色釉料筛余量检测

色釉料筛余量检测技术研究

摘要
筛余量是评价色釉料颗粒粒度分布的关键指标，直接影响色釉料的悬浮性、着色力、熔融性能及终制品的外观质量。本文系统阐述了筛余量的检测方法、原理、应用范围、标准规范及仪器设备，为色釉料的生产质量控制与应用提供技术依据。

一、 检测项目与方法原理

筛余量是指色釉料样品通过规定孔径的标准筛后，残留于筛网上的颗粒质量与样品总质量的百分比。其核心是分离并称量超出特定粒径的颗粒。主要检测方法如下：

1. 湿筛法

   • 原理：利用水流作为分散介质和动力，冲洗筛上样品，使细颗粒通过筛网，终将筛上残留物烘干称重。该方法能有效解决干粉颗粒的团聚问题，结果更为精确，是国内外标准普遍采用的方法。

   • 操作要点：将试样置于筛网中，用水流从筛网中心向外围缓慢冲洗，直至水流清澈无浑浊。将筛上残留物连同筛网一并转移至烘箱，在105±5℃下烘干至恒重，冷却后称量筛余物质量。

2. 干筛法

   • 原理：依靠机械振动或手动拍打使干粉样品在筛网上运动，小于筛孔的颗粒依靠重力通过筛网。此法适用于水分含量低、不易产生静电和团聚的颗粒状物料。

   • 操作要点：将试样置于上层筛网上，加盖和底盘，通过振筛机或手动方式进行筛分，直至每分钟通过筛网的物料量小于试样总量的0.1%。称量各筛层上的残留物质量。

   • 局限性：对于易产生静电、吸湿性或片状、纤维状物料，易导致筛孔堵塞或结果重复性差。

3. 水洗-干燥法

   • 原理：此法是湿筛法的一种变体，特别适用于检测较大颗粒（如>63μm）的筛余量。其过程是将样品在水中充分分散后，倒入标准筛，用水压喷头冲洗，确保所有可通过筛网的细颗粒被洗去。

计算公式
筛余量X(%)按下式计算：

式中：

• $X$ —— 筛余量，%；

• $m_1$ —— 筛余物和筛子的质量，g；

• $m_0$ —— 空筛子的质量，g；

• $m$ —— 试样质量，g。

二、 检测范围与应用需求

筛余量检测广泛应用于对颗粒粒度有严格要求的领域。

1. 陶瓷工业：

   • 釉用色料：控制筛余量（通常要求≤0.05%至0.5%，对应325目至200目）可确保釉面光滑、无瑕，避免出现色点、釉坑等缺陷。

   • 坯用色料：保证颜色均匀性，防止在坯体中形成大颗粒色斑。

   • 熔块釉：检测未完全熔融的粗颗粒，影响釉面质量。

2. 玻璃工业：

   • 用于玻璃着色和装饰的玻璃釉料、色釉，需控制筛余量以保证印刷和喷涂的流畅性及涂层的均匀性。

3. 建材与耐火材料：

   • 彩砂、装饰水泥等建材，以及耐火材料所用的着色剂，均需检测颗粒度以确保产品性能和外观。

4. 颜料与涂料工业：

   • 虽然更精细的粒径分析采用激光粒度仪，但筛余量仍作为快速判断产品中是否存在超标粗颗粒的常规控制手段。

三、 检测标准与规范

国内外对色釉料筛余量的检测制定了详细的标准，确保检测结果的可比性与准确性。

1. 标准：

   • ISO 787-7: 2009 《颜料的通用试验方法 第7部分：筛余物的测定 水法》 此标准是湿筛法的规范。

2. 中国标准：

   • GB/T 5211.14-2023 《颜料和水性体系助剂 筛余物的测定 机械冲洗法》 等效或修改采用标准，是国内广泛应用的检测依据。

   • GB/T 1715-2023 《颜料筛余物的测定》 提供了多种方法。

   • 陶瓷行业相关标准：如 QB/T 4102-2010 《陶瓷釉料》等产品标准中，均对相应产品的筛余量指标及检测方法做出了明确规定。

3. 其他标准：

   • ASTM D185-07 《颜料析出物的试验方法》 美国材料与试验协会标准。

   • DIN 53195: 2013 《颜料和填料的筛余分析（湿筛法）》 德国标准。

四、 检测仪器与设备功能

筛余量检测的准确性高度依赖于专用仪器设备。

1. 标准试验筛：

   • 功能：核心分离器件，由筛框、筛网和底盖组成。

   • 规格：筛网孔径按标准系列（如ISO 3310-1）制造，常用孔径范围为45μm至125μm。筛框直径通常为200mm或75mm。筛网材质多为不锈钢或黄铜，需具备高精度和抗磨损性。

2. 振筛机：

   • 功能：为干筛法提供标准化、可重复的机械振动（或拍击、水平圆周运动），替代低效且不稳定的手动筛分。

   • 类型：包括电磁式、电机驱动式等，可设定筛分时间和强度。

3. 喷头式湿筛仪：

   • 功能：湿筛法的专用设备。通过一个标准化的扇形水压喷头，提供恒定压力和流量的水流，对筛上样品进行自动、均匀的冲洗，极大提高了湿筛法的效率和结果重现性。

4. 烘箱：

   • 功能：用于烘干湿筛后筛余物。要求控温精度在±2℃以内，温度均匀，通常工作温度为105±5℃。

5. 分析天平：

   • 功能：精确称量试样质量和筛余物质量。要求感量不低于0.0001g（0.1mg），以确保筛余量计算的准确性。

6. 超声波清洗器（辅助设备）：

   • 功能：在湿筛前对样品进行预分散，尤其对于易团聚的纳米级或亚微米级色料，能有效打散团聚体，使检测结果更真实地反映原始颗粒分布。

结论
色釉料筛余量检测是一项基础而关键的质量控制环节。湿筛法因其准确性高、适用性广，已成为主流检测方法。严格遵循国内外标准规范，并配备高精度的标准筛和自动化检测仪器，是获得可靠、可比对数据的前提。随着材料科学的发展，对色釉料粒径控制的要求将愈加精细，筛余量检测技术也将随之持续优化。