一種垂直通體布料工藝的應(yīng)用

劉建新 葉祥 何國(guó)強(qiáng) 陳鵬程 余東海

摘 要：本文介紹了一種垂直通體布料工藝在制造通體瓷質(zhì)磚產(chǎn)品上的應(yīng)用，對(duì)該工藝實(shí)施的關(guān)鍵點(diǎn)和工藝控制細(xì)節(jié)進(jìn)行了重點(diǎn)闡述;并利用該工藝和相關(guān)技術(shù)成功應(yīng)用于公司新產(chǎn)品“丹青御石”通體瓷質(zhì)磚的研制，產(chǎn)品取得了預(yù)期的通體裝飾效果。

關(guān)鍵詞：瓷質(zhì)磚;通體布料;對(duì)位

1 前言

改革開(kāi)放以來(lái)，建筑陶瓷產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了40年的高速發(fā)展。在發(fā)展的過(guò)程中不僅僅是產(chǎn)量的急劇增加，產(chǎn)品的檔次也得到了迅速的提高。特別是隨著消費(fèi)結(jié)構(gòu)的提升，建陶產(chǎn)品也向藝術(shù)化，精細(xì)化方向邁進(jìn)。然而，每一次產(chǎn)品的進(jìn)步都離不開(kāi)關(guān)鍵設(shè)備的發(fā)展和制造工藝的創(chuàng)新。

近二十年以來(lái)，瓷磚逐漸成為建筑裝飾材料消費(fèi)的主流，瓷磚產(chǎn)品先后經(jīng)歷了滲花磚、微粉磚、拋釉磚等系列產(chǎn)品的更新?lián)Q代，特別是近幾年流行的噴墨打印技術(shù)，已使瓷磚的表面裝飾效果與天然石材的紋理非常接近。但從縱向上考察這些裝飾紋理（以常規(guī)800 mm × 800 mm規(guī)格瓷磚產(chǎn)品為例），其圖案有效裝飾深度約為0.5 ～ 4 mm，在坯體的底部（約6 ～ 10 mm）則無(wú)圖案裝飾，或是有一些與表面圖案不一致的裝飾圖案，而天然石材在產(chǎn)品坯體的整個(gè)垂直面中，圖案色彩是立體貫通的。在一些高檔裝飾場(chǎng)所，特別是需要倒角開(kāi)槽等后期加工的場(chǎng)所，天然石材的裝飾效果就顯得非常有優(yōu)勢(shì)。針對(duì)某些特殊裝飾效果的需要，我們研發(fā)出了一種垂直布料工藝，使圖案在產(chǎn)品的厚度方向形成通體裝飾紋理，達(dá)到與天然石材近似的效果。

2 垂直布料工藝介紹

2.1 垂直布料生產(chǎn)工藝流程

垂直布料生產(chǎn)工藝流程如圖1所示，從該圖可以看出，本產(chǎn)品工藝流程是在成型前對(duì)預(yù)制粉料塊進(jìn)行了繪圖加工，使坯體具有了一定的紋理。

2.2 垂直布料的工作原理

在料車(chē)平臺(tái)上預(yù)先布置出一塊設(shè)定寬度和厚度的預(yù)制粉料塊，該粉料塊的厚度應(yīng)根據(jù)成型后半成品的厚度，結(jié)合粉料的壓縮比來(lái)確定。粉料塊的厚度和寬度，可通過(guò)基料斗的閘板調(diào)節(jié)。料車(chē)皮帶按一定速度向壓機(jī)方向運(yùn)動(dòng)，當(dāng)皮帶上的預(yù)制料塊到達(dá)對(duì)應(yīng)的工位后，皮帶暫停，繪圖器開(kāi)始工作，繪圖器完成第一工位的繪圖后，料車(chē)皮帶繼續(xù)帶動(dòng)預(yù)制料塊向第二、三工位運(yùn)動(dòng)，各工位對(duì)應(yīng)的繪圖器依次繪圖布料，然后進(jìn)行壓制成型。

