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从钟罩淋釉到数码喷釉 施釉工艺新看点

作者:菠菜app    更新时间:2021-02-09 11:28

  “大规格”陶瓷砖将是今后世界建陶行业发展的主流趋势之一再次得到了验证,但也有不少业内人士发出疑问:大规格陶瓷砖怎么施釉?国内普遍使用的钟罩式淋釉器如何满足大规格既薄又均匀的釉面要求?国内的淋釉、喷釉工艺是否有新突破?

  里米尼展期间,意大利、西班牙的设备厂家展示了最新工艺设备成果。施釉设备不仅在大规格方面有所突破,在自动化和智能化研究方面,意大利、西班牙的众多设备厂家也都带来了新的方法和思路。

  欧洲最大釉线设备供应商airpower集团展示了最新研发的配有六支喷枪适用于大规格生产的Slim Cover fast摆臂式高压喷釉系统;以凯拉捷特和西蒂·贝恩特为代表的设备厂家推出的新型喷墨机,配以喷釉喷头,将喷釉、喷墨和干粒等功能集成于同一台机器之上;杜斯特(Durst)则推出了能够打造凹凸模具纹理效果的DG系列数码喷釉实体机,成为喷釉领域数码化的新突破。

  1978年,第一台钟罩式淋釉器在意大利面世,开启了建筑陶瓷砖的淋釉时代。经过国内陶机设备企业多年的学习再研发,施釉设备终于在上世纪90年代全面实现国产化。

  施釉是釉面砖生产中必不可少的一项工艺,而施加的“釉”一般指的是化妆土和透明釉。化妆土又称底釉、面釉,它是施加在坯体表面的第一层釉,主要起掩盖坯体原色,装饰坯体的作用,因其承载印花工艺,需保证呈色效果,所以多为白色,因而又称白釉;透明釉是在印花之后施加的一层釉料,因此又称保护釉,烧制而成后表现为透明,因施加了此釉的陶瓷砖一般会经过抛光磨削掉一定的厚度,所以又称抛釉。

  淋釉是一种最传统的施釉方法,目前国内的主流淋釉工艺有钟罩式淋釉和直线型淋釉两种。

  钟罩式淋釉器由固定架、电泵、供釉管、稳压缸、釉碗、钟罩、回釉槽、釉缸等零件组成,需与生产线传送皮带配合使用。固定架将钟罩固定在坯体上方150mm左右处。工作时,釉缸中的釉浆在电泵的作用下,经过供釉管流到稳压缸内,然后从稳压缸底部流入釉碗,釉浆聚集而满溢,溢出的釉浆覆盖在钟罩表面,最终在钟罩外沿形成一圈弧形的釉幕。皮带上砖坯以一定的速度穿过釉幕,釉浆会均匀地平铺在砖坯表面形成釉膜,砖坯即施加了一层釉,多余的釉浆由底部的回釉槽收集后回收流入釉缸继续使用。

  钟罩式淋釉适宜于高密度的釉浆,针对不同规格的砖坯,可采用不同直径的钟罩进行施釉。施釉时应杜绝设备震动,否则釉幕极易产生波纹。另外,由于钟罩弧形的设定,其釉幕厚度始终存在细微的差别,具体表现为两边厚、中间薄,使得砖坯表面的釉层也存在微小的薄厚不一。

  直线型淋釉器主要由固定架、电泵、供釉管、密封槽、淋釉头、回釉槽、釉缸等零件组成。固定架将设备主体固定在生产线上,淋釉头与砖坯间距以30-50 mm为宜。工作时,釉缸中的釉浆在电泵的作用下,经过供釉管流至密封槽,然后经由密封槽下部的淋釉头流出,流出的釉浆会形成连续直线型釉幕,均匀地粘附在穿过釉幕的砖坯表面,多余的釉浆经回釉槽流入釉缸继续使用。

  直线型淋釉适用于密度较小的釉浆,它的优点是施釉均匀,缺点是釉面易产生有规律和无规律的沟纹缺陷。出现有规律沟纹缺陷的主要原因是淋釉头被阻塞、变形,或釉料过量而改变了釉流出的均匀度,生产中常采用在釉槽内配置螺旋桨叶、更换过滤网、清洗淋釉装置等方法进行处理。

  淋釉可以得到平整的釉面,烧制后光滑依旧,多用于平面产品的施釉。淋釉设备操作简单,但对釉幕厚度,釉浆的比重、粘度要求较高,否则易出现缩釉、水波纹等缺陷,所以需要工人时刻在场监测,以保证生产的稳定性。除淋釉之外,喷釉也是陶瓷砖生产中常用的一中施釉方法。

