一種高立體大顆粒仿砂巖陶瓷磚的開發(fā)與研究

羅宏　龍海仁　招偉培　周燕　黃帥

摘 要：在建筑陶瓷裝飾領(lǐng)域，仿天然石材的風(fēng)格一直都是市場的主流趨勢。隨著工業(yè)風(fēng)的盛行，黑白灰的砂巖逐漸被消費(fèi)者青睞，砂巖不同于普通石材的最大特點(diǎn)就在于砂巖紋理中的顆粒砂石質(zhì)感及大線條紋理，在傳統(tǒng)的裝飾效果中，圖案都過于平面化，隨著人們消費(fèi)審美的提高，對裝飾材料的仿真度要求也越來越高。如何更加立體的呈現(xiàn)砂巖的視覺質(zhì)感，呈現(xiàn)真實(shí)的立體觸感，同時(shí)又高度的模擬砂巖的手感，成為了我們需要攻克的主要技術(shù)難題。

關(guān)鍵詞：高立體陶瓷磚;砂巖;大顆粒;仿石材

1 前 言

我司作為佛山傳統(tǒng)的陶瓷磚生產(chǎn)研發(fā)企業(yè)，針對這次開發(fā)課題，成立了獨(dú)立的產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目組，從市場、營銷、產(chǎn)品、設(shè)計(jì)、工藝、配方等相關(guān)部門抽調(diào)人員參與到這次產(chǎn)品的開發(fā)工作。經(jīng)過討論評估，我們認(rèn)為大顆粒的砂巖系列陶瓷產(chǎn)品市場前景值得深入挖掘，中高端產(chǎn)品缺口較大。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，北歐、工業(yè)風(fēng)、輕奢、新中式成為流行趨勢，砂巖產(chǎn)品在這些裝修風(fēng)格中的應(yīng)用比較廣泛。在客戶需求方面，消費(fèi)者對現(xiàn)代砂巖仿古產(chǎn)品的需求迅猛增長，對于表面質(zhì)感和產(chǎn)品視覺的追求，提升防污性能，以及對空間風(fēng)格及紋理的訴求都將更加的關(guān)注。在生產(chǎn)工藝方面，砂巖類陶瓷磚的痛點(diǎn)就是圖案單調(diào)不精細(xì)，質(zhì)感不真實(shí)，工藝簡單層次差。所以擬定提升仿砂巖陶瓷磚與真實(shí)石材的逼真度作為此次研究的主要目的。

2 項(xiàng)目的研發(fā)過程

2.1項(xiàng)目的研發(fā)目標(biāo)

項(xiàng)目的目標(biāo)是提升砂巖陶瓷磚與真實(shí)石材的逼真度，讓砂巖磚的質(zhì)感與效果在原有石材的基礎(chǔ)上有一定的提高與升華。

2.2項(xiàng)目研發(fā)計(jì)劃

針對客戶的痛點(diǎn)，從三個(gè)方面著手提升，在圖案設(shè)計(jì)方面，素材的風(fēng)格選取以主流的黑、白、灰工業(yè)風(fēng)為主，圖案細(xì)節(jié)更加豐富，拉升對比度，提高分辨率，使圖案更清晰。在磚面質(zhì)感方面，不再主要依靠設(shè)計(jì)圖案去模擬砂巖顆粒紋理，而是通過真實(shí)引入砂巖大顆粒料，讓大顆粒料真實(shí)嵌入磚面，在視覺和觸覺的真實(shí)感方面得到提升。在工藝方面，計(jì)劃采用干粉網(wǎng)版布料技術(shù)，干粉顆粒度更細(xì)，網(wǎng)版圖案精度更高，讓網(wǎng)版在壓機(jī)壓制前布干粉面料，面料紋理更細(xì)膩，更自然。在面料中加入真實(shí)的砂巖大顆?；旌狭?，其中不同光澤，質(zhì)感，顏色，透度，以及顆粒度的大顆粒料多達(dá)十幾種。大顆?；旌狭鲜勾u面砂巖顆粒的豐富程度更加接近天然砂巖石材。通過3D噴墨打印技術(shù)，使噴墨紋理與布料紋理以及大顆粒紋理，虛實(shí)結(jié)合，相得益彰。再同時(shí)疊加了定位干粒工藝，結(jié)合精雕和鋯白功能墨水的效果，讓線條紋理立體，晶瑩剔透，最后結(jié)合淋干粒工藝，讓整磚的砂巖顆粒感得到進(jìn)一步提升。通過復(fù)雜的工藝疊加，層層還原真實(shí)砂巖石材的形成過程，提升產(chǎn)品的逼真效果，采用新材料，新設(shè)備，新技術(shù)讓產(chǎn)品的砂巖肌理源于石材，高于石材。

