도예

3.1.1 슬러리의 제조

분무 건조 과립화 공정을 이용한 슬러리 제조는 매우 중요합니다. 슬러리의 고형분 함량, 미분도, 유동성은 건조 분말의 생산량과 입자 크기에 직접적인 영향을 미칩니다.

이 종류의 알루미나 도자기의 분말은 불모지이므로 블랭크의 성형 성능을 개선하기 위해 적절한 양의 결합제를 첨가할 필요가 있습니다. 일반적으로 사용되는 유기 물질로는 덱스트린, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로오스, 폴리스티렌 등이 있습니다. 이 실험에서는 수용성 결합제인 폴리비닐알코올(PVA)을 선택했습니다. 이는 환경 습도에 더 민감하며, 주변 습도의 변화는 건조 분말의 특성에 상당한 영향을 미칩니다.

폴리비닐알코올은 종류가 다양하고 가수분해 정도와 중합도가 달라 분무 건조 공정에 영향을 미칩니다. 일반적인 가수분해 정도와 중합도는 분무 건조 공정에 영향을 미칩니다. 사용량은 일반적으로 0.14~0.15중량%입니다. 너무 많이 첨가하면 분무 과립 분말이 딱딱한 건조 분말 입자를 형성하여 가압 중 입자가 변형되는 것을 방지합니다. 가압 중에 입자 특성을 제거할 수 없으면 이러한 결함이 그린 바디에 저장되어 소성 후 제거되지 않아 최종 제품의 품질에 영향을 미칩니다. 바인더를 너무 적게 첨가하면 그린 바디 강도가 저하되어 작업 손실이 증가합니다. 실험 결과, 적정량의 바인더를 첨가했을 때 그린 빌릿의 단면을 현미경으로 관찰할 수 있었습니다. 압력을 3Mpa에서 6Mpa로 증가시키면 단면이 부드럽게 증가하고 구형 입자가 적게 나타나는 것을 확인할 수 있습니다. 압력이 9Mpa일 때 단면은 매끄럽고 기본적으로 구형 입자는 없지만 고압으로 인해 그린빌렛이 층화됩니다.PVA는 약 200℃에서 열립니다.

연소를 시작하고 약 360℃에서 배출합니다. 유기 결합제를 용해하고 빌렛 입자를 적시고 입자 사이에 액체 중간층을 형성하고 빌렛의 가소성을 개선하고 입자 간의 마찰과 재료와 금형 간의 마찰을 줄이고 압축 빌렛의 밀도 증가와 압력 분포의 균일화를 촉진하며 또한 적당량의 가소제를 첨가합니다. 일반적으로 사용되는 가소제로는 글리세린, 에틸옥살산 등이 있습니다.

바인더는 유기 고분자 고분자이므로 슬러리에 바인더를 첨가하는 방법 또한 매우 중요합니다. 준비된 바인더를 필요한 고형분 함량의 균일한 슬러리에 첨가하는 것이 가장 좋습니다. 이렇게 하면 용해되지 않고 분산되지 않은 유기물이 슬러리에 섞이는 것을 방지하고 소성 후 발생할 수 있는 결함을 줄일 수 있습니다. 바인더를 첨가하면 볼 밀링이나 교반을 통해 슬러리를 쉽게 생성할 수 있습니다. 액적에 포함된 공기는 건조 분말에 존재하여 건조 입자를 중공 상태로 만들고 부피 밀도를 감소시킵니다. 이 문제를 해결하기 위해 소포제를 첨가할 수 있습니다.

경제적, 기술적 요건으로 인해 높은 고형분 함량이 요구됩니다. 건조기의 생산 용량은 시간당 증발량을 의미하므로, 고형분 함량이 높은 슬러리는 건조 분말 생산량을 크게 증가시킵니다. 고형분 함량이 50%에서 75%로 증가하면 건조기 생산량이 두 배로 증가합니다.