  喷釉是利用压缩空气将釉浆通过釉枪喷成雾状,使之粘附在坯体表面。喷釉所使用的设备通常为水刀式喷釉机,主要由釉缸、电泵、供釉管、喷枪、机体柜、回釉管等零件组成,根据不同的需要可配备不同数量的喷枪。工作时,釉浆经过供釉管流至喷枪,在电泵高压的作用下,釉浆会雾化成百微米级的雾粒和微滴,沉积、溅落在陶瓷砖坯体上,最终形成一层薄的釉膜,多余的釉浆经回釉管流回釉缸继续使用。

  喷釉解决了淋釉的水波纹问题,消除了产品因施釉不匀而产生的缺陷。喷釉要求釉浆的比重不能太高,否则易出现堵枪现象。另外,由于雾化的釉滴难以控制,有时会出现釉滴四散飞扬的情况,生产中多做遮盖处理。

  淋釉和喷釉工艺既可用于施加化妆土,也可以用于施加透明釉。除此之外,业内也有使用平板丝网施加透明釉的做法。

  airpower展示的配有六支喷枪适用于大规格陶瓷砖生产的Slim Cover fast摆臂式高压喷釉系统

  虽然国内陶机企业凭借着本土化的服务和高竞争力的价格,在国内施釉设备市场上占据了绝对的优势。但或因受限于技术瓶颈,多年来,国内施釉设备鲜有突破性的进展,据一行业资深人士透露:“现在国内用的施釉设备与十年前的并没有太大差别。”

  在欧洲,自动化、智能化一直是其创新的趋势,施釉设备亦不例外。如欧洲最大釉线设备供应商air-power集团推出的Surface超平淋釉器,可看作直线型淋釉器的升级版。这种淋釉器装有流量计和釉量控制器操控面板。工作时,装在供釉管上的流量计可以实时监测釉浆的釉量,并通过釉量控制器操控面板显示出来,一旦出现数据波动或釉浆不足的情况,控制器会自动调节活塞泵的压力及转速,使釉浆参数稳定在正常的范围内,以保持生产继续运行,同时控制器会发出警报,提醒工人前来查看检验。

  与国内钟罩式淋釉器大行其道不同,国外的陶瓷砖生产厂家更偏爱喷釉机。佛山斯玛图科技有限公司技术经理蔡芳君表示,目前意大利的陶瓷砖生产厂家已经很少使用钟罩式淋釉器,因为钟罩式淋釉器具有很多不可控因素,难以适应智能化的生产。而且钟罩的直径也限制了其在大规格陶瓷砖生产方面的应用。“意大利都是使用喷釉机,淋釉的釉层太厚,喷釉机可以节省釉料,而且完全可以打造出他们需要的釉面效果。”

  对于大规格陶瓷砖来说,烧成工艺的控制是一个难点,如果釉层太厚,出现变形、针孔等缺陷的概率将大大增加,所以在生产大规格陶瓷砖时要求施釉的釉层一定要薄且均匀,淋釉显然难以胜任。蔡芳君介绍了airpower集团的一款名为Slim cover的高压喷釉系统,其机体柜顶部的四支喷枪可在垂直走砖方向来回摆动,保证了砖坯表面左、中、右釉浆的均匀度。机体柜的设计也颇为考究,柜体内壁的涂层可防止粘釉,便于清洗,内壁还有一些网格,可防止雾粒、釉滴回弹到砖坯上。柜体内部的空气回流路径也做了精密的设计,喷出的釉浆可以均匀下落,而不四散飞溅。这款喷釉系统的核心设备是活塞泵,这种活塞泵用耐磨材料铸造,阳极电镀铝材料,压力高且很稳定,所以釉浆的雾化极好,喷釉效果清晰而细腻,“把手伸进去,你是感觉不到手上有东西的,但是你的手是湿的”。同时这款活塞泵具有经济模 式,具体表现为,当系统检测到生产线没有砖坯经过时,活塞泵可以自动降低压力,暂停喷釉。活塞泵同样拥有智能监测和报警功能,生产时工人无需时刻监候在侧,只需按时向釉缸内添加釉料,保证釉浆量;以及在报警的缓冲时间内将问题解决。

  在今年的里米尼展会上,air-power 集团又展出了其最新研发的Slim Cover fast摆臂式高压喷釉系统。这款喷釉系统拥有六支喷枪,主要针对高线速的大板生产线mm。六支喷枪分别用六台电机驱动,且机体柜顶上装有独特的摆动轴,因此可以实现错位喷釉。除了拥有一贯的活塞泵之外,这款喷釉系统配备了触屏PLC操作面板,可存储工作参数。

