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研究生:鄭嘉慶
研究生(外文):Chia-Ching Cheng
論文名稱:陶瓷釉藥在不同研磨條件下相關特性差異之研究
論文名稱(外文):The Effect of Grinding Condition on The Characteristics of Ceramic Glaze
指導教授:錢建嵩
指導教授(外文):Chien-Song Chyang
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:化學工程研究所
學門:工程學門
學類:化學工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:98
中文關鍵詞:釉藥研磨
外文關鍵詞:Ceramic Glaze
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本研究之目的為使用快速球磨機研磨熔塊釉,探討不同研磨條件差異相關特性之變化進而找出最適之條件。
本實驗主要利用田口式實驗,以L9直交表找出相關水準與其影響因子,需求特性則是包括光澤度、平整性、色差值與粒徑,首先一組實驗以固定球石尺寸為主設定三個水準,四個因子,包括水量、研磨時間、球石尺寸、容積比,另一組實驗為球石重量配比,同樣為三水準、四因子,包括水量、研磨時間、球石配比、容積比。
利用研磨於不同水準與其影響因子之條件下,以球磨機快速研磨方式粉碎熔塊成漿狀,將釉漿經雷射粒徑分佈儀測其粒徑分佈,另外將釉漿施釉於磁磚廠生坯上,經類似磁磚廠商快速燒成窯之錶溫1130℃、45min燒成,形成磁磚釉面;所得之釉面經分光式色差儀檢測釉面色差變化,及利用光澤度計測量光澤度,並以目視檢測釉面平整度狀況。
綜合兩組不同之直交表所得之目標,實驗中雖探討球石添加量與球磨容積比例,但於實驗驗證中,確認研磨水量與容積比,在實驗設計範圍內不影響最終品質。
而最佳研磨參數設計
a. 在固定球石尺寸下(球石總重600克)
13mm球石、研磨16分鐘,水量70ml
b. 在配比大小不同之球石下(10mm/13mm/15mm) (球石總重 600克)
球石配比為5:4:3,研磨16分鐘,水量70ml
可得較佳(平整度好、光澤度大、L值大、b值小)之釉面品質,並可將相關實驗參數可提供給磁磚廠做參考,作為其線上調整之依據之一。
The purpose of this experiment is to find the optimum operational conditions for grinding in a fast ball mill grind frit.
The main method is Taguchi Method, which using L9 orthogonal arrays to find related standard and other affecting factors, the demanding feasibility include glossiness, colour difference value, smooth and the particle size. First, use fixed ball size as base to set up three standard and four factors, such as water volume, grinding time, ball size, and capacity ratio.
Under different condition factors, use ball mill to grind frit in high speed into milky liquid, then test the spreading situation of the milky liquid by Laser diffraction particle size distribution, also put milky liquid into green body to burn under 1130℃、45min.
Finally, to check the color variation through Spectrophotometer, use glossmeter to check gloss, and view the smooth of the glazed surface at the same time.
To summarize different target by different orthogonal arrays, although the ball match ratio and capacity rate had been checked under experiment, there’s no obvious difference under 40~60%, we could say it will not affect the final quality. Therefore, the best grinding parameters should be set as below:
a. Fixed ball size(Ball gross weight 600 grams)
Diameter 13mm、grinding time 16min、water volume 70ml
b. Ball match ratio (10/13/15mm) (Ball gross weight 600 grams)
Ball match ratio 5:4:3、grinding time 16min、water volumn 70ml
On the above condition, diameter 13mm or 5:4:3 ratio of ball size and grinding 16 min with 70ml water, we can get a better result about the glaze surface (glossiness is big, colour difference value L is big, smooth is good and the particle size is small). Then we can provide the above date for reference to factorys’ application.
