CN110642629A - 一种提高陶瓷餐具坯体强度的烧制方法及其窑炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高陶瓷餐具坯体强度的烧制方法及其窑炉，包括以下步骤：S1，将陶瓷餐具放置在烧制窑炉中。本发明通过上腔设置由一级电机带动旋转的转轴与转盘，以支撑陶瓷餐具在窑体内进行水平旋转，通过在滤板下端销轴连接密封板，在下腔中设置由二级电机带动旋转的丝杆，利用旋转的丝杆使上下移动的螺母通过支杆对密封板进行牵引支撑，同时也有助于在炉体不灭火的情况下使窑体内的陶瓷餐具实现循序式的温度升降；通过分步烧制陶瓷餐具，并利用喷雾器为旋转运动的陶瓷餐具提供均匀全面的粘合喷雾，以提升其自身的粘合性；分步烧制实现循序式的升降温，可避免传统烧制技术下因温度骤升骤降而造成的气泡和陶瓷餐具的胚体损毁。

Description

一种提高陶瓷餐具坯体强度的烧制方法及其窑炉
技术领域
本发明涉及陶瓷餐具胚体烧制技术领域，尤其涉及一种提高陶瓷餐具坯体强度的烧制方法及其窑炉。
背景技术
我国的陶瓷制备技术有着悠久的历史，其造型多样、色彩斑斓、手感清凉细滑，容易洗涤，深受国人喜爱，甚至国际上对我国的命名都是以陶瓷进行的。陶瓷，传统概念是指所有以粘土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品。它包括由粘土或含有粘土的混合物经混炼，成形，煅烧而制成的各种制品。由最粗糙的土器到最精细的精陶和瓷器都属于它的范围，陶瓷制造技术以我国的餐具制品作为常见，具有十分成功的代表性。
虽然我国的陶瓷工艺具有十分悠久的历史，且工艺水平也当属一流，但流传至今的陶瓷加工技术受传统的技艺影响程度极深，尤其在陶瓷烧制工序上存在较大的落后性，总结起来主要有两层原因：第一，传统的陶瓷烧制窑炉结构简易单一，仅通过将需要进行烧制的陶瓷放置在窑炉中，再通过向窑炉中添加燃料，利用燃烧燃料产生明火对陶瓷进行直接炙烤，此种方式下不仅难以窑炉中的火势进行控制，且对窑炉内的温度也不能进行准确的获知与把握，只能凭借经验和控制燃料多少来控制窑炉内的火势大小，缺乏准确性；第二，传统的烧制工艺在烧制方式上多采取一步到位的方式，即对陶瓷进行持续性的烧制炙烤，使得陶瓷温度骤升骤降，导致陶瓷内水分在短时间内快速蒸发消耗，经此处理的陶瓷容易出现较大幅度的热胀冷缩现象，甚至因为水分消耗迅速，使得陶瓷上出现气泡与裂纹等明显缺陷，同时，陶瓷整体的结构快速收缩，严重影响陶瓷整体结构的严密性与结实强度，不仅会造成陶瓷结构的易碎裂，且严重影响陶瓷表面的光滑性。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中难以烧制出高强度的陶瓷胚体从而影响陶瓷餐具质量的问题，而提出的一种提高陶瓷餐具坯体强度的烧制方法及其窑炉。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种提高陶瓷餐具坯体强度的烧制方法，包括以下步骤：
S1，将陶瓷餐具放置在烧制窑炉中，在烧制窑炉密封状态下，陶瓷餐具在烧制窑炉中以35-40转/min转速水平旋转，同时使烧制窑炉内以0.5-0.7℃/min的速度升温，经50-60min后使烧制窑炉中温度保持55-77℃；
S2，停止供火并停止旋转陶瓷餐具，静置45-55min至烧制窑炉内温度保持35-40℃，开启烧制窑炉15-20min，为烧制窑炉内补充空气，使烧制窑炉内降温至25-30℃；
S3，使陶瓷餐具于烧制窑炉中以15-25转/min转速水平旋转，同时以1.5ml/cm²的剂量向陶瓷餐具均匀喷洒粘合喷雾，静置35-45min；
