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通體大理石瓷磚的技術研究

  摘 要:通體大理石瓷磚,是大瓷磚坯體與表面紋理顏色基本一致的大理石瓷磚的升級產品。天然石材的外表和內坯具有一致性,而傳統大理石瓷磚在效果上很難達到這一點,從而,后期深度加工時遇到拉槽、倒角、圓弧等處理時就可以明顯看到內部不同色彩的坯體,與瓷磚釉面效果形成巨大的反差,看起來很不協調,讓人遺憾。而通體大理石瓷磚制作工藝及系統就是為了改進這一題,要把坯體色彩與紋理做到接近表面效果,甚至一致,做到真正的表里如一。

關健詞:通體;大理石;瓷磚;布料技術


1 背景

   據了解,目前陶瓷行業所謂的通體大理石有兩種:一種是將大理石瓷磚坯體顏色做到與表面顏色一致,坯體并無石材肌理;另一種是根據表面紋理來調整坯體的紋理和顏色,使通體大理石瓷磚無論表面還是坯體紋理都更加豐富、

逼真,更接近天然石材。                                                                           以前,通體大理石瓷磚主要通過濕法著色工藝生產,在技術方面存在一定的局限性,個別企業現引進的智能干法著色混料系統大大突破了以往濕法混色工藝的生產局限。同樣,傳統的濕法工藝在著色方面有一定的局限性,且轉產不易,容易造成色料以及粉料的浪費。而干法著色系統改變了以往濕法著色工藝的局限。例如可以將不同顏色的色料經過獨立通道直接進入喂料器,實現底料與色料的精準配比結合,保證了磚面與磚坯匹配顏色的逼真,從而也保證生產工藝能夠以最短的時間、最低的成本、達到最快的轉產效果。

   除了著色系統以及布料技術的進步,噴墨打印技術的進步,也使得通體大理石瓷磚無論在表面效果還是坯體紋理方面都無限接近天然石材。


2 技術發展現狀與趨勢

   據了解,生產通體大理石瓷磚的首要要求是坯體白度,基礎料的白度至少要達到 40 ~ 50 度,才能在坯體上表現出不同顏色的效果;其次是混色系統以及布料系統。混色系統分為干法混色和濕法配色兩種工藝,這兩種工藝的優缺點對比非常明顯,干法工藝節能環保,轉產方便;濕法工藝則在混色效果上一般更為細膩,發色效果佳。

   生產通體磚其中一個關鍵技術環節在于著色工藝。而現階段生產廠家所用的著色工藝,可分為干法混色和濕法配色。干法混色和濕法配色有明顯的區別,兩者的工藝流程就有不同。


2.1 干法與濕法的工藝優劣對比

(1)濕法配色工藝流程:原料處理(破碎、球磨)→漿料著色 →噴粉(噴霧塔)→ 粉料陳腐 → 布料 → 壓制成型。

(2)干法混色工藝流程:原料處理(破碎、球磨)→ 化漿(不著色)→ 噴粉

(噴霧塔)→ 粉料陳腐 → 粉料混色 → 布料 → 壓制成型。

   兩種不同工藝區別在于: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。


2.2 干法與濕法的成本優劣對比

   由于噴霧干燥塔需要具備一定的量才有經濟效益,在進行生產之前需要準備數百噸的漿料,因此利用濕法配色工藝技術來做通體大理石瓷磚的產量較大;與之相比,干混的生產則相應更靈活,對于降低成本而言效果顯著。

   同時,濕法是在球磨階段讓坯料與色料混合球磨出來,再經過布料機布料,壓機壓制出有紋理效果的底坯。由于在球磨的時候材料有所損耗,更換產品花色的時候要清洗機器,也造成了色料的損耗,因此許多陶企出于成本方面的考慮,沒有使用發色效果更好的包裹色料。而且濕法需要提前備料,生產量要達到一兩萬方,干法則 2到3 千方的量就可以進行生產。兩者對比而言,干法可以小批量定制生產,更靈活。

   綜合而言,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。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,上述干法工藝的技術難點解決后,干法混色工藝或將成為通體大理石生產的首選。


3 通體大理石瓷磚的關鍵技術難點

3.1 干法混色系統

   目前許多陶企生產通體大理石瓷磚都是使用干法技術,許多設備企業也是在干法混色系統上下功夫。干法混色具有四大優點。一是轉產方便,可隨意根據需要轉產,小批量訂單也可隨時轉產;二是減少漿池,無配色、均化漿池,大幅減少漿池數量,減少投資及占地;三是節能環保,轉產時無清洗環節(漿池、噴霧塔清洗),可節省大量清洗時間,節水,減少基礎物料浪費;四是無剩料,一般通體產品有 4 ~ 6 種單色料,濕法搭配用完很難做到,會產生剩余粉料壓倉現象,干法能做到用多少配多少。

   與此同時,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。                                                                                                                              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,干混色料要求分散性好,附著能力強,發色強。


3.1.1 色料基礎配方的控制

   從前期市場中流行的干混色料品種來看,進口類產品在色料的發色飽和度方面明顯優于國內產品。通過對國內干混色料產品中的鈦黃系列的分析可得知,國產某廠家產品具備以下幾個特點,首先是產品的比重比較大,為了保持干混產品具有較好的分散性能,對于色料的含水率有一定的要求,通過增加配方中的瘠性原料的比例來改變色料的粘性。例如在配方中添加石英或者長石類原料。其次是通過使用一些比重大的原料來改變物料超細加工后導致的蓬松等性能。通過添加如金紅石原礦等既可以降低生產成本又可以改變物料的一些物理性能。最后就是色料在本身配方設計煅燒時的調整,過低的燒成溫度容易導致物料粘性的增加,不利于色料在坯體粉料中的分散性能。


