一種具有深刻紋理的陶瓷巖板的生產(chǎn)工藝控制技術

譚嘉成，李清蓮，吳焱，熊勛旺，黃焱墉，江健，查武華

（豐城市東鵬陶瓷有限公司，豐城331132）

1 前言

巖板作為一種新型陶瓷產(chǎn)品，是在陶瓷薄板和陶瓷大板的基礎上演變而來的全新概念，主要特性有規(guī)格大、厚度齊全、表面質(zhì)感豐富、裝飾效果簡潔大氣、留縫少和施工鋪貼效率高等，短短幾年在高端家居產(chǎn)品行業(yè)中迅速流行起來，占有率不斷增大。陶瓷巖板不同于普通瓷磚，其不僅可以上墻和鋪地，還可以作為一種多功能材料加工成不同規(guī)格和形狀以應用于家居的不同區(qū)域，如茶幾、桌面、廚臺、櫥柜、衣柜面板等。特別地，巖板相比于人造石、石英石、大理石、花崗巖等更環(huán)保健康，非常符合近年來的環(huán)保要求，同時，巖板紋理為人工創(chuàng)作，豐富多樣，質(zhì)感多元化，這些共同決定了巖板越來越受消費者喜愛，有著廣闊的應用市場和巨大的經(jīng)濟效益。

2 工藝流程

（1）輥壓成型壓制坯體（2）對坯體進行刷坯和吹塵處（3）進入第一臺噴墨機對中，第一臺噴墨機噴墨（數(shù)碼模具墨水）（4）往返擺動噴數(shù)碼面釉（5）干燥，干燥溫度控制130-140℃，干燥時間為3-5min；（6）第二臺噴墨機噴墨（顏色墨水和精雕），主要使第一臺噴墨機紋理能對上第二臺噴墨機顏色和精雕的紋理（7）第三臺噴墨機（數(shù)碼保護釉）；（8）進入干燥，干燥溫度控制80-100℃，干燥時間2-4min；（9）高溫燒成，燒成溫度1204/1214℃，燒成時間為75-90min；（10）燒成半成品（11）拋光機用羊毛刷輕掃一下，磨邊。

3 生產(chǎn)配方工藝技術研究

（1）復刻原生數(shù)控技術呈現(xiàn)層次錯落起伏、深淺不一、細膩舒適的三 維紋理裝飾效果的研究

通過數(shù)字化控制紋理清晰度、數(shù)碼墨水及數(shù)碼釉用量、錯落起伏及深淺不一的三維效果等，利用墨水疏水性原理，攻克木、石、布、皮等三維紋理效果的還原，相對于傳統(tǒng)模具的呆板（一臺壓機一件模芯），復刻原生數(shù)控技術做到一磚一模，圖案與自然肌理完美結合，實現(xiàn)3D打印效果，也降低了雕刻鋼帶的成本，節(jié)約轉產(chǎn)時間。在模具墨水形成的三維紋理的基礎上，使用擺動噴釉柜噴數(shù)碼面釉，利用顏色墨水疊加精雕墨水形成亮啞交替的圖案紋理層，令墻面巖板表面的錯落起伏、深淺不一、細膩舒適的三維紋理裝飾效果得以實現(xiàn)，從而有效提升產(chǎn)品表面三維紋理的立體感；再次疊加數(shù)碼保護釉，有利于提升產(chǎn)品表面的防污、耐磨性能。

(2)數(shù)碼面釉對產(chǎn)品三維紋理裝飾效果等性能影響研究

表1 數(shù)碼面釉料配方研究（配方1）

表2 數(shù)碼面釉料配方研究（配方2）

表3 數(shù)碼面釉料配方研究（配方3）

表4 數(shù)碼面釉料配方研究（配方4）

表5 數(shù)碼面釉對產(chǎn)品三維紋理等性能的影響

1.配方1 高石英和煅燒土為了增加其高溫粘度大，防止三維凹凸紋理在燒成時熔平；配方中硅鋁含量高為了提高其耐磨性；配方中二價溶劑偏少，導致防污只有4 級；

2.配方中高嶺土較多是為了增加其釉漿性能，保持其噴釉效果霧化效果，使其紋理更精細，三維立體感更強，配方中石英較高和引入鋇熔塊主要是增加其高溫粘度大，防止三維紋理在燒成時熔平；鋇熔塊對比配方1 煅燒土能提高其防污性能；配方中硅鋁含量高為了提高其耐磨性；

3.配方中引入碳酸鋇主要是提高其高溫粘度，白云石和滑石高溫粘度小，導致燒成時三維紋理效果會有部分熔平，整體錯落起伏的效果一般，配方中硅鋁含量不高，導致耐磨相對差；

4.配方中鈣鎂含量高，高溫粘度小，導致燒成時三維紋理效果會有部分熔平，整體三維紋理效果較差，配方中二價溶劑多，硅鋁含量不高，導致耐磨度相對差；

試驗結論：采用配方2 得到的錯落起伏、深淺不一、細膩舒適的三維紋理裝飾效果好，紋理深度可達到0.5mm，光澤度3-5 度，產(chǎn)品耐磨性4 級，防污5 級，符合產(chǎn)品生產(chǎn)標準。