2.3 繪圖器的結(jié)構(gòu)和工作原理

每個(gè)繪圖器的吸料管為1 ～ 5個(gè)，其對(duì)應(yīng)的補(bǔ)料管也為1 ～ 5個(gè)，一個(gè)吸料管和一個(gè)補(bǔ)料管構(gòu)成一組工作料管。繪圖器的吸料管為負(fù)壓吸氣裝置，可以通過(guò)一定的負(fù)壓吸走繪圖器運(yùn)行路徑上對(duì)應(yīng)預(yù)制料塊的粉料。當(dāng)吸料管吸走預(yù)制料塊的粉料時(shí)，瞬間形成一個(gè)粉料空隙，補(bǔ)料管的彩色粉料迅速對(duì)該空隙進(jìn)行填充，產(chǎn)生新的色料帶，形成了通體布料層。可根據(jù)需繪制圖案的寬度來(lái)調(diào)整需使用的組數(shù)，繪圖器的運(yùn)行軌跡和速度是由電腦預(yù)先設(shè)置，根據(jù)料車(chē)設(shè)計(jì)的尺寸，每臺(tái)料車(chē)可配置1 ～ 6個(gè)繪圖器，每個(gè)繪圖器的運(yùn)行軌跡和速度均獨(dú)立設(shè)計(jì)。吸料管和補(bǔ)料管均由電磁控制閥控制其開(kāi)關(guān)動(dòng)作，由電腦編程控制繪圖器的料管使用組數(shù)和開(kāi)關(guān)的時(shí)間。

2.4 噴碼識(shí)別

當(dāng)前拋釉磚的圖案普遍是“一石多面”的裝飾風(fēng)格，本工藝設(shè)計(jì)的通體紋理繪制也是根據(jù)表面裝飾圖案進(jìn)行分色繪圖。當(dāng)所有工位按順序完成繪圖后，坯體紋理的布料結(jié)束，進(jìn)入下一幅圖的繪制。為方便后工序的噴墨機(jī)對(duì)已成型的坯體進(jìn)行分圖識(shí)別印花，需在坯體底部進(jìn)行識(shí)別碼標(biāo)示，根據(jù)“一石多面”圖案的的特點(diǎn)，識(shí)別碼按照?qǐng)D案的不同設(shè)置對(duì)應(yīng)的標(biāo)示，即：一圖一碼。

2.5 對(duì)位印花

為取得良好的圖案裝飾效果，本系列產(chǎn)品采取濕法噴墨滲花工藝。成型后的坯體經(jīng)干燥、淋釉、再干燥。在噴墨打印之前，根據(jù)成型后坯體標(biāo)注的識(shí)別碼，對(duì)該件坯體進(jìn)行圖案識(shí)別，打印出對(duì)應(yīng)圖案。因噴墨滲花的墨水具有一定的滲透性，墨水會(huì)滲透入釉層并和坯體布料的圖案進(jìn)行連接，從而達(dá)到圖案、顏色在垂直方向上通體一致的效果。

3 圖案的數(shù)據(jù)化與設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)步驟

（1）根據(jù)預(yù)選的產(chǎn)品表面圖案效果，首先對(duì)圖案顏色進(jìn)行分類(lèi)（一般可以分出1 ～ 6種顏色），制備出與表面分類(lèi)顏色近似的粉料。

（2）根據(jù)同類(lèi)顏色的圖案路徑，設(shè)計(jì)出相應(yīng)繪圖器的運(yùn)行路徑以及各段的布料寬度，再根據(jù)圖案寬度確定該繪圖器所需吸-補(bǔ)料管的組數(shù)。

（3）根據(jù)圖案長(zhǎng)度確定出各繪圖器的運(yùn)行速度。

（4）料車(chē)電腦可存圖6 ～ 10個(gè)，并根據(jù)圖案設(shè)置對(duì)應(yīng)的識(shí)別碼。

3.2 布料示例簡(jiǎn)介

如圖4所示，（a）為某款產(chǎn)品的表面花色圖，（b）為數(shù)字化處理后的繪圖器運(yùn)行路徑圖。圖4中路徑1的圖案為一些較寬的圖案，繪圖器的吸-補(bǔ)料管可考慮2 ～ 5組，選定一個(gè)繪圖器對(duì)路徑進(jìn)行繪圖。當(dāng)該繪圖器從右向左運(yùn)行時(shí)，首先可考慮采用5組料管同時(shí)工作，形成約8 cm寬的繪圖區(qū)。當(dāng)該繪圖器運(yùn)行到圖中A點(diǎn)時(shí)，繪圖器吸-補(bǔ)料管可以關(guān)閉3組，保留2組工作，完成路徑1的后段繪圖，使圖案形成約3 cm寬的繪圖區(qū)。路徑2可以由另一個(gè)繪圖器在另一個(gè)工位同時(shí)完成，可以選擇使用繪圖器的1組料管形成約0.5 ～ 1 cm寬的圖案。路徑1和路徑2補(bǔ)料所用粉料顏色可以完全獨(dú)立。

