大理石瓷砖全通体技术的研究
时间：2020-03-18 05:11:17 来源：千叶帆 本文已影响人
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摘 要：采用抛光砖布料思维，但不打磨成微粉，直接用喷雾颗粒料，再结合釉面装饰技术，设计出全通体技术的工艺路线;同时引进布料设备，顺利完成通体大理石产品的上线生产。2014年完成首次多款通体产品上线，对整个陶瓷行业的认知产生了巨大的影响力;2015年第二代通体上线，2016年引爆陶瓷行业，有200多家陶瓷厂跟进生产，还拉动整个陶瓷产业链，上游行业（瓷砖设计）“空间设计”，中游行业（设备厂家）“干法混色”和“通体料车”，下游行业（色料厂家）“干混色料”等共同健康发展。
关键词：抛光砖布料思维;喷雾粉;釉面装饰技术;全通体产品;空间设计
1 前 言
在陶瓷行业不断发展壮大的今天，人们在选购瓷砖时，不仅仅只需求产品表面装饰所带来的美感，产品内部与表面色彩及相对应的纹理效果一致性，即瓷砖内涵和表面装饰的相似性，瓷砖表里如一也成为了消费者在选购瓷砖产品时所追求的消费方向。如在装修过程中，需对瓷砖表面拉槽、切边或倒角后，瓷砖本身白色茬口裸露，只能重新补色或其它方式补救。
早在2013年公司便率先成立了专门的科研小组，实验研制“全通体大理石瓷砖”这一攻关项目。
2 实验内容
2.1 所用原料、色料、化工料
（1）坭、砂、石粉等各种原材料，化工料、辅料等，制成常规基础粉料;
（2）粉料和釉料外加锰红、深灰、桔黄、谱黄、钴蓝、铬绿、艳黑、深黑等各种坯釉色料，使粉料着色，釉料发色。
2.2 实验工艺流程
湿法配色工艺流程为：原料处理（破碎、球磨）→浆料着色→喷粉（喷雾塔）→粉料陈腐→料车布料→压制成型→干燥→釉面裝饰→烧成抛光打超洁亮→开槽倒角→露坯体处打腊→打包
干法混色工艺流程为：原料处理（破碎、球磨）→化浆（不着色）→喷粉（喷雾塔）→粉料陈腐→粉料干法混色→料车布料→压制成型→干燥→釉面装饰→烧成→抛光打超洁亮→开槽倒角→露坯体处打腊→打包
2.3 布料设备研究
依据我们的产品纹理效果需求，与佛山某些知名设备厂家一起，共同合作开发了直纹布料、乱纹布料、套纹布料等等布料设备。
2.4 产品烧成
本实验采用布料工艺制作通体的烧制方法，经过试验调整后的烧成曲线如图3所示。
3 研究与讨论
3.1 粉料的工艺设定
该产品没有底料和面料之分，由多种性能相同、而颜色（单色或混合色）不同的粉料按图案规律构成坯体层。为了获得良好的流动性，同时又让砖坯获得清晰的图案效果，粉料选择细颗粒喷雾造粒粉料。
3.2 干法混色和湿法着色的选择
湿法是在液态（泥浆）中着色，干法是在固态（粉料）中混色，从而决定了坯用色料发色效果的不同;干法混色也存在不足。一是在坯体着色方面，浆料着色比粉料混色发色能力强，干混不利于色料发色;二是在压制的过程中，粉料外包一层色料后不利于成型要求，容易分层;三是砖形，干法需要配备2 ～ 3台压机打砖，增加不变因素，砖形复杂难控制。干混的弊端也非常明显，由于基础料是白色的，若是在干混的过程中色料包裹不均匀，就会露出底色;而且若是储存、输送的时间太长，干混色料还存在脱落的问题，因此，我们公司选择湿法着色，有利于发色和成型工序。
湿法工艺是一整套体系，包括球磨机、喷雾塔、地下浆池等，加入色料之后所有设备都会被污染，若需要制作其它不同颜色粉料时就要清洗，人工强度大，生产成本很高，污染也很大，且一次制备量过大，若排产产量不准，多制备出的有色粉料需要倒掉或压仓，造成浪费。干法工艺优势相对明显，球磨机、喷雾塔只需制备单一白料即可，浪费少、无需清洗，要多少配多少。但因为粉料与色料的颗粒直径相差太大，粉料颗粒比色料颗粒大100倍以上，因此干法工艺想要均匀混合非常困难，做出的产品效果一般会比湿法差很多。国内也有很多干法混色系统，但都非常粗糙，效果跟湿法制粉还有很大差距。综上所述：干法混色和湿法配色各有千秋，从长远节能环保来看，上述干法工艺短板解决后，干法混色工艺或将成为通体大理石生产的首选。