(3)復刻原生數(shù)控工藝研究

由于磚坯厚度?。?.2mm），坯體出干燥窯后在釉線傳輸?shù)倪^程中，散熱快，到噴數(shù)碼面釉時坯溫從120℃左右降至60℃左右，坯溫越低進入坯體的水分越大，坯體內(nèi)水分越大，坯體強度下降越多，容易出現(xiàn)機械裂，坯體內(nèi)水分越大，激烈排水，容易出現(xiàn)排水裂。故在噴完面釉后的干燥很重要。影響釉面三維效果的因素眾多，主要從以下幾個方面進行試驗研究：數(shù)碼模具灰度、施釉量、干燥溫度、干燥時間相互作用以及標準文件的復制轉換的研究。

(4)數(shù)碼模具灰度/墨水墨量對三維（凹凸）深度的影響研究

表6 數(shù)碼模具灰度/墨水墨量和干燥溫度(干燥時間)對比試驗

試驗結論：

數(shù)控設備灰度/墨水墨量85-171g/m2進行試驗，試驗結果表明數(shù)碼模具灰度/墨水墨量越大凹凸紋理越深，到達171g/m2時，進入噴墨房釉面不易干，升高干燥溫度易裂磚，經(jīng)過多次試驗，墨水墨量控制85-150g/m2為最佳。

(5)面釉量對三維效果的影響研究

試驗結論：

1、相同的灰度，面釉克數(shù)在530-693g/m2，在完全干時，克數(shù)越大表面凹凸感越強；

2、相同的克數(shù)，數(shù)控設備墨水墨量在85-150g/m2，在完全干時，灰度越大，表面凹凸感越強；

表7 面釉噴釉量與數(shù)控設備墨水墨量對比試驗

(6)調(diào)節(jié)釉面效果以及產(chǎn)品性能的效果釉料的研究

效果釉料主要包括在模具紋理層的表面布施保護釉，有利于提升精雕墨水物理性地排開保護釉所形成的精雕紋理的層次感，同時便于提升巖板表面凹凸紋理的手感和防污性能。保護釉的原料包括干粒、懸浮劑、水和啞光保護釉，通過在釉料中引入干粒，便于提升巖板的耐磨和防滑效果，然后通過對啞光干粒釉中的啞光保護釉的原料組成和配比進行改進，增加其釉料本身的高溫粘度，避免釉料在燒制過程中流動，防止其填補模具紋理所形成的溝壑，從而達到提升巖板紋理層次感。性能結果指標如下表：

表8 調(diào)節(jié)釉面效果以及產(chǎn)品性能的效果釉料的研究

(7)燒成工藝的研究

由于本項目產(chǎn)品產(chǎn)品規(guī)格大，釉面含水率高，傳統(tǒng)的燒成工藝無法達到產(chǎn)業(yè)化要求，本項目采用微波干燥代替?zhèn)鹘y(tǒng)的余熱干燥，熱輻射從內(nèi)而外使得坯體受熱均勻，降低干燥裂；同時在燒成階段通過調(diào)整燒成工藝和曲線，尤其是開發(fā)了窯爐緩冷帶防裂磚智能控制方法的系統(tǒng)有效降低了產(chǎn)品切割裂的控制。

產(chǎn)品的工藝特點，數(shù)碼墨水油性大，不易揮發(fā)，當產(chǎn)品較?。ê穸刃∮?mm）坯體散熱快，造成噴面釉后滲入坯體內(nèi)水分多，故預熱帶升溫曲線盡量緩慢，確保排水均勻，防止排水裂甚至炸坯現(xiàn)象；同時產(chǎn)品規(guī)格大且薄，生坯強度要保證≥3.5MPa 才不會裂磚，所以坯體配方坭含量高，氧化帶要長利于氧化且延長保溫時間有利于產(chǎn)品燒結；高溫慢燒形成部分晶體，減少游離石英，將高溫區(qū)設置燒成時間15 分鐘；本項目產(chǎn)品規(guī)格大，中間區(qū)域散熱慢，需放緩冷卻速率，急冷緩冷帶23 分鐘，窯爐緩冷帶的正常生產(chǎn)時，以目標溫度值為中心溫度波動控制在≤5℃；當窯爐緩冷帶空窯時，以目標溫度值為中心溫度波動控制在≤20℃。具體燒成曲線如下：高溫區(qū)燒成時間不夠，游離石英多，切割裂不穩(wěn)定；急冷溫度要保證620-630℃，石英相互轉換；急冷緩冷溫度過高內(nèi)部應力釋放不完全，第一刀切裂概率很大，急冷緩冷溫度過低，出窯熱磚易風齊裂。

表9 燒成曲線

4 結語

通過上述幾方面可知，深刻紋理產(chǎn)品生產(chǎn)是一個需要綜合性要求很高的配方工藝控制技術，主要是數(shù)碼模具釉料對釉面三維紋理效果影響、數(shù)控工藝、燒成工藝等多方面影響，利用顏色墨水疊加精雕墨水形成亮啞交替的圖案紋理層，令墻面巖板表面的錯落起伏、深淺不一、細膩舒適的三維紋理裝飾效果得以實現(xiàn)，從而有效提升產(chǎn)品表面三維紋理的立體感；再次疊加數(shù)碼保護釉，有利于提升產(chǎn)品表面的防污、耐磨性能。所以只有通過各工藝的加持，才能使磚面立體感強，豐富細膩舒適的裝飾效果，讓空間具有極具震撼的視覺效果和舒適感。