Upload
others
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Whitewares IV-1 manufacture 1
Manufacturing Process for Whiteware industry
Part IV (1)
Whitewares IV-1 manufacture 2
Industrial Processes
Milling of non-plastic materials
Mixing of materials in the required proportions to form the body
Preparation of the body in a suitable state for shaping
Shaping (slip casting, plastic, dust pressing)
Drying and fettling
Firing glazingGlost firing anddecoration
Whitewares IV-1 manufacture 3
Ceramic Forming
� Plasticity� Amount of water in body
การเตรยีมเนื้อดินเพื่อขึ้นรปูแบงไดเปน• การขึน้รูปโดยน้ําดินเหลว• การข ึ้นรูปดวยดินเหนียว• การขึน้รูปดวยดินผงชื้น• การขึน้รูปดวยดินผงแหง
For whiteware: slip casting, plastic making or dust pressing
Whitewares IV-1 manufacture 4
วิธีการขึน้รปูตางๆที่เกี่ยวของกับปริมาณน้ําและความดันที่ใช
Whitewares IV-1 manufacture 5
การขึน้รูปของเนื้อผลติภัณฑชนิดตางๆ
25 - 3012 - 25
Whitewares IV-1 manufacture 6
Preparation and purification of whiteware bodiesClay Feldspar Quartz
������������ ���� ����ก������ก���������ก����������ก���ก�� ��!�� ����
���� (A)
Spray dry & sieve
Granulated body ����ก�� (B)
��ก�� ��"���#$ �����!%�!%
De-airing pug
Plastic body (F)
�&��ก�� ���#$ ������������� Rheology
����!%"&��&!���!���'�
Spray dry & sieve
Granulated body ����ก�� (D)
Casting slip (C)
Filter press
Filter press cake
Plastic body (E)
De-airing pug
Granulated body (G)
Partially dry+mill
Whitewares IV-1 manufacture 7
�( ���"&����&)��%�)!��ก������*
+%�)������&)�,�)�����ก���+����"&������"-�.��%�
+%�)���"����%���#�)/ (B)
+%�)�����%���#�)/ ������)���"���+0� (F)
+%�)������1� 223�����'�ก������������ pug (E)������ก
ก����( �����+%�)���"����%���#�)/ (D)
ก����( �����1� 223�����'�ก��������� "��4�%��%���%��� (G)������
��!5�67/���&)���ก���+����,�)���
+%�)��������!5�67/ก������������ก��� (C)���#
���5�67/!��ก�����&)��( ���
Whitewares IV-1 manufacture 8
Applications of body preparation processes
Tile & electrical insulatorTablewareTile, tableware
Filter press, dry (G)
Spray drying (B)Spray drying (D)
granulate
Tableware, electrical insulator
Tablewaretableware
Filter press & pug (E)
Spray drying & intensive mixing (F)Direct preparation
Plastic
Tableware and sanitaryware
Filter pressing & blunging (c)Direct preparation from raw materials
Casting slip
applicationsPreparation processBody form
Whitewares IV-1 manufacture 9
Water contents for various body forms
Jiggering, jolleying, extrusion
19-2423-32plastic
Slip casting27-3537-54Slip
Wet pressing and dust pressing
15-1818-22granulate
Wet basisDry basis
Shaping process
Water content %wtBody form
Whitewares IV-1 manufacture 10
Clay preparation machines
� Milling (บดยอย ลดขนาด)
Primary crushing (3-4 cm)Ex. Jaw crusher, hammer millSecondary crushing (1-3 mm)Ex. Roll crushing
เครื่องบดถาดและลอบด (edge runner)เครื่องบดแบบคอนเหวี่ยง (Hammer mill)
Whitewares IV-1 manufacture 11
���(������������*
Whitewares IV-1 manufacture 12
Ball mill: การบดผสมและทฤษฎีการบด
Whitewares IV-1 manufacture 13
Grinding factors� Speed of the mill� Quantity of grinding media� Size & ratio of grinding media ขึน้กับขนาดของหมอบด� Type of grinding media� Quantity of material and medium� Consistency of the meterial� Initial particle size� Viscosity and density of slip� Deflocculant� Method of loading materials
Whitewares IV-1 manufacture 14
� ความเร็วของหมอบดลูกบดกลิ้งไปตามความเร็วของหมอบด เสียดสีกับวัตถุดิบที่อยูภายใน ทําใหวัตถุดิบถูกบดใหเล็กลง
คํานวณความเร็วรอบหมุนตอนาทีความเร็วรอบสูงสุด/นาที = 29.9 / √(รัศมีภายในหมอ (m)
ความเร็วรอบของหมอบด 60-80% ของความเร็วรอบสูงสุด� การใสวัตถุดิบในหมอบด
ลูกบด 50-55% mill vol.น้ํา 12-20% mill vol.วัตถุดิบ 20-25% mill volชองวาง 20-30% mill vol.
