CN1955142A - 连续地制备用于陶瓷制品制造的粉末状彩色材料的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种制备用于陶瓷制品制造的粉末状彩色材料的方法，包括以下操作步骤：制备中性色料浆；向液－固混合器(40)中供给预定量的所述中性色料浆；向液－固混合器(40)中供给计量好的粉末状的着色剂材料；以及在液－固混合器(40)中把中性色料浆和粉末状的着色剂材料混合在一起，以获取彩色料浆。

Description

连续地制备用于陶瓷制品制造的 粉末状彩色材料的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种制备粉末状材料的方法和设备，用于制备粉末状材料以构成用于制造细瓷瓷砖、一次烧成的瓷砖及其它类似瓷砖等陶瓷制品的基料或初始产品。

背景技术

所述的基料或初始材料是已知的，其由一般通过对精磨陶瓷原料的水悬浮液(通常称为料浆)进行雾化同时干燥而获取的基本上尺寸规则的大量微粒组成。

所述的料浆能够具有中性色，因此使基料具有它们的构成原料的典型颜色，或者可替换地是所述料浆能够被人工着色来赋予所述基料某种特定的颜色。

根据当前技术，基本上通过下面的操作步骤来获取彩色料浆：

-制备一种含有水，原料以及着色剂物质的高浓度混合物，

-利用合适的磨机或者叶轮型分散机使所述的混合物均质化，以获取一种浓缩的彩色料浆，

-用泵把该浓缩的彩色料浆传送到一系列设有搅拌器的储池中，搅拌器使该料浆保持悬浮状态，以及

-把该浓缩的彩色料浆送到一个静态混合器中，在静态混合器中该浓缩的彩色料浆与预定量的中性色料浆均匀混合，以获取不同色调的料浆。

这种已知方法的广泛使用已经使高质量的彩色料浆能够获取，但是作为一种不连续的工艺其也已经显示出了各种各样的缺陷。

第一个缺陷是每次需要生产大量的同一颜色的彩色料浆，它只能在色调方面被显著地修改。

这个事实意味着生产周期的极度刻板，它需要许多大型储池，并需要储存大量的材料，同时伴随着设备和运行成本的增加。

第二个重要的缺陷是每次制备不同颜色的料浆时都需要清洗磨机或者叶轮型分散机，或者需要提供许多个用于均质化的磨机或者叶轮型分散机，每一个都专用于某一种特定颜色料浆的生产。