2.3技術(shù)研發(fā)路線

從意大利引進(jìn)先進(jìn)的臥式網(wǎng)版布料設(shè)備，通過壓機(jī)前網(wǎng)版布料技術(shù)，實(shí)現(xiàn)干粉布料工藝。通過網(wǎng)版紋理與干粉面料的搭配，在磚坯表面實(shí)現(xiàn)紋理圖案，通過引進(jìn)意大利砂巖紋理模芯，開發(fā)出了砂巖網(wǎng)版布料系列產(chǎn)品，將砂巖紋理結(jié)合精心設(shè)計(jì)的模具紋理。布料厚度約為0.3～1.0mm，每片600mm×600mm規(guī)格磚坯，面料使用量約250～800g。與傳統(tǒng)的微粉拋光磚相比，面料用量節(jié)約50%以上。該技術(shù)的難點(diǎn)為將傳統(tǒng)的多管布料改為網(wǎng)版布料，圖案更清晰，面料用量更少，布料厚度更薄。網(wǎng)版布料通過網(wǎng)版上不同的大小網(wǎng)孔（網(wǎng)孔大小介于10目～20目之間）形成需要的紋理，通過多層網(wǎng)版不同紋理按順序疊加，形成復(fù)合紋理圖案。面料通過制作工藝改進(jìn)，性能改良后制作成了干粉面料。干粉面料的制作工藝不同于普通粉料，干粉的制作研發(fā)成功，實(shí)現(xiàn)了粉料低水分，高流動(dòng)性，少靜電的特性，從而實(shí)現(xiàn)了干粉面料在網(wǎng)版上布料不結(jié)團(tuán)，不堵網(wǎng)。為了滿足面料快速轉(zhuǎn)產(chǎn)的需要，干粉面料采用了干混色料工藝，有色面料轉(zhuǎn)換快速同時(shí)，面料顏色也更加豐富，通過網(wǎng)版布料，面料紋理更加真實(shí)自然。

為了實(shí)現(xiàn)砂巖大顆粒的質(zhì)感效果，在布好的面料上引入砂巖大顆粒料（大顆粒介于4目～ 8目之間），將大顆粒料布在干粉面料之上，壓機(jī)壓制的過程中將大顆粒料嵌入面料層中，同時(shí)大顆粒料有一部分凸起在面料之上，形成立體的砂巖顆粒。大顆粒的種類根據(jù)光澤，質(zhì)感，透度，顏色的不同，設(shè)計(jì)了十幾種混合在一起，讓大顆粒料的效果更豐富，更接近天然砂巖的層次。

磚坯經(jīng)過干燥工序后，直接進(jìn)入3D噴墨打印工序，噴墨打印圖案細(xì)節(jié)更明確，精細(xì)度更高，同時(shí)與面料紋理以及大顆粒料搭配，虛實(shí)結(jié)合，逼真度更高，質(zhì)感，層次更豐富。噴墨機(jī)選擇了鋯白墨水和精雕水疊加使用，展現(xiàn)設(shè)計(jì)中的線條部分細(xì)節(jié)，再利用噴墨膠水結(jié)合干粒機(jī)布干粒工藝，實(shí)現(xiàn)線條細(xì)節(jié)的定位干粒工藝，讓整個(gè)線條細(xì)節(jié)效果表現(xiàn)立體，亮白透析，起到了整磚畫龍點(diǎn)睛的作用。

最后為了讓整磚的砂巖手感更逼真，采用在磚面淋干粒工藝，讓整磚的細(xì)砂顆粒感更突出，與圖案設(shè)計(jì)搭配相得益彰。

3 工藝流程及關(guān)鍵工藝參數(shù)

3.1工藝流程

粉料（底料、面料）制備→壓機(jī)二次布料（包括底料、面料、大顆粒料）→壓制成型→干燥→3D噴墨裝飾→定位干?！芨闪?→窯爐燒成→拋光工序（半拋）→磨邊工序→分揀→包裝、入庫

3.2粉料工藝參數(shù)

3.3壓機(jī)工藝參數(shù)

3.4、窯爐工藝參數(shù)

3.5其他工藝參數(shù)

