一次燒成大規格超薄瓷質磚的生產工藝及其市場應用

摘要本文主要介紹了大規格超薄瓷質磚坯體配方的研制、生產工藝及其市場應用，該產品的理化性能指標達到并超過ISO陶瓷磚標準。

關鍵詞大規格，超薄，瓷質磚，一次燒成，市場應用

1前 言

隨著建筑裝飾材料行業的蓬勃發展，市場上陶瓷墻地磚的產品規格不斷增大。由于傳統生產工藝和生產設備的限制，在墻地磚產品規格增大的同時，為了滿足生產過程坯體的強度要求及產品的其它性能，產品厚度也需大幅度增加。普通的大規格陶瓷磚、天然石材等建筑裝飾材料，雖然裝飾效果好，但同時也帶來資源消耗大、能耗高、利用率較低、建筑物負載重、運輸和施工費用高等問題。這與我國資源缺乏的國情和提倡節能降耗、綠色環保的產業發展政策相矛盾。近年來，陶瓷墻地磚、天然石材等裝飾材料生產企業已經逐漸認識到這個問題。國內外石材的生產已經向天然石材薄板、石材復合板的方向發展，墻地磚的生產也在向大規格、薄型化、仿花崗巖和大理石的方向發展。

廣東科達機電股份有限公司于2006年推出魔術師裝飾成形系統，該系統包括MODULO 6800雙活塞大噸位壓機和MODULO布料系統，該系統的推出實現了壓前裝飾的設計理念，可進行3～20mm厚度和任意顏色及圖案的大規格瓷磚生產，屬于世界首創。在此裝備推出的前提下，科達機電率先在國內研發并推出大規格超薄瓷質磚生產線，該生產線裝備了MODULO 6800雙活塞大噸位壓機、MODULO布料系統、高效節能輥道窯、超潔亮生產線等世界上先進的設備。在獨特工藝配方和生產工藝的前提下，通過干法壓制生產出800mm×1800mm×3.5mm的大規格超薄瓷質磚。該產品每塊重量約12kg，原料消耗相當于同類規格產品重量的五分之一左右，單位面積能耗不到常規墻地磚產品的70%，產品各項性能指標達到或超過ISO陶瓷磚標準。該生產線原料制備工藝與常規墻地磚的生產工藝相同；MODULO 6800雙活塞大噸位壓機為大規格超薄磚坯提供強大的壓制力，避免了磚坯出模時易破損的現象；其獨特的磚坯輸送設備，可有效地避免超薄坯體在輸送時出現破損；高效節能輥道窯通過特殊的傳動設計，有效避免了磚坯在燒成時的變形；納米超潔亮拋光生產線為大規格超薄瓷質磚提供了最后的產品防護，亦可不經過拋光工序，直接生產大規格超薄啞光瓷質磚。在科達機電陶瓷工程試驗中心進行的具備全部獨立知識產權的大規格超薄瓷質磚配方的研制及生產，已取得了圓滿成功。本文主要介紹大規格超薄瓷質磚配方的研制、生產工藝及其市場應用。

2坯體配方的研制機理

由于所生產坯體規格（800mm×1800mm×3.5mm）很大，厚度很薄，為達到瓷質磚的性能（特別是成品磚斷裂模數）要求，必須解決常規產品脆性較大及機械強度較差的問題，此時可通過降低瓷坯組成中玻璃相的含量，增加莫來石晶體的含量，提高成瓷材料的彈性，降低瓷坯中的氣孔率等方法來解決上述問題。另外，因大規格超薄瓷質磚的規格很大，厚度很小，與常規大規格陶瓷磚相比，在成品磚斷裂模數相同的情況下，大規格超薄瓷質磚的抗折斷能力較差，因此必須提高產品的彈性，來提高產品的抗沖擊性能。產品的彈性主要通過減少瓷坯中玻璃相的含量和生成更多的莫來石晶體來提高。

