Introductie

De afgelopen jaren heeft de keramische tegelindustrie grote veranderingen ondergaan. Voor deze materialen zijn de productieprocessen zeer innovatief, met een volledig geautomatiseerd productieproces dat een hoge kwaliteit en productiviteit oplevert.

Fabrikanten van keramische tegels ervaren een veelvoorkomend defect in hun productieproces dat de kwaliteit van hun eindproduct negatief beïnvloedt, namelijk het gebrek aan kleuruniformiteit tussen tegels van hetzelfde model. Volgens verschillende onderzoeken wordt dit defect op twee manieren veroorzaakt: ten eerste door een inconsistentie in de aard van de gebruikte materialen voor decoratie (lichaam, engobes, glazuren, inkten, enz.) en ten tweede door onjuiste verwerking, voornamelijk in de toepassing van engobes en glazuren, maar ook in de decoratie- en bakprocessen.

Aanvraag

De meeste huidige belglazuurtoevoersystemen maken gebruik van een metalen pijp waarbinnen het glazuur wordt toegevoerd met behulp van een pompsysteem door de bovenkant, waarbij een constante hoogte wordt bereikt via een overloopsysteem. Het overloopsysteem kan, afhankelijk van de fabrikant, in verschillende vormen voorkomen. Een mondstuk met afgeknotte kegel aan de onderkant van deze pijp is uitgerust met een klep waarmee u handmatig kunt regelen hoeveel glazuur er op de bel gaat, waardoor de hoeveelheid glazuur die op de tegels wordt aangebracht, wordt aangepast. In de directe omgeving van de klep bevindt zich een recht leidinggedeelte waarvan de diameter overeenkomt met de uitlaatdiameter van de klep, en aan het andere uiteinde van die buis bevindt zich een mondstuk met een constante diameter, waardoor de glazuursuspensie op de bel stroomt.

Viscositeit bij beglazingen

In keramiek wordt doorgaans begrepen dat viscositeit verwijst naar de mate van vloeibaarheid van een slurry, suspensie of verdunning (bijvoorbeeld 'afschuifkracht' wordt gebruikt bij het bespreken van viscositeit, terwijl ingenieurs viscositeit begrijpen als lagen van moleculen of deeltjes die wrijving tegen elkaar vertonen ). Het tegengestelde concept van vloeibaarheid is viscositeit. Slurries die viskeus zijn, hebben geen vloeibaarheid en zijn daarom dik. De viscositeit wordt gemeten door laboratoriuminstrumenten die viscositeitsmeters worden genoemd en die het resultaat opleveren in een eenheid die evenwicht wordt genoemd. Hoe hoger het poisegetal, hoe viskeuzer de slurry.

Kleurvariaties, variaties in de laagdikte en scheuren worden allemaal veroorzaakt door variaties in de glazuur. Monitoring en controle van de viscositeit verminderen defecten aanzienlijk. Gebrek aan kleuruniformiteit tussen tegels is vaak te wijten aan variaties in de afvoersnelheid van conventionele glazuurtoevoersystemen voor kloktoepassingen, vanwege variaties in de viscositeit van het glazuur in de roer- en pomptanks. Deze viscositeitsvariaties, voornamelijk veroorzaakt door temperatuurschommelingen in het glazuur, veroorzaken aanzienlijke variaties in de hoeveelheid glazuur die op keramische tegels wordt aangebracht, wat kan leiden tot kleurverschillen. Zoals hieronder weergegeven, veroorzaakt variatie in de viscositeit van het glazuur variaties in de afvoersnelheid als gevolg van variaties in de mechanische energieverliezen die het ondervindt tijdens de doorvoer.

Bubbels en gaatjes

Tijdens en na het bakken zijn er altijd belletjes aanwezig in een glazuur. Desalniettemin, als de bellen te groot zijn en niet uitgehard tijdens het bakken, zullen ze verschijnen als defecten op het glazuuroppervlak.

Omgekeerd worden gaatjes veroorzaakt door gassen uit het lichaam, die grotere gaten vormen wanneer het glazuur niet vloeibaar genoeg is om te "genezen".

