喷墨渗花砖生产技术问题分析

    姚青山+聂贤勇

    

    

    摘 要：本文针对目前行业陶瓷喷墨打印渗花产品的生产工艺技术特点，从原材料的选材、设备的技改、底 / 面的基础配方的设计、生产工艺技术设计以及产品特点进行生产技术描述及探讨。

    关健词：渗透墨水；干法喷墨渗花；湿法喷墨渗花；耐磨

    1 前言

    目前，由于建筑陶瓷市场竞争日趋激烈，厂家为了扩大市场份额，在降低成本的同时不断增加产品花色。自从陶瓷印花及喷墨技术出来后，陶瓷工作者研制出了透明材料，在砖坯体的表面喷墨打印图案，再在其上面施透明釉，煅烧后经过柔光抛光技术，达到理想的图案效果，但该产品表面不仅不耐磨，表面水波纹也相当的严重；为了缓解以上缺陷，陶瓷技术研发人员又研制出金刚釉，但是耐磨度的提高非常有限，使用局限性还是没有突破；通过以上技术的经验总结，研发出陶瓷渗透墨水，该技术直接在坯体配方表面上打印图案纹理，再经过一定的助渗时间，渗透进入到陶瓷坯体中，最后高温烧成，抛光后的喷墨渗花产品既有瓷质抛光砖的耐磨度，又有抛釉砖的表面图案效果。此产品在市场上具有绝对竞争力和高附加值。

    2 喷墨渗花砖生产所要解决的技术问题

    喷墨渗透技术分为两种工艺：干法工艺和湿法工艺。

    干法工艺：指在压机成型前进行两次布料，压制后的产品经过表面抛坯处理，喷墨机直接在坯体表面进行喷墨打印图案。

    湿法工艺：指一次布料成型压制，干燥后，经过表面抛坯处理，再在表面淋浆，二次干燥后，最后在表面喷墨打印图案。

    （1） 由于该产品喷墨前或淋面浆前需要抛坯，配方结构设计需要达到一定的生坯或干燥强度，避免机械性破损。

    （2） 湿法工艺，由于釉线面浆配方结构塑性原料加入量少，瘠性原料多，悬浮性比较差，需要控制好面浆各工艺参数。

    （3） 由于渗透墨水的红色和黄色发色程度的限制，必须在面料或面浆中添加一定比例的助色剂，通过助色剂跟渗透墨水的反应呈现出相关的颜色。

    （4）由于渗透墨水为油性墨水，湿法喷墨渗花工艺淋浆后，需要进行二次干燥，坯体表面的含水分率要求低于0.5%。

    （5）湿法工艺由于喷墨渗透淋浆厚度达到0.5 mm，且面浆的配方为坯体的配方体系，已造成二次干燥收缩裂，所以面浆的配方结构需要进行优化调整，才能适合湿法喷墨渗花产品的生产工艺。

    （6）产品表面喷墨打印后，需要控制好渗透时间，控制好最佳渗透深度，否则图案效果不佳或不稳定。

    （7）控制好烧成砖型，控制好抛光深度，使产品图案颜色稳定。

    3 技术要点分析与讨论

    3.1、陶瓷基体的研究

    （1）基础坯体要求具有生坯和干坯强度高，同时还要求高温烧成时骨架好且易于氧化；（2）保证坯体和面料或面浆的结合性好，防止面裂等缺陷；（3）保证合适的变形度，易于抛光处理；（4）最后高温烧成后，产品还应保证吸水率< 0.1%；（5）喷墨渗花陶瓷基体适合于辊道窑一次烧成。

    坯体配方的化学成分为：SiO2 66 ～ 70%、Al2O3 17.5 ～ 20%、CaO 0.5 ～ 0.8%、MgO 1.0 ～1.5%、K2O 3.5 ～ 4.0%和 Na2O 1 ～ 2% IL 3 ～ 5%。以上坯料通過长石、粘土、高岭土、石英等原矿和添加剂按比例进行配料、球磨、除铁、喷粉后，储存备用。

    3.2干法面料或湿法浆料配方的研制

    （1）烧成温度要求到达1200 ℃左右，且烧成范围宽；（2）始熔点要高；（3）跟陶瓷基体结合良好；（4）适应喷墨渗花墨水的颜色发色度好，且渗透效果均匀等等；满足各工序生产要求。

    两种配方的化学成分分别为：

    （1）干法面料配方：SiO2 65 ～ 70%、Al2O3 16.5 ～ 18%、CaO ≤ 0.8%、MgO 0.5 ～ 1.2%、Na2O 3 ～ 4%、 K2O 4 ～ 6%，IL 3 ～ 4.5%。

