CMC ในการดีบักเคลือบ

ในกระบวนการตรวจสอบข้อผิดพลาดและการใช้เคลือบเซรามิก นอกเหนือจากการตอบสนองต่อผลลัพธ์ด้านการตกแต่งและประสิทธิภาพที่เฉพาะเจาะจงแล้ว ยังต้องตอบสนองต่อข้อกำหนดพื้นฐานที่สุดของกระบวนการด้วย เราจะกล่าวถึงและอธิบายปัญหาที่พบบ่อยที่สุดสองประการในกระบวนการใช้เคลือบเซรามิก

1. ประสิทธิภาพของน้ำเคลือบไม่ดี

เนื่องจากการผลิตในโรงงานเซรามิกเป็นกระบวนการต่อเนื่อง หากมีปัญหาเกี่ยวกับประสิทธิภาพของน้ำเคลือบ จะทำให้เกิดข้อบกพร่องต่างๆ ในกระบวนการเคลือบ ซึ่งจะส่งผลกระทบโดยตรงต่ออัตราคุณภาพของผลิตภัณฑ์ของผู้ผลิต ประสิทธิภาพที่สำคัญและพื้นฐานที่สุดก็คือ ลองยกตัวอย่างข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของน้ำเคลือบสำหรับเคลือบโถแก้ว น้ำเคลือบที่ดีควรมีคุณสมบัติดังนี้: มีความลื่นไหลดี ไม่เกิดภาวะทิกโซโทรปี ไม่เกิดการตกตะกอน ไม่มีฟองอากาศในน้ำเคลือบ สามารถกักเก็บความชื้นได้เหมาะสม และมีความแข็งแรงในระดับหนึ่งเมื่อแห้ง เป็นต้น จากนั้นเรามาวิเคราะห์ปัจจัยที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของน้ำเคลือบกัน

1) คุณภาพน้ำ

ความกระด้างและค่า pH ของน้ำจะส่งผลต่อประสิทธิภาพของสารละลายเคลือบ โดยทั่วไปแล้ว อิทธิพลของคุณภาพน้ำจะแตกต่างกันไปตามภูมิภาค น้ำประปาในพื้นที่หนึ่งๆ มักมีความเสถียรค่อนข้างดีหลังจากผ่านการบำบัดแล้ว แต่น้ำบาดาลมักไม่เสถียรเนื่องจากปัจจัยต่างๆ เช่น ปริมาณเกลือที่ละลายได้ในชั้นหินและมลภาวะ ดังนั้น สารละลายเคลือบสำหรับเครื่องบดลูกบอลของผู้ผลิตจึงควรใช้น้ำประปาซึ่งมีความเสถียรค่อนข้างดี

2) ปริมาณเกลือที่ละลายได้ในวัตถุดิบ

โดยทั่วไป การตกตะกอนของไอออนโลหะอัลคาไลน์และโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธในน้ำจะส่งผลต่อค่า pH และสมดุลศักย์ในสารละลายเคลือบ ดังนั้น ในการเลือกวัตถุดิบแร่ เราจึงพยายามใช้วัตถุดิบที่ผ่านกระบวนการลอยตัว การล้างด้วยน้ำ และการบดด้วยน้ำแล้ว ปริมาณเกลือที่ละลายได้ในวัตถุดิบจะน้อยลง และปริมาณเกลือที่ละลายได้ในวัตถุดิบก็เกี่ยวข้องกับลักษณะโดยรวมของสายแร่และระดับการผุพังด้วย เหมืองแต่ละแห่งมีปริมาณเกลือที่ละลายได้แตกต่างกัน วิธีง่ายๆ คือการเติมน้ำในสัดส่วนที่กำหนดและทดสอบอัตราการไหลของสารละลายเคลือบหลังจากบดด้วยลูกบอล เราพยายามใช้วัตถุดิบที่มีอัตราการไหลค่อนข้างต่ำให้น้อยที่สุดหรือไม่มีเลย

3) โซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสและโซเดียมไตรโพลีฟอสเฟต

สารแขวนลอยที่ใช้ในเคลือบเซรามิกสำหรับงานสถาปัตยกรรมของเราคือโซเดียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า CMC ความยาวของสายโซ่โมเลกุลของ CMC มีผลโดยตรงต่อความหนืดในน้ำเคลือบ หากสายโซ่โมเลกุลยาวเกินไป ความหนืดจะดี แต่จะเกิดฟองอากาศในน้ำเคลือบได้ง่ายและยากต่อการระบายออก หากสายโซ่โมเลกุลสั้นเกินไป ความหนืดจะจำกัดและไม่สามารถยึดเกาะได้ดี และน้ำเคลือบจะเสื่อมสภาพได้ง่ายหลังจากทิ้งไว้ระยะหนึ่ง ดังนั้น เซลลูโลสส่วนใหญ่ที่ใช้ในโรงงานของเราจึงเป็นเซลลูโลสที่มีความหนืดปานกลางและต่ำ คุณภาพของโซเดียมไตรโพลีฟอสเฟตมีความสัมพันธ์โดยตรงกับต้นทุน ปัจจุบัน ผลิตภัณฑ์จำนวนมากในท้องตลาดมีการปลอมปนอย่างร้ายแรง ส่งผลให้ประสิทธิภาพในการขจัดคราบเหนียวลดลงอย่างมาก ดังนั้น โดยทั่วไปแล้วจำเป็นต้องเลือกซื้อจากผู้ผลิตที่ได้รับการรับรอง มิฉะนั้น การสูญเสียจะมากกว่าผลประโยชน์!

4) สิ่งเจือปนจากภายนอก

โดยทั่วไปแล้ว มลพิษจากน้ำมันและสารเคมีที่ใช้ในการลอยตัวมักปนเปื้อนเข้ามาในระหว่างการทำเหมืองและการแปรรูปวัตถุดิบ นอกจากนี้ โคลนสังเคราะห์หลายชนิดในปัจจุบันยังใช้สารเติมแต่งอินทรีย์ที่มีโมเลกุลขนาดใหญ่ มลพิษจากน้ำมันทำให้เกิดรอยบุ๋มบนพื้นผิวเคลือบโดยตรง สารลอยตัวจะส่งผลต่อสมดุลกรด-ด่างและส่งผลต่อความลื่นไหลของสารละลายเคลือบ สารเติมแต่งในโคลนสังเคราะห์โดยทั่วไปมีโมเลกุลขนาดใหญ่และมีแนวโน้มที่จะเกิดฟองอากาศ

5) สารอินทรีย์ในวัตถุดิบ

วัตถุดิบแร่ธาตุย่อมปะปนกับสารอินทรีย์อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้เนื่องจากครึ่งชีวิต การเปลี่ยนแปลง และปัจจัยอื่นๆ สารอินทรีย์บางชนิดละลายในน้ำได้ยาก และบางครั้งอาจเกิดฟองอากาศ การกรอง และการอุดตัน

2. สีของเคลือบพื้นฐานไม่เข้ากัน:

การจับคู่เนื้อดินและเคลือบสามารถพิจารณาได้จากสามแง่มุม ได้แก่ การจับคู่ช่วงอุณหภูมิการระบายอากาศในการเผา การจับคู่การหดตัวจากการอบแห้งและการเผา และการจับคู่ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัว เรามาวิเคราะห์ทีละประเด็นกัน:

1) การปรับช่วงเวลาการจุดระเบิดไอเสียให้เหมาะสม

ในระหว่างกระบวนการให้ความร้อนแก่เนื้อเซรามิกและเคลือบ จะเกิดการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและเคมีหลายอย่างขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น เช่น การดูดซับน้ำ การคายน้ำของผลึก การสลายตัวแบบออกซิเดชันของสารอินทรีย์ และการสลายตัวของแร่ธาตุอนินทรีย์ เป็นต้น ปฏิกิริยาและการสลายตัวเฉพาะเจาะจงที่อุณหภูมิต่างๆ นั้นได้รับการทดลองโดยนักวิชาการอาวุโส และคัดลอกมาไว้เพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิงดังนี้ ① อุณหภูมิห้อง -100 องศาเซลเซียส น้ำที่ดูดซับไว้ระเหยออกไป

② 200-118 องศาเซลเซียส การระเหยของน้ำระหว่างช่องว่าง ③ 350-650 องศาเซลเซียส การเผาไหม้สารอินทรีย์ การสลายตัวของซัลเฟตและซัลไฟด์ ④ 450-650 องศาเซลเซียส การรวมตัวใหม่ของผลึก การกำจัดน้ำในผลึก ⑤ 573 องศาเซลเซียส การเปลี่ยนรูปของควอตซ์ การเปลี่ยนแปลงปริมาตร ⑥ 800-950 องศาเซลเซียส การสลายตัวของแคลไซต์ โดโลไมต์ การขับก๊าซ ⑦ 700 องศาเซลเซียส การสร้างซิลิเกตและเฟสซิลิเกตเชิงซ้อนใหม่

อุณหภูมิการสลายตัวที่กล่าวมาข้างต้นสามารถใช้เป็นเพียงข้อมูลอ้างอิงในการผลิตจริงเท่านั้น เนื่องจากคุณภาพของวัตถุดิบของเราลดลงเรื่อยๆ และเพื่อลดต้นทุนการผลิต วงจรการเผาในเตาจึงสั้นลงเรื่อยๆ ดังนั้น สำหรับกระเบื้องเซรามิก อุณหภูมิปฏิกิริยาการสลายตัวที่สอดคล้องกันก็จะล่าช้าออกไปเนื่องจากการเผาไหม้ที่รวดเร็ว และการระบายความร้อนที่เข้มข้นในบริเวณอุณหภูมิสูงจะทำให้เกิดข้อบกพร่องต่างๆ เปรียบเสมือนการทำเกี๊ยว เพื่อให้สุกเร็ว เราต้องทำงานหนักกับแป้งและไส้ ทำให้แป้งบางลง ใช้ไส้น้อยลง หรือใช้ไส้ที่สุกง่าย เป็นต้น เช่นเดียวกับกระเบื้องเซรามิก การเผา การทำให้เนื้อกระเบื้องบางลง การขยายช่วงการเผาเคลือบ และอื่นๆ ความสัมพันธ์ระหว่างเนื้อกระเบื้องและเคลือบนั้นเหมือนกับการแต่งหน้าของผู้หญิง ผู้ที่เคยเห็นการแต่งหน้าของผู้หญิงคงไม่ยากที่จะเข้าใจว่าทำไมจึงมีเคลือบด้านล่างและเคลือบด้านบนบนผิวกาย จุดประสงค์พื้นฐานของการแต่งหน้าไม่ใช่เพื่อปกปิดความไม่สวยงาม แต่เป็นการทำให้สวยงาม! แต่ถ้าคุณเผลอเหงื่อออกเล็กน้อย ใบหน้าของคุณก็จะเปื้อน และอาจเกิดอาการแพ้ได้ เช่นเดียวกับกระเบื้องเซรามิก เดิมทีเผาได้ดี แต่ก็เกิดรูเล็กๆ ขึ้นโดยไม่ได้ตั้งใจ ดังนั้นทำไมเครื่องสำอางจึงให้ความสำคัญกับการระบายอากาศและเลือกให้เหมาะกับสภาพผิวที่แตกต่างกัน? จริงๆ แล้วเครื่องสำอางแต่ละชนิดใช้เคลือบชนิดเดียวกัน แต่สำหรับเนื้อดินที่แตกต่างกัน เราก็ใช้เคลือบที่แตกต่างกันเพื่อปรับให้เข้ากับเนื้อดินนั้นๆ สำหรับกระเบื้องเซรามิกที่เผาครั้งเดียว ผมได้กล่าวไว้ในบทความก่อนหน้านี้ว่า: จะดีกว่าถ้าใช้ปริมาณวัตถุดิบมากขึ้นหากการระบายอากาศล่าช้า และควรเติมโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธที่มีวาเลนซ์สองพร้อมกับคาร์บอเนต หากระบายอากาศเร็วเกินไป ควรใช้ฟริตมากขึ้นหรือเติมโลหะอัลคาไลน์เอิร์ธที่มีวาเลนซ์สองพร้อมกับวัสดุที่มีการสูญเสียจากการเผาไหม้น้อยกว่า หลักการของการระบายอากาศคือ: อุณหภูมิการระบายอากาศของเนื้อดินโดยทั่วไปจะต่ำกว่าของเคลือบ ดังนั้นพื้นผิวเคลือบจึงสวยงามหลังจากระบายก๊าซด้านล่างออกไปแล้ว แต่ในทางปฏิบัติทำได้ยาก และจุดอ่อนตัวของเคลือบจะต้องเลื่อนกลับไปอย่างเหมาะสมเพื่อช่วยให้การระบายอากาศของเนื้อดินง่ายขึ้น