显而易见，这样也大大增加了料浆的生产成本和设备的运行成本和装备成本。

发明内容

本发明的目的就是在简单、合理和低成本的解决方案框架内克服所述的缺陷。

通过这样一种连续地制备用于陶瓷制品生产的粉末状的彩色材料的方法来实现上述目的，该方法包括以下操作步骤：

-制备中性色料浆；

-向液-固混合器中供给预定量的所述中性色料浆；

-向液-固混合器中供给计量好的粉末状的着色剂材料；以及

-在液-固混合器中将中性色料浆和粉末状的着色剂材料混合在一起，以在液-固混合器的出口处获取彩色料浆的连续流。

通过这种方案，陶瓷磨机能够方便地仅用于生产中性色料浆，而不需要进行频繁的清洗操作，因此降低设备成本。

此外，对于生产的中性色料浆来说仅需要对制造瓷砖的必需的量进行着色，这使得生产非常灵活并可大大降低材料的库存，从而显著节省运行成本。

附图说明

借助附图，通过阅读随后以非限制实施例方式提供的说明，进一步的特点和优点将会显而易见，其中：

图1是一个用于根据本发明的方法制备彩色料浆的设备示意图；

图2是图1所示设备的混合装置的第一实施例示意图；

图3是图1所示设备的混合装置的第二实施例示意图；

图4示出了第一种可替代系统，其用于将粉末状着色剂材料送到图1所示设备的混合装置中；

图5示出了第二种可替代系统，其用于将粉末状着色剂材料送到图1所示设备的混合装置中；

图6是用于图1所示设备的控制系统的功能框图；

图7是本发明的一个更进一步实施例。

具体实施方式

图中由数字1表示的设备是这样一个设备，其用于由中性色料浆和粉末状着色剂材料连续地制备彩色料浆。

中性色料浆是一种精磨原料的水悬浮液，其用通常的连续的或者不连续的磨机(未示出)采用已知的生产工艺生产，因此不再更进一步描述。

为了通过连续雾化获取大量的用作瓷砖生产基料的固体彩色微粒，着色剂材料包含大量的主要由氧化物组成的着色剂粉，从而可赋予中性色料浆特定的均匀的色彩。

特别地，为了使料浆获取任何期望的色彩，所述的着色剂材料可仅包含一种着色剂粉，或者根据合适的“配方”按照一定比例混合在一起的多种不同颜色的着色剂粉。

具体来说，着色剂材料的成分是在生产之前的实验室设计阶段确定的，这个阶段基本上分为两个连续的传统上称为“配方工程”和“预生产分析”的子阶段。

在配方工程期间，用分光光度计分析要生产的颜色的范围，从而以将要使用的商用着色剂粉和可用于生产的中性色料浆为基础对可能的配方进行调制。

在预生产分析期间，在实验室使用进入生产时要用的材料来获取根据工程阶段调制的配方进行着色的陶瓷样品。用分光光度计分析干燥了的样品，如果需要，对配方进行修正。然后对分光光度计的结果进行核对，并重复该过程直到得到满意的色彩参数。

如图1所示，设备1包括一个用于储存预先制备好的中性色料浆的储池2，该储池设有一个搅拌器以使所述的中性色料浆一直维持悬浮状态。一个泵3传送储池2中的材料并把预定量的中性色料浆提供给混合装置4，其中被传送的中性色料浆的流量通过位于泵3的传送管路中的流量计5进行测量。同时将一定量的来自投料装置6的粉末状的着色剂材料提供给混合装置4，从而使所述的着色剂材料和中性色料浆均匀混合，以在其出口处获取彩色料浆的连续流。

然后彩色料浆被送到并通过合适的过滤网7，并最终被提供给常规雾化器(未示出)的料槽8，雾化器可以把彩色料浆分成细微的雾滴，细微的雾滴在热空气流中干燥，从而获取大量的在瓷砖制造中作为基料使用的固体彩色微粒。

根据本发明的一个重要方面，中性色料浆的供给，粉末状着色剂材料的供给以及它们在混合装置4中的混合这些操作发生在一个连续的工序中，因此在任何时候一次只需要制备用于瓷砖生产所精确必需的彩色料浆的量，这样可大大降低库存和设备1的运转和安装成本。

根据本发明更进一步的一个重要方面，设备1设有一个控制系统，该控制系统可以检测获取的彩色料浆的色彩，把测量后的色彩参数与期望的色彩参数进行比较，并通过反馈来调节提供给混合装置4的中性色料浆和着色剂材料的相对量，来获取期望色彩的料浆。

如图6所示，所述的控制系统包括一个对所获取的彩色料浆进行监测的分光光度计9：周期性地从料槽8中提取彩色料浆样品，然后干燥和烧制，然后用分光光度计9进行分析。

分光光度计9与逻辑装置10相连，在逻辑装置10中存储有配方工程阶段确定的色彩参数，逻辑装置10同时与流量计5相连。

所述的逻辑装置10将测量后的色彩参数与期望的色彩参数进行比较，并且逻辑装置将基于瞬时供给混合装置4的中性色料浆的流量对泵3和着色剂材料投料系统6的操作进行调节，以在必要时修正后者的成分和/或供给混合装置4的中性色料浆和着色剂材料的相对量。

根据如图2所示的第一实施例，混合装置4包括一个液-固混合器40，其由泵3的传送管路和着色剂材料投料装置6供给，以及一个位于所述液-固混合器下游的泵41，其强制使获取的彩色料浆进入雾化器料槽8。

用这种方式，从储池2中抽取的全部中性色料浆流横穿所述液-固混合器40，因此液-固混合器40可以直接赋予所述料浆最终设备1需要的色彩。

根据如图3所示的混合装置4的替代实施例，泵3的传送管路被分成两个独立的管路，其中为液-固混合器40供给的第一管路42设有一个流量计43和一个调节阀44，第二管路45作为一个旁路。

在液-固混合器40下游，泵41为液-液混合器46供给，所述旁路管路45也为混合器46供给。

用这种方式，在阀44调节下，从储池2中抽取的中性色料浆流只有一部分横穿所述液-固混合器40，这样得到的浓缩彩色料浆然后与来自旁路管路45中的中性色料浆的其余部分在液-液混合器46中进行混合，以获取最终的彩色料浆。

通过这种解决方式，可以使液-固混合器40的尺寸比第一实施例中的小，这样设备的大小和成本具有显而易见的优势。

值得注意的是，各种各样能够有效地满足设备1功能需要的并独立于本实施例中为混合装置4选择的液-固混合器已经被大量商业化生产，下面通过举例的方式列出：NETSZCH生产的型号PSI MIX，YTRON生产的型号XC，BACHILLER生产的型号BACHLIN，ROSS生产的型号SLIM以及ARDEBARINCO生产的型号DISPERSHEAR。

