CN108956358A - 全自动陶瓷砖沸煮法吸水率试验箱和基于该试验箱的试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全自动陶瓷砖沸煮法吸水率试验箱和基于该试验箱的试验方法，试验箱包括试验水槽、样品架、多孔隔板，还包括温度控制系统和试验用水冷却循环系统；样品架安装在试验水槽中，距离试验水槽的槽底5cm以上；温度控制系统的加热棒设置在样品架下方，多孔隔板平铺在样品架与加热棒之间，温度控制系统的温度控制器通过温度传感器监测试验水槽的水温，控制加热棒工作与否和工作时长，试验用水冷却循环系统的进水口和出水口均与试验水槽连通，同时温度控制器与试验用水冷却循环系统连接，控制试验用水冷却循环系统工作与否。利用试验箱对陶瓷砖进行煮沸试验，可极大地提高试验人员的工作效率，同时有利于提高试验结果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷砖吸水率测定技术，具体涉及一种全自动陶瓷砖沸煮法吸水率试验箱，还涉及一种基于该试验箱的试验方法。
背景技术
陶瓷砖是最重要最常用的装饰装修材料之一，陶瓷砖的主要性能包括外观质量、尺寸偏差、吸水率、破坏强度、耐磨性和抗釉裂性等,其中吸水率是最重要的参数，是决定陶瓷砖质量优劣的重要指标。
通常吸水率是指干燥状态下陶瓷砖单位质量达到饱和吸水时，吸收水分的质量百分率。国标GB/T4100-2015《陶瓷砖》采用吸水率作为陶瓷砖分类的依据。
现有陶瓷砖吸水率的试验方法主要有国标GB/T3810.3-2016《陶瓷砖试验方法 第3部分：吸水率、显气孔率、表观相对密度和容重的测定》所规定的沸煮法和真空法。上述标准明确说明沸煮法适用于陶瓷砖分类和产品说明，真空法适用于显气孔率、表观相对密度和除分类以外的吸水率测定。即对陶瓷砖进行产品分类和质量检验的方法应采用沸煮法。
国标GB/T3810.3-2016对陶瓷砖砖沸煮法试验过程规定如下：将砖竖直地放在盛有去离子水的加热装置中，使砖互不接触，砖的上部离水面至少5cm，下部离水底应保持有至少5cm的距离，且在整个试验中都应保持水面高于砖顶面5cm以上。将水加热至沸腾并保持沸腾状态2h，然后切断热源。后面有两种操作：其一，使砖完全浸泡在水中冷却至室温，并在室温下浸泡4±0.25h；其二，也可在保持沸腾状态2h后，用常温下的去离子水或制冷器将样品冷却至室温，然后在室温下浸泡4±0.25h。最后，都需要用一块浸湿并拧干过的麂皮放在平台上轻轻地擦干每块转的表面，对于凹凸或有浮雕的表面应用麂皮轻快地擦去表面水分，然后称重，记录每块试样的称量结果，其吸水率E=（m1-m0）/m0×100%，其中，m0表示陶瓷砖烘干之后的干燥质量，m1表示陶瓷砖吸水后的质量。
上述国标只是简单地规定了试验步骤，对应采用的试验仪器没有建议。目前，人们大多采用电磁炉等对陶瓷砖进行煮沸，并采用人工计时、加冷却水冷却的方式来完成陶瓷砖的煮沸试验。上述试验过程全程需要人工值守，首先要人工观察何时煮沸，煮沸后设定2h然后关闭试验仪器，再给试样降温，最后再设定室温浸泡时间，虽然工作量不大，但耗时较长，极大地影响了试验人员的工作效率，由于不同步骤间隔的时间较长，实际中试验人员很难一直守护在旁，经常会出现煮沸时间过长或浸泡时间过长的问题，导致试验结果不准确。
综上所述，现有陶瓷砖煮沸试验的试验仪器及方法，极大地影响了试验人员的试验效率，而且易导致试验结果不准确。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种全自动陶瓷砖沸煮法吸水率试验箱，利用其对陶瓷砖进行煮沸试验，可极大地提高试验人员的工作效率，同时有利于提高试验结果的准确性。
本发明还提供一种基于上述试验箱的全自动陶瓷砖沸煮法吸水率试验方法。
本发明技术问题通过如下技术方案解决：一种全自动陶瓷砖沸煮法吸水率试验箱，包括试验水槽、样品架、多孔隔板，还包括温度控制系统和试验用水冷却循环系统；
所述样品架安装在所述试验水槽中，距离所述试验水槽的槽底5cm以上；
