坯體粉料性能對(duì)坯體干法混色技術(shù)的影響

王瑞峰　陳志川　王永強(qiáng)　陳偉胤

摘 要：坯體干法混色技術(shù)是一種先進(jìn)的陶瓷坯體混色技術(shù)，在通體紋理的坯體生產(chǎn)中優(yōu)勢(shì)明顯。但此工藝技術(shù)對(duì)坯體粉料參數(shù)要求嚴(yán)格，實(shí)驗(yàn)通過研究坯體粉料的含水率、顆粒級(jí)配、容重3個(gè)主要生產(chǎn)參數(shù)，為坯體干法混色技術(shù)的穩(wěn)定生產(chǎn)提供支撐。

關(guān)鍵詞：干法混色；含水率；顆粒級(jí)配；容重

1 引言

目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)最暢銷的地磚品類是拋釉磚，此類型產(chǎn)品多為仿造石材效果，表面紋理細(xì)膩且變化豐富，表面光澤度根據(jù)市場(chǎng)需求變化。拋釉磚表面效果可以與天然石材相比，但是坯體是純色坯，沒有任何紋理，與天然石材的通體紋理效果相去甚遠(yuǎn)。隨著國(guó)內(nèi)消費(fèi)者對(duì)陶瓷地磚的裝飾效果要求越來(lái)越高，陶瓷企業(yè)推出了坯體有紋理及顏色變化的通體產(chǎn)品，受到消費(fèi)者追捧。

坯體著色有濕法混色和干法混色兩種工藝技術(shù)。濕法混色工藝成熟，國(guó)內(nèi)外絕大部分陶瓷廠都使用此工藝制作坯體粉料。基本工藝是對(duì)色→投漿（色料在此工序加入）→噴粉→存儲(chǔ)→壓制[1]。優(yōu)點(diǎn)是顏色均勻，同一顏色的漿料在漿池中混合均勻后再經(jīng)噴霧塔噴成粉料，粉料間顏色偏差極小。干法混色工藝是近十年才發(fā)展的新型坯體粉料制備工藝，多在意大利、西班牙陶瓷發(fā)達(dá)國(guó)家使用，在國(guó)內(nèi)幾乎沒有廠家應(yīng)用?；竟に囀峭稘{→噴粉→存儲(chǔ)→對(duì)色→干法混色（色料在此工序加入）→壓制[2，3，4]。主要優(yōu)點(diǎn)如下：一是原料車間只需要噴霧一種坯體粉料，避免重復(fù)加工的繁瑣，同時(shí)可以節(jié)省大量存儲(chǔ)坯體粉料的設(shè)備；二是粉料輸送系統(tǒng)簡(jiǎn)單，只需要一套傳送裝置，且轉(zhuǎn)產(chǎn)時(shí)無(wú)需更換粉料；三是生產(chǎn)無(wú)剩余粉料。

干法混色工藝更適合多款通體坯體產(chǎn)品的快速轉(zhuǎn)產(chǎn)，工藝流程簡(jiǎn)單，符合自動(dòng)化的生產(chǎn)趨勢(shì)。該工藝不需要改變?cè)瞎ば虻脑O(shè)備和生產(chǎn)線的粉料輸送系統(tǒng)，只是在料車前增加一套干法混色系統(tǒng)，生產(chǎn)難度相比濕法混色工藝大幅降低。坯體混色技術(shù)作為坯體調(diào)色的基礎(chǔ)技術(shù)，從濕法混色發(fā)展到干法混色是一個(gè)巨大的進(jìn)步，能大幅節(jié)約能源和人力資源，提高生產(chǎn)線轉(zhuǎn)產(chǎn)的效率。

與傳統(tǒng)工藝相比，干法混色技術(shù)將坯體粉料與坯用色料直接混合后壓制成型，坯體粉料中混合的色料對(duì)粉料的壓制性能有所影響，因此對(duì)粉料的要求更高。在生產(chǎn)過程中，主要通過控制粉料的含水率、顆粒級(jí)配和容重來(lái)保證生產(chǎn)穩(wěn)定[5，6，7]，自動(dòng)干法混色系統(tǒng)對(duì)坯體粉料的要求也從以上3點(diǎn)控制。

