fliesen sowohl Ausdehnungs- als auch Schrumpfungsphasen. Die Veränderungen in der Hochtemperaturzone aufgrund der thermischen Ausdehnung und Schrumpfung betrachten wir zunächst nicht. Warum? Weil sowohl der Rohling als auch die Glasur bei hohen Temperaturen plastisch sind. Vereinfacht gesagt, sind sie weich, und die Schwerkraft wirkt stärker als ihre Eigenspannung. Idealerweise ist der Rohling gerade und der Ausdehnungskoeffizient hat nur geringen Einfluss. Nachdem die Keramikfliese die Hochtemperaturzone durchlaufen hat, erfährt sie eine schnelle und eine langsame Abkühlung, wodurch sie vom plastischen Zustand zum harten Zustand übergeht. Mit sinkender Temperatur verringert sich ihr Volumen. Je größer der Ausdehnungskoeffizient, desto größer die Schrumpfung und je kleiner der Ausdehnungskoeffizient, desto geringer die entsprechende Schrumpfung. Ist der Ausdehnungskoeffizient des Rohlings größer als der der Glasur, schrumpft der Rohling beim Abkühlen stärker als die Glasur, und die Fliese verzieht sich. Ist der Ausdehnungskoeffizient des Körpers kleiner als der der Glasur, schrumpft der Körper beim Abkühlen ohne Glasur. Sind zu viele Ziegel vorhanden, kippen diese um – daher lassen sich die obigen Fragen leicht erklären!