所述温度控制系统包括加热棒，所述加热棒设置在所述样品架下方，所述多孔隔板平铺在所述样品架与所述加热棒之间，所述温度控制系统还包括温度传感器和温度控制器，所述温度传感器设置在所述试验水槽内，所述温度控制器设置在试验水槽外侧，与所述温度传感器和所述加热棒连接，所述温度控制器通过所述温度传感器检测所述试验水槽中试验用水的水温，然后控制所述加热棒工作与否和工作时长；
所述试验用水冷却循环系统的进水口和出水口均与所述试验水槽连通，所述温度控制器与所述试验用水冷却循环系统连接，控制所述试验用水冷却循环系统工作与否。
所述试验水槽推荐配置水槽盖。
作为试验用水冷却循环系统与试验水槽连接方式的优选：所述试验用水冷却循环系统的出水口与所述试验水槽的连通位置位于所述多孔隔板下方。
多孔隔板用于均衡水温，使样品受热、受冷均匀。
作为样品架的优选实施方式：所述样品架包括两导轨，两导轨平行设置，用于承托在样品的两侧，每条导轨上至少设置两柱形滑块，该滑块用于间隔开不同的样品，同时防止样品倾倒。所述导轨由顶面开有卡槽的托架构成，在所述导轨的横截面上，所述卡槽槽口两侧离相应侧槽壁最宽处均具有一定距离；所述滑块下段嵌入所述卡槽中，直径较小的上段从所述卡槽的槽口穿出。
作为试验用水冷却循环系统的优选实施方式：所述试验用水冷却循环系统包括电磁阀、循环水泵、过滤器、冷凝器，它们依次连接在连通所述进水口与出水口的管道上。
作为所述试验箱的优选实施方式：所述试验箱还包括有箱壳，所述试验水槽固定在所述箱壳内侧，试验水槽槽口通过所述箱壳的顶端外露。箱壳用于将试验水槽隔离，提升试验箱的安全性。
所述试验箱为一体机，其中，所述试验用水冷却循环系统设置在所述箱壳内，位于所述试验水槽下方的空间中，所述温度控制器固定在所述箱壳的箱壁上。
本发明另一发明目的通过如下技术方案实现：一种基于上述试验箱的全自动陶瓷砖沸煮法吸水率试验方法，包括如下步骤：
1）将样品放置在样品架上，然后注入去离子水，保证水面距离样品顶面5cm以上；
2）根据国标GB/T3810.3-2016要求设置温度控制器
设定温度控制器的沸煮温度，温度控制器通过温度传感器检测试验用水水温，在水温达到所述沸煮温度时，开始计时，控制所述加热棒继续工作2h然后停止；
设定温度控制器的冷却温度，该冷却温度通常设置为室温，一般为20～25°C，加热棒停止工作后，温度控制器控制所述试验用水冷却循环系统工作，降低试验用水水温，温度控制器通过温度传感器检测试验用水水温，在水温降低到所述冷却温度时，温度控制器控制所述试验用水冷却循环系统停止工作，并开始计时，浸泡4±0.25h；
3）浸泡完毕后，取出陶瓷样品，擦干，称重，记录每块试样的称量结果，计算吸水率。
所述试验用水冷却循环系统将水温降低到所述冷却温度过程时长控制在30～40min为宜。防止沸煮后的瓷砖因急冷产生龟裂以及气孔收缩和封闭，进而影响试验结果，可根据试验水箱容积等参数，选择相应散热功率的冷却循环系统以控制达到上述冷却时长。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
1）本发明试验箱针对背景技术中煮沸法的第二种操作方式设计，通过温度传感器检测试验用水水温，然后根据水温调配加热棒和试验用水冷却循环系统工作，试验人员只需完成起初的准备工作即上述步骤1），和试验结束后的收尾工作即上述步骤3），其余工作，即煮沸到沸煮时间的控制，再到冷却至常温，以及常温浸泡时间的控制，完全由试验箱自动完成，实验人员完成前期准备工作后，即可去做其他事情，然后定时回来做后期收尾工作即可，可极大的提高试验人员的试验效率，全程只有一个时限需要去掌握，降低了人为因素的影响，有利于提高试验结果的准确性；本发明试验箱除单纯考虑实现试验过程自动控制外，还考虑到试验箱机械结构对试验效果的影响，如增设均衡水温的多孔隔板，使样品在加热和冷却过程中受热、受冷均匀，尽量避免试验装置缺陷引入的试验误差；
2）本发明样品架采用导轨与滑块的组合，滑块用于支撑和间隔不同的样品，通过调节两滑块之间的距离，可适配不同厚度的样品，本发明试验箱可一次完成多组不同规格样品的测试；