根据图1所示的第一实施例，着色剂材料投料装置6包括多个分配器50，每一个分配器50包括一个上部料斗51和一个位于料斗51下端出口处的抽取-分配系统。

所述的抽取-分配系统由一个螺旋抽取系统52和一个带有突出传送带53的分配系统组成。这种结构只是作为示例但并不仅仅局限于此。每一个分配器50盛放一种特定颜色的着色剂粉，并根据逻辑装置10中预设的配方连续地(包括同时地)将计量好的所述着色剂粉分配到传送带54上。

传送带54连续将着色剂粉直接传送到液-固混合器40中。

图4和图5分别给出了两个可替换实施例，粉末材料投料装置于6包括装置55，装置55用于制备不同颜色的着色剂粉的均质混合物，以及一个分配器56，其用于连续地将计量好的所述均质混合物分配到混合装置4的液-固混合器40中。

具体来说，所述的分配器56包括一个用于装载着色剂粉均质混合物的上部料斗57，以及一个位于料斗57下端出口处的分配系统58。

用于制备着色剂粉混合物的装置55包括多个分配器59，每一个该分配器盛放一种特定颜色的着色剂粉，并且不连续地将计量好的所述着色剂粉分配到传送带60上，传送带60把所述着色剂粉传送到间歇式固-固混合器61中。

在如图4所示的实施例中，所述的固-固混合器61把所获取的着色剂粉混合物直接释放到分配器56的上部料斗57中，上部料斗57作为一个缓冲库用来使固-固混合器61的不连续操作与混合装置4的连续操作相容。

根据图5所示的实施例，固-固混合器61把着色剂粉混合物释放到一个集装装置62中，集装装置把着色剂粉混合物收集在尺寸合适的大袋子中。

然后将所述袋子中的混合物不连续地装载到分配器56的上部料斗57中，在这种情况下上部料斗再次作为用于连续地为混合装置4供料的缓冲库。

这种方案的优点是可以把制备粉末状着色剂材料的步骤与制备彩色料浆的步骤分离，这样可以产生库存以使这两个步骤彼此独立地操作，从而粉末状着色剂材料的制备可以委托给外部厂商例如陶瓷染色厂。

图7是本发明的一个变形，这里仅对新的前面未提及的部件进行描述。图7中所有与已经描述过的部件相同的部件采用与前相同的附图标记。

图7中所示的设备与已经阐述过的实施例的不同之处在于一个液面指示器80与料槽8相结合，液面指示器用以测量容纳在料槽中的料浆量。液面指示器80与本发明的控制系统相连，控制系统基于测量值改变流入料槽中的料浆流量，以使料槽中的料浆液面总是处于由操作者根据生产需要预设的最小值和最大值之间。

由于用来在瞬变泵送阶段把通过泵3泵送的中性色料浆向储池折回的装置的存在，图7中所示的设备也不同于前面描述过的设备。这些装置包括一个位于泵3的传送管路和储池2之间的旁通管路12。两个阀13和14与旁通管路12相联合，阀13位于混合装置4的上游，阀14位于旁通管路12中。如所述的那样，旁通管路12及阀13和14的功能是在泵3的初始瞬变阶段，即，从泵启动到达到工作流量期间，把泵3泵送的中性色料浆送回到储池2中。在这期间，打开阀14同时关闭阀13。阀13和14由设备控制系统进行控制，控制系统利用流量计5测量瞬时泵流量。当泵达到它的工作流量时，控制系统关闭阀14来封闭旁通管路，同时打开阀13从而把液体传送到混合装置4中。

最后，值得注意的是水平传感器80和旁通管路12都可以用在本发明的其它实施例中。

实践应用中可以相据本发明进行大量的修改，但不会背离如下面的权利要求所述的发明思想范围。

Claims (28)

1、一种制备用于制造陶瓷制品的粉末状彩色材料的方法，该方法包括以下操作步骤：

-制备中性色料浆；

-向液-固混合器(40)中供给预定量的所述中性色料浆；

-向所述液-固混合器(40)中供给计量好的粉末状的着色剂材料；以及

-在液-固混合器(40)中把中性色料浆和粉末状的着色剂材料混合在一起，以获取彩色料浆。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于连续地执行中性色料浆的供给、着色剂材料的供给及其混合。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包括以下操作步骤：

-向液-液混合器(46)中供给预定量的离开液-固混合器(40)的浓缩的彩色料浆；

-向所述的液-液混合器(46)中供给预定量的中性色料浆；以及

-在液-液混合器(46)中混合浓缩的彩色料浆和中性色料浆，以获取期望色调的彩色料浆。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包括以下操作步骤：

