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探讨通体大理石的技术分析

通体大理石瓷砖主要通过湿法着色工艺生产,在技术方面存在一定的局限性,个别企业现引进的智能干法着色混料系统大大突破了以往湿法混色工艺的生产局限。同样,传统的湿法工艺在着色方面有一定的局限性,且转产不易,容易造成色料以及粉料的浪费。而干法着色系统改变了以往湿法着色工艺的局限。例如可以将不同颜色的色料经过独立通道直接进入喂料器,实现底料与色料的精准配比结合,保证了砖面与砖坯匹配颜色的逼真,从而也保证生产工艺能够以最短的时间、最低的成本、达到最快的转产效果。

除了着色系统以及布料技术的进步,喷墨打印技术的进步,也使得通体大理石瓷砖无论在表面效果还是坯体纹理方面都无限接近天然石材。

1 技术发展现状与趋势

据了解,生产通体大理石瓷砖的首要要求是坯体白度,基础料的白度至少要达到 40 ~ 50 度,才能在坯体上表现出不同颜色的效果;其次是混色系统以及布料系统。混色系统分为干法混色和湿法配色两种工艺,这两种工艺的优缺点对比非常明显,干法工艺节能环保,转产方便;湿法工艺则在混色效果上一般更为细腻,发色效果佳。

生产通体砖其中一个关键技术环节在于着色工艺。而现阶段生产厂家所用的着色工艺,可分为干法混色和湿法配色。干法混色和湿法配色有明显的区别,两者的工艺流程就有不同。

1.1 干法与湿法的工艺优劣对比

(1)湿法配色工艺流程:原料处理(破碎、球磨)→浆料着色 →喷粉(喷雾塔)→ 粉料陈腐 → 布料 → 压制成型。

(2)干法混色工艺流程:原料处理(破碎、球磨)→ 化浆(不着色)→ 喷粉(喷雾塔)→ 粉料陈腐 → 粉料混色 → 布料 → 压制成型。

两种不同工艺区别在于: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。

1.2 干法与湿法的成本优劣对比

由于喷雾干燥塔需要具备一定的量才有经济效益,在进行生产之前需要准备数百吨的浆料,因此利用湿法配色工艺技术来做通体大理石瓷砖的产量较大;与之相比,干混的生产则相应更灵活,对于降低成本而言效果显著。

同时,湿法是在球磨阶段让坯料与色料混合球磨出来,再经过布料机布料,压机压制出有纹理效果的底坯。由于在球磨的时候材料有所损耗,更换产品花色的时候要清洗机器,也造成了色料的损耗,因此许多陶企出于成本方面的考虑,没有使用发色效果更好的包裹色料。而且湿法需要提前备料,生产量要达到一两万方,干法则 2到3 千方的量就可以进行生产。两者对比而言,干法可以小批量定制生产,更灵活。

综合而言,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。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,上述干法工艺的技术难点解决后,干法混色工艺或将成为通体大理石生产的首选。

2 通体大理石瓷砖的关键技术难点

2.1 干法混色系统

目前许多陶企生产通体大理石瓷砖都是使用干法技术,许多设备企业也是在干法混色系统上下功夫。干法混色具有四大优点。一是转产方便,可随意根据需要转产,小批量订单也可随时转产;二是减少浆池,无配色、均化浆池,大幅减少浆池数量,减少投资及占地;三是节能环保,转产时无清洗环节(浆池、喷雾塔清洗),可节省大量清洗时间,节水,减少基础物料浪费;四是无剩料,一般通体产品有 4 ~ 6 种单色料,湿法搭配用完很难做到,会产生剩余粉料压仓现象,干法能做到用多少配多少。

与此同时,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。

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,干混色料要求分散性好,附着能力强,发色强。

2.1.1 色料基础配方的控制

从前期市场中流行的干混色料品种来看,进口类产品在色料的发色饱和度方面明显优于国内产品。通过对国内干混色料产品中的钛黄系列的分析可得知,国产某厂家产品具备以下几个特点,首先是产品的比重比较大,为了保持干混产品具有较好的分散性能,对于色料的含水率有一定的要求,通过增加配方中的瘠性原料的比例来改变色料的粘性。例如在配方中添加石英或者长石类原料。其次是通过使用一些比重大的原料来改变物料超细加工后导致的蓬松等性能。通过添加如金红石原矿等既可以降低生产成本又可以改变物料的一些物理性能。最后就是色料在本身配方设计煅烧时的调整,过低的烧成温度容易导致物料粘性的增加,不利于色料在坯体粉料中的分散性能。

