數(shù)字化噴墨膠水結合干粒布料工藝生產具有立體表面紋理大理石瓷磚的研究與應用*

史 杰

(佛山歐神諾陶瓷有限公司 廣東 佛山 528138)

前言

隨著陶瓷磚技術的發(fā)展，人們對于陶瓷磚的裝飾性能要求日益提升。對于裝飾性而言，陶瓷磚的光澤、花紋等則是主要的關注方向。然而，傳統(tǒng)拋釉磚具有釉面平整度不夠、透感較差等缺點，無法將天然石材的細膩紋理、色彩細節(jié)完美地體現(xiàn)出來。在此背景下，“干?！弊鳛橐环N新的裝飾手段，逐漸被應用在陶瓷磚生產過程中[1, 2]。

干粒實質上是一種特殊的熔塊，在陶瓷磚的發(fā)展過程中，干粒多次被應用。相對普通釉面磚產品而言，干粒釉產品具有釉面透感強、版面圖案層次感好、色澤艷麗、鏡面度高等優(yōu)勢。如在20世紀初推出的微晶陶瓷磚，即是在素燒磚坯上撒上一層干粒，然后二次燒成[3]，微晶陶瓷磚的干粒粒徑一般在厘米級別。又如，在2015年前后推出的“糖果釉”系列瓷磚，其光澤柔和，裝飾性能突出，也具有良好的防滑效果[4]，糖果釉瓷磚的干粒仍然在30～80目之間。除此之外，隨著技術的發(fā)展，干粒日益發(fā)揮了各種各樣的功能，如防滑、耐磨、增加通透感等等[5]。

筆者以數(shù)字化噴墨膠水結合干粒布料工藝生產具有立體表面紋理大理石瓷磚為研究方向，以歐神諾卡可系列產品陶瓷磚為研究對象，運用干粒材料提升了該系列產品的效果和質感。干粒釉瓷磚產品從表面的質感、立體感和整磚裝飾效果上，比現(xiàn)有陶瓷釉面磚更高端大氣。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

實驗原料包括：水磨鉀鈉石粉、中溫鈉石粉、江西鈉砂、水磨鉀石粉、原礦鉀砂、水磨鈉石粉、聯(lián)盛球土、鋁礬土、白滑石、膨潤土、惠東泥，具體坯體配方礦物組成和化學組成如表1和表2所示。

表1 坯體配方礦物組成比

表2 坯體化學組成(質量%)

干粒種類包括：BRP43/P1、BRP44/P1、BRP185A、LU98/P1、LU96/P1、DMB01/P1、C1006/P1、B201/P1、DH202/P1、ER3/P1、DM902/P9、FU23/p3等，由多家原材料供應商提供。

1.2 實驗方案

圖1 工藝流程圖

2 實驗結果與討論

2.1 熔塊干粒的選擇以及配比

干粒釉瓷磚產品與普通有釉產品比較，最大的特點在于瓷磚表面是透明熔塊干粒。同時，熔塊干粒是多種熔塊混合而成，各種熔塊的溫度、高溫粘度、光澤度都不同。正是由于這些特性，才能使干粒釉瓷磚產品既具有全拋釉表面晶潤光亮，又具有天然石材的質感，還兼?zhèn)淠湍シ牢鄣奶匦?，所以，熔塊干粒的選擇和配比非常重要。

經過初步的試燒實驗選擇了幾種熔塊干粒。這些干粒的配比試驗如表3、表4所示。通過大量的前期試驗和后續(xù)的配比試驗，13#干粒配方效果在坯釉膨脹匹配、表面釉面質感和效果、理化性能等方面均能滿足工藝要求。

表3 干粒配比試驗一

續(xù)表3

表4 干粒配比試驗二

選擇合理的粒徑分布，可以使所布的干粒為致密的粒子層，這有助于成品釉層毛孔、氣泡等問題的解決。結合干粒布料設備對干粒粒徑范圍的要求(干粒粒徑在40目～150目之間)，對干粒粒徑分布進行了試驗和控制如表5所示。根據(jù)產品的釉面效果，確定了最佳配方及粒徑控制。

表5 13#干粒配方粒徑分布試驗

干粒釉瓷磚產品的裝飾效果，主要取決干粒燒成拋光后的效果。其中對干粒的燒成溫度、膨脹系數(shù)、透明度、拋后的光澤度和耐磨等性能都有嚴格要求。對多家公司提供的原料進行對比選擇，通過實驗尋找到了各干粒最合適的混合比例，最終確定的13#配方干粒性能如表6所示。使用該干粒，可實現(xiàn)干粒釉瓷磚產品所需要的立體、耐磨、晶瑩剔透的效果。