3.1.2 加工設備的選擇

   傳統的色料混料設備主要有犁刀式混料機,球磨機,雙臂螺旋混料機,臥式混料機等設備。作為干混色料來說,色料本身的粒徑的大小對于在粉體中的擴散與分布性能有直接關系。傳統的微粉加細機通過調整刀片的間距來控制加細物料的粒徑。目前,市場中的普通坯體色料的粒徑大部分是在 20 ~ 25 μm 之間,也就是 325 目水篩余小于 0.3%左右。當然,隨著陶瓷廠家對色料要求的不斷提高,目前大部分的色料廠家基本上會將坯體色料的出廠粒徑控制在 325 目篩全通過。那么,除了以上設備之外,對于生產性能更佳的產品來說,目前可以選擇的加細設備還有砂磨機,氣流磨等。砂磨機因為是水磨所以需要烘干增加成本,氣流磨加工效率又相對偏低影響產量。


3.1.3 分散劑的選擇

   干混色料除了對色料配方及加細工藝和混料工藝的不同之外,分散劑是關鍵控制環節之一。分散劑目前市場上可以選擇的產品主要有國產和進口之分。同時,分散劑類產品還有親水和疏水之分,而且不同型號之間的分散效果也是有明顯的差異。對于進口類的氣相法類產品,價格范圍在 3萬至 9萬之間。國產類分散劑也有氣相法和沉淀法兩種,同等級類產品的價格會比進口的便宜許多,但是性能也是有差異。特別是在干混色料目前國內色料廠主要以疏水類為主,而進口干混色料產品主要以親水基為主。由此來看,不同陶瓷廠家對于干混色料的性能指標是不同的,色料廠家在選擇分散劑時需要準備好親水基和疏水基類分散劑產品,根據陶瓷廠家對干混色料的技術要求不同而進行調整。


3.2 磚面裝飾的布料技術

   現在行業公認的通體指的是底面的紋理、顏色與表面相吻合一致,并不是坯體有紋理有顏色就是通體。通體大理石瓷磚所訴求的特點是通體同色、同紋、同質感,這就對現有的布料技術提出了高要求,而布料系統的技術關鍵在于顏色和圖案的精確性,即根據瓷磚表面圖案的變化做出與之接近的坯體紋理。

  目前布料方式總體上分為一次布料和二次布料,一次布料適合于做通體磚,適合單一坯料,一般沒有裝飾紋理(需要通過釉線工藝裝飾);二次布料主要針對微粉拋光磚,通過微粉布料過程,在坯料層中產生紋理效果,具有裝飾功能。                                       微粉拋光磚二次布料技術大約出現在 2000 年,到目前為止,經歷過三代的技術創新,第一代為反打微粉,以“虎皮斑紋”為代表產品;第二代為正打微粉,以“聚晶玉”為代表產品,呈現“蛋花湯”的石紋效果;第三代為線條微粉,品種多,主要代表產品有“納福娜”、“布拉提”等,石紋效果更加逼真。目前行業中多數屬于第三代線條布料產品,通過若干級數的皮帶、管道和輥筒,將多種(通常 3~ 4 種)不同顏色的粉料進行先后混合,并控制混合的次序、程度,形成各種不同的紋理效果的微粉層(面料層),然后與基礎坯料(底料層)復合,壓制成整體的陶瓷磚坯,總體上有著坯體不能形成通體紋理、粉料流動性差、坯體易分層、轉產程序復雜耗時長等弊端。                                           據悉,全圣企業在 2016 年初推出的通體噴墨大理石,主要用 8 通道噴墨機,結合 4 色立體布料工藝,及釉面的特殊有光釉效果網工藝,使得表面效果更為逼真,坯體肌理更加接近天然石材,而通過對疊印技術的升級創新,避免了市面上大理石瓷磚產品存在麻點的釉面缺點。簡一陶瓷 2015 年底推出的三維打印布料技術全通體大理石,主要通過設置三維方向運動、6 個打印頭的裝備,將最多 6種單色或預混顏色的坯粉料,按照電腦設置的程序逐層打印在布料格冊(布料車)內,無需刮平回作料。布料完成后,再將布料車送入壓機模腔內壓制成型,從而獲得全通體、三維立體圖案(紋理)的磚坯。


4 結語

   對大理石瓷磚來說,在完美呈現天然大理石表面效果的前提下,實現產品的通體性能是產品研發的方向,大理石瓷磚要做成通體效果,主要的技術難點是將原本的坯體上色,就是往坯體中加專用色料,使得坯體與磚面的顏色效果基本保持一致。通體大理石瓷磚的產品優勢在于更加耐用,在對瓷磚進行倒邊倒角的時候體現出天然石材的裝飾效果。 

  目前,從技術方面來講,實現通體已經不是難題,如果生產成本再往下降的話會有更多的陶企能夠進行生產。與此同時,通體技術也還有進一步提升的空間,如布料系統和燒成控制方面還可以改進。許多陶企現在需要攻克的難點是底與面的完全匹配,還有就是可以結合表面多種特殊工藝進行提升,或將規格做大,擴大使用范圍。

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