大理石瓷磚全通體技術(shù)的研究

李炯志 楊君之 黃海發(fā)

摘 要：采用拋光磚布料思維，但不打磨成微粉，直接用噴霧顆粒料，再結(jié)合釉面裝飾技術(shù)，設(shè)計出全通體技術(shù)的工藝路線;同時引進(jìn)布料設(shè)備，順利完成通體大理石產(chǎn)品的上線生產(chǎn)。2014年完成首次多款通體產(chǎn)品上線，對整個陶瓷行業(yè)的認(rèn)知產(chǎn)生了巨大的影響力;2015年第二代通體上線，2016年引爆陶瓷行業(yè)，有200多家陶瓷廠跟進(jìn)生產(chǎn)，還拉動整個陶瓷產(chǎn)業(yè)鏈，上游行業(yè)（瓷磚設(shè)計）“空間設(shè)計”，中游行業(yè)（設(shè)備廠家）“干法混色”和“通體料車”，下游行業(yè)（色料廠家）“干混色料”等共同健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：拋光磚布料思維;噴霧粉;釉面裝飾技術(shù);全通體產(chǎn)品;空間設(shè)計

1 前 言

在陶瓷行業(yè)不斷發(fā)展壯大的今天，人們在選購瓷磚時，不僅僅只需求產(chǎn)品表面裝飾所帶來的美感，產(chǎn)品內(nèi)部與表面色彩及相對應(yīng)的紋理效果一致性，即瓷磚內(nèi)涵和表面裝飾的相似性，瓷磚表里如一也成為了消費者在選購瓷磚產(chǎn)品時所追求的消費方向。如在裝修過程中，需對瓷磚表面拉槽、切邊或倒角后，瓷磚本身白色茬口裸露，只能重新補色或其它方式補救。

早在2013年公司便率先成立了專門的科研小組，實驗研制“全通體大理石瓷磚”這一攻關(guān)項目。

2 實驗內(nèi)容

2.1 所用原料、色料、化工料

（1）坭、砂、石粉等各種原材料，化工料、輔料等，制成常規(guī)基礎(chǔ)粉料;

（2）粉料和釉料外加錳紅、深灰、桔黃、譜黃、鈷藍(lán)、鉻綠、艷黑、深黑等各種坯釉色料，使粉料著色，釉料發(fā)色。

2.2 實驗工藝流程

濕法配色工藝流程為：原料處理（破碎、球磨）→漿料著色→噴粉（噴霧塔）→粉料陳腐→料車布料→壓制成型→干燥→釉面裝飾→燒成拋光打超潔亮→開槽倒角→露坯體處打臘→打包

干法混色工藝流程為：原料處理（破碎、球磨）→化漿（不著色）→噴粉（噴霧塔）→粉料陳腐→粉料干法混色→料車布料→壓制成型→干燥→釉面裝飾→燒成→拋光打超潔亮→開槽倒角→露坯體處打臘→打包

2.3 布料設(shè)備研究

依據(jù)我們的產(chǎn)品紋理效果需求，與佛山某些知名設(shè)備廠家一起，共同合作開發(fā)了直紋布料、亂紋布料、套紋布料等等布料設(shè)備。

2.4 產(chǎn)品燒成

本實驗采用布料工藝制作通體的燒制方法，經(jīng)過試驗調(diào)整后的燒成曲線如圖3所示。

3 研究與討論

3.1 粉料的工藝設(shè)定

該產(chǎn)品沒有底料和面料之分，由多種性能相同、而顏色（單色或混合色）不同的粉料按圖案規(guī)律構(gòu)成坯體層。為了獲得良好的流動性，同時又讓磚坯獲得清晰的圖案效果，粉料選擇細(xì)顆粒噴霧造粒粉料。

3.2 干法混色和濕法著色的選擇

濕法是在液態(tài)（泥漿）中著色，干法是在固態(tài)（粉料）中混色，從而決定了坯用色料發(fā)色效果的不同;干法混色也存在不足。一是在坯體著色方面，漿料著色比粉料混色發(fā)色能力強，干混不利于色料發(fā)色;二是在壓制的過程中，粉料外包一層色料后不利于成型要求，容易分層;三是磚形，干法需要配備2 ～ 3臺壓機打磚，增加不變因素，磚形復(fù)雜難控制。干混的弊端也非常明顯，由于基礎(chǔ)料是白色的，若是在干混的過程中色料包裹不均勻，就會露出底色;而且若是儲存、輸送的時間太長，干混色料還存在脫落的問題，因此，我們公司選擇濕法著色，有利于發(fā)色和成型工序。

濕法工藝是一整套體系，包括球磨機、噴霧塔、地下漿池等，加入色料之后所有設(shè)備都會被污染，若需要制作其它不同顏色粉料時就要清洗，人工強度大，生產(chǎn)成本很高，污染也很大，且一次制備量過大，若排產(chǎn)產(chǎn)量不準(zhǔn)，多制備出的有色粉料需要倒掉或壓倉，造成浪費。干法工藝優(yōu)勢相對明顯，球磨機、噴霧塔只需制備單一白料即可，浪費少、無需清洗，要多少配多少。但因為粉料與色料的顆粒直徑相差太大，粉料顆粒比色料顆粒大100倍以上，因此干法工藝想要均勻混合非常困難，做出的產(chǎn)品效果一般會比濕法差很多。國內(nèi)也有很多干法混色系統(tǒng)，但都非常粗糙，效果跟濕法制粉還有很大差距。綜上所述：干法混色和濕法配色各有千秋，從長遠(yuǎn)節(jié)能環(huán)保來看，上述干法工藝短板解決后，干法混色工藝或?qū)⒊蔀橥w大理石生產(chǎn)的首選。