� การแยกขนาดของวัตถุดิบตะแกรงรอน
เมช = จํานวนชองตอ 1 ตร.นิ้วหินแกวและหินฟนมา ผาน 100 เมชดินขาวลาง ผาน 120 เมชดินเหนียวขาวลาง ผาน 200 เมช
Whitewares IV-1 manufacture 15
Quantity of grinding media
� Calculated the volume of inner mill
"&����'#: ���"/ ��)��"��9/
Whitewares IV-1 manufacture 16
ปริมาณของลูกบดใน ball mill
� จากการทดลองจะเห็นไดวา ชวงที่มีระดับลกูบดเทากับ ½ ของปริมาณหมอบด จะเปนชวงที่ใชเวลาในการบดนอยที่สุด และใหการกระจายตัวดีที่สุด ดังนั้นปริมาตรลกูบดที่ใชควรอยูในชวง 50-55 % ของปริมาณหมอบด
Whitewares IV-1 manufacture 17
ลูกบดทีใ่สเทากับ 55% ของปริมาตรหมอบด แตสวนที่เปนปริมาตรเฉพาะของลูกบดจะเปน 60% ของปริมาตรทีป่รากฏ
ปริมาณของลูกบดในหมอบด
ปริมาตรของลูกบดที่อยูในหมอบด = 55% (mill volume) x 60%= 33% (mill volume)
ปริมาณการเติมลูกบด = mill volume x 55% x 60% x density of grinding media= mill volume x 33% x density of grinding media
Whitewares IV-1 manufacture 18
ปริมาตรของชองวางระหวางลูกบดในหมอบด
� ไดจากการหักลบระหวางปริมาตรที่ 55% ของปรมิาตรหมอบด กับปริมาตรของลูกบดที่อยูในหมอบด= (55% - 33%) (mill volume) = 22% mill volume
Whitewares IV-1 manufacture 19
ปริมาตรที่ใชในการบดผสม
� สามารถใสวัตถุดิบไดเทากับปรมิาตรที่เปนชองวางระหวางลูกบดและสวนที่เหลือ แตตองมีชองวางเพื่อใหเกิดการบด 25% ของปรมิาตรหมอบด= (22% + 25%)(mill volume) = 47% mill volume
Whitewares IV-1 manufacture 20
���!���'ก��
ความหนาแนน (100 kg/m3)ลูกบดหินฟลินท 2.4ลูกบดปอรซเลน 2.3ลูกบด steatile porcelain 2.7ลูกบดอะลูมินาหนาแนนสงู 3.6ลูกบดเซอรคอน 3.7เซอรโคเนีย 5.5ลูกบดโลหะ 7.8ลูกบดทงัสเตนคารไบท 15.6
Whitewares IV-1 manufacture 21
เปรียบเทียบ grinding media ตางๆ
Very high5.9-6.1Very highVery highzirconia
Medium2.8-2.9MediumMedium to high
Steatite
Low2.65LowMediumPorcelain
High3.8HighHighAlumina
Low2.6Very lowLowPebble
Grinding efficiency
densitycostWear resist.Types
Whitewares IV-1 manufacture 22
Viscosity and density
� Viscosity �� ��
� Density ���slip ��ก��������� ��� �!"#����$�%��&�ก#%�"#����$�%�'!() ��ก���* ���+� ��, 5-10% 2�� 3����ก'��4��5���ก��$3 #����!ก��)5���4�3�6+� �� "#����$�%��!�ก7� ���2��89ก��"#���:�� #;
Whitewares IV-1 manufacture 23
สารชวยกระจายลอยตัว (deflocculant)� ประสิทธิภาพของสาร ที่มีผลตอการไหลตัวของน้ําสลิป เชน ความหนาแนน และ thixotropy
� ราคาของสารเมื่อเทียบกับปริมาณที่เติมลงในสูตร� ความสะดวกในการใชงานและการเก็บรักษา� ผลขางเคียงที่จะทําใหเกิดตําหนิในผลิตภัณฑ
Whitewares IV-1 manufacture 24
Method of loading
� Batch loading คํานึงถึงลําดับในการเติมวัตถุดิบ สารเติม และน้ํา เพื่อใหประสิทธิภาพในการบดสูงสุด
� Continuous loading ใชการ load แบบ batching scale แบบตอเนื่อง สงไปยงั hopper เหนือ ball mill
Whitewares IV-1 manufacture 25
� เครื่องแยกเหล็ก (magnetic separator)� เครื่องไฮโดรไซโคลน (Hydrocyclone)� เครื่องกวนดิน (Blunger)� เครื่องกวนผสมเร็ว (Rapid-mixer)� เครื่องอัดน้ําออกจากดิน (filter press)จากดินเหลวขนมีน้ํา 50% นําเปนขึ้นรปูตอดวย แปนหมุนหรือ
จิกเกอร� De-watering
Filter pressingSpray drying
Counter-current flow: pressure applied to the slip and the dimensions of the swirl chamber and orifice
Co-current flow: size of granules depend on speed of revolution of the disc.