S4，密封烧制窑炉并再次向烧制窑炉中供火，使陶瓷餐具以25-30转/min转速水平旋转，使烧制窑炉内以1.5-2℃/min的速度升温，经4.5-5h后使烧制窑炉内温度保持500-600℃；
S5，停止供火并停止旋转陶瓷餐具，向烧制窑炉中持续补充空气15-20min，使烧制窑炉内温度自然冷却至300-450℃；
S6，密封烧制窑炉并再次向烧制窑炉中供火，使陶瓷餐具以15-25转/min转速水平旋转，使烧制窑炉内以5-6℃/min的速度升温，经4-4.5h后使烧制窑炉内温度保持750-800℃，静置30-45min后开启烧制窑炉自然冷却至室温得胚体。
优选地，所述步骤S1与步骤S4中烧制窑炉始终为密封状态，且步骤S3与步骤S5中烧制窑炉始终为开启状态。
优选地，所述步骤S2与步骤S6静置过程烧制窑炉为密封状态，且自然冷却过程烧制窑炉为开启状态。
优选地，所述粘合喷雾由22-25重量份过硼酸钠、30-35重量份蒸馏水、15-18重量份粘合剂、23-25重量份二氧化硅、12-18重量份丙烯酸乳液与5-10重量份钛白粉及7-10重量份中空玻璃微珠混合而成。
优选地，所述窑体下端位于炉体中，且窑体中一体设有滤板，所述窑体由滤板分割成上腔与下腔，所述窑体上端设有一级电机，且上腔中转动设有与一级电机输出轴相连接的转轴，且转轴上固定套设有转盘，所述窑体外壁上对应设有两个二级电机，且下腔两侧中均转动设有与二级电机输出轴相连接的丝杆，两根所述丝杆上均螺纹连接有螺母，所述滤板两侧下端对应销轴连接有密封板，且螺母与密封板之间连接有支杆，所述窑体上螺栓连接有喷雾器，所述窑体内设有温控计，且窑体上安装有与温控计电性连接的控制面板，所述窑体与炉体上分别开设有由控制面板控制启闭的通风口、进出料口与进风口。
优选地，所述炉体内壁上一体连接有承重凸缘，且底端开口固定套设于炉体内的窑体位于承重凸缘上端。
优选地，所述一级电机与二级电机均为伺服电机，支杆两端分别与螺母及密封板销轴连接。
优选地，所述喷雾器与进出料口与上腔相对应，且通风口开设于与上腔相连通的窑体上端。
与现有技术相比，本发明具备以下优点：
1、本发明利用滤板将窑体分割成上腔与下腔，通过在上腔设置由一级电机带动旋转的转轴与转盘，以支撑陶瓷餐具在窑体内进行水平旋转，以避免陶瓷餐具受热不均造成的开裂；通过在滤板下端销轴连接密封板，在下腔中设置由二级电机带动旋转的丝杆，利用旋转的丝杆使上下移动的螺母通过支杆对密封板进行牵引支撑，从而对滤板进行启闭，从而在不熄灭炉体内火源的情况下停止供火；通过循序性降温，有助于避免因为骤热骤冷对陶瓷餐具胚体造成影响。
2、本发明通过利用转盘带动陶瓷餐具水平旋转，再通过喷雾器为旋转运动的陶瓷餐具喷洒粘合喷雾，利用粘合喷雾对经初次烧制的陶瓷餐具进行润湿，有助于提升陶瓷餐具自身的粘合性与柔韧性；同时通过二氧化硅、丙烯酸乳液、过硼酸钠与粘合剂提升陶瓷残疾本身的粘合强度，通过钛白粉与中空玻璃微珠为陶瓷餐具提供更高的洁白度与耐磨性。
3、本发明通过对湿润的陶瓷餐具进行分布烧制加热，通过较短时间内较低温度的预热，使陶瓷餐具内的水分进行缓慢蒸发，避免陶瓷餐具受热过快膨胀导致产生气泡或破裂；通过对喷雾后的陶瓷餐具进行二次烧制与三次烧制，使得陶瓷餐具进行循序式的升温，可使粘合喷雾均匀进入陶瓷餐具内，不仅可实现陶瓷餐具整体的粘合度，增强其自身的耐磨与细腻性，也可帮助陶瓷餐具进一步提升粘合度与坚实度。
