色釉料篩余量檢測技術研究

摘要
篩余量是評價色釉料顆粒粒度分布的關鍵指標，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量。本文系統闡述了篩余量的檢測方法、原理、應用范圍、標準規范及儀器設備，為色釉料的生產質量控制與應用提供技術依據。

一、 檢測項目與方法原理

篩余量是指色釉料樣品通過規定孔徑的標準篩后，殘留于篩網上的顆粒質量與樣品總質量的百分比。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和動力，沖洗篩上樣品，使細顆粒通過篩網，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，結果更為精確，是國內外標準普遍采用的方法。

   • 操作要點：將試樣置于篩網中，用水流從篩網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一并轉移至烘箱，在105±5℃下烘干至恒重，冷卻后稱量篩余物質量。

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上運動，小于篩孔的顆粒依靠重力通過篩網。此法適用于水分含量低、不易產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的物料量小于試樣總量的0.1%。稱量各篩層上的殘留物質量。

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

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，%；

• $m_1$ —— 篩余物和篩子的質量，g；

• $m_0$ —— 空篩子的質量，g；

• $m$ —— 試樣質量，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域。

1. 陶瓷工業：

   • 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，影響釉面質量。

2. 玻璃工業：

   • 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品性能和外觀。

4. 顏料與涂料工業：

   • 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品中是否存在超標粗顆粒的常規控制手段。

三、 檢測標準與規范

國內外對色釉料篩余量的檢測制定了詳細的標準，確保檢測結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，是國內廣泛應用的檢測依據。

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

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

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、 檢測儀器與設備功能

篩余量檢測的準確性高度依賴于專用儀器設備。

1. 標準試驗篩：

   • 功能：核心分離器件，由篩框、篩網和底蓋組成。

   • 規格：篩網孔徑按標準系列（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。篩網材質多為不銹鋼或黃銅，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），替代低效且不穩定的手動篩分。

   • 類型：包括電磁式、電機驅動式等，可設定篩分時間和強度。

3. 噴頭式濕篩儀：

   • 功能：濕篩法的專用設備。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果重現性。

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，溫度均勻，通常工作溫度為105±5℃。

5. 分析天平：

   • 功能：精確稱量試樣質量和篩余物質量。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，使檢測結果更真實地反映原始顆粒分布。

結論
色釉料篩余量檢測是一項基礎而關鍵的質量控制環節。濕篩法因其準確性高、適用性廣，已成為主流檢測方法。嚴格遵循國內外標準規范，并配備高精度的標準篩和自動化檢測儀器，是獲得可靠、可比對數據的前提。隨著材料科學的發展，對色釉料粒徑控制的要求將愈加精細，篩余量檢測技術也將隨之持續優化。