大規格超薄瓷質磚坯體的化學組成與一般瓷質磚的化學組成有所不同。選擇一些高鋁類粘土原料來增加配方中Al₂O₃的含量，并增加坯體在燒成過程中的高溫保溫時間，隨著玻璃相的進一步增多，莫來石晶體進一步發育成長，使二次針狀莫來石的含量增加，以達到提高產品的彈性和斷裂模數的目的。坯體中的Al₂O₃含量提高后，坯體溫度有所提高，為降低坯體的燒成溫度、瓷坯中的玻璃相含量和瓷坯的熱膨脹系數，采用熱膨脹系數很低的含Li₂O類原料代替部分含K₂O和Na₂O的長石類原料。由于Li₂O的相對分子質量較小，化學活性比K₂O和Na₂O強，是很強的助熔劑，含有Li₂O的坯體可在較低溫度下產生液相，填充在坯體熔融過程中的間隙，降低瓷坯的氣孔率，也有助于莫來石在較低溫度下的形成。Li₂O代替部分K₂O和Na₂O作為坯體的熔劑，可減少坯體配方中長石類原料的引入量，Li₂O和K₂O、Na₂O相結合，可以降低坯體的燒成溫度。

3坯體配方組成

3.1坯用原料的化學組成（如表1所示）

3.2 坯體配方組成（如表2所示）

3.3坯體配方的化學組成（如表3所示）

4生產工藝

4.1 生產工藝流程

坯料制備→配料→球磨→過篩（40目）、除鐵→泥漿陳腐→過篩（80目）、除鐵→噴霧干燥塔制粉→粉料陳腐 →壓制成形→坯體干燥→坯體煅燒→拋光→超潔亮處理 →成品檢驗→包裝

4.2 生產過程

漿料和粉料的制備工藝和常規墻地磚的制備工藝相同。由于大規格超薄瓷質磚坯采用的是干法壓制成形，故對壓制成形后坯體的濕坯斷裂模數要求較大（≥1.2MPa）。大規格超薄瓷質磚的生產對從磚坯壓制成形后到進干燥器前的輸送裝置的平穩性要求很高。由于剛成形的濕坯斷裂模數較小，在進入干燥器前的輸送過程中，容易引起裂紋缺陷，而采用MODULO 6800壓機和MODULO布料系統壓制成形的坯體完全可以避免此缺陷。其顯著特點是此成形系統采用彈性底膜作為載體替代傳統壓制模具中的下模，此舉既可任意調整磚坯厚度，又可使超薄磚坯連同彈性底膜一同出模，并被平穩送到輸送皮帶上，再進入干燥器進行干燥而不致破損。為保證干燥器傳動平穩、避免磚坯在干燥過程中產生裂紋，可采用鋼絲網作為傳動載體進行輸送。干燥后的坯體被連續送到高效節能輥道窯(小輥棒、短輥距)內進行煅燒。

4.3 工藝參數

4.3.1 球 磨

泥漿比重（g/mL）：1.68～1.70；泥漿流速（s）：25～35；250目標準篩余（%）：0.8～1.0

4.3.2 噴霧干燥塔制粉

粉料含水率（%）：6.0～7.0；粉料顆粒級配(%)：20目以上：＜1；20～40目：15～25；40～60目：40～50；60～80目：15～20；80～100目：1～5；100目以下：＜3

4.3.3 粉料壓制成形

最大壓強(MPa)：31.1；最大壓力（T）：6125；濕坯斷裂模數(MPa)：1.4

4.3.4 坯體干燥

干燥周期（min）：14；干坯殘余水分（%）：＜0.5；干坯斷裂模數(MPa)：3.8

4.3.5 坯體煅燒

燒成溫度（℃）：1230（高火保溫時間:12～13min）；燒成周期（min）：70；成品磚尺寸（mm×mm）：1806×810

5產品主要性能指標

成品磚吸水率（%）：＜0.1；成品磚斷裂模數(MPa)： ≥50；成品磚厚度（mm）：3.5；熱膨脹系數：＜7.0×10^-6/℃；白度：750；莫氏硬度大于7；經拋光和超潔亮生產線處理后的光澤度大于90度。

6加工性能

由于大規格超薄瓷質磚的吸水率很低、硬度高、韌性好，具有優良的可加工性能。大規格超薄瓷質磚在應用前可進行切割、磨邊、倒角和鉆孔等。

大規格超薄瓷質磚切割時可采用水刀切割機、玻璃切割機、甚至普通手持的玻璃刀進行切割（采用手持的玻璃刀對磚坯切割后，邊部較鋒利，需要對其進行磨邊）；磨邊和倒角可采用普通磨邊機或便攜式電動工具進行；鉆孔時，建議使用高速玻璃鉆頭。

