立体颗粒复合纹理布料技术的研究
周燕
摘 要：目前，陶瓷企业生产的一种反打微粉的产品存在其线条纹理不一致，表面颜色质感单一、无层次感，难以达到天然石材的质感和装饰效果等问题。同时，也存在一些废料处理难的问题，如：废粉料、废瓷砖、污水沉淀泥等直接作为生产垃圾排出，给环境造成了极大的压力。本文主要阐述了立体颗粒复合纹理布料技术如何通过改进布料技术工艺，以及在配方中引入废粉料等方式解决产品在生产过程中废料的循环利用问题。
关键词：反打微粉；立体颗粒；废料循环利用；雕刻辊筒预压布料；研究
1 背景
天然的石材是由地质运动产生的，而陶瓷行业中的仿石材产品是由多种不同材质和状态的物质相互混合而形成的，主要由石英和方解石晶体在高温熔融下形成半透明质感的片状或线条状物质，产品冷却后经过切割抛光加工，这些半透明质感的物质镶嵌在石材中非常漂亮且质感丰润，具有很强的立体感。目前，天然的纳福娜石材就是将半透明质感的花纹料和大小、形状不规则且层次丰富的立体颗粒镶嵌于石材中而获得的。其花纹和线条自然流畅、质感丰润、立体感强，是目前石材市场最受消费者欢迎的高档石材之一。
现有瓷质砖微粉布料技术已从早期的正打微粉发展到反打微粉，今天又在反打微粉布料技术的基础上延伸出许多新的功能，包括线条布料技术。虽然现有线条布料技术与微粉布料技术结合，具有较好的装饰效果，但仍显得较平淡，线条不自然，线条与微粉布料不能形成和谐统一的效果，质感不够饱满丰富、立体感及自然质感不够强，不能够产生大小不一、形状不规则且层次随机变化的立体颗粒效果，达不到天然纳福娜石材的线条纹理细致、质感饱满、丰富有层次，且颜色纹路自然的效果。同时，目前生产反打微粉陶瓷产品也存在一些废料处理的难题，如：废粉料、废瓷砖、污水沉淀泥等直接作为生产垃圾排出，给环境造成了极大的压力。本文主要阐述了立体颗粒复合纹理布料技术如何通过改进布料技术工艺，以及在配方中引入废粉料等方式，解决陶瓷行业在生产过程中废料的循环利用问题。
2 立体颗粒复合纹理布料技术的研究
2.1 立体颗粒复合纹理布料的技术方案
所谓立体颗粒复合纹理布料技术工艺，是在传统的微粉花纹面料、底料两次布料及反打微粉布料工艺和线条布料的基础上改进而成。其特征在于，首先采用雕刻辊筒直接在栅格中布入经预压而成具有层次结构的片状颗粒料，与栅格中的余料形成不规则堆积；然后在不规则堆积表面施布一层或多层薄层粉体，以形成随机线条；最后将微粉花纹面料无需经过料盒而直接由皮带布入填满栅格。
布料工艺方法中的片状颗粒料制备工艺是：将至少两种不同面料研磨成微粉，叠层布料、预压，制成强度很小的薄片，经自然坠落破碎或机械破碎而成。
使用的微粉布料设备主要包括：机架、移动料车、料框、主传动装置、多级副传动装置、线条料布料装置、花纹面料布料装置、底料布料装置、带栅格的推料装置及自动控制系统，还有片状颗粒料制备及布料装置。
2.2 立体颗粒复合纹理布料工艺技术难点
（1） 通过布料技术使得多种线条交替变化时隐时现，过渡自然，同时线条的变化又能与微粉布料之间形成有机的结合。
（2） 砖表面质感要求饱满丰富、精细自然的线条、产生大小不一、形状不规则且层次随机变化的微粉颗粒效果，立体感及自然质感强。即砖体表面存在透明、普通、乳浊等多种透光性不一致的材质组成，且这些材质组成通过布料进行随机自然的搭配。
（3） 抛光后砖面的纹路、颜色及立体感和层次感要接近石材，即提取天然石材的特征颜色进行搭配组合，使其在色彩上具有“真石”气质。
（4） 在配方中引入废粉料、废瓷砖、污水沉淀泥等，解决产品生产过程中废料的循环利用问题。
2.3 立体颗粒复合纹理配方的目标、特点及废粉料的利用
