干法噴墨滲透陶瓷磚的研究*

(蒙娜麗莎集團(tuán)股份有限公司 廣東 佛山 528211)

前言

陶瓷磚生產(chǎn)技術(shù)隨著設(shè)備技術(shù)的進(jìn)步、工藝的提升及在大量研發(fā)工作者的努力下，目前已呈現(xiàn)百花齊放的局面，各種工藝的疊加使用，滿足了市場(chǎng)廣大消費(fèi)者的不同需求。尤其是陶瓷磚噴墨打印技術(shù)的出現(xiàn)，使陶瓷磚實(shí)現(xiàn)了非接觸性的印刷裝飾，大大地簡(jiǎn)化了陶瓷磚的裝飾生產(chǎn)工藝。自2009 年以來(lái)，陶瓷噴墨打印技術(shù)逐漸替代了輥筒印刷技術(shù)、絲網(wǎng)印刷技術(shù)等裝飾技術(shù)。陶瓷墨水也由最初的藍(lán)色、棕色、米黃色、檸檬黃等常規(guī)顏色逐步拓展出了黑色、紅色、亮黃色、白色等特殊顏色墨水；金屬墨水、珠光墨水、閃光墨水、下陷墨水、撥開(kāi)墨水等功能墨水[1]，使得噴墨打印的陶瓷磚產(chǎn)品，顏色更加艷麗，紋理更加逼真。

2013 年Metco公司開(kāi)始推廣噴墨滲透墨水，并于 2014 年在中國(guó)市場(chǎng)首先與杭州諾貝爾陶瓷有限公司進(jìn)行技術(shù)合作，成功推出了噴墨滲花墨水瓷磚產(chǎn)品[2]。隨后，國(guó)內(nèi)的研究人員也對(duì)陶瓷滲透墨水進(jìn)行了深入研究[3]，國(guó)內(nèi)陶瓷墨水生產(chǎn)廠家相繼推出了自己的滲透墨水[4～5]，瓷磚生產(chǎn)廠家蒙娜麗莎集團(tuán)股份有限公司、廣東東鵬控股股份有限公司、廣東宏宇集團(tuán)有限公司、廣東新明珠陶瓷集團(tuán)有限公司等陶瓷企業(yè)也相繼推出了噴墨滲透陶瓷磚產(chǎn)品[6～8]。噴墨滲透陶瓷磚不僅具有普通噴墨打印陶瓷磚產(chǎn)品色彩上的優(yōu)點(diǎn)，而且具有拋光磚的耐磨性，因此深得廣大消費(fèi)者的認(rèn)可和喜愛(ài)，市場(chǎng)上的占有率也逐年提高。

噴墨滲透技術(shù)從開(kāi)始到現(xiàn)在經(jīng)過(guò)短短3年多的發(fā)展。生產(chǎn)工藝主要有干法和濕法工藝2種[9]。濕法生產(chǎn)工藝對(duì)磚坯的水分要求較高，水分的波動(dòng)會(huì)造成色差等缺陷；干法工藝對(duì)滲透面料層及面料層布料厚度要求較高，易出現(xiàn)粉雜及布料不均、磚形變形超標(biāo)等缺陷。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)和解決生產(chǎn)中實(shí)際遇到的問(wèn)題，筆者總結(jié)了二次布料干法噴墨滲透陶瓷磚的一些經(jīng)驗(yàn)，希望能夠?qū)π袠I(yè)其他生產(chǎn)企業(yè)有所幫助。

1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.1 原料的選擇及配方性能

滲透面料原料為：應(yīng)山水磨料、水磨石粉、水磨鉀長(zhǎng)石粉、C56砂、水洗球土。底料原料為：精選鈉石粉、水磨石粉、韶關(guān)球土、YS18球土、水洗球土、黑滑石、C56砂、高白膨潤(rùn)土。其配方化學(xué)組成見(jiàn)表1；膨脹系數(shù)見(jiàn)表2；建材白度見(jiàn)表3。通過(guò)對(duì)配方的調(diào)整，確定的面料配方建材白度檢測(cè)值為56.70，底料的建材白度為53.81，底面料的建材白度相差不大，從而燒成后斷面幾乎沒(méi)有色差，倒角后無(wú)明顯斷層。而且面料白度高，有利于噴墨滲透墨水的發(fā)色；底料的膨脹系數(shù)略大于面料的膨脹系數(shù)，燒成過(guò)程中有利于磚形的調(diào)整。

表1 滲透面料、滲透底料的化學(xué)組成(質(zhì)量%)

表2 滲透面料、滲透底料的膨脹系數(shù)(×10-8/K)

表3 滲透面料、滲透底料的建材白度

1.2 生產(chǎn)工藝流程

干法二次布料噴墨滲透生產(chǎn)工藝流程為：鏟車配料→球磨→過(guò)篩除鐵→噴霧造粒→陳腐→二次布料干壓成形→干燥→干燥坯拋坯打磨→噴墨打印→噴助滲劑→輥道窯燒成→拋光→分級(jí)→打包→入倉(cāng)。