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.1 樣品制備

將坯用色料與坯體粉料按質(zhì)量比2：100的比例配比，使用移動(dòng)式攪拌機(jī)干法混合，攪拌頻率35轉(zhuǎn)/分，攪拌時(shí)間25 min?；旌暇鶆虻姆哿显谏a(chǎn)壓機(jī)中壓制，所用模具邊長(zhǎng)890 mm，在42000 KN的壓力下成型，烘干后在生產(chǎn)窯爐中燒成，燒成溫度1178℃，燒成時(shí)間62 min。

2.2 樣品表征方法

觀察坯體壓制過程中的難易程度和脫模情況，壓制的磚坯是否存在夾層和色斑，燒成后坯體的倒邊效果。

2.3 實(shí)驗(yàn)原料和儀器

實(shí)驗(yàn)坯體粉料、坯用色料使用公司生產(chǎn)坯體原料。主要原料成分見表1，實(shí)驗(yàn)儀器見表2。

3 結(jié)果與討論

3.1 粉料含水率的影響

坯體粉料含水率對(duì)坯體壓制成型有很大的影響，含水率過低則難以壓制成型；含水率過高則難以脫模，粉料易團(tuán)聚造成夾層，且與色料的干混過程中容易使色料團(tuán)聚造成坯體嚴(yán)重色斑和鼓包，生產(chǎn)缺陷大幅增加。傳統(tǒng)生產(chǎn)流程中，公司的坯體粉料含水率控制在6.5～7.0%。而干法混色技術(shù)中坯用色料含水率小，會(huì)降低混合后坯體粉料的含水率；并且當(dāng)坯體粉料與色料混合不均勻時(shí)，容易產(chǎn)生色斑、夾層等缺陷。因此需要通過實(shí)驗(yàn)確認(rèn)合適的坯體粉料含水率。

實(shí)驗(yàn)將大生產(chǎn)坯體粉料通過干燥、噴水的方式得到不同含水率的坯體粉料，實(shí)驗(yàn)中使用5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、8%共6種含水率的坯體粉料，每種粉料壓制20片，觀察坯體壓制過程中的成型難度、脫模、夾層狀況及燒成后產(chǎn)品色斑狀況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

從表3可知，粉料的含水率對(duì)壓制工序影響很大，粉料含水率7%時(shí)坯體的壓制效果最好。含水率過低時(shí)坯體難以壓制成型，且脫模的時(shí)候邊部粉料容易脫落；含水率過高時(shí)壓制困難，粉料容易粘模，且壓制過程中容易出現(xiàn)夾層和色斑。結(jié)合生產(chǎn)控制考慮，坯體粉料的含水率控制在6.8～7.2%為宜。此外，坯體粉料含水率不均勻也會(huì)造成壓制時(shí)坯體分層。

在生產(chǎn)時(shí)可以通過以下方法來(lái)降低粉料含水率的波動(dòng)，減少生產(chǎn)缺陷：多個(gè)粉料倉(cāng)同時(shí)配送粉料，使粉料的水分均化；定期抽查各料倉(cāng)和正在使用粉料的水分；保證粉料儲(chǔ)料倉(cāng)的密閉性；嚴(yán)格控制噴霧塔工序的各個(gè)工藝參數(shù)。

3.2 顆粒級(jí)配的影響

顆粒級(jí)配一直是生產(chǎn)控制中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。采用顆粒級(jí)配的原料粉末是將不同粒徑的粉料按照一定比例混合，較小顆粒填充于較大顆粒之間，達(dá)到緊密堆積的效果。在坯體粉料中存在不同的粒徑時(shí)，整個(gè)體系表面活性點(diǎn)增多，改善了粉料的總體均勻程度，使粉末之間結(jié)合更加緊密。因自動(dòng)干法混色系統(tǒng)的粉料與色料有一個(gè)攪拌過程，會(huì)破壞部分坯體粉料顆粒，使壓制工序的粉料粒徑整體比噴霧存儲(chǔ)的粉料粒徑偏小，需要通過實(shí)驗(yàn)確定合適的坯體粉料粒徑分布。