  从上可以看出,欧洲的施釉设备不仅有着领先于国内的功能性,其智能化程度更是把国内的设备远远地甩在了身后。智能监测、自动调整以及报警系统让一人监控多道工序成为了现实,更为“无人工厂”提供了可能性。与国内的一人一岗相比,智能化的施釉设备不仅节约了人工成本,更减少了人为干预,在一定程度上降低了故障率。据了解,超平淋釉器和高压喷釉系统已在国外普及使用多年,反观国内的施釉设备,低技术含量使其深陷价格战泥沼,微薄的利润更是制约了技术创新。有行业人士认为,国内与欧洲的瓷砖行业有数十年的差距,由此可见一斑。

  上文提到喷釉机皆为普通的喷釉机,而近年来,国外又出现了以喷墨机为原型研发而成的新型数码喷釉机,这种喷釉机是使用喷头进行喷釉,因此对釉料和喷头都有很高的要求。

  数码喷釉机所使用的釉料与普通的釉料大不相同。普通的釉料粒径较大,国内的陶瓷砖生产厂家一般要求釉浆在过325目(45μm)筛网的情况下,筛余要控制在5%左右。而据福禄(Ferro)公司披露,数码喷釉机所使用的数码釉,粒径一般在20-25μm之间。另外,数码喷釉机所使用的数字喷头亦不同于普通的墨水喷头。普通墨水的粒径一般不超过3μm,目前国内使用的主流喷头的喷嘴内径一般在30μm左右,而数字喷头为了适应大颗粒的数码釉,喷嘴内径一般在80μm以上。除此之外,因数码釉表现为水性,在工作过程中极易干燥,而且可能会因导电导致短路或信号干扰,因此数字喷头的内腔必须完全防水。

  早在2014年之前,欧洲的福禄、卡罗比亚(Colorobbia)、意达加(Esmal-glass itaca)等色釉料供应商和赛尔(Xaar)、凯拉捷特(KERA-jet)等喷头厂家就已经展开了对数码釉和数字喷头的研究,并在同年的里米尼展会上推出了各自的研究成果。而设备厂家更是直接将数码喷釉机的概念推上了历史舞台。西斯特姆(System)推出了Diversa组合式数码施釉线通道数码喷釉机分别用来喷底釉和透明釉,分辨率可达360dpi。凯拉捷特以发布新品K8数字喷头为切入点,推出了全数码施釉线,将喷墨、喷釉结合起来,在同一条施釉线道工序。据了解,三款K8喷头的喷釉量分别为500g/m2、1500g/m2和4000g/m2,完全可以代替传统的施釉方式。

  虽然2014年推出的数码喷釉机还只是在实验室阶段,但这项新技术已然指明了喷釉工艺未来的发展方向。在今年的里米尼展会上,杜斯特(Durst)推出了实体的DG系列数码喷釉机,除了喷数码釉的DG4.0之外、该系列还包含了一台喷效果釉的机型。据介绍,这台效果喷釉机不仅可以在砖坯表面打造闪光、白点等功能性效果,还可以实现凹凸的模具效果,让瓷砖拥有不同的层次感。据称这种模具化的效果喷釉机可以取代50%的模具。杜斯特相关负责人表示,使用DG系列数码喷釉机,厂家可以随时做一些个性化的小批量特殊效果砖。而且可以随时更换,因为不需要等压机换磨具。

  除此之外,西蒂贝恩特(SITI B&T)集团也展示了集成喷釉功能的G5喷墨机,通过完全模块化的方式将施釉、印花流程集成到单台设备,让一台机器同时实现喷釉、喷墨、喷干粒以及功能性墨水,最大打印宽度可达1422mm。

  欧洲的设备厂商用充满科技感的设计一次又一次地刷新了我们对工业4.0的定义,巨大的差距让一些国内企业蠢蠢欲动,拟斥巨资购买国外的压机、喷墨机,甚至是整线设备。但实际上,引进新技术之前首先要考虑会不会出现水土不服的现象。以数码喷釉机为例,即使买回了设备和喷头,还要考虑数码釉的来源。数码釉细度远远低于普通的釉料,而国内陶瓷砖生产厂家的所使用球磨设备难以将原料粒径球墨至40um以下,而且细度越低,意味着球墨时间越长,成本也就越高。如此一来,企业只有两条路可走,一则放弃自制釉料,全部选用进口数码釉;二则投入精力和成本去开发符合更低细度要求的球磨设备。又因国内并无标准化的原料制度,亦对自制数码釉有着不小的阻碍。如此牵一发而动全身,更换设备定要纵观全局,从长计议。

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