낮은 고체 함량은 중공 입자가 형성되는 주요 원인입니다.건조 과정에서 물이 물방울 표면으로 이동하여 고체 입자를 운반하여 물방울 내부가 중공이 됩니다.증발 속도가 낮아 물방울 주위에 투과성이 낮은 탄성 필름이 형성되면 물방울의 온도가 상승하고 물이 내부에서 증발하여 물방울이 부풀어 오릅니다.두 경우 모두 입자의 공 모양이 파괴되고 중공 고리 모양 또는 사과 모양 또는 배 모양의 입자가 생성되어 건조 분말의 유동성과 겉보기 밀도가 감소합니다.또한 고형분 함량이 높은 슬러리는

건조 공정을 단축하면 수분과 함께 입자 표면으로 전달되는 접착제의 양을 줄일 수 있습니다. 이를 통해 입자 표면의 결합제 농도가 중심부보다 높아지는 것을 방지하고, 입자 표면을 단단하게 하여 압착 및 성형 과정에서 입자가 변형되거나 뭉개지는 것을 방지하여 빌릿의 중량을 줄일 수 있습니다. 따라서 고품질 건조 분말을 얻으려면 슬러리의 고형분 함량을 높여야 합니다.

분무 건조에 사용되는 슬러리는 충분한 유동성을 가져야 하며 가능한 한 수분이 적어야 합니다. 더 많은 물을 주입하여 슬러리의 점도를 낮추면 건조에 필요한 에너지 소비가 늘어날 뿐만 아니라 제품의 겉보기 밀도도 줄어듭니다. 따라서 응집제를 사용하여 슬러리의 점도를 낮춰야 합니다. 건조된 슬러리는 수 마이크론 또는 그보다 작은 입자로 구성되며, 이를 콜로이드 분산계로 볼 수 있습니다. 콜로이드 안정성 이론은 현탁액 입자에 작용하는 두 가지 힘, 즉 반데르발스 힘(쿨롱 힘)과 정전기적 반발력이 있음을 보여줍니다. 힘이 주로 중력이면 응집과 응집이 일어납니다.입자 간 상호작용의 총 위치 에너지(VT)는 거리에 따라 결정되며, 특정 지점에서 VT는 중력 에너지 VA와 척력 에너지 VR의 합이 됩니다.입자 간 VT가 최대 양의 위치 에너지를 나타낼 때, 그것은 탈중합 시스템입니다.주어진 현탁액에 대해 VA는 확실하므로, 시스템의 안정성은 VR을 제어하는 ​​함수, 즉 입자의 표면 전하와 이중 전기층의 두께에 달려 있습니다.이중층의 두께는 원자가 결합의 제곱근과 평형 이온의 농도에 반비례합니다.이중층 압축은 응집의 전위 장벽을 낮출 수 있으므로 용액에서 원자가 결합과 평형 이온의 농도는 낮아야 합니다.일반적으로 사용되는 항유화제는 HCl, HNO3, NaOH, (CH)3noh(4차 아민), GA 등입니다.

95 알루미나 세라믹 분말의 수성 슬러리는 중성 및 약알칼리성이기 때문에 다른 세라믹 슬러리에 대해 우수한 희석 효과를 갖는 많은 응집제가 기능을 상실합니다. 따라서 고형분 함량이 높고 유동성이 좋은 슬러리를 제조하는 것이 매우 어렵습니다. 양쪽성 산화물에 속하는 불모 알루미나 슬러리는 산성 또는 알칼리성 매질에서 서로 다른 해리 과정을 거치며, 서로 다른 미셀 조성 및 구조의 해리 상태를 형성합니다. 슬러리의 pH 값은 해리 및 흡착 정도에 직접적인 영향을 미쳐 ζ 퍼텐셜 변화와 그에 따른 응집 또는 해리를 초래합니다.

알루미나 슬러리는 산성 또는 알칼리성 매질에서 양(+) 및 음(-) ζ 퍼텐셜의 최대값을 갖는다. 이때 슬러리의 점도는 탈응고 상태에서 가장 낮은 값이며, 중성 상태에서는 점도가 증가하여 응집이 발생한다. 적절한 유화제를 첨가하면 슬러리의 유동성이 크게 향상되고 점도가 물에 가까워지는 것을 확인하였다. 간단한 점도계로 측정한 물의 유동성은 100ml당 3초이고, 슬러리의 유동성은 100ml당 4초이다. 슬러리의 점도가 감소하면 슬러리의 고형분 함량을 60%까지 증가시켜 안정적인 충진을 형성할 수 있다. 건조기의 생산 능력은 시간당 물의 증발량을 의미하므로 현탁액이다.

