瓷質(zhì)柔光釉飾磚立體柔性鏡拋均勻性研究

劉學(xué)斌　古戰(zhàn)文　楊慶霞　鄧江文　陳志川（東莞市唯美陶瓷工業(yè)園有限公司）

瓷質(zhì)柔光釉飾磚立體柔性鏡拋均勻性研究

劉學(xué)斌古戰(zhàn)文楊慶霞鄧江文陳志川
（東莞市唯美陶瓷工業(yè)園有限公司）

本文以瓷質(zhì)釉飾磚拋光生產(chǎn)工序?yàn)檠芯?，以產(chǎn)品光澤度、產(chǎn)品耐污性能為檢測指標(biāo)，探討了釉飾瓷磚生產(chǎn)工序中的產(chǎn)品背紋設(shè)計(jì)、拋光磨具、拋光工序及拋光打蠟工藝對(duì)瓷質(zhì)柔光釉飾立體柔性鏡拋均勻性的影響。研究表明：采用正六角蜂窩背紋生產(chǎn)的釉飾拋釉磚，運(yùn)用新型樹脂金剛石仿形拋光磨具進(jìn)行彈性與柔性相結(jié)合的復(fù)合三元運(yùn)動(dòng)拋光工藝，結(jié)合納米級(jí)超潔亮與納米柔光防污劑組合的打蠟工藝，可以有效地提高瓷質(zhì)釉飾磚立體柔性柔光鏡拋均勻性能。

瓷質(zhì)釉飾磚；柔性柔光鏡拋；產(chǎn)品背紋；拋光磨具；拋光蠟水

1　引言

自2009年起，亮光全拋釉產(chǎn)品逐漸成為國內(nèi)建陶市場的主流產(chǎn)品，而同質(zhì)化也越來越嚴(yán)重［1］。目前市場上所熱銷的全拋釉產(chǎn)品或大理石瓷磚表面光澤度一般為90°左右，從家居生活實(shí)際使用角度來看，一定程度上造成光污染，干擾了人的視覺。近兩年新興的瓷質(zhì)柔光全拋釉飾磚是采用立體柔性鏡拋技術(shù)，使得磚面產(chǎn)生漫散射，降低磚拋光表面的反光率，從而達(dá)到柔光效果。瓷質(zhì)釉飾全拋磚的柔光效果介乎于亮面全拋釉磚強(qiáng)光和亞光磚弱光之間，其光澤度一般在30～60°之間，此光澤度也是最符合人體視覺舒適的范圍［2］。大規(guī)格墻地磚拋光技術(shù)是影響釉飾拋光產(chǎn)品最終質(zhì)量的關(guān)鍵，其拋光工藝相對(duì)比較復(fù)雜，有眾多的拋光質(zhì)量影響因素［3］。

本文針對(duì)瓷質(zhì)柔光釉飾全拋磚立體柔性鏡拋效果，以瓷質(zhì)釉飾磚拋光生產(chǎn)工序?yàn)檠芯?，探討了產(chǎn)品生產(chǎn)后工序中的釉飾磚產(chǎn)品背紋、拋光磨具、拋光工序以及拋光打蠟工藝對(duì)瓷質(zhì)柔光釉飾立體柔性鏡拋均勻性的影響，為瓷質(zhì)釉飾磚立體柔性柔光（簡稱雙柔）鏡拋技術(shù)的研究與生產(chǎn)應(yīng)用推廣提供了實(shí)際的參考依據(jù)。

2　實(shí)驗(yàn)

2.1實(shí)驗(yàn)材料

⑴普通防污蠟水、納米超潔亮蠟水、納米柔光蠟水——佛山某專業(yè)陶瓷化工科技有限公司生產(chǎn)。

⑵黑色鋼筆墨水——上海墨水廠生產(chǎn)的英雄牌黑墨水。

⑶拋光磨具——佛山市精摩陶瓷材料有限公司生產(chǎn)。

2.2實(shí)驗(yàn)測試及儀器

⑴柔光鏡拋工藝測試——采用廣東科達(dá)機(jī)電股份有限公司的新型往復(fù)擺動(dòng)式拋光機(jī)對(duì)瓷質(zhì)釉飾磚進(jìn)行立體鏡拋。

⑵光澤度性能測試——瓷磚表面的光澤度是指瓷磚表面反射光的能力。采用科仕佳光電儀器有限公司生產(chǎn)的WGG60-Y4型光澤度計(jì)來測試磚面光澤度，本項(xiàng)目瓷質(zhì)柔光釉飾全拋磚光澤度控制50°左右。