Whitewares IV-1 manufacture 26
� เครื่องแยกเหล็ก (magnetic separator)� เครื่องไฮโดรไซโคลน (Hydrocyclone)� เครื่องกวนดิน (Blunger)� เครื่องกวนผสมเร็ว (Rapid-mixer)� เครื่องอัดน้ําออกจากดิน (filter press)จากดินเหลวขนมีน้ํา 50% นําเปนขึ้นรปูตอดวย แปนหมุนหรือ
จิกเกอร� De-watering
Filter pressingSpray drying
Counter-current flow: pressure applied to the slip and the dimensions of the swirl chamber and orifice
Co-current flow: size of granules depend on speed of revolution of the disc.
Whitewares IV-1 manufacture 27
Hydrocyclone is used for classifying fineSuspended particles. A 6-inch diameter cone has a capacity of around 100 g.,using an inlet pressure of 33 psi and with a separation range of 30 to 40 microns. Smaller cones will make a finer separation.
Hydrocyclone
Whitewares IV-1 manufacture 28
+��ก� ���� ��� ;,�� <,��
Whitewares IV-1 manufacture 29
Filter press
Hydraulic or mechanical pressure to close press
Whitewares IV-1 manufacture 30
เครื่องไลน้ํา (filter press) และเครือ่งรีดอากาศ (Extrusion)
Whitewares IV-1 manufacture 31
Spray dryer: controlSize and moisture content of the granulation� Feed slip concentration� Atomisation size (slip pressure or speed of disc)� Rate of flow of hot air and slip� Temperature of hot airPugging (de-airing)� Remove air inclusions� Moisture content within the plastic clay body� Max.workability, homogeneous and ready for use in a plastic-
making
� Jiggering (roller-head)� Jollying� Plastic pressing
Whitewares IV-1 manufacture 32
Spray dryers
Co-current: cocurrent spray-dryer with centrifugal atomizer
Mixed flow: spray-dryer withA nozzle atomizer
Whitewares IV-1 manufacture 33
Flow diagram ของการเตรยีมเนื้อผลิตภัณฑวิธีตางๆ
Whitewares IV-1 manufacture 34
การเตรยีมเนือ้ดินควอทซหรือซิลิกา 300 เมชเฟลดสปาร 200 เมชดินผานการลาง 325 เมช
การหาคาความชื้นของวัตถุดิบ
(น้ําหนกัวัตถุดิบเปยก – น้ําหนกัวัตถุดิบแหง)/ น้ําหนักวัตถุดิบแหง x 100
ตัวอยางวัตถุดิบตัวอยาง 100 กรัมอบที่ 110-150°Cน้ําหนกัแหง 88 กรัม
ดังนั้น ความชื้นของวัตถุดิบ = (100-88)/88 x 100 = 13.6%หรือวัตถุดิบแหง 1 กิโลกรัม ตองใชวัตถุดิบชื้น 1136 กรัมควรตรวจสอบความชื้น เปนระยะๆ กอนชั่งวัตถุดิบทุกครั้ง
Whitewares IV-1 manufacture 35
���+������������'#
Whitewares IV-1 manufacture 36
��"&��&��� Extrusion ���ก%���"&����&)�����!0 �'#
Whitewares IV-1 manufacture 37
การขึ้นรูปดวยแปนหมนุ (wheel throwing)� น้ํา และความชื้นในดิน 22-25%