中文摘要 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••Ⅰ
英文摘要 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••Ⅱ
誌謝 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••Ⅲ
目錄 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••Ⅳ
圖目錄 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••Ⅶ
表目錄 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••Ⅸ
第一章 緒論 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 1
第二章 文獻回顧 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 3
2-1 陶瓷釉藥•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 3
2-1-1釉的本質與施釉目的 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 4
2-2 釉藥燒成反應•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 5
2-3 磁磚種類及品質•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 7
2-3-1 磁磚製作簡介 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 10
2-4 研磨理論 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 15
2-4-1 粉碎與研磨 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 16
2-4-2 球磨機與球磨••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 18
2-4-3 研磨操作••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 24
2-4-4 釉漿粒度••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 25
2-4-5 釉漿稠度••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 26
2-5 田口實驗方法••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 28
2-5-1 田口法的數據分析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 32
2-5-2 品質特性訂定••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 34
第三章 實驗裝置及操作方法•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 39
3-1 實驗水準•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 39
3-2 實驗設計•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 41
3-3 實驗流程•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 43
3-4 實驗操作步驟與儀器設備•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••44
3-5 直交表的配置•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 46
3-6 數據分析應用•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••49
3-6-1 回應值與回應圖•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 49
3-6-2 主效應•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••50
第四章 結果與討論•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••51
4-1 實驗結果•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 51
4-2 數據分析•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••53
4-2-1球石配比•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 53
4-2-2球石尺寸•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••59
4-3 確認實驗•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 65
4-3-1球石配比•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••66
4-3-2球石尺寸•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••67
第五章 結論與建議 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••68
5-1 結論•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 68
5-2 建議•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••69
參考文獻 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••70
附錄A 光澤度計•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••72
附錄B 雷射繞射粒徑分佈分析儀•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••73
附錄C 高感度色差計•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••74
附錄D 玻璃與釉•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••75
附錄E 釉的熔融現象與熔融機制•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••77
附錄F 釉藥造成的缺陷•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••80
附錄G 色彩概述 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 84
圖目錄
Figure 2-1 磁磚製作流程圖 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 14
Figure 2-2 球磨機轉速與球之關係••••••••••••••••••••••••••••••••••••••18
Figure 2-3 球罐轉速差異圖 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••23
Figure 2-4 因子反應圖 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••32
Figure 2-5 特性因子與品質特性•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••34
Figure 2-6 內外直標表混合 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••36
Figure 2-7 因子反應圖 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••37
Figure 3-1實驗流程圖••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 42
Figure 3-2球磨•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••43
Figure 3-3球磨機 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••43
Figure 3-4 雷射繞射粒徑分佈分析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••43
Figure 3-5刮(拉)釉 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••44
Figure 3-6施釉於坯體 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••44
Figure 3-7分光式色差儀 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••44
Figure 3-8 •光澤度計 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••45
Figure 4-1 球石配比—光澤度之S/N比因子回應圖•••••••••••••••••••••••••••••••••54
Figure 4-2 球石配比—平整度之S/N比因子回應圖•••••••••••••••••••••••••••••••••55
Figure 4-3 球石配比—明暗度(L值)之S/N比因子回應圖••••••••••••••••••••••••••••56
Figure 4-4 球石配比—粒徑[d(0.9)]之S/N比因子回應圖•••••••••••••••••••••••••••57
Figure 4-5 球石配比主效應分析•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 58
Figure 4-6 球石尺寸—平整度之S/N比因子回應圖•••••••••••••••••••••••••••••••• 60
Figure 4-7 球石尺寸—明暗度L值之S/N比因子回應圖•••••••••••••••••••••••••••••••61
Figure 4-8 球石尺寸—粒徑[d(0.9)]之S/N比因子回應圖••••••••••••••••••••••••••••62
Figure 4-9 球石尺寸—粒徑[d(0.9)]之S/N比因子回應圖••••••••••••••••••••••••••••63
Figure 4-10球石尺寸主效應分析••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••64
表目錄
Table 2-1 L8直交表 ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••31
Table 2-2 因子反應表••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 31
Table 2-3 干擾因子分類表•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 35
Table 3-1 球石重量配比實驗的因子與水準•••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 46
Table 3-2 固定球石尺寸實驗的因子與水準•••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 47
Table 3-3 球石重量配比之L9直交表配置••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 48
Table 3-4 固定球石尺寸之L9直交表配置••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••49
Table 4-1 球石配比九組實驗品質特性量測值•••••••••••••••••••••••••••••••••••• 51
Table 4-2 球石尺寸九組實驗品質特性量測值•••••••••••••••••••••••••••••••••••• 52
Table 4-3 球石配比實驗數據S/N比分析表•••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 53
Table 4-3 球石配比—光澤度之S/N比因子回應表••••••••••••••••••••••••••••••••• 54
Table 4-3 球石配比—平整度之S/N比因子回應表••••••••••••••••••••••••••••••••••55
Table 4-6 球石配比—明暗度(色差L值)之S/N比因子回應表•••••••••••••••••••••••••••56
Table 4-7 球石配比—粒徑D(0.9)之S/N比因子回應表•••••••••••••••••••••••••••••• 57
Table 4-8 球石尺寸實驗數據S/N比分析表•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 59
Table 4-9 球石尺寸—光澤度之S/N比因子回應表••••••••••••••••••••••••••••••••••• 60
Table 4-10球石尺寸—平整度之S/N比因子回應表••••••••••••••••••••••••••••••••••• 61
Table 4-11球石尺寸—明暗度(色差L值)之S/N比因子回應表••••••••••••••••••••••••••• 62
Table 4-12球石尺寸—粒徑D(0.9)之S/N比因子回應表••••••••••••••••••••••••••••••• 63
Table 4-13球石配比確認實驗數據與S/N比分析表••••••••••••••••••••••••••••••••••• 66
Table 4-14球石尺寸確認實驗數據與S/N比分析表••••••••••••••••••••••••••••••••••• 67
Table 5-1 球石配比最佳參數••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••68
Table 5-2 球石尺寸最佳參數••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••68
參考文獻
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