3.1.2 분무건조 공정의 주요 매개변수 제어

건조탑의 공기 흐름 패턴은 건조 시간, 체류 시간, 잔류 수분 및 물방울의 벽면 부착에 영향을 미칩니다.이 실험에서 물방울 공기 혼합 과정은 혼합 흐름입니다.즉, 뜨거운 가스가 상단에서 건조탑으로 들어오고 분무 노즐이 건조탑 하단에 설치되어 분수 분무를 형성하고 물방울은 포물선이므로 물방울이 공기와 혼합되는 것은 역류이며 물방울이 스트로크 상단에 도달하면 하류 흐름이되어 원뿔 모양으로 분무됩니다.방울이 건조탑에 들어가는 즉시 최대 건조 속도에 도달하여 정속 건조 단계에 들어갑니다.정속 건조 단계의 길이는 물방울의 수분 함량, 진흙의 점도, 건조 공기의 온도 및 습도에 따라 달라집니다.정속 건조 단계에서 급속 건조 단계까지의 경계점 C를 임계점이라고 합니다. 이때, 물방울 표면은 더 이상 물의 이동으로 포화 상태를 유지할 수 없습니다. 증발 속도가 감소함에 따라 물방울의 온도가 상승하고, D 지점에서 물방울 표면이 포화되어 단단한 껍질 층을 형성합니다. 증발은 내부로 이동하고 건조 속도는 계속 감소합니다. 물의 추가 제거는 단단한 껍질의 투습도와 관련이 있습니다. 따라서 합리적인 작동 매개변수를 제어하는 ​​것이 필요합니다.

건조 분말의 수분 함량은 주로 분무 건조기의 출구 온도에 의해 결정됩니다. 수분 함량은 건조 분말의 겉보기 밀도와 유동성에 영향을 미치고, 프레스 블랭크의 품질을 결정합니다. PVA는 습도에 민감합니다. 수분 함량 조건이 다를 경우, 동일한 양의 PVA를 사용하더라도 건조 분말 입자 표면층의 경도가 달라질 수 있으며, 이로 인해 프레스 공정 중 압력 측정값이 변동하고 생산 품질이 불안정해질 수 있습니다. 따라서 건조 분말의 수분 함량을 보장하기 위해 출구 온도를 엄격하게 제어해야 합니다. 일반적으로 출구 온도는 110℃로 조절하고, 입구 온도도 그에 따라 조절해야 합니다. 입구 온도는 400℃ 이하이며, 일반적으로 약 380℃로 조절합니다. 입구 온도가 너무 높으면 탑 상단의 열풍 온도가 과열될 수 있습니다. 안개방울이 최고점까지 올라가 과열된 공기와 만나면, 바인더를 함유한 세라믹 분말의 경우, 바인더의 효과가 감소하고, 결국 건조 분말의 압착 성능에 영향을 미치게 됩니다. 둘째, 입구 온도가 너무 높으면 히터의 수명에도 영향을 미치고, 히터 스킨이 떨어져 나와 뜨거운 공기와 함께 건조탑으로 들어가 건조 분말을 오염시킵니다. 입구 온도와 출구 온도가 기본적으로 결정된다는 조건에서, 공급 펌프의 압력, 사이클론 분리기의 압력 차이, 슬러리의 고형분 함량 및 기타 요인에 의해 출구 온도를 조정할 수도 있습니다.

사이클론 분리기의 압력 차이.사이클론 분리기의 압력 차이가 크면 출구 온도가 상승하고, 미세 입자의 포집이 증가하고 건조기의 수율이 감소합니다.

3.1.3 분무건조분말의 특성

분무 건조법으로 제조된 알루미나 세라믹 분말의 유동성과 충진 밀도는 일반적으로 일반적인 공정으로 제조된 분말보다 우수합니다. 수동 과립화 분말은 진동 없이는 검출 장치를 통과할 수 없지만, 분무 과립화 분말은 이를 완벽하게 수행할 수 있습니다. 금속 분말 유동성 및 겉보기 밀도 시험에 대한 ASTM 표준을 참조하여, 다양한 수분 함량 조건에서 분무 건조로 얻은 입자의 겉보기 밀도와 유동성을 측정했습니다. 표 1을 참조하십시오.