陶瓷大板（磚）成型工藝及裝備應(yīng)用現(xiàn)狀簡析

楊學(xué)先，溫怡彰，鄧耀順，何芳芳

（佛山市恒力泰機械有限公司，廣東佛山 528031）

0 引言

“無大板，不大牌”，可見當(dāng)前陶瓷大板（磚）的流行趨勢。近年來，不管是在意大利博洛尼亞CERSAIE展會還是在國內(nèi)外各陶瓷行業(yè)相關(guān)技術(shù)研討會，甚至是各大型陶瓷裝備及生產(chǎn)企業(yè)的宣傳上，陶瓷大板（磚）及其成型裝備無一例外成為了最引人注目的產(chǎn)品[1-3]。

根據(jù)GB/T23266-2009的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，陶瓷大板（磚）是指厚度不大于6 mm、表面積不小于1.62 m2的瓷磚產(chǎn)品[4]。相比較石材而言，陶瓷大板（磚）具有諸多優(yōu)點，如質(zhì)地均勻、強度高、各向同性、吸水率低、抗污易清潔等。在裝飾上，隨著陶瓷生產(chǎn)技術(shù)及噴墨技術(shù)的成熟，陶瓷大板（磚）的裝飾效果有了革新性的進(jìn)步，變得豐富多彩、精致細(xì)膩，圖案花色穩(wěn)定，適合于大面積、整體效果的設(shè)計表達(dá)，深受消費者青睞。目前，陶瓷大板（磚）制造裝備可壓制厚度3～30 mm不等，特別在厚度3.5～6 mm上體現(xiàn)了更大的優(yōu)勢：能源消耗低、資源利用率高，與普通厚度的陶瓷大板（厚度為10～12 mm）相比可節(jié)省原料60%、降低能耗50%、碳排放降低84%以上。而根據(jù)應(yīng)用場所的不同，薄板與厚板各有千秋，一切以市場和運用場合的實際需求決定。

在國際陶瓷磚市場，陶瓷大板（磚）已經(jīng)成為高端市場的熱點。隨著大板生產(chǎn)、運輸、鋪貼、安裝等技術(shù)難點的不斷突破，陶瓷大板（磚）的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，不再僅僅局限于市政工程，其應(yīng)用范圍也擴大到幕墻、地鐵、屏風(fēng)、柜臺、藝術(shù)裝飾等領(lǐng)域，成為廣泛應(yīng)用的一種新型裝飾建材[5-6]。

1 陶瓷大板（磚）成型裝備應(yīng)用現(xiàn)狀

市場的需求帶來技術(shù)的革新，陶瓷大板（磚）的市場逐步擴展，必然推動其成型工藝及裝備的不斷進(jìn)步。早在2012年，具有全球陶瓷衛(wèi)浴風(fēng)向標(biāo)的意大利博洛尼亞陶瓷展（CERSAIE）上已有多家廠商展出了陶瓷大板（磚），最大尺寸達(dá)1 500 mm 3 000 mm，引起業(yè)界轟動。

至今，國外具有代表性的三大陶瓷大板裝備制造企業(yè)SYSTEM、SACMI、SITI B&T所制造的陶瓷大板裝備及其成型工藝各有特點。

SACMI公司在陶瓷大板裝備領(lǐng)域首先是推出了PH10000型、PH25000型等超大型壓磚機，其中PH10000型壓磚機屬于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)并采用傳統(tǒng)壓制，即模腔成型方式，而PH25000型壓磚機采用另一種結(jié)構(gòu)形式，其成型不需要模具，采用方形油缸直接在布有陶瓷粉料的皮帶上壓制。隨后SACMI公司又陸續(xù)推出了Continua、Continua+生產(chǎn)線，外觀如圖1所示。這是一種以輥壓成型設(shè)備為中心的瓷磚生產(chǎn)線?？赏ㄟ^連續(xù)輥壓的方式生產(chǎn)大規(guī)格瓷磚。

圖1 SACMI公司Continua輥壓機

SYSTEM公司在2001年意大利博洛尼亞陶瓷衛(wèi)浴展上，就展出了其研制的GEA15000壓機生產(chǎn)的1 000 mm 3 000 mm 3 mm的超大規(guī)格陶瓷薄板。后來該公司又先后推出了GEA26000、GEA33000、GEA44000、GEA50000等系列超大噸位壓磚機，可以生產(chǎn)更大規(guī)格的陶瓷薄板，如1 600 mm 3 200 mm，1 200 mm 4 800 mm，1 600 mm 4 800 mm等厚度范圍在3～20 mm的超大規(guī)格陶瓷薄板。該系列設(shè)備采用超大噸位無?？蚱巾攭撼尚喂に嚕庑稳鐖D2所示。

