Введение

За последние несколько лет индустрия керамической плитки претерпела значительные изменения. Для этих материалов производственные процессы являются в высшей степени инновационными, с полностью автоматизированным производственным процессом, обеспечивающим высокое качество и производительность.

Производители керамической плитки сталкиваются с распространенным дефектом производственного процесса, который отрицательно влияет на качество их конечного продукта, а именно с отсутствием однородности цвета между плитками одной и той же модели. По данным ряда исследований, этот дефект вызывается двумя путями: во-первых, несоответствием природы используемых в отделке материалов (тело, ангобы, глазури, краски и т. д.) и, во-вторых, неправильной обработкой, главным образом при нанесении. ангобов и глазурей, а также в процессах декорирования и обжига.

Область применения

В большинстве современных систем подачи глазури в колпаке используется металлическая труба, внутри которой глазурь подается с помощью насосной системы через верхнюю часть, достигая постоянной высоты через систему перелива. Система перелива может поставляться в различных формах в зависимости от производителя. Мундштук в виде усеченного конуса на дне этой трубы оснащен клапаном, который позволяет вручную регулировать количество глазури, наносимой на раструб, таким образом регулируя количество глазури, наносимой на плитку. В непосредственной близости от клапана находится прямой отрезок трубы, диаметр которого соответствует выходному диаметру клапана, а на другом конце этой трубы находится сопло постоянного диаметра, через которое глазуровочная суспензия стекает на раструб.

Вязкость при остеклении

В керамике обычно понимают, что вязкость относится к степени текучести суспензии, суспензии или разбавления (например, при обсуждении вязкости используется термин «сдвиг», тогда как инженеры понимают вязкость как слои молекул или частиц, которые испытывают трение друг о друга). ). Противоположным понятием текучести является вязкость. Вязкие суспензии не обладают текучестью и поэтому густые. Вязкость измеряется лабораторными приборами, называемыми вискозиметрами, которые предоставляют результат в единицах, называемых пуазами. Чем выше число пуаз, тем более вязкая суспензия.

Изменения цвета, толщины покрытия и трещины – всё это вызвано различиями в глазури. Контроль и регулирование вязкости значительно снижают количество дефектов. Неравномерность цвета между плитками часто объясняется различиями в скорости подачи глазури в традиционных системах подачи при нанесении в колокол из-за различий в вязкости глазури, содержащейся в смесительных и насосных емкостях. Эти различия в вязкости, вызванные главным образом изменениями температуры глазури, приводят к значительным колебаниям количества глазури, наносимой на керамическую плитку, что может привести к различиям в цвете. Как показано ниже, различия в вязкости глазури приводят к колебаниям скорости подачи из-за различий в потерях механической энергии, возникающих при прохождении через питатель.

Пузыри и дырочки

Во время и после обжига в глазури всегда присутствуют пузырьки. Тем не менее, если пузырьки слишком большие и не застыли во время обжига, они проявятся как дефекты на поверхности глазури.

И наоборот, точечные отверстия вызваны газами тела, которые образуют более крупные отверстия, когда глазурь недостаточно жидкая, чтобы «залечить».

Подходящая толщина слоя глазури может уменьшить размер пузырьков, которые проходят через слой глазури. Затем можно отрегулировать вязкость расплавленной глазури одним из двух следующих способов:

• более высокая вязкость: пузырьки остаются под поверхностью глазури
• очень низкая вязкость: пузырьки быстро проходят сквозь глазурь

Впадины

Дефект апельсиновой корки возникает, когда пузырьки не могут выйти из глазури из-за высокого поверхностного натяжения и вязкости и остаются под поверхностью глазури. Охлаждение заставит пузырьки сжиматься, оставляя углубление на поверхности глазури.

Волнистость

Поверхность глазури с волнами обычно возникает из-за высокой вязкости расплавленной глазури, которая не может расширяться при обжиге. Обычно первым решением является повышение температуры или времени выдержки в печи, но каолин также важен. Чем мельче каолин, тем лучше гладкость поверхности.

Современные методы контроля вязкости

Метод контроля, используемый для корректировки изменений расхода глазури, заключается в регулярных ручных измерениях (в лучшем случае каждые полчаса) граммажа, нанесенного на металлическую контрольную пластину, которая пересекает завесу глазури, создаваемую колокол, так что, когда измеренное количество глазури отклоняется от предварительно установленных значений, оператор регулирует клапан, чтобы увеличить или уменьшить скорость потока глазури.

Такой способ работы при его периодичности не обеспечивает нанесения постоянного количества глазури и приводит к дефектам, связанным с неравномерностью окраски конечного продукта.

Пример: управление вязкостью и плотностью в типичной машине для нанесения глазури.

Смесительная машина начинает работу с прекурсора высокой плотности, который часто имеет высокую плотность 1.9-2.1 г/куб.см. Он имеет смесители и клапаны для управления различными кормами. Часто плотность измеряют вручную или с помощью встроенного датчика, но вязкость почти всегда измеряют чашечкой из-за отсутствия надежного датчика, который дает воспроизводимые измерения.

Затем смесительная машина добавляет добавки, воду и минералы, чтобы получить правильную плотность и вязкость. Общая плотность нанесения составляет от 1.3 до 1.6 г/куб.см. Вязкость - это то, что операторы используют до сих пор с чашкой Ford 4 мм.