2) การปรับการหดตัวระหว่างการอบแห้งและการเผาให้เหมาะสม

ทุกคนสวมใส่เสื้อผ้า และเสื้อผ้าเหล่านั้นต้องสวมใส่สบายพอสมควร มิฉะนั้นหากประมาทเพียงเล็กน้อย ตะเข็บก็จะเปิดออก และเคลือบที่เคลือบอยู่บนตัวก็เหมือนกับเสื้อผ้าที่เราสวมใส่ มันต้องพอดี! ดังนั้น การหดตัวจากการอบแห้งของเคลือบก็ควรจะสอดคล้องกับเนื้อดินดิบ และไม่ควรมากเกินไปหรือน้อยเกินไป มิฉะนั้นจะเกิดรอยแตกในระหว่างการอบแห้ง และอิฐที่เสร็จแล้วจะมีข้อบกพร่อง แน่นอนว่า จากประสบการณ์และระดับเทคนิคของช่างเคลือบในปัจจุบัน กล่าวกันว่านี่ไม่ใช่ปัญหาที่ยากอีกต่อไปแล้ว และผู้เชี่ยวชาญด้านการผสมสีทั่วไปก็มีความสามารถในการจับดินเหนียวได้เป็นอย่างดี ดังนั้นสถานการณ์ข้างต้นจึงไม่ค่อยเกิดขึ้นบ่อยนัก เว้นแต่ปัญหาดังกล่าวจะเกิดขึ้นในโรงงานบางแห่งที่มีสภาพการผลิตที่โหดร้ายมากเป็นพิเศษ

3) การจับคู่สัมประสิทธิ์การขยายตัว

โดยทั่วไป ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของเนื้อดินดิบจะมากกว่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของน้ำเคลือบเล็กน้อย และหลังจากเผาแล้ว น้ำเคลือบจะได้รับแรงอัดบนเนื้อดินดิบ ทำให้ความเสถียรทางความร้อนของน้ำเคลือบดีขึ้นและไม่แตกง่าย นี่คือทฤษฎีที่เราต้องเรียนรู้เมื่อศึกษาเกี่ยวกับซิลิเกต เมื่อไม่กี่วันก่อน เพื่อนคนหนึ่งถามผมว่า ทำไมค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของน้ำเคลือบถึงมากกว่าของเนื้อดินดิบ ทำให้รูปทรงอิฐบิดเบี้ยว แต่ถ้าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของน้ำเคลือบน้อยกว่าของเนื้อดินดิบ ทำให้รูปทรงอิฐโค้งมน? คำตอบที่สมเหตุสมผลก็คือ หลังจากได้รับความร้อนและขยายตัว น้ำเคลือบจะมีขนาดใหญ่กว่าเนื้อดินจึงโค้งมน และถ้าน้ำเคลือบมีขนาดเล็กกว่าเนื้อดินจึงบิดเบี้ยว…