（1） 确立配方研制目标
陶瓷产品为了达到与天然石材相近的效果，在坯料的研制过程中，需要对不同石材的色泽进行仔细的观察，以及对市场趋势进行深入的了解。本文选择以原产意大利的纳福娜石材为代表的一类高档石材为样板。试图通过配方调整、对色、试验及其布料技术的改进，以期达到既能产生大小不一、形状不规则且层次随机变化的微粉颗粒效果，又能实现多种线条交替变化时隐时现、过渡自然的仿天然石材抛光砖。
（2） 透明坯料配方及制备立体颗粒的特点
经过反复试验研究，研制出了理想的透明坯料配方。其具有如下特点：
1） 透明料烧成后的透光率高，透光率大于5%。其主要原因在于配方中降低了铝含量，使莫来石相含量减少；提高了钾、镁含量，有利于氧化分解，也有利于气体的排出。提高钙、锂含量，则能促成在成熟温度前快速烧结熔融解；引入高塑性和高分散性原料，如：水洗泥、膨润土、木质素、甲基、聚乙烯醇等，以稳定泥浆、提高坯体强度。
2） 半干压成型性能好，在1220℃高温下快速烧成，抛光后无熔洞、针孔缺陷，防污性能好。其主要原因在于该坯粉配方的膨胀系数与普通坯料的膨胀系数相近，有效防止了整砖变形；使用微粉造粒及其颗粒料布料技术，增加大小不一、形状不规则，且层次丰富的立体颗粒效果，且颗粒在干燥烧成时不会产生颗粒裂。
（3） 在配方中引入废粉料、废瓷砖、污水沉淀泥的回收料
1） 废瓷砖粉碎加工后引入到面料的不透明料中和坯体底料中。
2） 微粉废料直接回收利用，其他废粉料回收加工后用于坯体底料。
3） 污水沉淀泥经过配方试验，调整配方引入坯体底料中。
（4） 颜色搭配
选取天然的石材为参照，提取其特征颜色，经过颜色配制和比例搭配，获得近似天然石材的颜色搭配效果。
2.4 立体颗粒复合纹理产品的工艺参数
原料加工工艺的参数有： 球磨细度：0.6±0.2%万孔筛余；面料水份：6.3±0.3%；线条水份：4.0±0.2%；粉料级配：20目筛上料<0.5%、60目筛上料70%～85%；陈腐时间：1～2天；冲压压力：37±1MPa，单机冲压次数3.2～3.5次/min；烧成产量：5000～6500 m2/日；采用一次烧成工艺，烧成周期为65～80min。
2.5 立体颗粒复合纹理产品的烧成制度
立体颗粒复合纹理产品的烧成曲线示意图如图1所示。
3 立体颗粒复合纹理布料技术的优点
3.1 实现半透明质感的花纹镶嵌效果
现有工艺中是通体采用单一不透光质感的反打微粉普通瓷质砖色坯，难以体现石材的表面质感。本技术采用的透明料配方烧结后透光率大于5%，可以模拟出天然石材中的一些石英和方解石晶体形成的半透明质感的片状或线条状物质。技术产品就是通过透明、普通、乳浊等各种透光性不一致的原料在砖体中叠加，经过烧成抛光加工后将这些半透明质感的物质镶嵌在抛光砖中而使之产生质感丰润、立体感强且具有聚晶材料的功能，如：提高了耐磨性、硬度、防污性和装饰功能、健康功能等效果。
3.2 将反打布料、随机线条布料和不规则立体颗粒布料相结合
现有技术一般通过在反打微粉布料工艺后印刷较为呆板的图案，虽然也有市场产品使用了细线布料手段，但这些布料的细线都是变化较小，设计简单，不能复杂精细化且没有层次分明的颗粒，难以模拟天然石材的细节特征。而本技术产品具有整体外观清新，独特的工艺实现片状颗粒料与线条料、微粉面料同时布料。形成立体颗粒感强的瓷质砖产品。本发明制备的瓷质砖立体颗粒质感强、纹理丰富、线条与花纹自然变化流畅。因此，通过本项目的立体颗粒复合纹理布料技术，每件砖不论是图案、线条还是颗粒都不是固定的。与现有微粉砖表面装饰纹理相比，更具立体美感和丰富内涵，更像天然石材。
3.3 采用雕刻辊筒预压布料装置