    （2）湿法面浆配方：SiO2 65 ～ 72%、Al2O3 13.5 ～ 20%、CaO≤ 0.8%、MgO 0.5 ～ 1.2%、Na2O 3 ～ 5%、K2O 4 ～ 6%、 IL ≤ 2%。

    3.3设备特点及改进措施

    （1）干法喷墨渗花需要改布料设备，能够满足均匀的布面料厚度为1.5 ～ 3 mm的技术要求；（2）增加多磨头的抛坯设备，使坯体表面光滑平整；（3）湿法喷墨渗花工艺，需要增加二次干燥设备，使坯体表面的含水率小于0.5%，且确保不裂砖；（4）增加一台大喷头喷墨机设备（要求至少为8喷头喷墨机），保证适应渗花墨水各项性能要求；（5）增加助渗平台，保证产品渗透的深度、梯度及颜色的稳定性；（6）窑炉辊棒应该为加厚小辊棒，缓解产品的波浪变形。

    3.4生产工艺流程

    具体工艺流程如下：

    （1）以上述坯体配方制成的粉料压制成通体砖坯或者包含底料层和面料层的砖坯，然后坯体干燥水分至0.5%以内；

    （2）坯体表面抛坯，使表面平整干净，干法喷墨渗花工艺在表面喷少量水固化；湿法喷墨渗花工艺在表面喷一定量的水，再淋0.5 mm左右厚度的面浆；

    （3）干法喷墨渗花工艺：喷少量水固化后，坯体表面温度在40 ～ 45℃后，直接在坯体表面喷墨打印相关的颜色图案；

    （4）湿法喷墨渗花工艺：喷水、淋面浆后，进入二次干燥窑干燥之水分少于0.5%后，坯体表面温度冷却到40 ～ 45 ℃，再进入喷墨机打印相关的颜色图案；

    （5）喷墨打印完后，设计好渗透时间，目前要求助渗时间一般不少于15 min；

    （6）助渗透时间到了时，进入窑炉一次烧成，然后抛光磨边制成成品；其中烧成温度为1180 ～ 1215 ℃。

    4 烧成

    采用辊道窑烧成；

    烧成气氛：氧化气氛；

    烧成温度：1180 ～ 1215 ℃；

    烧成周期：50 ～ 65 min。

    5 產品特点分析

    喷墨渗花墨水是一种具有一定的渗透性离子型墨水，能够渗透到坯体中（一般渗透深度为0.5 mm左右的）；利用喷墨技术将可溶性极高的有色渗花墨水印刷在砖坯表面，渗花墨水利用自身渗透性渗到砖坯里面并且形成一定的纹理，其呈现出来的纹理和成像效果与预先设计好的花色纹路是有很大差别的，简单来说就是纹路随机性不好控制。

    渗花墨水优势十分明显。从工艺上来讲：渗花墨水在喷墨打印之后，可以渗入到砖体内部0.5 mm左右，在烧成后，砖体的各种颜色是从内部透出来的，具有更强的立体效果，所以在质感上更加接近天然石材。其次是色彩：墨水各原料粒度到达纳米级别，所以渗花墨水能够完美地再现颜料的红黄蓝三颜色叠加发色原理。无论从图案的细腻度来说，还是颜色饱和度，都能满足各种花色图案纹理。渗花墨水应用范围广，能够应用在抛光砖、仿古砖、瓷片等陶瓷砖，使其产品图案效果具有更加逼真的立体图案纹理。总之，喷墨渗透陶瓷产品既有釉面砖的表面纹理图案，又有抛光砖的物化性能。

    6 总结

    喷墨渗花陶瓷砖产品是使用可溶性液体染色物作为发色元素，通过喷墨打印技术，将图案打印到坯体表面，液体发色元素渗入到坯体（或面浆）内部，经过一定时间助渗透，再高温煅烧后，从而呈现出具有不同颜色的图案纹理效果；喷墨渗花产品具有强度高、耐磨性能好、色彩及图案纹理好等优点。渗花墨水产品成为目前陶瓷产品的革命性的研究成果，它将抛光砖硬度、耐磨等优势与普通喷墨釉面砖纹理图案完美结合在一起；既保持了抛光砖原有的物理化学性能，又能将普通喷墨釉面砖产品表面的质感与花色体现到抛光砖的装饰图案中；渗花墨水也是目前拯救抛光砖产品市场占有率的重要途径。

    参考文献

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