⑶防污性能測試——采用黑色鋼筆墨水在拋光除蠟后的磚面均勻涂抹，其后用踩踏方式進(jìn)行破壞性處理，待磚表面的墨水測試24小時(shí)后，用清水和抹布進(jìn)行清洗，從而對(duì)比測試前后產(chǎn)品釉面效果的變化。

⑷耐污染性測定：按照GB/T4100-2006《陶瓷磚》附錄G標(biāo)準(zhǔn)，GB/T3810.14-2006陶瓷磚試驗(yàn)方法第14部分：耐污染性的測定方法。

2.3主要拋光工藝

瓷質(zhì)釉釋半成品磚→仿形彈性拋光→柔性拋光→上納米防污蠟水→磨邊→貼塑料薄膜→打包。

3　結(jié)果與討論

3.1產(chǎn)品背紋紋理設(shè)計(jì)對(duì)瓷質(zhì)柔光釉飾磚立體柔性鏡拋均勻性影響

在對(duì)陶瓷釉飾磚進(jìn)行柔光鏡面拋光生產(chǎn)過程中，經(jīng)常出現(xiàn)因產(chǎn)品背紋紋理的不同需要重新調(diào)整拋光參數(shù)設(shè)置，而且調(diào)整幅度很大，一定程度上影響了柔光鏡拋的均勻性。這是因?yàn)椴煌a(chǎn)品背紋紋理導(dǎo)致其產(chǎn)品的磚形變化不一，從而需要調(diào)整拋光參數(shù)，影響了產(chǎn)品的拋光均勻性。

磚形是釉飾鏡拋產(chǎn)品生產(chǎn)過程中必須嚴(yán)格控制的一個(gè)工藝參數(shù)，其直接影響到產(chǎn)品拋光和鋪貼使用效果。為了更好地探討產(chǎn)品背紋紋理設(shè)計(jì)對(duì)產(chǎn)品磚型及柔光鏡拋均勻性的影響，在相同的工藝條件（同一壓機(jī)設(shè)備、統(tǒng)一的坯釉配方及工藝參數(shù)、同一窯爐及窯位）下，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)中常用的不同背紋紋理（正方格紋、45°斜條紋、正六角蜂窩紋）產(chǎn)品進(jìn)行一系列的在線對(duì)比生產(chǎn)試驗(yàn)。如表1。

表1　不同的產(chǎn)品背紋紋理對(duì)柔光釉飾瓷磚立體鏡拋均勻性影響試驗(yàn)

從表1可知，采用背紋為正六角蜂窩紋的柔光鏡拋產(chǎn)品效果優(yōu)于其他兩種背紋，同時(shí)也說明不同的產(chǎn)品背紋對(duì)產(chǎn)品的磚型和柔光鏡拋拋光均勻性有不同程度的影響。

為了使釉飾磚產(chǎn)品要達(dá)到拋光后表面中間部位與四邊均勻效果，在大生產(chǎn)坯體配方穩(wěn)定的前提下，還可以采用產(chǎn)品背紋的四邊邊緣內(nèi)側(cè)增加一條底筋（如圖1），改善產(chǎn)品的平整度。有研究表明［4］，所設(shè)計(jì)的拋釉磚專用底模，即在常規(guī)底模的四邊邊緣內(nèi)側(cè)各設(shè)置一條槽，使相對(duì)應(yīng)的磚坯體各邊緣內(nèi)側(cè)增加一條筋，改變?cè)瓉泶u坯邊緣的重心位置把磚坯邊緣的重心受力點(diǎn)往外移，解決了燒成過程中因磚坯軟化后走磚變形使釉料高溫熔融流動(dòng)到四邊堆積而造成四邊釉層偏厚塌邊的問題。

圖1　產(chǎn)品背紋的四邊邊緣內(nèi)側(cè)增加底筋示意圖

3.2拋光磨具設(shè)計(jì)對(duì)瓷質(zhì)柔光釉飾磚立體柔性鏡拋均勻性影響

由于釉飾磚的釉層相對(duì)比較薄，一般情況下所拋削的釉層深度為0.10～0.2mm。如采用拋光磚的“剛性”拋光方式，就容易在磚表面產(chǎn)生局部缺花、缺釉現(xiàn)象。因此在進(jìn)行釉飾磚釉層鏡面拋光時(shí)，其對(duì)拋光磨具要求是比較高，其關(guān)鍵技術(shù)在于磨具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上［5］。