3.3 布料設(shè)備的研究

依據(jù)布料裝置的設(shè)計，分兩組共6只打印頭設(shè)置，即可同時最多打印6種粉料，每種粉料可以選擇 1個顏色或1種混合顏色。根據(jù)產(chǎn)品樣式的設(shè)計要求，分為前期混合和布料車混合兩種方式。所謂前期混合是指兩種或多種不同顏色的粉料在進(jìn)入布料車前已經(jīng)進(jìn)行混合，并可按產(chǎn)品樣品要求確定混合程度，粉料之間沒有紋理過渡;所謂布料車混合是指粉料通過打印頭，按樣品規(guī)律打印在布料車上自然過渡的方式，不同的粉料能夠形成一定的紋理圖案。

（1）打印頭運動軌跡

依據(jù)布料裝置的設(shè)計，分兩組共 6 只打印頭設(shè)置，每排（組）3只。 打印頭之間的位置通過相對固定連接。打印頭可實現(xiàn)上下、前后左右 3個自由度的運動，以實現(xiàn)打印具有三維（3D）紋理效果。

打印頭從前往后、從左往右、從下往上逐層打印，磚坯厚度上最多可打印 6層。由于磚的厚度尺寸相對平面較薄，而且粉料具有比微粉料更優(yōu)越的流動性， 從而可獲得層面之間的圖案連續(xù)而無分的效果，并且基本消除周邊死角位置。

（2）無塵預(yù)混打印頭

布料裝置是“全通體布料技術(shù)”的基礎(chǔ)硬件，其中打印頭的結(jié)構(gòu)是布料裝置的核心技術(shù)。據(jù)有關(guān)資料報道，曾有佛山企業(yè)在二次布料（微粉）領(lǐng)域中，采用與本項目技術(shù)相似的噴粉打印，但由于使用的是微粉料，流動性極差，無法通過狹小的噴嘴而自然流下。因此，必須利用壓縮空氣為輔助，即噴粉布料，其實質(zhì)與本項目的技術(shù)有明顯不同之處。這種工藝存在兩方面的明顯缺陷：第一是由于壓縮空氣的作用，粉塵擴(kuò)散嚴(yán)重影響職業(yè)環(huán)境;第二是噴粉氣流作用，會破壞原有布料紋理，影響圖案的精度，紋理模糊。

本項目采用的是噴霧干燥粉料 （比普通噴霧料顆粒更細(xì)一些），具有良好的流動性，不需壓縮空氣輔助，完全是利用粉料自身重力作用而實現(xiàn)自然下流。粉料可多可少，紋理可粗可細(xì)，圖案可大可小，調(diào)整自如。

打印頭是由一個錐形的筒體、電磁閥、工頻震動器、連接管道等部件組成，電磁閥安裝在打印頭入料口，用于控制粉料流量，按預(yù)先設(shè)定的圖案通過電腦系統(tǒng)程序控制， 電腦系統(tǒng)根據(jù)所選擇的產(chǎn)品花式圖案，自動從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取相關(guān)的執(zhí)行參數(shù)指令，通過粉料的多少實現(xiàn)紋理線條的粗細(xì);工頻震動器安裝在每個打印頭的前端，主要用于防止粉料的堵塞。

目前打印頭出料口徑設(shè)有Φ8、Φ30、Φ50三種規(guī)格，可以根圖案紋理的粉料用量，選擇不同出料口徑的打印頭。實際上，根據(jù)產(chǎn)品花式的需要，還可以設(shè)定更多規(guī)格口徑的打印頭。打印頭采用易卸式安裝，便于生產(chǎn)線的花式品種轉(zhuǎn)換。

3.4 解決壓機沖壓次數(shù)，適應(yīng)上線生產(chǎn)要求

以上步驟研究出布料設(shè)備，解決了版面整體紋理效果問題;可是最開始實際布料時間為20 s，轉(zhuǎn)化為沖壓次數(shù)3次/分，布料時間太慢，這樣就不匹配窯爐，不適合上線生產(chǎn)要求，常規(guī)產(chǎn)品沖壓次數(shù)為5.5次/ min，兩者相差2.5次/ min。

如何可以解決這個上線難題？成為整個項目組成員頭上的一大難題。因為每個單色下料，必須遵循順序順時的原則;如同大家一起上火車，但又不能重疊在一起，6個布料打印頭，必須一個挨一個上車，最緊湊時間也要20 s完成布料動作。

通過技改設(shè)備配置，采用2排下料模式，實現(xiàn)一排打印頭在布料，第二排在布好等待中，可以減少一半布料時間，最終可以實現(xiàn)5.2次/分上線生產(chǎn)需要。

4 結(jié) 論

（1）經(jīng)過2年多摸索和深入研究，實現(xiàn)從0到1過程，最終確定全通體技術(shù)的工藝路線為：原料處理（破碎、球磨）→漿料著色→噴粉（噴霧塔）→粉料陳腐→打印設(shè)備布料→壓制成型→干燥→釉面裝飾→燒成拋光打超潔亮→開槽倒角→露坯體處打臘→打包。

（2）各工序的關(guān)鍵控制點：壓機布料、釉面裝飾、窯爐燒成、切割拉槽等。

（3）根據(jù)一系列實驗，確定了以上所羅列的工藝路線以及重要控制點，后續(xù)將對重要控制點進(jìn)行重點試驗，摸索出最佳的參數(shù)，以保證全通體項目的正常上線試產(chǎn)。

（4）通過該工藝路線實施生產(chǎn)的全通體產(chǎn)品，經(jīng)后期冷加工分為倒45°角和開槽。