4 技術(shù)難點(diǎn)與討論

（1）對(duì)所選圖案的顏色進(jìn)行分類(lèi)。顏色的分類(lèi)是決定產(chǎn)品通體藝術(shù)性的基礎(chǔ)，合理的顏色分類(lèi)，既可以使產(chǎn)品的通體效果更逼真，也可以使繪圖器的運(yùn)行更合理流暢。每個(gè)繪圖器補(bǔ)料管中粉料的顏色須與產(chǎn)品表面的圖案顏色對(duì)應(yīng)一致。

（2）圖案的數(shù)字化處理。對(duì)于分色的圖案，確定出對(duì)應(yīng)的繪圖器，并根據(jù)圖案的寬度和長(zhǎng)度來(lái)調(diào)整繪圖器料管的工作組數(shù)和運(yùn)行速度。當(dāng)圖案寬度變化時(shí)，繪圖器的工作料管組數(shù)要適當(dāng)增減，而圖案的寬度變化點(diǎn)，在圖案數(shù)字化設(shè)計(jì)處理時(shí)需重點(diǎn)考慮，需根據(jù)繪圖器的速度和圖案尺寸進(jìn)行精確匹配。

（3）成型后的坯體圖案與噴墨打印圖案的精確對(duì)位重疊。圖案對(duì)位是否精確，是檢驗(yàn)本產(chǎn)品在裝飾效果上是否達(dá)到預(yù)期通體效果的一項(xiàng)重要指標(biāo)。繪圖器在預(yù)制坯料上所繪制的每一幅圖，都需在坯體表面進(jìn)行4個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)定位。在后工序進(jìn)行噴墨印花前，需重新對(duì)這4個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)再次定位，只有這4個(gè)坯體定位坐標(biāo)點(diǎn)與噴墨機(jī)圖案上的定位坐標(biāo)點(diǎn)重疊，噴墨機(jī)才會(huì)印花，以此來(lái)保證前后工序圖案的精確對(duì)位。

（4）補(bǔ)料與預(yù)制料的膨脹系數(shù)的匹配。當(dāng)繪圖器在預(yù)制料塊上運(yùn)行時(shí)，一部分粉料被吸走，同時(shí)又立即補(bǔ)充新的粉料，這種新補(bǔ)入的粉料可能與預(yù)制料塊上的基礎(chǔ)料在膨脹系數(shù)上出現(xiàn)差異。其主要的原因?yàn)椋貉a(bǔ)料一般是經(jīng)過(guò)配色的粉料，因?yàn)樯系囊?，?huì)引起粉料膨脹系數(shù)的變動(dòng)。因此需根據(jù)引入色料的種類(lèi)和加入量，適當(dāng)調(diào)整補(bǔ)料的膨脹系數(shù)，使補(bǔ)料和預(yù)制料的膨脹系數(shù)接近。

5 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目在“垂直布料”、“坯體噴碼識(shí)別”和“圖案定位”三大創(chuàng)新點(diǎn)上取得了重大突破，順利通過(guò)省級(jí)科技成果鑒定，相關(guān)技術(shù)達(dá)到了“國(guó)際先進(jìn)水平”。應(yīng)用該工藝設(shè)計(jì)和研制出了“丹青御石”瓷質(zhì)磚系列產(chǎn)品10多款，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。本項(xiàng)目的成功研發(fā)，將通體瓷質(zhì)磚的制備工藝提升到一個(gè)新的高度。磚體紋理內(nèi)外一致，藝術(shù)感強(qiáng)，自然大氣，更近于天然原石，極大地提升了產(chǎn)品的裝飾效果，對(duì)推動(dòng)通體瓷質(zhì)磚產(chǎn)品的技術(shù)進(jìn)步具有重要意義。