综上所述，本发明通过上腔设置由一级电机带动旋转的转轴与转盘，以支撑陶瓷餐具在窑体内进行水平旋转，通过在滤板下端销轴连接密封板，在下腔中设置由二级电机带动旋转的丝杆，利用旋转的丝杆使上下移动的螺母通过支杆对密封板进行牵引支撑，从而对滤板进行启闭，从而在不熄灭炉体内火源的情况下停止供火；通过镂空的滤板使炉体为窑体内的陶瓷餐具实现均匀的供火供热，同时也有助于在炉体不灭火的情况下使窑体内的陶瓷餐具实现循序式的温度升降；通过分步烧制陶瓷餐具，并利用喷雾器为旋转运动的陶瓷餐具提供均匀全面的粘合喷雾，以提升其自身的粘合性、耐磨性与坚实度；分步烧制实现循序式的升降温，可避免传统烧制技术下因温度骤升骤降而造成的气泡和陶瓷餐具的胚体损毁。
附图说明
图1为本发明提出的一种提高陶瓷餐具坯体强度的烧制窑炉的结构示意图；
图2为本发明提出的一种提高陶瓷餐具坯体强度的烧制窑炉的A部分结构放大图。
图中：1窑体、2炉体、3承重凸缘、4滤板、5上腔、6下腔、7一级电机、8转轴、9转盘、10二级电机、11丝杆、12螺母、13密封板、14支杆、15喷雾器、16温控计、17控制面板、18通风口、19进出料口、20进风口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-2，一种提高陶瓷餐具坯体强度的烧制方法及其窑炉，包括以下步骤：
S1，将陶瓷餐具放置在烧制窑炉中，在烧制窑炉密封状态下，陶瓷餐具在烧制窑炉中以35-40转/min转速水平旋转，同时使烧制窑炉内以0.5-0.7℃/min的速度升温，经50-60min后使烧制窑炉中温度保持55-77℃；
S2，停止供火并停止旋转陶瓷餐具，静置45-55min至烧制窑炉内温度保持35-40℃，开启烧制窑炉15-20min，为烧制窑炉内补充空气，使烧制窑炉内降温至25-30℃；
进一步说明：步骤S1与S2是对陶瓷进行的初次烧制与冷却处理，以对含水量较大的陶瓷餐具进行预热处理，因为烧制窑炉内的温度角度，使得陶瓷餐具中的水分未被大量蒸发消耗，而只是被加热升温但仍存留在陶瓷餐具中；在经过初步冷却后，可使陶瓷餐具整体结构进行初步的热胀冷缩，从而促进陶瓷餐具的结构进行较小程度的收缩。
S3，使陶瓷餐具于烧制窑炉中以15-25转/min转速水平旋转，同时以1.5ml/cm²的剂量向陶瓷餐具均匀喷洒粘合喷雾，静置35-45min；
需要注意的是：通过向陶瓷餐具喷洒粘合喷雾，以为陶瓷餐具提供进一步的加湿作用，避免被二次加热的陶瓷餐具因过度炙烤导致开裂破碎。
S4，密封烧制窑炉并再次向烧制窑炉中供火，使陶瓷餐具以25-30转/min转速水平旋转，使烧制窑炉内以1.5-2℃/min的速度升温，经4.5-5h后使烧制窑炉内温度保持500-600℃；
S5，停止供火并停止旋转陶瓷餐具，向烧制窑炉中持续补充空气15-20min，使烧制窑炉内温度自然冷却至300-450℃；
进一步说明：步骤S4与S5是对陶瓷进行的二次烧制与冷却处理，通过对润湿过后的陶瓷餐具进行快速炙烤加热，以促进陶瓷餐具自身机构全面收缩，同时促进陶瓷餐具对粘合喷雾进行全面吸收；在此加热过程中，可使陶瓷中80%的水分被蒸发消耗，以实现较高程度的除湿定型操作。
S6，密封烧制窑炉并再次向烧制窑炉中供火，使陶瓷餐具以15-25转/min转速水平旋转，使烧制窑炉内以5-6℃/min的速度升温，经4-4.5h后使烧制窑炉内温度保持750-800℃，静置30-45min后开启烧制窑炉自然冷却至室温得胚体。
通过三次烧制加热与冷却后的陶瓷餐具可实现最终定型，且使粘合喷雾完全融入陶瓷餐具中，从而对陶瓷餐具结构进一步地紧密粘合。
所述步骤S1与步骤S4中烧制窑炉始终为密封状态，在此过程中，利用燃料燃烧可将烧制窑炉内的空气进行全面消耗，且步骤S3与步骤S5中烧制窑炉始终为开启状态，通过开启烧制窑炉一方面可实现自然冷却，同时也可以为二次烧制提供氧气供应。
所述步骤S2与步骤S6静置过程烧制窑炉为密封状态，且自然冷却过程烧制窑炉为开启状态。
