數(shù)碼膠水干粒釉陶瓷磚的研究*

楊元東

(蒙娜麗莎集團(tuán)股份有限公司 廣東 佛山 528211)

前言

近年來中國的建筑陶瓷制造水平得到極大的發(fā)展，目前已不僅僅是建筑陶瓷大國，而且已經(jīng)成為國際建筑陶瓷強(qiáng)國。國內(nèi)陶瓷磚生產(chǎn)成形設(shè)備也得到了很大的進(jìn)步，2016年恒力泰開發(fā)了YP16800大噸位壓磚機(jī)[1]在蒙娜麗莎集團(tuán)投入使用，可生產(chǎn)1 200 mm×2 400 mm規(guī)格的陶瓷大板，并且也有陶瓷企業(yè)從意大利進(jìn)口連續(xù)皮帶式壓磚機(jī)，產(chǎn)品寬度為1 600 mm，長度上可達(dá)到3 200 mm甚至更長。釉線設(shè)備上，數(shù)碼噴釉機(jī)、多通道數(shù)碼噴墨機(jī)、擺臂式噴釉柜等先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備的投入使用在極大程度上提高了我國瓷磚生產(chǎn)自動(dòng)化程度及產(chǎn)品的質(zhì)量及檔次。但目前歐洲建筑陶瓷技術(shù)依然處于領(lǐng)先地位，其深厚的建筑陶瓷底蘊(yùn)，豐富的技術(shù)儲(chǔ)備，依然在引領(lǐng)著世界陶瓷磚發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)。在這種情況下，提升產(chǎn)品檔次和產(chǎn)品附加值成為我國建筑陶瓷企業(yè)的唯一出路。隨著國內(nèi)研發(fā)、設(shè)備投入的不斷增加，做精品、做品質(zhì)已成為國內(nèi)大的瓷磚制造企業(yè)的共識(shí)。

2016年意大利博洛尼亞陶瓷展會(huì)上幾大釉料公司大力推進(jìn)數(shù)碼膠水干粒釉系列產(chǎn)品，展會(huì)上幾大歐洲著名的建筑陶瓷品牌企業(yè)也隨之跟進(jìn)。2017年及2018年意大利博洛尼亞陶瓷展會(huì)上，膠水干粒產(chǎn)品依然是主流產(chǎn)品。目前在國內(nèi)，干粒釉產(chǎn)品由于成本高、工藝復(fù)雜等原因，一直未成為主流產(chǎn)品，目前只有極少的數(shù)碼膠水干粒產(chǎn)品生產(chǎn)出來[2～3]。圖1為蒙娜麗莎集團(tuán)生產(chǎn)的數(shù)碼膠水干粒產(chǎn)品局部放大圖。

目前國內(nèi)還沒有關(guān)于數(shù)碼膠水產(chǎn)品的系統(tǒng)性理論研究。根據(jù)數(shù)碼膠水干粒產(chǎn)品的工藝路線，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，我們從膠水灰度與干粒粘結(jié)量、磚坯溫度對(duì)膠水的粘結(jié)性能等方面進(jìn)行了研究。

圖1 數(shù)碼膠水干粒產(chǎn)品局部放大圖

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

表1 熔塊干粒的化學(xué)組成(質(zhì)量%)

實(shí)驗(yàn)所用原料有：干燥坯、陶瓷面釉、數(shù)碼膠水、熔塊干粒，熔塊干粒的化學(xué)成分如表1所示，顆粒級(jí)配如表2所示。

表2 熔塊干粒的顆粒級(jí)配(%)

1.2 實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)采用Airpower擺動(dòng)釉柜噴面釉，容重1.50 g/m3，噴釉量430～450 g/m2，西斯特姆5通道噴墨打印機(jī)，SITI B&T雙通道數(shù)碼膠水干粒機(jī)噴膠水布干粒，噴頭為賽爾GS40噴頭。采用電子天平稱量膠水的質(zhì)量及粘附干粒的質(zhì)量，采用數(shù)碼顯微鏡測量燒成后釉層的厚度。數(shù)碼膠水干粒產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程如圖2所示，燒成工序采用科達(dá)280 m輥道窯燒成，燒成周期為100 min，最高燒成溫度為1 220 ℃。