圖2 SYSTEM公司GEA生產(chǎn)線

SITI B&T采用超大噸位無?？虺尚喂に嚺c裝備。擁有25 000 t、36 000 t、48 000 t大板壓機 SUPERA，其中48 000 t壓機可壓制1 600 4 800 mm規(guī)格產(chǎn)品，厚度為5～25 mm，日產(chǎn)量達(dá)到13 000平方米。

國內(nèi)陶瓷大板（磚）的裝備制造企業(yè)則以恒力泰和科達(dá)為代表，恒力泰與科達(dá)相繼均推出了萬噸級及以上的陶瓷壓磚機，如YP10000、YP16800、KD10008、KD16008已投入市場，并獲得了相當(dāng)不錯的口碑。而恒力泰公司的YP20000已經(jīng)研發(fā)完成，進(jìn)入樣機試制階段，最大可壓制1 500 mm 3 000 mm厚度3～30 mm的超大規(guī)格陶瓷?。ê瘢┌?，其外觀如圖3所示。同時該公司的HT系列超大噸位壓機成員HT36000已經(jīng)在研發(fā)中，即將推出，該規(guī)格壓磚機可壓制最大規(guī)格為1 600 mm 3 600 mm，厚度在5～25 mm范圍的陶瓷大板（磚），其外形如圖4。目前國內(nèi)恒力泰及科達(dá)的陶瓷大板（磚）成型設(shè)備均采用傳統(tǒng)的模腔干壓成型工藝，恒力泰HT36000型超大規(guī)格陶瓷板壓機在傳統(tǒng)模腔干壓工藝的基礎(chǔ)上，采用方形油缸施壓，皮帶布料的工藝方式，其工藝適應(yīng)性將更強，保證磚坯質(zhì)量的同時粉料損耗少，綜合使用成本更低[7]。

圖3 恒力泰YP20000型陶瓷壓磚機

圖4 恒力泰HT36000型超大規(guī)格陶瓷板壓機

2 陶瓷大板（磚）三大成型工藝特點

從國內(nèi)外的陶瓷大板（磚）成型裝備采用的成型工藝來看，三種方式占主流，即連續(xù)輥壓、皮帶干壓、模腔干壓。

2.1 連續(xù)輥壓成型

SACMI公司的Continua+生產(chǎn)線是連續(xù)輥壓成型的代表產(chǎn)品，通過鋼帶實現(xiàn)連續(xù)輥壓。這種成型工藝的優(yōu)點是可生產(chǎn)更大規(guī)格的陶瓷板，長度方向尺寸在理論上可以無窮大，適合陶瓷大板（磚）的批量化生產(chǎn)，且用戶可任意切割成需要的長度。如果瓷磚有撒干粒，它輥壓后可以讓干粒進(jìn)到坯體里去，所以可以做到仿真石的效果。但是這種工藝的粉料適應(yīng)性較差，所生產(chǎn)的瓷磚致密度和均勻性受到限制，壓制的磚坯需進(jìn)行裁邊處理，磚坯厚度增大時需裁邊尺寸也要相應(yīng)增大，導(dǎo)致粉料浪費。而且，該成型設(shè)備使用的鋼帶成本高，不易于刻紋路使陶瓷磚形成背紋，增加了鋪貼的難度。另外，連續(xù)輥壓成型與傳統(tǒng)模壓成型在原理及設(shè)備上差異均較大，采用該工藝需要陶瓷廠做很大的調(diào)整，包括原材料、色釉線，甚至是窯爐，都必須配套，導(dǎo)致生產(chǎn)初始投入成本非常高，一般的陶瓷企業(yè)根本無力引進(jìn)，也局限其推廣普及。

2.2 皮帶干壓成型

皮帶干壓成型工藝是由上下兩條皮帶頂壓成型一片磚，皮帶上可以刻紋路，可以代替模具。通過相應(yīng)噸位不斷加壓，加壓的時間比較長，如GEA大噸位系列要1～3分鐘才能壓完。壓制的坯體規(guī)格長，如1 200 mm 4 800 mm超長型陶瓷板，在一定范圍內(nèi)可以隨意改變壓制的厚度，且改變壓制厚度無需生產(chǎn)線進(jìn)行其他的調(diào)整。缺點是生產(chǎn)壓制速度較慢，壓出來的坯體的邊緣非常松散，壓制后坯體需在線裁邊處理，隨著磚坯厚度的增加裁邊尺寸越大，然后再開始干燥、做各種裝飾，造成粉料浪費較多。同時這種成型方式對壓磚機的關(guān)鍵零部件要求更高，例如皮帶質(zhì)量及可靠性等。另外，這種設(shè)備價格非常貴，國內(nèi)引進(jìn)成本極高，陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的投資風(fēng)險較大。