Een geschikte dikte van de omhullingslaag kan de grootte van de bellen die door de glazuurlaag reizen, verminderen. Dan kan het aanpassen van de viscositeit van het gesmolten glazuur op een van de volgende twee manieren helpen:

• hogere viscositeit: bellen blijven onder het glazuuroppervlak
• zeer lage viscositeit: bellen verplaatsen zich snel door het glazuur

Dimples

Het sinaasappelschildefect treedt op wanneer bellen niet kunnen ontsnappen uit een glazuur vanwege de hoge oppervlaktespanning en viscositeit en onder het glazuuroppervlak blijven. Door afkoeling zullen de bellen krimpen, waardoor een depressie op het glazuuroppervlak achterblijft.

golving

Een glazuuroppervlak met golven wordt meestal veroorzaakt door een hoge viscositeit van het gesmolten glazuur, dat tijdens het bakken niet kan uitzetten. Meestal is de eerste oplossing het verhogen van de temperatuur of de inweektijd in de oven, maar ook kaolien is belangrijk. Hoe fijner de kaolien, hoe beter de gladheid van het oppervlak.

Huidige methoden voor viscositeitscontrole:

De controlemethode die wordt gebruikt om de variaties in de glazuurstroomsnelheid te corrigeren, bestaat uit het uitvoeren van regelmatige handmatige metingen (in het beste geval elk half uur) van het grammage dat wordt aangebracht op een metalen controleplaat die is gemaakt om het glazuurgordijn te passeren dat is gemaakt door de bel, zodat wanneer de gemeten hoeveelheid glazuur afwijkt van de vooraf ingestelde waarden, de operator de klep zal aanpassen om het glazuurdebiet te verhogen of te verlagen.

Deze manier van werken, gezien de periodiciteit, zorgt er niet voor dat een consistente hoeveelheid glazuur wordt aangebracht en leidt tot defecten die samenhangen met een gebrek aan kleuruniformiteit in het eindproduct.

Een voorbeeld: hoe viscositeit en dichtheid worden beheerd in een typische machine voor het aanbrengen van glazuur

De mengmachine begint met een precursor met hoge dichtheid, die vaak een hoge dichtheid heeft van 1.9-2.1 g/cc. Deze heeft mengers en ventielen voor het regelen van diverse voersoorten. Vaak wordt de dichtheid handmatig of met een inline-sensor gemeten, maar de viscositeit wordt bijna altijd per kopje gemeten, omdat er tot nu toe geen betrouwbare sensor beschikbaar was die herhaalbare metingen gaf.

De mengmachine voegt vervolgens additieven, water en mineralen toe om de dichtheid en viscositeit goed te krijgen. De algemene applicatiedichtheid is ongeveer 1.3 tot 1.6 g/cc. Viscositeit is wat de operators tot nu toe gebruiken met een Ford 4 mm cup.

Glazuur is een zeer complexe vloeistof waarbij de gebruikte viscositeitsmodificatoren vaak een bepaalde leeftijd hebben. Hun viscositeit kan in een paar uur tijd dramatisch veranderen, terwijl de dichtheid gelijk blijft. Dit betekent dat een glazuur van perfect bruikbaar naar onbruikbaar kan gaan. Dit maakt de noodzaak van goede viscositeitscontrole/-bewaking nog belangrijker. Een van de componenten van het glazuur is lijm, wat grote veranderingen in viscositeit veroorzaakt.

Bron: ONTWIKKELING VAN EEN BEGLAZINGSSYSTEEM ONGEVOELIG VOOR VARIATIES IN GLAZVISCOSITEIT, G. Mallol et. al.

Een inline sensor voor eenvoudige integratie in glazuurvoorbereiding en coatingsystemen

Rheonics sensoren zijn plug-and-play-automatisering. De inline viscometer kan met een eenvoudige montage in elke tank of leiding worden geïnstalleerd. De hele operatie van het installeren van de sensor en het starten van de real-time meting van de viscositeit duurt minder dan 30 minuten. Rheonics sensoren hebben een ingebouwde temperatuurmeting, waardoor zowel de viscositeit als de temperatuur van het slurrymengsel in alle stadia kunnen worden bewaakt – van het mengen tot het coaten. Viscositeitsmetingen kunnen worden gecompenseerd voor de temperatuur, wat essentieel is voor het garanderen van een consistente productie bij typische dagelijkse en seizoensgebonden temperatuurschommelingen.

De viscositeitsmeter is hermetisch ingekapseld en ongevoelig voor externe machinegeluiden - daarom worden de prestaties niet beïnvloed door turbulentie en vloeibare niet-homogeniteit. Geautomatiseerde online viscositeitsmeting via SRV of een SRD elimineert de variaties in monstername en laboratoriumtechnieken. De sensor is geïnstalleerd in de meng-/coatingtank en meet continu de geformuleerde systeemviscositeit (en dichtheid in geval van SRD). Consistentie van de keramische beglazingsvloeistof wordt bereikt door automatisering van het doseersysteem via een procescontroller op basis van realtime viscositeits- en temperatuurmetingen.

