浅谈岩板成型密度及其影响因素.docx

    浅谈岩板成型密度及其影响因素    霍建荣,胡讯,田国权,辛雷,叶祥摘 要：本文分析对比了建筑陶瓷行业两种典型的岩板成型方式的特点，着重探讨了影响岩板坯体成型均匀性的因素及对岩板生产、装饰性和加工性能造成的影响介绍了配方粉料的容重、流动性及坯体密度取样、检测方法，对岩板研发及生产具有一定的参考意义关键词：岩板;成型;密度1 前 言近年来，大规格岩板的生产和销售都呈现了快速发展的趋势，岩板的规格及厚度不受限制、应用场合多样，为用户的装修使用提供了广泛的空间而这种装饰的灵活性，来源于岩板产品优异的后期加工性能和表面装饰图案的连续性从岩板研发和生产的角度而言，坯体配方成型和烧成决定了岩板的性能，而成型的均匀性（即坯体密度分布）是至关重要的一环2 研究内容2.1 岩板的成型方式目前，岩板的成型方式主要分为有模干压成型和无模具的连续式滚压成型前者是将粉料填充于下模框内，上模下行与下模框形成一个封闭式的空间，施加一定的压力，使粉料颗粒排气的同时聚集压制成具有一定强度的坯体，如图1（a）而滚压成型则是将粉料按一定厚度和宽度，预先铺在一条钢带上，钢带运动将粉料传输，当通过压机的上下滚筒时，在两个圆柱体滚筒的切线点，粉料受到瞬间挤压力成型。

钢带的连续运动使堆集的粉料在后端形成连续的致密坯体平面，如图1（b）两种成型方式的示意图如图1所示：2.2 坯体成型不均造成的缺陷对于岩板而言，无论是采用何种成型方式生产，对坯体成型均匀性要求都是非常高的，尤其是大规格岩板产品具体表现在坯体成型后各处密度的分布，如果分布不均，则会在高温烧成时，导致各处收缩不一致产生非均匀应力，产品烧成后，就会出现形状上的尺寸偏差、变形、开裂等缺陷2.2.1“窄腰”、“宽腰”、“大小头”从图2可以看出，当aa’相连位置的布料密度小于bb’时，就会出现aa’连线的收缩大于bb’连线的收缩，形成出窑产品的尺寸偏差2.2.2“开裂”坯体在烧成时会根据成型密度的分布产生收缩，密度大的区域收缩小因此当坯体密度分布不均匀时就不可避免地产生应力，当该应力大于坯体承受力时，坯体会出现扭曲，严重的就产生开裂2.2.3“连纹错位”岩板的规格较大，为了产生更连续的铺贴装饰效果，一般会采用连纹的图案设计但是，如果烧成后坯体尺寸偏差大，经过磨边后，往往会出现装饰图案错位的现象，从而影响装饰效果2.3 有模干压成型方式布料均匀性控制目前，传统压机均采用这种成型方式，即在格栅装置内装填一定粉料，通过格栅的水平位移（前后移动）将粉料布入下模框。

这种布料方式的优点是操作方便，布料速度快、效率高缺点是布料后坯体各点的密度难以控制，特别是大规格产品成型时，容易出现坯体密度不均有模干压成型方式的液压缸压力传导是基于帕斯卡定律，当压制大而厚的产品时，可采用加大压力的操作方式来减小产品规格变化对生坯密度的影响2.3.1坯体前后位置的布料均匀性坯体粉料的流动性较好，为了将粉料均匀地送入下模框，需要设计一个格栅作为布料的载体格栅的尺寸均要大于下模框的内尺寸10～15cm为了尽量保证格栅上各点的布料均匀，需将格栅细分为若干个相对独立的小区间（俗称：格子）当格栅向前运动时，格栅内的粉料填充于模具内;当格栅向后运动时，格栅将多余的粉料收回回收格栅时，多余粉料会相对均匀地分散在各个格栅的格子内，尽量避免局部位置布料过多而影响到模框内粉料在各区域的均匀性2.3.2格栅格子的设计如果采用与格栅边框平行的方格，如图4（a）所示虽然也能起到均匀分散粉料的作用，但存在以下缺点：格栅在前后运动时，方格内的粉料与格栅边框呈平行状态，粉料在布料时的运动路线如图4（a）中格子放大图所示布料后，模具內的粉料粒子容易呈平行状分布，烧成后，坯体横向和纵向的收缩率会产生差异，坯体呈现“波纹”。