在現(xiàn)有陶瓷廠的瓷磚拋光流水生產(chǎn)工序中，最常用的拋光磨塊有菱苦土SiC磨具、金屬結(jié)合劑金剛石磨具、樹脂金剛石軟磨片、海綿拋光擦以及樹脂金剛石磨具等。根據(jù)不同瓷磚品類的拋光效果，選擇不同種類的拋光磨具。拋光磨具中的磨料主要的用途為磨削拋光作用，應(yīng)具備相當(dāng)高的硬度，并且要在磨削拋光過程中能抵抗碎裂、保持切削刃的能力［6］。金剛石就是拋光磨削最好的磨料，無論是天然金剛石，還是人造金剛石，都具有硬度高，耐磨性好，摩氏硬度高達(dá)10，顯微硬度為10000kg/mm2，顯微硬度比石英高1000倍，比剛玉高150倍，可廣泛用于切削、磨削、鉆探［7］。針對(duì)陶瓷釉飾磚全拋釉層厚度的特點(diǎn)，一般都會(huì)采用T型彈性樹脂金剛石磨具進(jìn)行釉飾磚面仿形拋光［1］。樹脂金剛石磨具具有一定的彈性和較高的結(jié)合性、導(dǎo)熱性和強(qiáng)度，以及自銳性好、不易堵塞等特點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)不同金剛石目數(shù)搭配可以粗拋、精細(xì)加工，具有良好的拋光性能。特別是納米Si3N4改性聚酰亞胺樹脂型金剛石磨具［8］。

現(xiàn)有市場上的彈性樹脂金剛石磨具一般分為：全弧型樹脂金剛石磨具、小柱塊排列均勻型樹脂基金剛石磨塊。全弧型樹脂金剛石磨具能一定程度上解決磚面與磨具之間刮擦而產(chǎn)生的劃痕［9］。但由于其全弧整面塊狀結(jié)構(gòu)，仿形效果有限，容易使釉飾表面局部拋露底，因此常用于瓷質(zhì)拋光磚產(chǎn)品拋光工序。目前行業(yè)內(nèi)拋釉飾產(chǎn)品拋光階段大都采用柱塊排列均勻型樹脂基金剛石磨具，采用排列規(guī)整的樹脂金剛石磨具進(jìn)行拋光，其工作面能夠根據(jù)磚面形狀自由調(diào)整方向，仿形拋光功能強(qiáng)，拋光時(shí)間較短，能提高磚面光潔度［10］。由于這種金剛石磨塊均勻排列整齊，拋光磨盤按一定的軌跡行走時(shí)，得到的柔光鏡拋釉面容易產(chǎn)生有規(guī)律性的波浪紋，甚至無法消除，其鏡拋拋光均勻度就難以保證［11］。

為了達(dá)到釉飾瓷磚柔光鏡拋均勻效果，在上述兩種彈性樹脂金剛石拋光磨具的基礎(chǔ)上，項(xiàng)目設(shè)計(jì)出新型樹脂金剛石仿形拋光磨具（如圖2），其表面特點(diǎn)為：多行不同形狀不同大小的磨粒成弧狀非規(guī)則排列。同時(shí)將小磨塊粒的邊角設(shè)計(jì)為45°圓弧狀，以減少拋光過程中磨粒對(duì)水流通的阻力，保證拋光過程中每個(gè)角落水流的暢通性和均勻性，避免工件灼傷。在實(shí)際飾面磚拋光生產(chǎn)的過程中，上一排金剛石磨頭拋光所留下的磨痕由下一排非規(guī)則排列的金剛石磨頭磨拋掉，如此層層消磨淡化磨痕，使拋光后磚面的波浪紋變淺或甚沒有波浪紋，從而提高釉飾拋釉磚的柔光鏡拋均勻品質(zhì)［11］。

圖2　各種金剛石拋光模具效果圖

3.3拋光工藝對(duì)瓷質(zhì)柔光釉飾磚立體柔性鏡拋均勻性影響

拋光工序是保證釉飾柔光鏡拋磚表面粗糙度和光澤度均勻性的關(guān)鍵技術(shù)。在拋光過程中最為關(guān)鍵的設(shè)備部位是拋光磨頭凸輪機(jī)構(gòu)。常見的拋光磨頭機(jī)構(gòu)分為擺動(dòng)式、圓柱滾動(dòng)式、圓錐滾動(dòng)式和行星端面式四種［12］。本文采用廣東科達(dá)機(jī)電股份有限公司的新型往復(fù)式擺動(dòng)式拋光機(jī)作為項(xiàng)目釉飾瓷磚的鏡面拋光設(shè)備，有實(shí)踐表明［12］［13］：通過輸送帶將釉飾磚以一定速度的縱向運(yùn)動(dòng)，拋光機(jī)上面的曲柄滑塊帶動(dòng)橫梁擺動(dòng)而使拋光磨頭凸輪機(jī)構(gòu)作往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)，以及正在磚面往復(fù)擺動(dòng)拋光磨具的高速自動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)復(fù)合成了三元運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了柔光鏡拋拋光均勻和改善漏拋。