所述粘合喷雾由22-25重量份过硼酸钠、30-35重量份蒸馏水、15-18重量份粘合剂、23-25重量份二氧化硅、12-18重量份丙烯酸乳液与5-10重量份钛白粉及7-10重量份中空玻璃微珠混合而成。
需要说明的是：
第一，通过向粘合喷雾中添加过硼酸钠、粘合剂与二氧化硅，可使陶瓷在受热过程中粘合喷雾全面渗入陶瓷餐具中，实现最大程度的吸收，且有助于帮助陶瓷餐具表面进行收缩，提升陶瓷餐具的表面光滑性与结构强度，避免陶瓷餐具在冷却收缩过程中出现气泡和裂纹；
第二，向粘合喷雾中添加丙烯酸乳液，因为丙烯酸乳液具有良好的粘接性，适于在各种复杂环境下保持稳定，且保光保色性较好，有助于提升陶瓷餐具外观的美观性；
第三，因为中空玻璃微珠具有质轻、抗压与化学性质稳定的特性，使得粘合喷雾同时具有轻薄、高度强韧且稳定的效果，同时，因为中空玻璃微珠导热系数较小，使得粘合喷雾本身不会吸附大量的高温热量，使得陶瓷餐具能够在复杂环境下保持结构稳定；
第四，一定量的钛白粉可以起到遮盖黑点的作用，以提升陶瓷的美观效果，进一步地，钛白粉极有稳定的化学性能，能够增强陶瓷餐具本身的化学稳定性：一方面，通过提高粘合喷雾自身结构的机械性，以使充分吸收粘合喷雾的陶瓷餐具在高温强光炙烤下避免出现裂纹和破碎，另一方面，也可以增强陶瓷餐具自身各层次之间的严密性，有效减少紫外线与水分的渗透，从而起到保护作用。
窑体1下端位于炉体2中，本方案中窑体1与炉体2定义为可拆卸的安装结构，以便于对窑体1与炉体2进行区分处理，上述步骤中的烧制窑炉特指窑体1，且窑体1中一体设有滤板4，窑体1由滤板4分割成上腔5与下腔6，窑体1上端设有一级电机7，且上腔5中转动设有与一级电机7输出轴相连接的转轴8，且转轴8上固定套设有转盘9，转盘9上周向等距开设有限位和放置陶瓷餐具的位置，以确保陶瓷餐具在旋转过程中的稳定性，窑体1外壁上对应设有两个二级电机10，且下腔6两侧中均转动设有与二级电机10输出轴相连接的丝杆11，两根丝杆11上均螺纹连接有螺母12，滤板4两侧下端对应销轴连接有密封板13，需要注意的是，两个密封板13均为半圆结构，二者水平相抵时可对滤板4进行密封，避免炉体2内的明火进入窑体1中，两个密封板13倾斜使得滤板4为不同程度的畅通状态，以使炉体2内的明火进入窑体1中，且螺母12与密封板13之间连接有支杆14，窑体1上螺栓连接有喷雾器15，窑体1内设有温控计16，且窑体1上安装有与温控计16电性连接的控制面板17，窑体1与炉体2上分别开设有由控制面板17控制启闭的通风口18、进出料口19与进风口20。
需要注意的是：温控计16可对窑体1内温度进行实时监控，通风口18、进出料口19与进风口20中均安装有可控阀，通过控制面板17可控制通风口18、进出料口19与进风口20中的可控阀启闭。
炉体2内壁上一体连接有承重凸缘3，且底端开口固定套设于炉体2内的窑体1位于承重凸缘3上端。
一级电机7与二级电机10均为伺服电机，支杆14两端分别与螺母12及密封板13销轴连接，一级电机7与二级电机10的可选用产品型号为MR-J2S-500B或 HC-SFS121的伺服电机。
喷雾器15与进出料口19与上腔5相对应，窑体1内设有与喷雾器15相连通的喷头，以对转盘9上的陶瓷餐具进行均匀喷雾，且通风口18开设于与上腔5相连通的窑体1上端，可通过启闭通风口18使窑体1处于通风与否状态，从而更好地调节窑体1内的温度条件。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种提高陶瓷餐具坯体强度的烧制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将陶瓷餐具放置在烧制窑炉中，在烧制窑炉密封状态下，陶瓷餐具在烧制窑炉中以35-40转/min转速水平旋转，同时使烧制窑炉内以0.5-0.7℃/min的速度升温，经50-60min后使烧制窑炉中温度保持55-77℃；