การขึ้นรูปวิธีจิกเกอรและจอลลี่ (jiggering and jollying)� จิกเกอร: แบบพิมพปูนปลาสเตอรโคงนูนเปนรูปจานคว่ํา และใบมีดของแผน
โลหะเปนรูปดานนอกของกนจาน� จอลลี่: ตัวพิมพเปนพิมพเวาลงลึก และใบมีดแผนโลหะ เปนรูปตัดดานใน เชน
ถวยกาแฟ กระถาง ชามกนลึก� ดินสวนเกินประมาณ 25% ของการขึ้นรูป� ความเร็วของจิกเกอรกดดวยมือ 300-400 รอบ/นาที� ความเร็วรอบของเครื่องโรลเลอรเฮด 600-1000 รอบ/นาที� ความเร็วรอบของจิกเกอรขึ้นอยูกับความเหนียวของเนื้อดินและขนาดของชิ้นงาน� แบบพิมพมีความพรุนตัวประมาณ 30% และดูดซึมน้ําเทากันทุกชิ้น� ที่ขอบจานแหงเร็วกวาสวนกลาง ควบคุมโดยการทาน้ํามนัที่พิมพปลาสเตอร
บริเวณขอบจาน� อายุการใชงานของแบบ 190-200 ครั้ง
Whitewares IV-1 manufacture 38
Jiggering and jolleying
Whitewares IV-1 manufacture 39
การขึ้นรูปดวยโรลเลอรแมนชีน (Roller Machine)
� เร็วกวาจิกเกอร� แมพิมพดานลางถูกดดูดวยสุญญากาศ แมพิมพจะหมุนดวยความเร็ว
รอบประมาณ 500 รอบตอนาที หัวโรลเลอรมีรอบหมุนประมาณ 400 รอบตอนาที
� ใชเนื้อดนิมากกวาน้ําหนักผลิตภณัฑ ประมาณ 25% ในการขึ้นรูป� ตัง้อุณหภมูิใหหัวหมุนรอน 90-110°c� แบบพิมพปลาสเตอรคอนขางแข็ง มีอัตราสวนของน้ํานอยกวาพิมพ
จิกเกอร� เนื้อดนิละเอียดผานการบดและนวดดวยเครื่องสญุญากาศมาแลว มี
ความละเอียดมากกวาน้ําดินหลอเพื่อเพิ่มความเหนียว� ตองควบคมุความชืน้ของเนื้อดนิ� อุณหภมูิของหัวหมุนตองควบคมุใหเทากัน � ความเร็วรอบของหัวหมุนและแบบพิมพจะตองมีความสมัพันธกัน
Whitewares IV-1 manufacture 40
เครื่องโรลเลอรเฮดสําหรับทําถวยและจาน
Whitewares IV-1 manufacture 41
ก��!0 �'#+%�)�%�) Roller head
Whitewares IV-1 manufacture 42
ก�����&)������ก��!0 �'#�%�) Roller head
Whitewares IV-1 manufacture 43
การอบแหงกอนถอดแบบ
Whitewares IV-1 manufacture 44
Center Pip Fault
face
back
1.25 cm
Distance across diameter of the plate (cm)Dry-fire
d shrin
kage of thickness
�ก% ! �%,�)4�%������"&��#$�'#,����(��#��4�%��5��!������&)����ก� #������
Whitewares IV-1 manufacture 45
���(����ก������ ��ก����
Whitewares IV-1 manufacture 46
การขึ้นรูปถวยชามดวยวิธีอัดดนิผง (powder pressing)
� เครื่องอัดไฮโดรลิกที่มีกําลังแรงอัดสูง แมพิมพทําจากเหล็กชุบแข็งหรือซีเมนตคารไบด พิมพดานลางเคลือบทับดวยโพลียรูิเทน
� ผงอนุภาคของดินสวนที่ติดกับแผนเหล็กชุบแข็ง จะมีผิวเรียบมาก และมีความหนาแนนมากกวา ทําใหหดตัวนอย
ขอดีเทียบกับเครื่องโรลเลอรเฮด� เหมาะกับการขึ้นรูปดวยชามทุกรูปทรง� ไมตองใชแบบพิมพปลาสเตอรจํานวนมาก� ประหยัดเนื้อที่ในการผลิต� ไมมเีศษดินเหลือจากการอัดขึ้นรูป� ชิ้นงานแหงหลังจากการอัด ไมตองอบแหง� ไมมกีารหดตัวกอนเผา� ไมมรีอยตําหนิ ประหยัดเวลาในการตกแตงชิ้นงาน� มีรูปทรงภายหลังการเผาแนนอน หดตัวนอย� สามารถเปลี่ยนพิมพชุดใหมไดเร็ว