项目技术采用的瓷质砖微粉布料工艺是在传统的微粉花纹面料、底料两次布料及反打微粉布料工艺的基础上而进行改进的，其特征在于，首先采用雕刻辊筒直接在栅格中布入经预压而成具有层次结构的片状颗粒料，与栅格中的余料形成不规则堆积；然后在不规则堆积表面施布一层或多层薄层粉体，以形成随机线条；最后再将微粉花纹面料无需经过料盒而直接由皮带布入填满栅格。
3.4 配料配方优化
项目技术优化了坯料配方，特别是透明料的配方，使其在生产过程中几乎没出现熔洞、针孔等产品缺陷，而且由于膨胀系数一致，砖体的变形度易于控制，不会出现变形和二次变形现象，降低了生产难度，提高了优等品率和产量，且产品的强度、耐磨性、防污性等物理性能都满足瓷质抛光砖的标准要求。
3.5 实现废料循环利用
在配方中引入废粉料、废瓷砖、污水沉淀泥等，使产品在产生过程中所产生的废料基本得到回收利用，减轻了对环境造成的压力。
4 结论
通过小试、中试、试投产证明，项目技术研究开发方向正确，研究的方法和技术路线可行，立体颗粒复合纹理布料技术达到了预定的设计要求，能满足产业化生产要求，研制生产的天然石材抛光砖达到并超过了预定效果要求，在装饰上因其逼真的仿石材纹理、颗粒及线条效果。较之天然石材强度更高，防滑性能更佳，色彩、纹理更加丰富，且无放射性，瓷质坯体致密度高，永不变色，不渗污，可适用于各种环境铺贴，适宜进行产业化生产。是替代天然石材最理想、最新一代的陶瓷产品。
2.5 立体颗粒复合纹理产品的烧成制度
立体颗粒复合纹理产品的烧成曲线示意图如图1所示。
3 立体颗粒复合纹理布料技术的优点
3.1 实现半透明质感的花纹镶嵌效果
现有工艺中是通体采用单一不透光质感的反打微粉普通瓷质砖色坯，难以体现石材的表面质感。本技术采用的透明料配方烧结后透光率大于5%，可以模拟出天然石材中的一些石英和方解石晶体形成的半透明质感的片状或线条状物质。技术产品就是通过透明、普通、乳浊等各种透光性不一致的原料在砖体中叠加，经过烧成抛光加工后将这些半透明质感的物质镶嵌在抛光砖中而使之产生质感丰润、立体感强且具有聚晶材料的功能，如：提高了耐磨性、硬度、防污性和装饰功能、健康功能等效果。
3.2 将反打布料、随机线条布料和不规则立体颗粒布料相结合
现有技术一般通过在反打微粉布料工艺后印刷较为呆板的图案，虽然也有市场产品使用了细线布料手段，但这些布料的细线都是变化较小，设计简单，不能复杂精细化且没有层次分明的颗粒，难以模拟天然石材的细节特征。而本技术产品具有整体外观清新，独特的工艺实现片状颗粒料与线条料、微粉面料同时布料。形成立体颗粒感强的瓷质砖产品。本发明制备的瓷质砖立体颗粒质感强、纹理丰富、线条与花纹自然变化流畅。因此，通过本项目的立体颗粒复合纹理布料技术，每件砖不论是图案、线条还是颗粒都不是固定的。与现有微粉砖表面装饰纹理相比，更具立体美感和丰富内涵，更像天然石材。
3.3 采用雕刻辊筒预压布料装置
项目技术采用的瓷质砖微粉布料工艺是在传统的微粉花纹面料、底料两次布料及反打微粉布料工艺的基础上而进行改进的，其特征在于，首先采用雕刻辊筒直接在栅格中布入经预压而成具有层次结构的片状颗粒料，与栅格中的余料形成不规则堆积；然后在不规则堆积表面施布一层或多层薄层粉体，以形成随机线条；最后再将微粉花纹面料无需经过料盒而直接由皮带布入填满栅格。
3.4 配料配方优化
项目技术优化了坯料配方，特别是透明料的配方，使其在生产过程中几乎没出现熔洞、针孔等产品缺陷，而且由于膨胀系数一致，砖体的变形度易于控制，不会出现变形和二次变形现象，降低了生产难度，提高了优等品率和产量，且产品的强度、耐磨性、防污性等物理性能都满足瓷质抛光砖的标准要求。
