坯體粉料性能對坯體干法混色技術的影響

王瑞峰　陳志川　王永強　陳偉胤

摘 要：坯體干法混色技術是一種先進的陶瓷坯體混色技術，在通體紋理的坯體生產中優勢明顯。但此工藝技術對坯體粉料參數要求嚴格，實驗通過研究坯體粉料的含水率、顆粒級配、容重3個主要生產參數，為坯體干法混色技術的穩定生產提供支撐。

關鍵詞：干法混色；含水率；顆粒級配；容重

1 引言

目前國內市場最暢銷的地磚品類是拋釉磚，此類型產品多為仿造石材效果，表面紋理細膩且變化豐富，表面光澤度根據市場需求變化。拋釉磚表面效果可以與天然石材相比，但是坯體是純色坯，沒有任何紋理，與天然石材的通體紋理效果相去甚遠。隨著國內消費者對陶瓷地磚的裝飾效果要求越來越高，陶瓷企業推出了坯體有紋理及顏色變化的通體產品，受到消費者追捧。

坯體著色有濕法混色和干法混色兩種工藝技術。濕法混色工藝成熟，國內外絕大部分陶瓷廠都使用此工藝制作坯體粉料。基本工藝是對色→投漿（色料在此工序加入）→噴粉→存儲→壓制[1]。優點是顏色均勻，同一顏色的漿料在漿池中混合均勻后再經噴霧塔噴成粉料，粉料間顏色偏差極小。干法混色工藝是近十年才發展的新型坯體粉料制備工藝，多在意大利、西班牙陶瓷發達國家使用，在國內幾乎沒有廠家應用。基本工藝是投漿→噴粉→存儲→對色→干法混色（色料在此工序加入）→壓制[2，3，4]。主要優點如下：一是原料車間只需要噴霧一種坯體粉料，避免重復加工的繁瑣，同時可以節省大量存儲坯體粉料的設備；二是粉料輸送系統簡單，只需要一套傳送裝置，且轉產時無需更換粉料；三是生產無剩余粉料。

干法混色工藝更適合多款通體坯體產品的快速轉產，工藝流程簡單，符合自動化的生產趨勢。該工藝不需要改變原料工序的設備和生產線的粉料輸送系統，只是在料車前增加一套干法混色系統，生產難度相比濕法混色工藝大幅降低。坯體混色技術作為坯體調色的基礎技術，從濕法混色發展到干法混色是一個巨大的進步，能大幅節約能源和人力資源，提高生產線轉產的效率。

與傳統工藝相比，干法混色技術將坯體粉料與坯用色料直接混合后壓制成型，坯體粉料中混合的色料對粉料的壓制性能有所影響，因此對粉料的要求更高。在生產過程中，主要通過控制粉料的含水率、顆粒級配和容重來保證生產穩定[5，6，7]，自動干法混色系統對坯體粉料的要求也從以上3點控制。

2 實驗內容

2.1 樣品制備

將坯用色料與坯體粉料按質量比2：100的比例配比，使用移動式攪拌機干法混合，攪拌頻率35轉/分，攪拌時間25 min。混合均勻的粉料在生產壓機中壓制，所用模具邊長890 mm，在42000 KN的壓力下成型，烘干后在生產窯爐中燒成，燒成溫度1178℃，燒成時間62 min。

2.2 樣品表征方法

觀察坯體壓制過程中的難易程度和脫模情況，壓制的磚坯是否存在夾層和色斑，燒成后坯體的倒邊效果。

2.3 實驗原料和儀器

實驗坯體粉料、坯用色料使用公司生產坯體原料。主要原料成分見表1，實驗儀器見表2。

3 結果與討論

3.1 粉料含水率的影響

坯體粉料含水率對坯體壓制成型有很大的影響，含水率過低則難以壓制成型；含水率過高則難以脫模，粉料易團聚造成夾層，且與色料的干混過程中容易使色料團聚造成坯體嚴重色斑和鼓包，生產缺陷大幅增加。傳統生產流程中，公司的坯體粉料含水率控制在6.5～7.0%。而干法混色技術中坯用色料含水率小，會降低混合后坯體粉料的含水率；并且當坯體粉料與色料混合不均勻時，容易產生色斑、夾層等缺陷。因此需要通過實驗確認合適的坯體粉料含水率。

實驗將大生產坯體粉料通過干燥、噴水的方式得到不同含水率的坯體粉料，實驗中使用5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、8%共6種含水率的坯體粉料，每種粉料壓制20片，觀察坯體壓制過程中的成型難度、脫模、夾層狀況及燒成后產品色斑狀況，實驗結果見表3。