表6 13#配方干粒性能

2.2 二次打印及打印對位

目前市場上常見的有釉陶瓷磚裝飾工藝，通常是在生坯的表面印花，然后淋、印拋釉或噴、淋布熔塊。這種工藝形成的圖案，雖在透明玻璃層的掩映下顯示出一定的立體效果，但總體還是平面圖案的效果比較突出，缺少一種似天然大理石的立體效果。本研究基于天然石材真實觸覺立體效果的表現(xiàn)，在噴墨印花后增加了數(shù)字化噴墨膠水打印(二次打印)并結合干粒布料工藝，來凸顯產品圖案的立體效果。

為保證數(shù)字化噴墨膠水打印的圖案能夠和色彩圖案完全配合，運用了二次打印圖案對位技術，即通過前置夾磚平臺對坯體位置的精確控制，以及設備、釉線運行等的嚴格要求，保證了二次打印位置的穩(wěn)定與精準。為滿足干粒釉瓷磚產品的設計效果，色彩噴墨打印機與膠水干粒噴墨機前后重疊打印后，上下位置圖案偏差在1 mm以內，成品目測無明顯打印錯位。具體措施如下：

①在噴墨和噴膠水設備前端安裝獨立的自動夾磚對位平臺(見圖2)，控制磚坯平行進入打印設備平臺，并避免夾磚動作對釉線或打印設備造成震動。②調節(jié)夾磚對位平臺的皮帶轉速，使之與打印設備皮帶轉速一致(見圖3)。③前期實驗過程中，夾磚對位平臺使用的是氣動控制夾磚器，因氣動不穩(wěn)定，導致磚坯打印位置有2 mm以上的位移變化。為保證夾磚動作的穩(wěn)定性，后改為電機控制(見圖4)。④在操作運行過程中，保證磚坯在進入打印機前的釉線上運行平穩(wěn)，磚坯較為平行進入機前夾磚平臺。通過調節(jié)檔邊來控制磚坯在釉線上的走位。⑤磚坯在進入夾磚平臺后，釉線持續(xù)運轉，直至打印完成。保證整個夾磚打印過程平穩(wěn)，無因釉線啟停動作造成打印偏差。

圖2 自動夾磚對位平臺

圖3 調節(jié)夾磚對位平臺的皮帶轉速

圖4 氣動控制夾磚器、釉線

2.3 干粒面拋光

數(shù)字化噴墨膠水結合干粒布料工藝所生產得具有立體表面紋理大理石瓷磚，和正常的平面瓷磚相比，具有凹凸不平的表面。如果采用正常的拋光參數(shù)，會出現(xiàn)拋穿凹陷線條，或表面缺磨等問題。為此，需要改進拋光磨頭和拋光參數(shù)。由于產品表面為凹凸效果，為保證達到設計的要求，采用措施如下：

(1)產品從320目開始拋光，320目～800目拋光磨頭采用大齒磨頭。

(2)粗拋壓力控制在3 Mpa，拋光擺動延時控制在2.5 ms。

(3)打蠟工序后端增加磨盤，用于清理線槽內部的蠟垢。

數(shù)字化噴墨膠水結合干粒布料工藝生產的立體表面紋理大理石瓷磚產品，因其產品表面有表現(xiàn)紋理的凹陷線槽，如采用小齒磨塊會把線槽里的花釉拋掉，造成線槽邊發(fā)白、吸污等問題。故干粒面拋光工藝在320目～800目時，使用專用大齒拋釉磨塊(見圖5)來刷拋表面，可解決常規(guī)拋釉、拋光參數(shù)導致的拋穿凹陷線條、表面缺磨、吸污等問題。

圖5 大齒磨頭VS普通拋光模塊

除此之外，由于產品磚面線槽較深，需要多組磨盤清理線槽里面的蠟垢，故實際打蠟組數(shù)會減少。因此，需在打蠟前控制防污效果，以保證產品的防污性能。

3 結語

數(shù)字化噴墨膠水結合干粒布料工藝生產具有立體表面紋理大理石瓷磚產品新穎獨特、質感晶瑩剔透、表面立體感強、層次效果好，其技術特性和美學特性比目前市場上各類陶瓷磚產品有極大的提高。該產品材料上使用了先進的透明一次燒干粒材料，使得產品表面有晶瑩剔透的玉質美感，加強了產品的立體感；采用數(shù)字噴墨印花，返璞歸真的玉石機理，讓人百看不膩。同時，該產品采用二次數(shù)字噴膠結合干粒布料技術，使產品表面形成了由干粒釉產生的及其類似天然石材的凹凸表面紋理，使的產品具有高度的仿真效果，具有廣泛的市場應用前景和推廣應用價值。