3.5 实现废料循环利用
在配方中引入废粉料、废瓷砖、污水沉淀泥等，使产品在产生过程中所产生的废料基本得到回收利用，减轻了对环境造成的压力。
4 结论
通过小试、中试、试投产证明，项目技术研究开发方向正确，研究的方法和技术路线可行，立体颗粒复合纹理布料技术达到了预定的设计要求，能满足产业化生产要求，研制生产的天然石材抛光砖达到并超过了预定效果要求，在装饰上因其逼真的仿石材纹理、颗粒及线条效果。较之天然石材强度更高，防滑性能更佳，色彩、纹理更加丰富，且无放射性，瓷质坯体致密度高，永不变色，不渗污，可适用于各种环境铺贴，适宜进行产业化生产。是替代天然石材最理想、最新一代的陶瓷产品。
2.5 立体颗粒复合纹理产品的烧成制度
立体颗粒复合纹理产品的烧成曲线示意图如图1所示。
3 立体颗粒复合纹理布料技术的优点
3.1 实现半透明质感的花纹镶嵌效果
现有工艺中是通体采用单一不透光质感的反打微粉普通瓷质砖色坯，难以体现石材的表面质感。本技术采用的透明料配方烧结后透光率大于5%，可以模拟出天然石材中的一些石英和方解石晶体形成的半透明质感的片状或线条状物质。技术产品就是通过透明、普通、乳浊等各种透光性不一致的原料在砖体中叠加，经过烧成抛光加工后将这些半透明质感的物质镶嵌在抛光砖中而使之产生质感丰润、立体感强且具有聚晶材料的功能，如：提高了耐磨性、硬度、防污性和装饰功能、健康功能等效果。
3.2 将反打布料、随机线条布料和不规则立体颗粒布料相结合
现有技术一般通过在反打微粉布料工艺后印刷较为呆板的图案，虽然也有市场产品使用了细线布料手段，但这些布料的细线都是变化较小，设计简单，不能复杂精细化且没有层次分明的颗粒，难以模拟天然石材的细节特征。而本技术产品具有整体外观清新，独特的工艺实现片状颗粒料与线条料、微粉面料同时布料。形成立体颗粒感强的瓷质砖产品。本发明制备的瓷质砖立体颗粒质感强、纹理丰富、线条与花纹自然变化流畅。因此，通过本项目的立体颗粒复合纹理布料技术，每件砖不论是图案、线条还是颗粒都不是固定的。与现有微粉砖表面装饰纹理相比，更具立体美感和丰富内涵，更像天然石材。
3.3 采用雕刻辊筒预压布料装置
项目技术采用的瓷质砖微粉布料工艺是在传统的微粉花纹面料、底料两次布料及反打微粉布料工艺的基础上而进行改进的，其特征在于，首先采用雕刻辊筒直接在栅格中布入经预压而成具有层次结构的片状颗粒料，与栅格中的余料形成不规则堆积；然后在不规则堆积表面施布一层或多层薄层粉体，以形成随机线条；最后再将微粉花纹面料无需经过料盒而直接由皮带布入填满栅格。
3.4 配料配方优化
项目技术优化了坯料配方，特别是透明料的配方，使其在生产过程中几乎没出现熔洞、针孔等产品缺陷，而且由于膨胀系数一致，砖体的变形度易于控制，不会出现变形和二次变形现象，降低了生产难度，提高了优等品率和产量，且产品的强度、耐磨性、防污性等物理性能都满足瓷质抛光砖的标准要求。
3.5 实现废料循环利用
在配方中引入废粉料、废瓷砖、污水沉淀泥等，使产品在产生过程中所产生的废料基本得到回收利用，减轻了对环境造成的压力。
4 结论
通过小试、中试、试投产证明，项目技术研究开发方向正确，研究的方法和技术路线可行，立体颗粒复合纹理布料技术达到了预定的设计要求，能满足产业化生产要求，研制生产的天然石材抛光砖达到并超过了预定效果要求，在装饰上因其逼真的仿石材纹理、颗粒及线条效果。较之天然石材强度更高，防滑性能更佳，色彩、纹理更加丰富，且无放射性，瓷质坯体致密度高，永不变色，不渗污，可适用于各种环境铺贴，适宜进行产业化生产。是替代天然石材最理想、最新一代的陶瓷产品。