-测量由上述工序产生的彩色料浆得到的陶瓷样品的色彩；

-将测量的色彩参数与预定的期望色彩参数进行比较；以及

-通过反馈来调节混合在一起的中性色料浆和着色剂材料的相对量，以获取期望色彩的彩色料浆。

5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的着色剂材料以多种不同颜色着色剂粉的形式被供给。

6、根据权利要要求1所述的方法，其特征在于所述的着色剂材料以不同颜色着色剂粉的混合物形式被供给。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于所述的着色剂粉的混合物通过下列操作步骤制备：

-向固-固混合器(61)中供给计量好的不同颜色的着色剂粉；以及

-在固-固混合器(61)中混合所述的着色剂粉，以获取期望的混合物。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于直接向液-固混合器(40)中供给所得到的着色剂粉的混合物。

9、根据权利要求7所述的方法，其特征在于把所得到的着色剂粉的混合物收集在袋子中，袋子中的混合物被用来提供给液-固混合器(40)。

10、一种制备用于制造陶瓷制品的粉末状彩色材料的设备，其包括：用于制备中性色料浆的装置，用于向混合装置(4)中供给预定量的所述中性色料浆的装置，和用于向所述混合装置(4)中供给粉末状着色剂材料的装置，从而将中性色料浆和粉末状着色剂材料混合在一起以获取彩色料浆。

11、根据权利要求10所述的设备，其特征在于所述的中性色料浆供给装置，所述的用于供给粉末状着色剂材料的装置以及所述的混合装置(4)连续运转。

12、根据权利要求10所述的设备，其特征在于所述的中性色料浆供给装置包括一个储池(2)和一个用于将中性色料浆流从所述的储池(2)传送给混合装置(4)的泵(3)。

13、根据权利要求10所述的设备，其特征在于还包括用于测量被传送给混合装置(4)的中性色料浆的量的装置(5)。

14、根据权利要求10所述的设备，其特征在于所述的混合装置(4)包括至少一个用于将中性色料浆和粉末状着色剂材料混合在一起的液-固混合器(40)。

15、根据权利要求14所述的设备，其特征在于所述的混合装置(4)还包括液-液混合器(46)，用于将离开液-固混合器(40)的预定量的彩色料浆供给到液-液混合器(46)中的装置，以及用于向所述液-液混合器(46)中供给预定量的中性色料浆的装置，以把彩色料浆和中性色料浆混合在一起以获取期望色调的彩色料浆。

16、根据权利要求10所述的设备，其特征在于还包括用于测量彩色料浆色彩的传感器(9)，和用于将测量的色彩参数与预定的期望色彩参数进行比较的逻辑装置(10)，为了获取期望色彩的彩色料浆，逻辑装置(10)对中性色料浆供给装置和着色剂材料供给装置进行调节。

17、根据权利要求16所述的设备，其特征在于所述的传感器包括分光光度计(9)。

18、根据权利要求10所述的设备，其特征在于所述的着色剂材料是多种不同颜色的着色剂粉，用于将该着色剂材料向混合装置(4)供给的装置包括多个用于分配计量好的所述着色剂粉的分配器(50)。

19、根据权利要求18所述的设备，其特征在于所述的分配器(50)把着色剂粉释放在同一个传送带(54)上，传送带(54)把它们传送给混合装置(4)。

20、根据权利要求10所述的设备，其特征在于所述的着色剂材料是不同颜色的着色剂粉的混合物，用于将该混合物向混合装置(4)供给的装置包括一个用于分配计量好的所述混合物的分配器(56)。

21、根据权利要求20所述的设备，其特征在于还包括用于制备所述着色剂粉混合物的装置(55)。

22、根据权利要求21所述的设备，其特征在于所述的用于制备所述着色剂粉混合物的装置(55)包括多个用于向固-固混合器(61)供给计量好的所述着色剂粉的分配器(59)。

23、根据权利要求22所述的设备，其特征在于所述的固-固混合器(61)直接把着色剂粉混合物释放到向混合装置(4)供给的分配器(56)中。

24、根据权利要求22所述的设备，其特征在于所述的固-固混合器(61)把着色剂粉混合物释放到一个将其收集在袋子中的集装装置(62)里。

25、根据权利要求10所述的设备，其特征在于所述的混合装置(4)与料槽(8)相连接，料槽(8)用于存储离开混合装置(4)的料浆。

26、根据权利要求25所述的设备，其特征在于所述的料槽(8)联合有一个液面指示器(80)，液面指示器用于指示容纳在所述料槽中的料浆量。

27、根据权利要求12所述的设备，其特征在于还包括在泵瞬变期间将泵(3)泵送的中性色料浆向储池(2)折回的装置。

28、根据权利要求27所述的设备，其特征在于所述的装置包括一个位于泵(3)的传送管路和储池(2)之间的旁通管路(12)，一个位于介于旁通管路(12)和混合装置(4)之间的泵传送管路中的第一阀(13)，以及一个位于旁通管路(12)中的第二阀(14)。

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