2.3 模腔干壓成型

模腔干壓成型是將含水率在3%～7%之間的陶瓷粉料填充在模腔中施以一定壓力使其成型并具備一定形狀和強度的磚坯成型工藝[8]。通過模腔干壓成型的磚坯具有內(nèi)應(yīng)力低、收縮率小、重復(fù)性好、尺寸精度高等優(yōu)點、而且成型設(shè)備造價及維護成本低。因此，模腔干壓成型在陶瓷磚生產(chǎn)中是傳統(tǒng)而又富有無限活力的一種成型方法，在近年來興起的陶瓷大板（磚）生產(chǎn)中仍然占據(jù)著不可替換的位置。

采用成熟的模腔干壓壓制工藝生產(chǎn)陶瓷大板（磚），磚坯更致密，質(zhì)量更高，燒制前無需切邊，減少粉料浪費，具有簡單、穩(wěn)定及效率高等特點。采用模具成型，可在磚坯背面設(shè)置較深的背紋，更有利于鋪貼，同時模具使用壽命長，成本低。對陶瓷磚生產(chǎn)企業(yè)而言，技術(shù)人員現(xiàn)成充裕，操作熟練、簡單、優(yōu)品率高，設(shè)備維護成本及生產(chǎn)成本更低，綜合經(jīng)濟效益更高。但是隨著陶瓷大板（磚）規(guī)格的不斷增大，對成型裝備來說是一個極大的挑戰(zhàn)，例如制造成本高、難度大、設(shè)備尺寸大重量大導(dǎo)致的運輸難、模具安裝拆卸困難等都是當(dāng)下迫切需要解決的問題。恒力泰公司在模腔干壓成型領(lǐng)域深耕細(xì)作，不斷突破這些難點。目前大型鑄件成本高、加工難度大、隨著質(zhì)量的增大合格率也難以保證，恒力泰在陶瓷大板（磚）壓機的機架上采用多板框組合式結(jié)構(gòu)，并采用高強度軋制鋼板代替大型鑄件，同時采用鋼絲纏繞預(yù)應(yīng)力技術(shù)，使板框具有超高的可靠性和使用壽命。另外，單個板框的重量輕，使降低了運輸難度及成本。在模具的安裝拆卸方面也開發(fā)了配套的快速換模裝置，提高了模具安裝拆卸效率。因此，基于模腔干壓成型工藝的陶瓷大板（磚）成型設(shè)備不僅能提供完善解決方案，更是發(fā)揚傳統(tǒng)成型工藝的優(yōu)勢，為客戶最大利益化著想，配套完善，必將成為陶瓷大板（磚）的生產(chǎn)利器。

3 結(jié)語

針對陶瓷行業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，國產(chǎn)大板設(shè)備更適應(yīng)市場需求，傳統(tǒng)模腔干壓成型工藝穩(wěn)定可靠，配套設(shè)備完善，其柔性化生產(chǎn)設(shè)計可完美配合轉(zhuǎn)產(chǎn)。國產(chǎn)陶瓷大板（磚）設(shè)備的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，完全可以滿足市場的需求。恒力泰公司基于傳統(tǒng)模腔干壓成型工藝，針對陶瓷大板（磚）壓機在創(chuàng)新的道路上從未停止，投入大量的研發(fā)力量，在技術(shù)上不斷革新，特別是HT36000型超大規(guī)格陶瓷板壓機的研發(fā)，最大壓制磚坯規(guī)格為1 600 mm×3 600 mm，厚度為5～25 mm。同時主導(dǎo)合作研發(fā)布料、切割和模具等先進(jìn)可靠的成套設(shè)備，志在打造最適應(yīng)市場的陶瓷大板（磚）制造裝備。

［1］大板是趨勢，不是品牌升級的幌子［N］.陶城報，2017（06）第1256期.

［2］西斯特姆舉辦大板生產(chǎn)技術(shù)專題研討會［N］.陶城報，2017（06）第1256期.

［3］行業(yè)資訊.2017廣州陶瓷工業(yè)展盛大啟幕［J］.佛山陶瓷，2017（06）：50-50.

［4］GB/T23266-2009.陶瓷板［S］.

［5］黃惠寧，柯善軍.陶瓷薄板與生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與前景［J］.中國陶瓷工業(yè)，2013（02）：24-34.

［6］曾令可，李彥斌，冼志勇，等.大規(guī)格陶瓷超薄板的特性及燒成技術(shù)［J］.陶瓷，2013（02）：28-31.

［7］恒力泰YP16800大型壓機全面量產(chǎn)2018年將重磅推出3萬噸級壓磚機［N］.陶瓷信息，2017（11）.

［8］梁國正，顧媛娟.模壓成型技術(shù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.