3）本发明试验方法利用了上述试验箱，可极大的提高试验人员的试验效率，同时有利于提高试验结果的准确性，另外，本发明试验方法试验用水采用冷却循环方式，提高了水的利用效率，节约了水资源。
附图说明
图1为本发明实施例一的试验箱结构示意图；
图2为实施例一的多孔隔板的结构示意图；
图3为实施例一样品架其中一导轨及其上柱形滑块的俯视图；
图4为图3中导轨及其上柱形滑块的正视图；
图5为图3中导轨及其上柱形滑块的A-A剖视图。
具体实施方式
实施例一
实施例一的试验箱根据背景技术中煮沸法的第二种操作方式设计，如图1所示，其采用一体机结构，包括：箱壳1、试验水槽1.1、样品架2、多孔隔板3，还包括温度控制系统和试验用水冷却循环系统。
试验水槽1.1固定在箱壳1内侧，试验水槽1.1槽口通过箱壳1的顶板上的开口外露，与该开口边缘密封固定连接。箱壳1用于将试验水槽1.1隔离，提升试验箱的安全性。试验水槽1.1配有水槽盖（本实施例中未画出），盖子用于保证试验安全，减少水分散失，同时防止灰尘落入。
样品架2安装在试验水槽1.1中，距离试验水槽1.1的槽底5cm以上。如图1、3、4所示，样品架2包括两导轨2.1，两导轨2.1平行设置，用于承托在样品的两侧，每条导轨2.1上设置有若干（两个以上）柱形滑块2.2，该滑块2.2用于间隔开不同的样品，同时防止样品倾倒。导轨2.1由顶面开有卡槽2.11的托架构成，卡槽2.11结构如图5所示，滑块2.2下段嵌入卡槽2.11中，直径较小的上段从卡槽2.11的槽口穿出，可沿卡槽2.11滑动。该结构的样品架2可轻松适配不同厚度的样品。
温度控制系统用于控制试验水槽1.1中试验用水的水温，包括加热棒5、温度传感器4和温度控制器14。加热棒5设置在样品架2下方，多孔隔板3平铺在样品架2与加热棒5之间，温度传感器4设置在试验水槽1.1内，温度控制器14则固定在箱壳1上，温度控制器14与温度传感器4和加热棒5连接，温度控制器14通过温度传感器4检测试验水槽1.1中试验用水的水温，然后控制加热棒5工作与否和工作时长。
上述多孔隔板3的结构如图2所示，由不锈钢板制作而成，钢板上均匀分布孔径大约为10mm的圆孔，孔边距范围10-12mm为佳。多孔隔板3用于均衡水温，使样品受热、受冷均匀。
试验用水冷却循环系统的进水口和出水口均与试验水槽1.1连通，且连通位置位于网孔隔板3下方。试验用水冷却循环系统设置在箱壳1内，具体位于试验水槽1.1下方的空间中，如图1所示。试验用水冷却循环系统包括电磁阀6、循环水泵7、过滤器9、冷凝器10，它们依次连接在连通试验用水冷却循环系统的进水口与出水口的管道8上。温度控制器14与电磁阀6连接，由温度控制器14控制，电磁阀6用于控制管道8的启闭。循环水泵7用于在管道8开启的情况下，驱动试验用水在冷凝器10和试验水槽1.1中循环冷却。过滤器9用于过滤试验用水，并可以定期拆卸清洗。
箱壳1上还安装有电源开关12和循环水泵电源开关13。电源开关12用于控制整个试验箱的电源，循环水泵电源开关13则用于控制水泵的电源。
上述实施例中采用的温度控制器14为anthone的智能PID数显温度控制仪。
上述实施例中采用的冷凝器10为奋达公司生产的铜管散热器。
上述实施例中循环水泵7采用南京信可公司生产的合成材料循环泵WS246。
温度控制器14控制电磁阀6开启管道8时，同时控制上述冷凝器10、循环水泵7等的电源接通，从而控制上述试验用水冷却循环系统工作。
基于上述试验箱的全自动陶瓷砖沸煮法吸水率试验方法，包括如下步骤：
1）将样品放置在样品架上，然后注入去离子水，保证水面距离样品顶面5cm以上，盖上槽盖。样品还涉及到样品准备。样品准备根据标准GB/T3810.3-2016规定进行，并根据标准要求烘干至恒重，冷却后称量达到初始重量。
2）根据国标GB/T3810.3-2016要求设置温度控制器
设定温度控制器的沸煮温度，温度控制器通过温度传感器检测试验用水水温，在水温达到所述沸煮温度时，开始计时，控制所述加热棒继续工作2h然后停止；
