色釉料篩余量檢測技術(shù)研究

摘要
篩余量是評價色釉料顆粒粒度分布的關(guān)鍵指標，直接影響色釉料的懸浮性、著色力、熔融性能及終制品的外觀質(zhì)量。本文系統(tǒng)闡述了篩余量的檢測方法、原理、應用范圍、標準規(guī)范及儀器設(shè)備，為色釉料的生產(chǎn)質(zhì)量控制與應用提供技術(shù)依據(jù)。

一、 檢測項目與方法原理

篩余量是指色釉料樣品通過規(guī)定孔徑的標準篩后，殘留于篩網(wǎng)上的顆粒質(zhì)量與樣品總質(zhì)量的百分比。其核心是分離并稱量超出特定粒徑的顆粒。主要檢測方法如下：

1. 濕篩法

   • 原理：利用水流作為分散介質(zhì)和動力，沖洗篩上樣品，使細顆粒通過篩網(wǎng)，終將篩上殘留物烘干稱重。該方法能有效解決干粉顆粒的團聚問題，結(jié)果更為精確，是國內(nèi)外標準普遍采用的方法。

   • 操作要點：將試樣置于篩網(wǎng)中，用水流從篩網(wǎng)中心向外圍緩慢沖洗，直至水流清澈無渾濁。將篩上殘留物連同篩網(wǎng)一并轉(zhuǎn)移至烘箱，在105±5℃下烘干至恒重，冷卻后稱量篩余物質(zhì)量。

2. 干篩法

   • 原理：依靠機械振動或手動拍打使干粉樣品在篩網(wǎng)上運動，小于篩孔的顆粒依靠重力通過篩網(wǎng)。此法適用于水分含量低、不易產(chǎn)生靜電和團聚的顆粒狀物料。

   • 操作要點：將試樣置于上層篩網(wǎng)上，加蓋和底盤，通過振篩機或手動方式進行篩分，直至每分鐘通過篩網(wǎng)的物料量小于試樣總量的0.1%。稱量各篩層上的殘留物質(zhì)量。

   • 局限性：對于易產(chǎn)生靜電、吸濕性或片狀、纖維狀物料，易導致篩孔堵塞或結(jié)果重復性差。

3. 水洗-干燥法

   • 原理：此法是濕篩法的一種變體，特別適用于檢測較大顆粒（如>63μm）的篩余量。其過程是將樣品在水中充分分散后，倒入標準篩，用水壓噴頭沖洗，確保所有可通過篩網(wǎng)的細顆粒被洗去。

計算公式
篩余量X(%)按下式計算：

式中：

• $X$ —— 篩余量，%；

• $m_1$ —— 篩余物和篩子的質(zhì)量，g；

• $m_0$ —— 空篩子的質(zhì)量，g；

• $m$ —— 試樣質(zhì)量，g。

二、 檢測范圍與應用需求

篩余量檢測廣泛應用于對顆粒粒度有嚴格要求的領(lǐng)域。

1. 陶瓷工業(yè)：

   • 釉用色料：控制篩余量（通常要求≤0.05%至0.5%，對應325目至200目）可確保釉面光滑、無瑕，避免出現(xiàn)色點、釉坑等缺陷。

   • 坯用色料：保證顏色均勻性，防止在坯體中形成大顆粒色斑。

   • 熔塊釉：檢測未完全熔融的粗顆粒，影響釉面質(zhì)量。

2. 玻璃工業(yè)：

   • 用于玻璃著色和裝飾的玻璃釉料、色釉，需控制篩余量以保證印刷和噴涂的流暢性及涂層的均勻性。

3. 建材與耐火材料：

   • 彩砂、裝飾水泥等建材，以及耐火材料所用的著色劑，均需檢測顆粒度以確保產(chǎn)品性能和外觀。

4. 顏料與涂料工業(yè)：

   • 雖然更精細的粒徑分析采用激光粒度儀，但篩余量仍作為快速判斷產(chǎn)品中是否存在超標粗顆粒的常規(guī)控制手段。

三、 檢測標準與規(guī)范

國內(nèi)外對色釉料篩余量的檢測制定了詳細的標準，確保檢測結(jié)果的可比性與準確性。

1. 標準：

   • ISO 787-7: 2009 《顏料的通用試驗方法 第7部分：篩余物的測定 水法》 此標準是濕篩法的規(guī)范。

2. 中國標準：

   • GB/T 5211.14-2023 《顏料和水性體系助劑 篩余物的測定 機械沖洗法》 等效或修改采用標準，是國內(nèi)廣泛應用的檢測依據(jù)。

   • GB/T 1715-2023 《顏料篩余物的測定》 提供了多種方法。

   • 陶瓷行業(yè)相關(guān)標準：如 QB/T 4102-2010 《陶瓷釉料》等產(chǎn)品標準中，均對相應產(chǎn)品的篩余量指標及檢測方法做出了明確規(guī)定。

3. 其他標準：

   • ASTM D185-07 《顏料析出物的試驗方法》 美國材料與試驗協(xié)會標準。

   • DIN 53195: 2013 《顏料和填料的篩余分析（濕篩法）》 德國標準。

四、 檢測儀器與設(shè)備功能

篩余量檢測的準確性高度依賴于專用儀器設(shè)備。

1. 標準試驗篩：

   • 功能：核心分離器件，由篩框、篩網(wǎng)和底蓋組成。

   • 規(guī)格：篩網(wǎng)孔徑按標準系列（如ISO 3310-1）制造，常用孔徑范圍為45μm至125μm。篩框直徑通常為200mm或75mm。篩網(wǎng)材質(zhì)多為不銹鋼或黃銅，需具備高精度和抗磨損性。

2. 振篩機：

   • 功能：為干篩法提供標準化、可重復的機械振動（或拍擊、水平圓周運動），替代低效且不穩(wěn)定的手動篩分。

   • 類型：包括電磁式、電機驅(qū)動式等，可設(shè)定篩分時間和強度。

3. 噴頭式濕篩儀：

   • 功能：濕篩法的專用設(shè)備。通過一個標準化的扇形水壓噴頭，提供恒定壓力和流量的水流，對篩上樣品進行自動、均勻的沖洗，極大提高了濕篩法的效率和結(jié)果重現(xiàn)性。

4. 烘箱：

   • 功能：用于烘干濕篩后篩余物。要求控溫精度在±2℃以內(nèi)，溫度均勻，通常工作溫度為105±5℃。

5. 分析天平：

   • 功能：精確稱量試樣質(zhì)量和篩余物質(zhì)量。要求感量不低于0.0001g（0.1mg），以確保篩余量計算的準確性。

6. 超聲波清洗器（輔助設(shè)備）：

   • 功能：在濕篩前對樣品進行預分散，尤其對于易團聚的納米級或亞微米級色料，能有效打散團聚體，使檢測結(jié)果更真實地反映原始顆粒分布。

結(jié)論
色釉料篩余量檢測是一項基礎(chǔ)而關(guān)鍵的質(zhì)量控制環(huán)節(jié)。濕篩法因其準確性高、適用性廣，已成為主流檢測方法。嚴格遵循國內(nèi)外標準規(guī)范，并配備高精度的標準篩和自動化檢測儀器，是獲得可靠、可比對數(shù)據(jù)的前提。隨著材料科學的發(fā)展，對色釉料粒徑控制的要求將愈加精細，篩余量檢測技術(shù)也將隨之持續(xù)優(yōu)化。