3.3 布料设备的研究
依据布料装置的设计，分两组共6只打印头设置，即可同时最多打印6种粉料，每种粉料可以选择 1个颜色或1种混合颜色。根据产品样式的设计要求，分为前期混合和布料车混合两种方式。所谓前期混合是指两种或多种不同颜色的粉料在进入布料车前已经进行混合，并可按产品样品要求确定混合程度，粉料之间没有纹理过渡;所谓布料车混合是指粉料通过打印头，按样品规律打印在布料车上自然过渡的方式，不同的粉料能够形成一定的纹理图案。
（1）打印头运动轨迹
依据布料装置的设计，分两组共 6 只打印头设置，每排（组）3只。 打印头之间的位置通过相对固定连接。打印头可实现上下、前后左右 3个自由度的运动，以实现打印具有三维（3D）纹理效果。
打印头从前往后、从左往右、从下往上逐层打印，砖坯厚度上最多可打印 6层。由于砖的厚度尺寸相对平面较薄，而且粉料具有比微粉料更优越的流动性， 从而可获得层面之间的图案连续而无分的效果，并且基本消除周边死角位置。
（2）无尘预混打印头
布料装置是“全通体布料技术”的基础硬件，其中打印头的结构是布料装置的核心技术。据有关资料报道，曾有佛山企业在二次布料（微粉）领域中，采用与本项目技术相似的喷粉打印，但由于使用的是微粉料，流动性极差，无法通过狭小的喷嘴而自然流下。因此，必须利用压缩空气为辅助，即喷粉布料，其实质与本项目的技术有明显不同之处。这种工艺存在两方面的明显缺陷：第一是由于压缩空气的作用，粉尘扩散严重影响职业环境;第二是喷粉气流作用，会破坏原有布料纹理，影响图案的精度，纹理模糊。
本项目采用的是喷雾干燥粉料 （比普通喷雾料颗粒更细一些），具有良好的流动性，不需压缩空气辅助，完全是利用粉料自身重力作用而实现自然下流。粉料可多可少，纹理可粗可细，图案可大可小，调整自如。
打印头是由一个锥形的筒体、电磁阀、工频震动器、连接管道等部件组成，电磁阀安装在打印头入料口，用于控制粉料流量，按预先设定的图案通过电脑系统程序控制， 电脑系统根据所选择的产品花式图案，自动从数据库中调取相关的执行参数指令，通过粉料的多少实现纹理线条的粗细;工频震动器安装在每个打印头的前端，主要用于防止粉料的堵塞。
目前打印头出料口径设有Φ8、Φ30、Φ50三种规格，可以根图案纹理的粉料用量，选择不同出料口径的打印头。实际上，根据产品花式的需要，还可以设定更多规格口径的打印头。打印头采用易卸式安装，便于生产线的花式品种转换。
3.4 解决压机冲压次数，适应上线生产要求
以上步骤研究出布料设备，解决了版面整体纹理效果问题;可是最开始实际布料时间为20 s，转化为冲压次数3次/分，布料时间太慢，这样就不匹配窑炉，不适合上线生产要求，常规产品冲压次数为5.5次/ min，两者相差2.5次/ min。
如何可以解决这个上线难题？成为整个项目组成员头上的一大难题。因为每个单色下料，必须遵循顺序顺时的原则;如同大家一起上火车，但又不能重叠在一起，6个布料打印头，必须一个挨一个上车，最紧凑时间也要20 s完成布料动作。
通过技改设备配置，采用2排下料模式，实现一排打印头在布料，第二排在布好等待中，可以减少一半布料时间，最终可以实现5.2次/分上线生产需要。
4 结 论
（1）经过2年多摸索和深入研究，实现从0到1过程，最终确定全通体技术的工艺路线为：原料处理（破碎、球磨）→浆料着色→喷粉（喷雾塔）→粉料陈腐→打印设备布料→压制成型→干燥→釉面装饰→烧成抛光打超洁亮→开槽倒角→露坯体处打腊→打包。
（2）各工序的关键控制点：压机布料、釉面装饰、窑炉烧成、切割拉槽等。
（3）根据一系列实验，确定了以上所罗列的工艺路线以及重要控制点，后续将对重要控制点进行重点试验，摸索出最佳的参数，以保证全通体项目的正常上线试产。
（4）通过该工艺路线实施生产的全通体产品，经后期冷加工分为倒45°角和开槽。
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