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,再結合釉面裝飾技術,設計出全通體技術的工藝路線;同時引進布料設備,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多家陶瓷廠跟進生產(chǎn),還拉動整個陶瓷產(chǎn)業(yè)鏈,上游行業(yè)(瓷磚設計)“空間設計”,中游行業(yè)(設備廠家)“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。
關鍵詞:拋光磚布料思維;噴霧粉;釉面裝飾技術;全通體產(chǎn)品;空間設計
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)品內部與表面色彩及相對應的紋理效果一致性,即瓷磚內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”這一攻關項目。
2 實驗內容
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)基礎粉料;
(2)粉料和釉料外加錳紅、深灰、桔黃、譜黃、鈷藍、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,磚形復雜難控制。干混的弊端也非常明顯,由于基礎料是白色的,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,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,干法混色工藝或將成為通體大理石生產(chǎn)的首選。
3.3 布料設備的研究
依據(jù)布料裝置的設計,分兩組共6只打印頭設置,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入布料車前已經(jīng)進行混合,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)布料裝置的設計,分兩組共 6 只打印頭設置,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)無塵預混打印頭
布料裝置是“全通體布料技術”的基礎硬件,其中打印頭的結構是布料裝置的核心技術。據(jù)有關資料報道,曾有佛山企業(yè)在二次布料(微粉)領域中,采用與本項目技術相似的噴粉打印,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,其實質與本項目的技術有明顯不同之處。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,粉塵擴散嚴重影響職業(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,圖案可大可小,調整自如。
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,按預先設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)庫中調取相關的執(zhí)行參數(shù)指令,通過粉料的多少實現(xiàn)紋理線條的粗細;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)線的花式品種轉換。
3.4 解決壓機沖壓次數(shù),適應上線生產(chǎn)要求
以上步驟研究出布料設備,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 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。