S2，停止供火并停止旋转陶瓷餐具，静置45-55min至烧制窑炉内温度保持35-40℃，开启烧制窑炉15-20min，为烧制窑炉内补充空气，使烧制窑炉内降温至25-30℃；
S3，使陶瓷餐具于烧制窑炉中以15-25转/min转速水平旋转，同时以1.5ml/cm²的剂量向陶瓷餐具均匀喷洒粘合喷雾，静置35-45min；
S4，密封烧制窑炉并再次向烧制窑炉中供火，使陶瓷餐具以25-30转/min转速水平旋转，使烧制窑炉内以1.5-2℃/min的速度升温，经4.5-5h后使烧制窑炉内温度保持500-600℃；
S5，停止供火并停止旋转陶瓷餐具，向烧制窑炉中持续补充空气15-20min，使烧制窑炉内温度自然冷却至300-450℃；
S6，密封烧制窑炉并再次向烧制窑炉中供火，使陶瓷餐具以15-25转/min转速水平旋转，使烧制窑炉内以5-6℃/min的速度升温，经4-4.5h后使烧制窑炉内温度保持750-800℃，静置30-45min后开启烧制窑炉自然冷却至室温得胚体。
2.根据权利要求1所述的一种提高陶瓷餐具坯体强度的烧制方法，其特征在于，所述步骤S1与步骤S4中烧制窑炉始终为密封状态，且步骤S3与步骤S5中烧制窑炉始终为开启状态。
3.根据权利要求1所述的一种提高陶瓷餐具坯体强度的烧制方法，其特征在于，所述步骤S2与步骤S6静置过程烧制窑炉为密封状态，且自然冷却过程烧制窑炉为开启状态。
4.根据权利要求1所述的一种提高陶瓷餐具坯体强度的烧制方法，其特征在于，所述粘合喷雾由22-25重量份过硼酸钠、30-35重量份蒸馏水、15-18重量份粘合剂、23-25重量份二氧化硅、12-18重量份丙烯酸乳液与5-10重量份钛白粉及7-10重量份中空玻璃微珠混合而成。
5.一种提高陶瓷餐具坯体强度的烧制窑炉，包括窑体（1）与炉体（2），其特征在于，所述窑体（1）下端位于炉体（2）中，且窑体（1）中一体设有滤板（4），所述窑体（1）由滤板（4）分割成上腔（5）与下腔（6），所述窑体（1）上端设有一级电机（7），且上腔（5）中转动设有与一级电机（7）输出轴相连接的转轴（8），且转轴（8）上固定套设有转盘（9），所述窑体（1）外壁上对应设有两个二级电机（10），且下腔（6）两侧中均转动设有与二级电机（10）输出轴相连接的丝杆（11），两根所述丝杆（11）上均螺纹连接有螺母（12），所述滤板（4）两侧下端对应销轴连接有密封板（13），且螺母（12）与密封板（13）之间连接有支杆（14），所述窑体（1）上螺栓连接有喷雾器（15），所述窑体（1）内设有温控计（16），且窑体（1）上安装有与温控计（16）电性连接的控制面板（17），所述窑体（1）与炉体（2）上分别开设有由控制面板（17）控制启闭的通风口（18）、进出料口（19）与进风口（20）。
6.根据权利要求5所述的一种提高陶瓷餐具坯体强度的烧制窑炉，其特征在于，所述炉体（2）内壁上一体连接有承重凸缘（3），且底端开口固定套设于炉体（2）内的窑体（1）位于承重凸缘（3）上端。
7.根据权利要求5所述的一种提高陶瓷餐具坯体强度的烧制窑炉，其特征在于，所述一级电机（7）与二级电机（10）均为伺服电机，支杆（14）两端分别与螺母（12）及密封板（13）销轴连接。
8.根据权利要求6所述的一种提高陶瓷餐具坯体强度的烧制窑炉，其特征在于，所述喷雾器（15）与进出料口（19）与上腔（5）相对应，且通风口（18）开设于与上腔（5）相连通的窑体（1）上端。
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