Глазурь — очень сложная жидкость, и часто используемые модификаторы вязкости имеют определённый возраст. Вязкость может значительно измениться за несколько часов, при этом плотность останется прежней. Это означает, что глазурь может превратиться из идеально пригодной к использованию в непригодную. Поэтому необходимость надлежащего контроля/мониторинга вязкости становится ещё более важной. Одним из компонентов глазури является клей, который вызывает значительное изменение вязкости.

Источник: РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ СТЕКЛА, НЕЧУВСТВИТЕЛЬНОЙ К ИЗМЕНЕНИЯМ ВЯЗКОСТИ ГЛАЗУРИ, G. Mallol et. др.

Встроенный датчик для легкой интеграции в системы подготовки глазури и покрытия

Rheonics датчики представляют собой автоматизацию Plug and Play. Встроенный вискозиметр можно установить в любой резервуар или трубу с помощью простого крепления. Вся операция по установке датчика и началу измерения вязкости в реальном времени занимает менее 30 минут. Rheonics Датчики имеют встроенное измерение температуры, что позволяет контролировать вязкость и температуру суспензионной смеси на всех этапах – от смешивания до нанесения покрытия. Показания вязкости можно компенсировать с учетом температуры, что важно для обеспечения стабильного производства при типичных ежедневных и сезонных колебаниях температуры.

Вискозиметр герметично закрыт и нечувствителен к внешнему машинному шуму, поэтому на его рабочие характеристики не влияют турбулентность и неоднородность жидкости. Автоматическое онлайн-измерение вязкости с помощью SRV или SRD устраняет различия в методах отбора проб и лабораторных методов. Датчик устанавливается в резервуаре для смешивания/покрытия и непрерывно измеряет вязкость рецептурной системы (и плотность в случае SRD). Консистенция жидкости для керамической глазури достигается за счет автоматизации системы дозирования с помощью контроллера процесса, основанного на измерениях вязкости и температуры в режиме реального времени.

В процессе приготовления раствора перед нанесением покрытия (и даже во время нанесения покрытия окунанием) процесс смешивания можно контролировать с помощью Rheonics датчики, которые могут проверять оптимальное содержание твердых частиц и однородность (стабильность), не беспокоясь о множестве факторов, которые могут на них повлиять. Линейное управление вязкостью с помощью Rheonics Датчики могут помочь устранить наиболее распространенные проблемы, такие как различия в цвете, изменение толщины покрытия, трещины, которые могут отрицательно повлиять на качество конечной продукции.

Rheonics предлагает интегрированную автономную систему мониторинга и контроля вязкости, плотности и pH. Rheonics Система мониторинга и контроля состояния суспензии использует встроенные вискозиметры и pH-датчики для контроля вязкости, температуры и pH суспензии в режиме реального времени. Корректирующие клапаны используются для добавления необходимой дозы, обеспечивая абсолютный контроль характеристик суспензии на протяжении всего процесса смешивания и нанесения покрытия.

Поскольку производители стремятся стать более гибкими в адаптации к требованиям отрасли, они понимают необходимость инвестировать в исследования и разработки и передовые технологии управления процессами для разработки новых рецептур с индивидуальными характеристиками.  Rheonics Линейные вискозиметры предоставляют производителям возможность выполнять операции по остеклению высочайшего качества и в большом разнообразии с минимальным участием операторов на заводе, что является значительным преимуществом по сравнению с другими альтернативами измерения или решениями для управления процессом. Данные предоставлены Rheonics Вискозиметры и интегрированные решения помогают ускорить процесс обучения и адаптироваться к более частой смене состава суспензии, способствуя более ресурсоэффективному, экономичному и экологичному производственному процессу. Встроенное смешивание с решениями для непрерывного контроля вязкости решает основные проблемы процессов серийного производства, такие как потери при смене продукта и неэффективность обработки материалов благодаря подходу, основанному на рецептуре. Это позволяет легко масштабировать производство.

Уникальные преимущества с Rheonics Встроенный онлайн-вискозиметр SRV и плотномер SRD для смешивания керамической глазури и нанесения покрытий включают в себя:

• Точно работает практически со всеми системами покрытий с широким диапазоном состава / рецептур.
• Поддерживает заданную вязкость суспензии в смесительных баках независимо от колебаний температуры и влажности, состояния смесительного оборудования, субстратов, растворителей, рецептур или дозируемых компонентов.
• Прочная, герметичная сенсорная головка. Зонд сенсора можно очистить на линии с помощью всех стандартных процессов CIP / SIP или влажной тряпкой вручную без необходимости разборки или повторной калибровки
• Нет движущихся частей, которые стареют или загрязняются осадком
• Нечувствительность к твердым частицам; нет узких промежутков для загрязнения твердыми частицами
• Все смачиваемые детали изготовлены из нержавеющей стали 316L - нет проблем с коррозией
• Сертифицирован ATEX и IECEx как искробезопасный для использования в опасных средах
• Широкий рабочий диапазон и простая интеграция — электроника датчика и возможности связи позволяют чрезвычайно легко интегрировать и запускать промышленные ПЛК и системы управления.

Rheonics Разрабатывает, производит и продаёт инновационные системы измерения и мониторинга жидкостей. Точность, созданная в Швейцарии. RheonicsЛинейные вискозиметры и плотномеры обладают чувствительностью, необходимой для применения, и надежностью, необходимой для работы в суровых условиях эксплуатации. Стабильные результаты – даже при неблагоприятных условиях потока. Никакого влияния перепада давления или скорости потока. Он одинаково хорошо подходит для измерений контроля качества в лаборатории. Нет необходимости изменять какой-либо компонент или параметр для измерения во всем диапазоне.