通過改變數(shù)碼膠水干粒機(jī)噴墨文件的灰度，研究不同灰度膠水對(duì)應(yīng)的噴膠水含量及對(duì)干粒的粘結(jié)量，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了灰度為10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、100%共10組實(shí)驗(yàn)；設(shè)計(jì)3組噴數(shù)碼膠水時(shí)磚坯溫度為35 ℃、45 ℃、55 ℃，布干粒與打印膠水時(shí)間間隔2 s的條件下，研究磚坯溫度對(duì)干粒的粘結(jié)情況的影響。

圖2膠水干粒產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程圖

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 不同灰度膠水對(duì)干粒的粘結(jié)性能的影響

陶瓷磚生產(chǎn)中，通過數(shù)碼膠水干粒機(jī)軟件識(shí)別數(shù)碼膠水生產(chǎn)文件的灰度，達(dá)到了控制膠水噴墨打印膠水的量。表3為磚坯溫度為45 ℃時(shí)不同灰度下單位面積膠水的量、粘附干粒的質(zhì)量及燒成后對(duì)應(yīng)的釉層厚度。從表3中可以看出，隨著生產(chǎn)文件灰度的增加，粘附干粒的質(zhì)量呈現(xiàn)增加的趨勢，對(duì)應(yīng)的燒成后釉層的厚度也相應(yīng)的增加。當(dāng)生產(chǎn)文件灰度達(dá)到90%以后，粘附的干粒增加的質(zhì)量逐漸減小。當(dāng)生產(chǎn)文件灰度達(dá)到100%灰度時(shí)，膠水的打印量為54.7 g/m2，粘附的干粒達(dá)到449.2 g/m2，釉層厚度達(dá)到0.19 mm。

表3 不同膠水量的粘結(jié)性能及釉層厚度

2.2 磚坯溫度對(duì)干粒粘結(jié)量的影響

由于在生產(chǎn)過程中，磚坯要先經(jīng)過干燥窯的干燥，使其含水率降低，此時(shí)磚坯會(huì)具有一定的溫度。噴完面釉后，為了不對(duì)噴墨機(jī)造成較大的影響，一般情況下，要求磚坯進(jìn)入噴墨機(jī)溫度不高于55 ℃。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，數(shù)碼膠水干粒機(jī)也需要控制磚坯的溫度，磚坯溫度過高，容易造成噴墨機(jī)滴墨水、滴膠水的問題，另外，溫度越高，膠水干的速度越快，粘附的干粒就會(huì)越少。

表4為生產(chǎn)文件灰度為60%時(shí)不同磚坯溫度下，膠水粘附干粒的質(zhì)量變化。

表4產(chǎn)文件為60%灰度下不同磚坯溫度對(duì)粘附干粒質(zhì)量的變化

噴膠水時(shí)磚坯溫度(℃)354555粘附干粒質(zhì)量(g/m2)301295288燒成后釉層厚度(mm)0.140.130.13

從表4中可以看出，粘附干粒的質(zhì)量隨著磚坯溫度的升高稍有降低，但是降低的幅度較小，從35 ℃升高到55 ℃，每平方米粘附干粒量減少了13 g，燒成后釉層厚度減少了0.01 mm。因此，我們可以認(rèn)為磚坯溫度在35～55 ℃的范圍內(nèi)對(duì)粘附干粒量影響不是很明顯。

3 結(jié)論

1)打印膠水的質(zhì)量、粘附的干粒質(zhì)量以及燒成后干粒釉層的厚度都隨著生產(chǎn)文件灰度的增加而增加，當(dāng)生產(chǎn)文件灰度在10%到100%的變化范圍，對(duì)應(yīng)的膠水質(zhì)量為3.9～54.7 g/m2，粘附干粒的質(zhì)量為9.8～449.2 g/m2，燒成后釉層厚度為0～0.19 mm。

2)磚坯溫度在35 ℃時(shí)，可粘結(jié)干粒的質(zhì)量為301 g/m2，當(dāng)溫度升高到45 ℃時(shí)，可粘結(jié)干粒的質(zhì)量為295 g/m2，當(dāng)溫度繼續(xù)升高到55 ℃時(shí)，可粘結(jié)干粒的質(zhì)量為288 g/m2，燒成后干粒層厚度分別為0.14 mm、0.13 mm、0.13 mm，因此，膠水粘結(jié)干粒的量隨著磚坯溫度的升高逐漸降低，降低的幅度不明顯，燒成后干粒釉層厚度也幾乎無變化。