ฉันไม่รีบร้อนที่จะตอบ มาดูกันก่อนว่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนคืออะไร ก่อนอื่นเลย มันต้องเป็นค่า ค่าแบบไหนล่ะ? มันคือค่าของปริมาตรของสารที่เปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิ เนื่องจากมันเปลี่ยนแปลงไปตาม “อุณหภูมิ” ดังนั้นมันจะเปลี่ยนแปลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นและลดลง ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนที่เรามักพูดถึงในเซรามิกนั้น แท้จริงแล้วคือค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงปริมาตร ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงปริมาตรโดยทั่วไปจะสัมพันธ์กับค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเชิงเส้น ซึ่งประมาณ 3 เท่าของการขยายตัวเชิงเส้น ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวที่วัดได้โดยทั่วไปจะมีข้อแม้ นั่นคือ “ในช่วงอุณหภูมิที่กำหนด” ตัวอย่างเช่น ค่าในช่วง 20-400 องศาเซลเซียสโดยทั่วไปเป็นอย่างไร? หากคุณยืนยันที่จะเปรียบเทียบค่าระหว่าง 400 องศาและ 600 องศา แน่นอนว่าไม่สามารถสรุปผลที่เป็นกลางได้จากการเปรียบเทียบนั้น

หลังจากทำความเข้าใจแนวคิดเรื่องสัมประสิทธิ์การขยายตัวแล้ว เรามากลับมาที่หัวข้อเดิมกัน หลังจากที่กระเบื้องถูกเผาในเตาเผาแล้ว กระเบื้องจะมีการขยายตัวและหดตัว เราจะไม่พิจารณาการเปลี่ยนแปลงในโซนอุณหภูมิสูงเนื่องจากการขยายตัวและการหดตัวจากความร้อนก่อนหน้านี้ ทำไม? เพราะที่อุณหภูมิสูง ทั้งเนื้อดินและเคลือบจะมีความยืดหยุ่น พูดตรงๆ ก็คือ พวกมันอ่อนตัว และอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงมีมากกว่าแรงตึงของตัวมันเอง ในอุดมคติแล้ว เนื้อดินจะตรงและยืดออก และสัมประสิทธิ์การขยายตัวมีผลกระทบน้อย หลังจากที่กระเบื้องเซรามิกผ่านส่วนที่มีอุณหภูมิสูงแล้ว มันจะเกิดการเย็นตัวอย่างรวดเร็วและช้าๆ และกระเบื้องเซรามิกจะแข็งตัวจากเนื้อดินที่ยืดหยุ่น เมื่ออุณหภูมิลดลง ปริมาตรจะหดตัว แน่นอนว่ายิ่งสัมประสิทธิ์การขยายตัวมาก การหดตัวก็จะยิ่งมาก และยิ่งสัมประสิทธิ์การขยายตัวน้อย การหดตัวก็จะยิ่งน้อย เมื่อสัมประสิทธิ์การขยายตัวของเนื้อดินมากกว่าของเคลือบ เนื้อดินจะหดตัวมากกว่าเคลือบในระหว่างกระบวนการเย็นตัว และกระเบื้องจะโค้งงอ ถ้าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของเนื้ออิฐน้อยกว่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของเคลือบ เนื้ออิฐจะหดตัวโดยไม่มีเคลือบในระหว่างกระบวนการเย็นตัว และถ้ามีอิฐมากเกินไป อิฐก็จะพลิกคว่ำ ดังนั้นจึงไม่ยากที่จะอธิบายคำถามข้างต้น!