Tijdens het slurrybereidingsproces voorafgaand aan het coaten (en zelfs tijdens het coaten door middel van dompelen) kan het mengproces worden gevolgd Rheonics sensoren, die kunnen verifiëren of het gehalte aan vaste stoffen en de homogeniteit (stabiliteit) optimaal zijn, zonder zich zorgen te hoeven maken over een groot aantal factoren die daarop van invloed kunnen zijn. Inline viscositeitsbeheer met de Rheonics sensoren kunnen de meest voorkomende problemen helpen verlichten, zoals kleurverschillen, variaties in de laagdikte en scheuren die de kwaliteit van eindproducten negatief kunnen beïnvloeden.

Rheonics biedt een geïntegreerd, zelfstandig systeem voor het bewaken en regelen van viscositeit, dichtheid en pH. Rheonics Het Slurry Monitoring and Control-systeem maakt gebruik van inline viscositeitsmeters en inline pH-sondes om de viscositeit, temperatuur en pH van de slurry in realtime te bewaken. Correctiekleppen worden bediend om de juiste dosering toe te voegen en zo absolute controle over de slurryeigenschappen te garanderen gedurende het hele meng- en coatingproces.

Nu fabrikanten proberen flexibeler te worden in het aanpassen aan de eisen van de industrie, begrijpen ze de noodzaak om te investeren in R&D-activiteiten en geavanceerde procescontroletechnologieën om nieuwe formuleringen met op maat gemaakte kenmerken te ontwikkelen.  Rheonics inline viscometers geven fabrikanten mogelijkheden voor beglazingswerkzaamheden van topkwaliteit en een grote verscheidenheid, met de minste betrokkenheid van operators op de fabrieksvloer – een aanzienlijk voordeel ten opzichte van andere meetalternatieven of procescontroleoplossingen. Gegevens verstrekt door de Rheonics Viscositeitsmeters en geïntegreerde oplossingen helpen leercurves te versnellen en maken frequentere wisselingen van slurrysamenstelling mogelijk, wat bijdraagt aan een hulpbronnenefficiënter, zuiniger en groener productieproces. Inline blending met continue viscositeitsbewakingsoplossingen lost grote uitdagingen op in batchproductieprocessen, zoals verliezen tijdens productwisselingen en inefficiënties in de materiaalverwerking bij een receptgebaseerde aanpak. Het ondersteunt het eenvoudig opschalen van processen.

Unieke voordelen bij de Rheonics inline online viscometer SRV en dichtheidsmeter SRD voor het mengen en coaten van keramische glazuren omvatten:

• Werkt nauwkeurig in bijna alle coatingsystemen met een breed scala aan samenstellingen / formuleringen
• Handhaaft de ingestelde viscositeit van de slurry in mengtanks, ongeacht temperatuur- en vochtigheidsschommelingen, staat van mengapparatuur, substraten, oplosmiddelen, formuleringen of doseringsbestanddelen
• Robuuste, hermetisch afgesloten sensorkop. Sensorsonde kan inline met alle standaard CIP / SIP-processen worden gereinigd, of handmatig met een bevochtigde doek, zonder dat demontage of herkalibratie nodig is
• Geen bewegende delen die verouderen of vervuilen met bezinksel
• Ongevoelig voor fijnstof; geen nauwe gaten om te vervuilen met fijnstof
• Alle natte onderdelen zijn van 316L roestvrij staal - geen corrosieproblemen
• Gecertificeerd onder ATEX en IECEx als intrinsiek veilig voor gebruik in gevaarlijke omgevingen
• Breed operationeel bereik en eenvoudige integratie - Sensorelektronica en communicatie-opties maken het uiterst eenvoudig om industriële PLC- en besturingssystemen te integreren en in te voeren

Rheonics ontwerpt, produceert en verkoopt innovatieve vloeistofdetectie- en monitoringsystemen. Precisie gebouwd in Zwitserland. Rheonics'in-line viscometers en dichtheidsmeters hebben de gevoeligheid die vereist wordt door de toepassing en de betrouwbaarheid die nodig is om te overleven in een zware werkomgeving. Stabiele resultaten – zelfs onder ongunstige stromingsomstandigheden. Geen effect van drukval of stroomsnelheid. Het is evenzeer geschikt voor kwaliteitscontrolemetingen in het laboratorium. U hoeft geen enkel onderdeel of parameter te wijzigen om over het volledige bereik te meten.