2.1.2 加工设备的选择

传统的色料混料设备主要有犁刀式混料机,球磨机,双臂螺旋混料机,卧式混料机等设备。作为干混色料来说,色料本身的粒径的大小对于在粉体中的扩散与分布性能有直接关系。传统的微粉加细机通过调整刀片的间距来控制加细物料的粒径。目前,市场中的普通坯体色料的粒径大部分是在 20 ~ 25 μm 之间,也就是 325 目水筛余小于 0.3%左右。当然,随着陶瓷厂家对色料要求的不断提高,目前大部分的色料厂家基本上会将坯体色料的出厂粒径控制在 325 目筛全通过。那么,除了以上设备之外,对于生产性能更佳的产品来说,目前可以选择的加细设备还有砂磨机,气流磨等。砂磨机因为是水磨所以需要烘干增加成本,气流磨加工效率又相对偏低影响产量。

2.1.3 分散剂的选择

干混色料除了对色料配方及加细工艺和混料工艺的不同之外,分散剂是关键控制环节之一。分散剂目前市场上可以选择的产品主要有国产和进口之分。同时,分散剂类产品还有亲水和疏水之分,而且不同型号之间的分散效果也是有明显的差异。对于进口类的气相法类产品,价格范围在 3万至 9万之间。国产类分散剂也有气相法和沉淀法两种,同等级类产品的价格会比进口的便宜许多,但是性能也是有差异。特别是在干混色料目前国内色料厂主要以疏水类为主,而进口干混色料产品主要以亲水基为主。由此来看,不同陶瓷厂家对于干混色料的性能指标是不同的,色料厂家在选择分散剂时需要准备好亲水基和疏水基类分散剂产品,根据陶瓷厂家对干混色料的技术要求不同而进行调整。

2.2 砖面装饰的布料技术

现在行业公认的通体指的是底面的纹理、颜色与表面相吻合一致,并不是坯体有纹理有颜色就是通体。通体大理石瓷砖所诉求的特点是通体同色、同纹、同质感,这就对现有的布料技术提出了高要求,而布料系统的技术关键在于颜色和图案的精确性,即根据瓷砖表面图案的变化做出与之接近的坯体纹理。

目前布料方式总体上分为一次布料和二次布料,一次布料适合于做通体砖,适合单一坯料,一般没有装饰纹理(需要通过釉线工艺装饰);二次布料主要针对微粉抛光砖,通过微粉布料过程,在坯料层中产生纹理效果,具有装饰功能。 微粉抛光砖二次布料技术大约出现在 2000 年,到目前为止,经历过三代的技术创新,第一代为反打微粉,以“虎皮斑纹”为代表产品;第二代为正打微粉,以“聚晶玉”为代表产品,呈现“蛋花汤”的石纹效果;第三代为线条微粉,品种多,主要代表产品有“纳福娜”、“布拉提”等,石纹效果更加逼真。目前行业中多数属于第三代线条布料产品,通过若干级数的皮带、管道和辊筒,将多种(通常 3~ 4 种)不同颜色的粉料进行先后混合,并控制混合的次序、程度,形成各种不同的纹理效果的微粉层(面料层),然后与基础坯料(底料层)复合,压制成整体的陶瓷砖坯,总体上有着坯体不能形成通体纹理、粉料流动性差、坯体易分层、转产程序复杂耗时长等弊端。         据悉,全圣企业在 2016 年初推出的通体喷墨大理石,主要用 8 通道喷墨机,结合 4 色立体布料工艺,及釉面的特殊有光釉效果网工艺,使得表面效果更为逼真,坯体肌理更加接近天然石材,而通过对叠印技术的升级创新,避免了市面上大理石瓷砖产品存在麻点的釉面缺点。简一陶瓷 2015 年底推出的三维打印布料技术全通体大理石,主要通过设置三维方向运动、6 个打印头的装备,将最多 6种单色或预混颜色的坯粉料,按照电脑设置的程序逐层打印在布料格册(布料车)内,无需刮平回作料。布料完成后,再将布料车送入压机模腔内压制成型,从而获得全通体、三维立体图案(纹理)的砖坯。

3 结语

对大理石瓷砖来说,在完美呈现天然大理石表面效果的前提下,实现产品的通体性能是产品研发的方向,大理石瓷砖要做成通体效果,主要的技术难点是将原本的坯体上色,就是往坯体中加专用色料,使得坯体与砖面的颜色效果基本保持一致。通体大理石瓷砖的产品优势在于更加耐用,在对瓷砖进行倒边倒角的时候体现出天然石材的装饰效果。         目前,从技术方面来讲,实现通体已经不是难题,如果生产成本再往下降的话会有更多的陶企能够进行生产。与此同时,通体技术也还有进一步提升的空间,如布料系统和烧成控制方面还可以改进。许多陶企现在需要攻克的难点是底与面的完全匹配,还有就是可以结合表面多种特殊工艺进行提升,或将规格做大,扩大使用范围。