4 設(shè)備及工藝過程描述

4.1布料設(shè)備及工藝過程

關(guān)鍵壓機(jī)布料工序總共分為四部分，第一部分為壓機(jī)壓制工序，第二部分為面料網(wǎng)版布料系統(tǒng)，第三部分為大顆粒料布料系統(tǒng)，第四部分為底料布料系統(tǒng)。產(chǎn)品壓制工序制作流程為，首先是底料布料系統(tǒng)，底料是預(yù)制好的斑點(diǎn)料，通過料斗進(jìn)入布料槽再進(jìn)入底料格柵，通過格柵推入壓機(jī)下模芯，然后是面料網(wǎng)版布料系統(tǒng)，面料是通過干混色料技術(shù)，將面料基料干混成不同的有色面料，再通過壓機(jī)頂部電子秤及混料系統(tǒng)，混所需的混合面料，混合面料通過單獨(dú)的料斗進(jìn)入到網(wǎng)版布料單元的網(wǎng)版內(nèi)，網(wǎng)版布料系統(tǒng)推入壓機(jī)下模芯上方，通過網(wǎng)版滾動(dòng)以及網(wǎng)版布料系統(tǒng)回程運(yùn)動(dòng)，完成面料的布料過程。緊接著是將預(yù)制好的混合大顆粒料送入大顆粒料料斗，料斗將混合大顆粒料放入玻璃框料槽，在通過玻璃框料槽底下的雕花滾自轉(zhuǎn)結(jié)合布料皮帶的滾筒，將大顆粒料按照雕花滾的紋理，將混合大顆粒料布在布料皮帶上，然后將布料皮帶推動(dòng)到壓機(jī)下模芯上方，再通過布料皮帶的自轉(zhuǎn)以及布料皮帶回程運(yùn)動(dòng)，將混合大顆粒布在面料的表面，最后通過壓機(jī)上模芯壓制成型，最后形成了我們網(wǎng)版布料所需的磚坯。

4.2配套設(shè)備

成型壓機(jī)：采用恒立泰4280自動(dòng)壓機(jī);

噴墨打印機(jī)：采用意大利快達(dá)平CRETAPRINT噴墨設(shè)備;

窯爐：126m窄體輥道窯;

拋光：國產(chǎn)科達(dá)拋光機(jī)。

5 產(chǎn)品檢測

5.1產(chǎn)品表面形貌圖

高立體砂巖磚模擬砂巖真實(shí)顆粒，顆粒凹凸感強(qiáng)，對提升防滑性有較好的提升作用，靜摩擦系數(shù)干法0.63-0.75，濕法 0.55-0.60，通過表面形貌圖檢測可以檢測磚表面的凹凸程度：

Sa：平面偏差的算術(shù)平均值;

Sq：平面偏差的均方根。

5.2產(chǎn)品SEM掃描電鏡檢測

通過掃描電鏡可以觀察磚表面的微觀結(jié)構(gòu)，通過微觀結(jié)構(gòu)可以觀察到表面的致密程度，間接反應(yīng)了在產(chǎn)品的防污性能指標(biāo)，高立體仿砂巖陶瓷磚防污性檢測為五級。

6 產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用效果

6.1產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求

紋理：砂巖紋理， 一石6紋理以上設(shè)計(jì);

顏色：米白、暖灰、淺灰、灰、深灰;

觸感：干粒面＼干粒半拋面

規(guī)格：600mm×1200mm、600mm×600mm（訂制）、600mm×300mm（訂制）、200mm×1200mm（訂制）;

配套：產(chǎn)品運(yùn)用效果圖、宣傳單頁、軟裝飾品、空間使用方案、工程案例;

滿足整體空間的應(yīng)用需求：客廳、餐廳、衛(wèi)浴、商業(yè);

防滑達(dá)到國際水平（防滑指標(biāo)（干粒≥R9），靜摩擦系數(shù)（干粒面≥0.6）;

6.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)系列效果圖

7 結(jié) 語

本項(xiàng)目采用了網(wǎng)版布料工藝，底料采用了與磚面圖案顏色接近的類通體斑點(diǎn)料，面料薄而均勻的實(shí)現(xiàn)了大紋理布料圖案，通過在面料中引入十幾種不同顏色、光澤、質(zhì)感、透度以及顆粒度的大顆粒料，使大顆粒料嵌入磚坯表面，真正還原天然巖石的質(zhì)感與逼真度。本項(xiàng)目采用了創(chuàng)新的仿古砂巖磚開發(fā)思路，突破了現(xiàn)有傳統(tǒng)工藝的瓶頸，采用新的設(shè)備、新的工藝、新的設(shè)計(jì)、新的材料，提升了現(xiàn)有仿古砂巖磚產(chǎn)品立體質(zhì)感及逼真度，提升了產(chǎn)品的裝飾效果，為砂巖磚系列產(chǎn)品開創(chuàng)了一種新的生產(chǎn)工藝思路。