设定温度控制器的冷却温度，该冷却温度通常设置为室温，一般为20-25°C，加热棒停止工作后，温度控制器控制所述试验用水冷却循环系统工作，降低试验用水水温，温度控制器通过温度传感器检测试验用水水温，在水温降低到所述冷却温度时，温度控制器控制所述试验用水冷却循环系统停止工作，并开始计时，浸泡4±0.25h。
3）浸泡完毕后，取出陶瓷样品，用一块浸湿并拧干过的麂皮放在平台上轻轻地擦干每块转的表面，称重，记录每块试样的称量结果，计算吸水率。
试验用水冷却循环系统将水温降低到冷却温度过程时长控制在30-40min为宜。
注意：本发明步骤2）由试验箱自动完成，步骤1）添加去离子水时，应保证在步骤2）长达两个小时的沸煮过程中，水面都会保持高于试样顶面5cm以上的距离。具体步骤1）中添加的去离子水水面高出试样顶面的程度，一般在进行一次以上上述试验过程后，根据经验值是可以确定的。
实施例二
实施例二与实施例一的差别在于省掉了试验用水冷却循环系统，也即实施例二其实是根据背景技术中煮沸法的第二种操作方式设计。
Claims (10)
1.一种全自动陶瓷砖沸煮法吸水率试验箱，其特征在于，包括试验水槽、样品架、多孔隔板，还包括温度控制系统和试验用水冷却循环系统；
所述样品架安装在所述试验水槽中，距离所述试验水槽的槽底5cm以上；
所述温度控制系统包括加热棒，所述加热棒设置在所述样品架下方，所述多孔隔板平铺在所述样品架与所述加热棒之间，所述温度控制系统还包括温度传感器和温度控制器，所述温度传感器设置在所述试验水槽内，所述温度控制器设置在试验水槽外侧，与所述温度传感器和所述加热棒连接，所述温度控制器通过所述温度传感器检测所述试验水槽中试验用水的水温，然后控制所述加热棒工作与否和工作时长；
所述试验用水冷却循环系统的进水口和出水口均与所述试验水槽连通，所述温度控制器与所述试验用水冷却循环系统连接，控制所述试验用水冷却循环系统工作与否。
2.根据权利要求1所述的试验箱，其特征在于，所述试验水槽配置有水槽盖。
3.根据权利要求2所述的试验箱，其特征在于，所述试验用水冷却循环系统的出水口与所述试验水槽的连通位置位于所述多孔隔板下方。
4.根据权利要求3所述的试验箱，其特征在于，所述样品架包括两导轨，两导轨平行设置，用于承托在样品的两侧，每条导轨上至少设置两柱形滑块。
5.根据权利要求4所述的试验箱，其特征在于，所述导轨由顶面开有卡槽的托架构成，在所述导轨的横截面上，所述卡槽呈凸字型；所述滑块下段嵌入所述卡槽中，直径较小的上段从所述卡槽较窄的槽口穿出。
6.根据权利要求4所述的试验箱，其特征在于，所述试验用水冷却循环系统包括电磁阀、循环水泵、过滤器、冷凝器，它们依次连接在连通所述进水口与出水口的管道上。
7.根据权利要求6所述的试验箱，其特征在于，所述试验箱还包括有箱壳，所述试验水槽固定在所述箱壳内侧，试验水槽槽口通过所述箱壳的顶端外露。
8.根据权利要求7所述的试验箱，其特征在于，所述试验箱为一体机，其中，所述试验用水冷却循环系统设置在所述箱壳内，位于所述试验水槽下方的空间中，所述温度控制器固定在所述箱壳的箱壁上。
9.一种基于权利要求1-8任一权项所述试验箱的全自动陶瓷砖沸煮法吸水率试验方法，其特征在于，包括的步骤如下：
1）将样品放置在样品架上，然后注入去离子水，保证水面距离样品顶面5cm以上；
2）根据国标GB/T3810.3-2016要求设置温度控制器
设定温度控制器的沸煮温度，温度控制器通过温度传感器检测试验用水水温，在水温达到所述沸煮温度时，开始计时，控制所述加热棒继续工作2h然后停止；
设定温度控制器的冷却温度，该冷却温度设置为20～25°C，加热棒停止工作后，温度控制器控制所述试验用水冷却循环系统工作，降低试验用水水温，温度控制器通过温度传感器检测试验用水水温，在水温降低到所述冷却温度时，温度控制器控制所述试验用水冷却循环系统停止工作，并开始计时，浸泡4±0.25h；
3）浸泡完毕后，取出陶瓷样品，擦干，称重，记录每块试样的称量结果，计算吸水率。
10.根据权利要求9所述的试验方法，其特征在于，所述试验用水冷却循环系统将水温降低到所述冷却温度过程时长控制在30～40min。
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