7市場應用

7.1建筑物

可廣泛應用于建筑物的室內（地面、墻面）、室外（墻面、屋頂）、洗手間的臺面等表面裝飾，提高建筑物的檔次。大規格超薄瓷質磚可使施工快速、簡單。其吸水率很低，可替代傳統的建筑材料，長期保持建筑物的高性能外觀，抵抗風雨和寒冷的侵蝕，減少維護和更換工作。防紫外線特性可長久保持其最初的外觀，不褪色。

7.2 家具用品

可采用粘接劑，將加工后的大規格超薄瓷質磚用于家具、廚房的洗滌臺面、廚柜的表面、桌面、茶幾等表面裝飾。大規格超薄瓷質磚的吸水率很低，不具有滲透性，而木頭和膠合板具有滲透性，在與木頭、膠合板的連接時，可以使用聚亞氨脂粘接劑，這種粘接劑具有緩沖兩種材料之間發生相對運動的彈性。大規格超薄瓷質磚的熱膨脹系數較低（＜7.0×10^-6/℃），當用在家具上，大規格超薄瓷質磚與木頭或聚氨脂的結合，可實現零接縫。當被鋪設的材料的熱膨脹系數與超薄磚有較大不同時，鋪設要慎重選擇粘合劑的種類和接縫的尺寸。

7.3 隧道、地鐵站、人防通道

大規格超薄瓷質磚具有較好的彈性和韌性，可用于鋪設彎曲形狀的表面。例如隧道、地鐵站、人防通道的墻面。在地下工程中應用時，大規格超薄瓷質磚所具有的良好阻燃性能使它在火災時不吸收氣體也不放出煙氣，不會被交通廢氣腐蝕；在大型公共場所使用時，不會因空氣污濁而污染。

7.4 船舶制造行業

為抵擋海運環境中的潮濕、風蝕、鹽份等，船舶設計師經常選擇一些難分解、防腐蝕、阻燃性能好的材料。大規格超薄瓷質磚除具有上述的特性外，還具有以下特性：無滲透性、低吸水率、壽命長、能抵抗各種腐蝕、易清潔維護、重量輕等，在船舶裝飾材料中，具有廣闊的應用前景。

7.5 清潔要求很高的房間

大規格超薄瓷質磚可用于對清潔要求很高的房間，例如醫院，食品加工場所、廚房、浴室、化學實驗室等。大規格超薄瓷質磚（如：800mm×1800mm×3.5mm）可進行無縫鋪貼，減少大規格超薄瓷質磚之間的接縫寬度，杜絕細菌的滋生。耐腐蝕性、良好的清潔性能和高的表面硬度保證工作面、墻面及設備不會損壞，可保持良好的清潔、安全水平。

7.6 制作禮品和藝術品

采用高壓水射流技術（例如：水刀），將大規格超薄瓷質磚加工成鏤空畫或者雕塑。可在表面直接燒印照片、書畫等圖案，作為精致、美觀的高級禮品，或為裝飾高檔藝術景觀工程提供產品。

7.7 制作復合板

大規格超薄瓷質磚可與大范圍的材料（有機和無機）復合形成復合板。主要用于大規格超薄瓷質磚與陶瓷磚、水泥板、鋁塑板、鋁蜂窩板、木板、高分子材料板、保溫板等母材板之間的復合粘接，可提高復合板的隔音、隔熱、阻燃性能，使復合板的建筑特性被增強。用于建筑物的外墻干掛，也可提高建筑物的隔音、隔熱性能，有利于建筑物的節能。

8結 束 語

大規格超薄瓷質磚具有規格大、厚度小、重量輕（單位面積重量8kg左右）、強度高、吸水率低、硬度高、低輻射等特點，具有非常廣闊的市場應用前景。厚度控制在3～7mm范圍時，可完全替代常規墻地磚或其它裝飾材料廣泛應用于建筑物的內墻、外墻、地面以及家居用品的表面裝飾等，也可做成復合板用于建筑物的外墻干掛。大規格超薄瓷質磚生產線整套設備的提供，為陶瓷企業提供了一個彈性化的生產模式，為陶瓷企業經濟的騰飛和建筑材料裝飾行業的發展，提供了平臺，為建陶產業實現節約型、清潔化、可持續發展的綠色經濟生產模式奠定了基礎。