從表3可知，粉料的含水率對壓制工序影響很大，粉料含水率7%時坯體的壓制效果最好。含水率過低時坯體難以壓制成型，且脫模的時候邊部粉料容易脫落；含水率過高時壓制困難，粉料容易粘模，且壓制過程中容易出現夾層和色斑。結合生產控制考慮，坯體粉料的含水率控制在6.8～7.2%為宜。此外，坯體粉料含水率不均勻也會造成壓制時坯體分層。

在生產時可以通過以下方法來降低粉料含水率的波動，減少生產缺陷：多個粉料倉同時配送粉料，使粉料的水分均化；定期抽查各料倉和正在使用粉料的水分；保證粉料儲料倉的密閉性；嚴格控制噴霧塔工序的各個工藝參數。

3.2 顆粒級配的影響

顆粒級配一直是生產控制中的一個重要環節。采用顆粒級配的原料粉末是將不同粒徑的粉料按照一定比例混合，較小顆粒填充于較大顆粒之間，達到緊密堆積的效果。在坯體粉料中存在不同的粒徑時，整個體系表面活性點增多，改善了粉料的總體均勻程度，使粉末之間結合更加緊密。因自動干法混色系統的粉料與色料有一個攪拌過程，會破壞部分坯體粉料顆粒，使壓制工序的粉料粒徑整體比噴霧存儲的粉料粒徑偏小，需要通過實驗確定合適的坯體粉料粒徑分布。

實驗將大生產坯體粉料通過篩分的方式得到不同顆粒級配的坯體粉料，每種粉料壓制20片。觀察坯體壓制過程中的成型狀況和燒成后倒邊的效果，實驗結果見表4。

從表4可知，顆粒級配對壓制工序難度和產品倒邊效果的細膩程度有較大影響，方案2整體效果最好。顆粒級配過大會影響產品倒邊后的效果，顆粒感很強，細膩程度不夠，使產品的賣點大幅下降，影響銷售；同時粉料容易從料車邊緣漏出，增加壓機工序的粉料清理工作。顆粒級配過小在壓制過程中容易出現分層，嚴重時甚至難以壓制成型。結合生產控制考慮，在能保證生產的情況下顆粒級配盡量放大，坯體粉料顆粒級配的最佳控制范圍如下：20目上≤3%，60%≤40目篩上≤70%，80目篩上≥94%，80目篩下≤6%。

3.3 粉料容重的影響

目前墻地磚生產所用的坯體粉料采用噴霧造粒的方式獲得，此種方式形成的粉料是一種空心球狀的假顆粒。自動干法混色技術中坯體粉料與坯用色料需要通過攪拌機混合均勻，且攪拌速度相對較快，會將一部分假顆粒破碎成更細的粉料，若坯體壓制時的細粉含量過多容易產生分層，難以壓制成型。而坯體粉料的容重在可以間接反映粉料的空心程度，容重越低則空心程度越大，干法混色和壓制工序越難控制。

實驗通過調整噴霧干燥塔的噴槍壓力、霧化程度和泥漿的含水率得到不同容重的坯體粉料，每種粉料壓制20片，觀察坯體壓制過程中的成型狀況，實驗結果見表5。

從表5可知，容重會影響坯體壓制工序，坯體粉料容重在0.93 N/m3時整體效果最好。過低的粉料容重會使磚坯夾層明顯增多，大幅降低生產產品的優等率；粉料容重過高時，需要大幅提升噴霧造粒時的噴槍壓力，同時大幅降低噴霧造粒前的泥漿含水率，這將給生產帶來極大的壓力，噴霧造粒前泥漿的運輸、存儲難度明顯提升。因此，在保證壓制工序無明顯夾層的前提下，盡量減少其它工序的變化，粉料容重控制在0.92 ～ 0.95 N/m3。

4 結論

1） 坯體粉料的含水率對坯體壓制成型影響極大，含水率小難以壓制成型，含水率大容易形成夾層。坯體粉料的含水率控制在6.8 ～ 7.2%為宜。

2）坯體粉料的顆粒級配主要影響坯體紋理的細膩程度，顆粒越細坯體紋理越細膩，但顆粒級配過細壓制成型時容易分層。較佳的坯體粉料顆粒級配是20目上≤3%，60%≤40目篩上≤70%，80目篩上≥94%，80目篩下≤6%。

3） 坯體粉料的容重會影響坯體壓制過程，容重越小越容易形成夾層，但是過大的容重又會增加生產難度。粉料容重控制在0.92 ～ 0.95 N/m3便于穩定生產。

參考文獻

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