大理石瓷磚全通體技術的研究

李炯志 楊君之 黃海發

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品的上線生產。2014年完成首次多款通體產品上線，對整個陶瓷行業的認知產生了巨大的影響力;2015年第二代通體上線，2016年引爆陶瓷行業，有200多家陶瓷廠跟進生產，還拉動整個陶瓷產業鏈，上游行業（瓷磚設計）“空間設計”，中游行業（設備廠家）“干法混色”和“通體料車”，下游行業（色料廠家）“干混色料”等共同健康發展。

關鍵詞：拋光磚布料思維;噴霧粉;釉面裝飾技術;全通體產品;空間設計

1 前 言

在陶瓷行業不斷發展壯大的今天，人們在選購瓷磚時，不僅僅只需求產品表面裝飾所帶來的美感，產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

依據我們的產品紋理效果需求，與佛山某些知名設備廠家一起，共同合作開發了直紋布料、亂紋布料、套紋布料等等布料設備。

2.4 產品燒成

本實驗采用布料工藝制作通體的燒制方法，經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（泥漿）中著色，干法是在固態（粉料）中混色，從而決定了坯用色料發色效果的不同;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色能力強，干混不利于色料發色;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，生產成本很高，污染也很大，且一次制備量過大，若排產產量不準，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，做出的產品效果一般會比濕法差很多。國內也有很多干法混色系統，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，從長遠節能環保來看，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的首選。

3.3 布料設備的研究

依據布料裝置的設計，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。根據產品樣式的設計要求，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進行混合，并可按產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。打印頭可實現上下、前后左右 3個自由度的運動，以實現打印具有三維（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越的流動性， 從而可獲得層面之間的圖案連續而無分的效果，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。據有關資料報道，曾有佛山企業在二次布料（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環境;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程序控制， 電腦系統根據所選擇的產品花式圖案，自動從數據庫中調取相關的執行參數指令，通過粉料的多少實現紋理線條的粗細;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，根據產品花式的需要，還可以設定更多規格口徑的打印頭。打印頭采用易卸式安裝，便于生產線的花式品種轉換。

3.4 解決壓機沖壓次數，適應上線生產要求

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3次/分，布料時間太慢，這樣就不匹配窯爐，不適合上線生產要求，常規產品沖壓次數為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5.2次/分上線生產需要。

4 結 論

（1）經過2年多摸索和深入研究，實現從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，后續將對重要控制點進行重點試驗，摸索出最佳的參數，以保證全通體項目的正常上線試產。

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