如果这种“波纹”与窑炉“棍棒印”重叠，则会“放大”波纹的存在，引起坯体边缘下垂如果沿着“波纹”方向水平切割，出现切割开裂的概率比较大如果采用与格栅边框呈45度的棱形方格，如图4（b）所示单个方格呈棱形，棱形边15～20mm为宜主要优点：（1）格栅在前后运动时，方格内的粉料呈紊流状态，粉料运动路线如图4（b）中格子放大图所示，这种结构有利于粉料均匀地填充到下模框的各个点，减小各点密度差异，从而减小坯体烧成后横向和纵向的收缩差异;（2）格栅内的所有棱形方格，均采用三角形的方式紧密排列，可以利用三角形的稳定性特点，防止格栅变形而影响布料效果2.3.3格栅运动速度的调节调整格栅运动时各段的速度，可以调整坯体左右两边的布料密度，控制“窄腰”、“大小头”等的产生2.4连续式滚压成型方式布料均匀性控制连续式滚压成型是按预定的布料宽度，根据粉料的压缩比，通过调节料车闸板，确定布料厚度;其长度则根据需要在连续成型后进行切割截取，其切线上的各点密度可代表整件产品密度该种布料的先进性在于：在压制的切线方向上，分成的若干个检测点，可以通过X射线探测，确定各点密度，再通过数据传输，实时调节各点对应位置的布料高度，减小坯体各点密度的差异。

当滚压成型在生产某种厚度的产品时，其产生压力的上下滚筒的距离是一定的，当坯体的某点位置厚度与其它点的厚度不同时，也表明该点的密度与其它点不同，需要及时调整该点的布料高度连续式滚压成型生产不同厚度的产品时，其坯体密度也是有一定差异的表2为某岩板配方不同厚度产品的生坯密度和产品的部分数据当同一种产品的生坯厚度，如果成型后坯体的密度不同，在相同吸水率的情况下，其烧成的收缩也是不同的以某种厚度产品为例，相关试验数据如下表3所示2.5 生坯密度的取样和检测2.5.1有模干压成型坯体的取样由上述分析可知，该种布料方式是格栅往返布料，坯体的各点密度受粉料性能、格栅结构、格栅运动速度等影响应从纵横方向截取多个点来进行生坯密度检测以900mm×1800mm×12mm规格产品为例，可考虑前、中、后，左、中、右，取18个点进行检测，如圖5（a）所示2.5.2连续式滚压成型坯体的取样因该种坯体是上下滚筒的切线点受压成型，在取样检测密度时，可以沿切线点的断面取样检测以1600mm×3200mm×12mm规格产品为例，可考虑在1600mm的边，取10～12点进行检测，图5（b）所示2.5.3生坯密度的检测利用阿基米德原理，采用浸没法进行生坯密度的检测。

考虑到生坯遇水容易塌陷，影响检测结果需采用一些渗透性差的液体作为浸没介质（如：水银、硅油等）因水银存在一定毒性，生产上一般采用硅油作为浸没液体生坯密度计算公式：ρ坯= ■×ρ液ρ坯：坯体密度m1：样品在空气中的质量m2：样品在液体中的质量ρ液：介质液体的密度2.6影响生坯密度的其它因素2.6.1除了布料和成型方式外，粉料的容重也是影响生坯密度的重要因素影响粉料容重的主要因素：（1）造粒方式，采用喷雾造粒的粉料，因水分蒸发，单个粉料粒子近似球体状，粒子内部呈空心状态如图6（a）采用机械破碎造粒的粉料，单个粒子呈不规则状，粒子内部呈实心状如图6（b）喷雾造粒的粉料容重一般小于机械破碎造粒的粉料根据生产经验，当粉料水分在7%～7.5%时，喷雾造粒的粉料容重一般在0.87～0.93g/cm3，机械破碎造粒粉料的容重一般在0.96～1.02 g/cm32）浆料水分，在满足浆料流动性的前提下，可考虑尽量减少浆料的水分，不仅可以节约喷雾塔的能耗，还可以在造粒时，减少单个粒子内部空心的体积，即：减少粉料气孔率，提升粉料容重3）颗粒级配，粉料堆积时，粒子之间存在间隙，间隙大，容重低根据生产经验，如果粉料中，细颗粒较多，则容重会偏低;如果粉料中，粗颗粒较多，则容重会偏高。

在生产过程中，一般调节40目以上和100目以下的粒子，可在一定范围内调节粉料容重4）粉料水分，不同的压机成型方式，对粉料的水分要求是不同的，当粉料水分大时，粉料容重会偏大，反之，则容重偏小5）粉料配方的结构，如果配方中采用密度较大的原料较多，所制得的粉料一般会容重较大2.6.2粉料的流动性（1）流动性好的粉料，成型后坯体各点的密度差异较小;流动性差的粉料，成型后坯体各点的密度差异偏大2）喷雾造粒的粉料，单个粒子接近球形，流动性好;机械破碎造粒的粉料，单个粒子形状不规则，流动性欠佳3结语岩板作为一种新型的建材产品，生产过程中的细节控制尤为重要坯体密度作为其中一个关键控制点，不仅会影响到产品的表面质量，也会对产品的加工性能有着重要的影响，需要在研发和生产中作为重点研究Reference[1] 《建筑陶瓷工艺》讲义     马光华   景德镇陶瓷大学[2] 《现代建筑卫生陶瓷工程师手册》    中国建材工业出版社  -全文完-。