2 影響產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素分析

2.1 原料工序?qū)Ω煞▏娔珴B透陶瓷磚產(chǎn)品質(zhì)量的影響

干法滲透陶瓷磚由于需要確保滲透墨水發(fā)色好，往往需要添加一定量的助色劑，為了控制生產(chǎn)成本，采用二次布料工藝，在面料層的配方中加助色劑，底料不加助色劑。為了保證助色劑既能夠均勻分散在漿料中，又能夠具有很好的助色效果，在球磨工序，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)我們確定了助色劑最佳的加入時(shí)間為放漿前1 h加入。面料采用皮帶布料，面料的這種布料方式需要粉料具有很好的流動(dòng)性和合適的含水率。表4為不同水分的面料粉料在的成形性能。

表4 不同水分的面料粉料的成形性能

表5為面、底料粉料的顆粒級(jí)配，面料較底料更細(xì)，成形后的毛孔少，磚面平整，成品的耐污染性能好。為了噴出流動(dòng)性好的球形粉料，漿料的密度控制在1.63～1.67 g/cm3的范圍內(nèi)，同時(shí)在噴粉時(shí)增大噴霧霧化壓力。噴霧造粒前，需要徹底清洗干凈噴霧塔，減少粉料雜質(zhì)引起的缺陷，并對(duì)輸送面料的輸送帶、粉箱、料斗等做好防護(hù)工作。

表5 面、底粉料的顆粒級(jí)配

2.2 成形工序?qū)Ω煞▏娔珴B透陶瓷磚質(zhì)量的影響

成形環(huán)節(jié)，面料布料的均勻性對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有非常重要的影響。面料布料不均勻會(huì)造成滲透深度不一致，拋光后會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的色痕，如果在壓磚機(jī)成形過(guò)程中不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，將會(huì)對(duì)生產(chǎn)造成極大的損失，因此，壓磚機(jī)操作人員應(yīng)特別重視布料的均勻性。面料厚度主要通過(guò)控制皮帶的轉(zhuǎn)動(dòng)速度來(lái)控制，通過(guò)大量實(shí)踐，面料厚度控制在1.5～1.8 mm時(shí)成本適中，磚面不易出現(xiàn)露底，且出干燥窯后進(jìn)行拋光打磨，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的提升有極大的幫助。另外，壓磚機(jī)處安裝吸塵口，在壓制的同時(shí)，及時(shí)把模框周圍的粉料吸走，避免在第二次布料的時(shí)候把面料推入模框內(nèi)，造成局部堆積面料，影響磚形。

2.3 干燥、施釉及燒成對(duì)干法噴墨滲透陶瓷磚產(chǎn)品質(zhì)量的影響

磚坯出干燥窯后，經(jīng)過(guò)多臺(tái)打磨機(jī)打磨，打磨厚度控制在0.3～0.4 mm。生產(chǎn)過(guò)程中需要經(jīng)常檢查拋坯情況，及時(shí)更換磨損的模塊，要求拋后磚面平整無(wú)痕跡。噴墨機(jī)采用快達(dá)平8通道噴墨打印機(jī)，東芝噴頭，Metico滲透墨水和助滲劑。干燥坯含水率大于0.5%時(shí)，噴墨后墨水?dāng)U散較嚴(yán)重，造成圖案清晰度的降低。當(dāng)干燥坯含水率<0.5%時(shí)，墨水的擴(kuò)散不明顯，圖案清晰度好。

噴墨前磚坯的溫度對(duì)墨水的滲透深度和擴(kuò)散性能也有一定的影響，磚坯溫度低，墨水易擴(kuò)散，且滲透深度增加，因此，為了穩(wěn)定生產(chǎn)，需嚴(yán)格控制好噴墨前磚坯溫度，釉線布局上需在噴墨機(jī)前安裝，保證噴墨時(shí)磚坯溫度在45～50 ℃。燒成制度上，和生產(chǎn)普通拋釉磚相比，適當(dāng)延長(zhǎng)中溫區(qū)。

3 結(jié)論

通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐，干法噴墨滲透陶瓷磚已正式上線生產(chǎn)并投入市場(chǎng)，得到了消費(fèi)者的認(rèn)可。針對(duì)生產(chǎn)中影響產(chǎn)品質(zhì)量的各個(gè)因素，我們得出以下結(jié)論：

1)滲透面料的顆粒細(xì)、粉料含水率為6.5%～7.0%，粉料的流動(dòng)性好，采用皮帶布料時(shí)布料效果好，不易產(chǎn)生粉團(tuán)、面裂、色痕、小分層等缺陷。

2)干燥坯體含水率及噴墨時(shí)磚坯溫度對(duì)版面顏色有較大的影響，含水率越小，版面顏色越穩(wěn)定，且墨水不易擴(kuò)散，含水率控制在0.4%以內(nèi)，圖案清晰度高。

3)二次布料面料層最佳厚度為1.5～1.8 mm，此厚度既滿足干燥坯體拋光，又保證了滲透墨水一定的滲透深度。

4)坯體出干燥窯后需拋光打磨，打磨深度控制在0.3～0.4 mm為宜。

5)和拋釉磚相比，生產(chǎn)噴墨滲透陶瓷磚窯爐適當(dāng)延長(zhǎng)中溫?zé)蓭В兄诖u形的調(diào)整，可減少磚形掉角缺陷。