Whitewares IV-1 manufacture 47
ขอเสยีของเครื่องอัดแบบไฮดรอลิกเพรสเปรยีบเทียบกับโรลเลอรเฮด� ไมสามารถขึ้นรูปจานที่มีรอยขอบหยกั หรอืจานที่มีลวดลายละเอียด
เนื้อดนิมีความแข็งแกรงนอย ยังมีรูพรุนของเนื้อดนิอยูบาง� ลงทุนสงูกวาเครือ่งอัดถวยชามดวยดินฝุน Isostatic dry press� แรงอัดรอบทศิทาง 5000-100000 psi� มี spray drier ใชแบบพิมพโลหะ� ผานการบดเปยก แลวนํามาผสมใน ball mill เมื่อดนิละเอียดดแีลว
เตมิน้ํายาใหดนิมีความถวงจําเพาะมากกวา 1.7 ขึ้นไป กอนผาน spray drier
� เม็ดดนิกลม ไหลตวัดี เนื้อแนนหลังอัด ผวิเรียบสม่ําเสมอ
Whitewares IV-1 manufacture 48
การขึ้นรูปดวยวิธีอัดดินฝุน (semi-dry forming)
� ไมมีปญหาเรื่องเนื้อดินติดแบบ � ผลิตภัณฑหดตัวนอยขณะผึ่งแหงและหลังการเผา� ดินฝุนมีความชื้น 2-7 %
� กระเบื้องปูพื้นหรือผนัง มุงหลังคา ชิ้นสวนของอุปกรณไฟฟา อิฐทนไฟ แผนรองเตาเผา
� แบบพิมพชิ้นบนเปนตัวกด� แบบพิมพชิ้นลางเปนแทนรับ ซึ่งฝงอยูในกรอบโลหะ� กรอบโลหะที่มีรุปทรงตามเสนรอบนอกของกระเบื้อง� ดินฝุนแหง ความชื้น 2-7% ใชแรงอัด 300-500
kg/cm2 และดินฝุนกึ่งแหง ความชื้น 9-12% ใชแรงอัด 100-250 kg/cm2 และดินเหนียวความชื้น 15-20% ใชแรง 100-150 kg/cm2 เชน กระเบื้องขนาด 15x15 cm2 = 225 cm2 ถาใชเครื่องอัดขนาด 40 ตัน จะไดแรงอัด = 40,000/225 = 178 kg/cm2
Whitewares IV-1 manufacture 49
การขึ้นรูปดวยวิธีอัดดินเหนียว (Plastic pressing)
� ภาชนะถวยชามที่ไมไดเปนรูปทรงกลมที่มีขนาดใหญเกินกวาจะขึ้นรูปดวยวิธีหลอตนั
� ดนิเหนียวถูกอัดดวยเครือ่งอัดไฮโดรลิกแรงดนัสงู (ram press)� ใชแบบพิมพ 2 ชิน้ ยึดกับแทนอัดสวนบนและสวนลาง (เปนดานในและ
ดานนอกของผลิตภณัฑ)� กําลังแรงอัดสงูกวาเครื่องโรลเลอรเฮด แตต่ํากวาเครื่องอัดกระเบื้องที่อัด
ดวยดนิรวนผง� แบบพิมพตองทนทานตอแรงอัดของเครือ่งไดด ีและดดูซึมน้ําจากเนื้อ
ดนิดดีวย� ทอเล็กๆจํานวนมากที่ฝงในแบบพิมพทัง้สองชิน้ ขณะเครือ่งอัดทํางานจะ
พนละอองน้ําออกมาเคลือบบนผวิหนาของแบบพิมพ� ดนิเนื้อละเอียดเหนียวด ีความชืน้เทากับดินที่ขึ้นรูปดวยโรลเลอรเฮด
Whitewares IV-1 manufacture 50
Ram pressing
+ +
+ + +
++
--
- -
Whitewares IV-1 manufacture 51
Clay orientation effects� Surface makings on the ware or distortion ������#$��)��%"&�����
�(�������กก�������&)����!����5���� (��&)�) <0�����&ก�������%�)"&����ก���!���� ���������& ��ก!0 4��"&��&�'#���& ��(� �&����&�)�
� �ก% ! �%,�) ก��"��4�%��5�����&ก����ก����)��ก #4"�9"����&)�ก�����"&�ก��"����ก"&���� ���(� 4�%ก%���"&���������� "&�!��ก%�4�?�4ก�%��&)�ก����� ��(� 4�%ก%���"&��&�'#������%�)*ก���'#����!����"&������