拋光的目的就是釉飾拋釉磚表面獲得均勻的光澤度和平整度。這就要求在拋光過程中，既要考慮釉飾磚釉層允許的拋削量，又要考慮拋光表面均勻度。因此除了研究拋光磨頭機(jī)構(gòu)的運(yùn)行方式與曲柄擺動(dòng)規(guī)律，還要對(duì)拋削速率、拋光磨具材質(zhì)以及拋光磨具磨粒目數(shù)等拋光工藝參數(shù)進(jìn)行摸索確定［14］。在項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)中，通過新型往復(fù)式擺動(dòng)式拋光實(shí)際生產(chǎn)試驗(yàn)綜合對(duì)比分析，采用彈性拋光工藝與柔拋工藝相結(jié)合的拋光工藝可以提高柔光釉飾磚鏡拋拋光均勻度。這種組合拋光工藝即采用新型樹脂金剛石仿形拋光磨具釉飾沿著釉飾磚面的形狀進(jìn)行仿形修整拋光，其磨具的磨粒目數(shù)由150目到3000目依此遞增；然后再采用4000～5000目海綿金剛石拋光擦進(jìn)行超精細(xì)拋光來淡化磨痕或波浪紋變淺。

3.4拋光打蠟工藝對(duì)瓷質(zhì)柔光釉飾磚立體柔性鏡拋均勻性影響

經(jīng)鋪貼、使用的瓷質(zhì)拋光磚，普遍存在抗污染性能差，其表面容易受到污染，從而影響了其清潔和美觀效果［15］。這是由于瓷質(zhì)拋光磚表面經(jīng)過拋光后產(chǎn)生了許多不同大小的小裂紋和氣孔。因此，一般都會(huì)在其拋光表面進(jìn)行納米保護(hù)膜技術(shù)處理，以提高瓷磚表面的防污性能［16］。瓷質(zhì)鏡面全拋釉飾磚與瓷質(zhì)拋光磚類似，都需要經(jīng)過一系列的鏡面拋光工藝，因而其表面同樣也存在一些極少量微細(xì)小的氣孔或毛孔，雖然瓷質(zhì)鏡面全拋釉飾磚的表面是一層類似玻璃的透明釉，比瓷質(zhì)拋光磚的表面更致密。因此，本項(xiàng)目通過對(duì)瓷質(zhì)柔光鏡面全拋釉飾磚進(jìn)行了不同拋光蠟水選擇及其系列工藝對(duì)比試驗(yàn)（如表2），探討了拋光蠟水對(duì)瓷質(zhì)柔光鏡面全拋釉飾磚拋光均勻度的影響。

從表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，采用納米級(jí)超潔亮與納米柔光蠟水組合及其工藝對(duì)瓷質(zhì)鏡面全拋釉飾磚進(jìn)行防污處理效果優(yōu)于其他方案，其磚表面光澤度為45～55°，用流動(dòng)清水清洗后無痕跡，耐污性能達(dá)到5級(jí)，其防污與耐污均勻性能達(dá)到最佳。

4　結(jié)論

⑴通過實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析證明，采用正六角背紋生產(chǎn)的釉飾拋釉磚產(chǎn)品，運(yùn)用新型樹脂金剛石仿形拋光磨具進(jìn)行彈性拋光工藝與柔拋工藝相結(jié)合的復(fù)合三元運(yùn)動(dòng)拋光，以及納米級(jí)超潔亮與納米柔光防污劑組合打蠟工藝，可以有效地提高瓷質(zhì)釉飾磚立體雙柔鏡拋均勻性能。

表2　不同拋光蠟水及工藝組合對(duì)瓷質(zhì)鏡面全拋釉飾磚拋光均勻度的影響

⑵運(yùn)用立體柔性柔光鏡拋技術(shù)生產(chǎn)的瓷質(zhì)柔光釉飾全拋釉陶瓷磚的表面光澤達(dá)到柔光效果，其光澤度為50°左右，此柔光效果符合人體居住視覺舒適的范圍?！?/p>

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