實(shí)驗(yàn)將大生產(chǎn)坯體粉料通過篩分的方式得到不同顆粒級(jí)配的坯體粉料，每種粉料壓制20片。觀察坯體壓制過程中的成型狀況和燒成后倒邊的效果，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。

從表4可知，顆粒級(jí)配對(duì)壓制工序難度和產(chǎn)品倒邊效果的細(xì)膩程度有較大影響，方案2整體效果最好。顆粒級(jí)配過大會(huì)影響產(chǎn)品倒邊后的效果，顆粒感很強(qiáng)，細(xì)膩程度不夠，使產(chǎn)品的賣點(diǎn)大幅下降，影響銷售；同時(shí)粉料容易從料車邊緣漏出，增加壓機(jī)工序的粉料清理工作。顆粒級(jí)配過小在壓制過程中容易出現(xiàn)分層，嚴(yán)重時(shí)甚至難以壓制成型。結(jié)合生產(chǎn)控制考慮，在能保證生產(chǎn)的情況下顆粒級(jí)配盡量放大，坯體粉料顆粒級(jí)配的最佳控制范圍如下：20目上≤3%，60%≤40目篩上≤70%，80目篩上≥94%，80目篩下≤6%。

3.3 粉料容重的影響

目前墻地磚生產(chǎn)所用的坯體粉料采用噴霧造粒的方式獲得，此種方式形成的粉料是一種空心球狀的假顆粒。自動(dòng)干法混色技術(shù)中坯體粉料與坯用色料需要通過攪拌機(jī)混合均勻，且攪拌速度相對(duì)較快，會(huì)將一部分假顆粒破碎成更細(xì)的粉料，若坯體壓制時(shí)的細(xì)粉含量過多容易產(chǎn)生分層，難以壓制成型。而坯體粉料的容重在可以間接反映粉料的空心程度，容重越低則空心程度越大，干法混色和壓制工序越難控制。

實(shí)驗(yàn)通過調(diào)整噴霧干燥塔的噴槍壓力、霧化程度和泥漿的含水率得到不同容重的坯體粉料，每種粉料壓制20片，觀察坯體壓制過程中的成型狀況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。

從表5可知，容重會(huì)影響坯體壓制工序，坯體粉料容重在0.93 N/m3時(shí)整體效果最好。過低的粉料容重會(huì)使磚坯夾層明顯增多，大幅降低生產(chǎn)產(chǎn)品的優(yōu)等率；粉料容重過高時(shí)，需要大幅提升噴霧造粒時(shí)的噴槍壓力，同時(shí)大幅降低噴霧造粒前的泥漿含水率，這將給生產(chǎn)帶來(lái)極大的壓力，噴霧造粒前泥漿的運(yùn)輸、存儲(chǔ)難度明顯提升。因此，在保證壓制工序無(wú)明顯夾層的前提下，盡量減少其它工序的變化，粉料容重控制在0.92 ～ 0.95 N/m3。

4 結(jié)論

1） 坯體粉料的含水率對(duì)坯體壓制成型影響極大，含水率小難以壓制成型，含水率大容易形成夾層。坯體粉料的含水率控制在6.8 ～ 7.2%為宜。

2）坯體粉料的顆粒級(jí)配主要影響坯體紋理的細(xì)膩程度，顆粒越細(xì)坯體紋理越細(xì)膩，但顆粒級(jí)配過細(xì)壓制成型時(shí)容易分層。較佳的坯體粉料顆粒級(jí)配是20目上≤3%，60%≤40目篩上≤70%，80目篩上≥94%，80目篩下≤6%。

3） 坯體粉料的容重會(huì)影響坯體壓制過程，容重越小越容易形成夾層，但是過大的容重又會(huì)增加生產(chǎn)難度。粉料容重控制在0.92 ～ 0.95 N/m3便于穩(wěn)定生產(chǎn)。

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