面向陶瓷墻地磚生產(chǎn)的薄膠模具工藝參數(shù)設(shè)計

黃俊生 盧錦忠

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面向陶瓷墻地磚生產(chǎn)的薄膠模具工藝參數(shù)設(shè)計

黃俊生 盧錦忠

（廣東省唯美陶瓷集團(tuán)）

針對陶瓷墻地磚生產(chǎn)中出現(xiàn)的粘?，F(xiàn)象，分析影響壓制磚坯表面質(zhì)量的原因，從模具材料和工藝參數(shù)出發(fā)，對薄膠模具進(jìn)行改進(jìn)，并通過試驗獲得薄膠模具最佳工藝參數(shù)。試驗表明：改進(jìn)工藝后，磚坯表面平整細(xì)膩，品質(zhì)明顯提高，解決了成品磚縮釉、針孔等缺陷，提高生產(chǎn)效率，降低成本。

薄膠模具；模具材料；工藝參數(shù)

0 引言

在陶瓷墻地磚生產(chǎn)中，磚坯成型因受金屬模具影響易出現(xiàn)粘模而需不時擦模，這樣會打斷生產(chǎn)連續(xù)性。盡管將模具加熱可延長擦模周期，但仍難以滿足連續(xù)生產(chǎn)自動化的要求[1-3]。硅橡膠模具由于表面粘附一層膠模，在同樣情況下可保證連續(xù)沖壓而不粘模，但由于工作面硬度低（HA95），沖壓的磚坯表面不如金屬模具平整光滑[4-5]。粗糙的磚坯表面對于拋光磚影響不大，但對于施釉產(chǎn)品，需增加施釉量才能保證釉面光滑平整，導(dǎo)致產(chǎn)品成本的提高[6-7]。如何既解決粘模問題，又保證壓制的磚坯光滑平整是陶瓷磚生產(chǎn)廠和模具制造廠共同面對的問題。本文從影響壓制磚坯表面質(zhì)量的原因出發(fā)，改進(jìn)薄膠模具的材料及生產(chǎn)工藝參數(shù)，探索解決模具壓縮過程中粘模問題的方法。

1 影響壓制磚坯表面質(zhì)量的原因分析

影響沖壓磚坯表面平整度和粘模的因素主要包括粉料性能、壓機(jī)模具和成型壓力等[8-9]。

1.1 粉料性能的影響

1) 坯料配方中如可塑粘土用量多，制得粉料的結(jié)合力較大，模具對粉料的粘附作用大。

2) 在墻地磚生產(chǎn)中，為提高球磨效率、提高噴塔產(chǎn)量、降低制粉能耗，通常在球磨制漿過程中加入添加劑，如水玻璃（Na2SiO3）、腐殖酸鈉和增強(qiáng)劑等。添加劑使用不當(dāng)也會增加粉料的粘附力。

3) 反映粉料性能的主要參數(shù)有：粉料的含水率、容重、顆粒形狀、顆粒分布、顆粒強(qiáng)度和粉料陳腐時間（影響水分均勻狀態(tài)）等；這些因素都將直接影響粉料的性能，使壓制過程中磚坯質(zhì)量由于粉料原因?qū)е鲁霈F(xiàn)粘模現(xiàn)象。

1.2 壓機(jī)模具的影響

1) 模具表面硬度的影響，金屬模具表面硬度高（HRC100），沖壓的磚坯表面光滑平整，但易粘模。

2) 將模具加熱能減弱或消除模具與固體-水之間的物理吸附，延長擦模時間；加熱溫度低時，吸附作用力降低得不明顯，將溫度提高并控制在60℃～80℃，對減少粘模作用較大；但還是無法滿足磚坯平整度和擦模時間的要求。

3) 模具材質(zhì)的影響，不同材質(zhì)的模具對粉料的粘附作用不同。在非金屬材料中橡膠和塑料的化學(xué)穩(wěn)定性較好。當(dāng)非金屬模具貼膠和噴塑后，粉料頻繁摩擦?xí)r僅產(chǎn)生較低的物理和化學(xué)吸附力。生產(chǎn)實踐證明，經(jīng)過表面處理的金屬模具不易粘模，如：進(jìn)口的全自動壓磚機(jī)大都采用貼膠模具，其目的也是為了減少壓制成型過程中模具的粘模。

4) 模具工作表面粗糙度的影響，模具的工作面越粗糙越容易粘模，反之光滑的表面不易粘模；模具的光滑程度用粗糙度數(shù)值表示，模具越光滑粗糙度數(shù)值越低，對粉料的吸附等作用越小，越不易粘模，反之粘模越嚴(yán)重。

5) 貼膠模光潔度和硬度對磚坯質(zhì)量的影響，壓機(jī)貼膠模的材料為橡膠或塑料，膠模粗糙度和硬度是影響磚坯質(zhì)量的主要因素，膠面粗糙度容易解決，同樣當(dāng)膠模硬度較低時，在沖壓時粉料顆粒容易壓入膠面，造成磚坯表面粗糙。

1.3 壓機(jī)及成型壓力的影響

在成型壓力的作用下，粉料顆粒位移產(chǎn)生變形、部分顆粒被壓碎成為微細(xì)粉填塞在孔隙中，壓制成型為具有一定強(qiáng)度的陶瓷磚坯；成型壓力越大，施壓時間越長，顆粒被壓碎成微細(xì)粉的幾率就越大，粘模就越嚴(yán)重。

事實上，通過提高成型壓力達(dá)到提高磚坯表面質(zhì)量的目的，受工藝和設(shè)備條件的制約。目前墻地磚生產(chǎn)成型單位壓強(qiáng)在33 Mpa~39 Mpa之間，提高成型壓力將影響燒成磚坯的尺寸、燒成制度以及生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)的變更。

2 薄膠模具在陶瓷墻地磚生產(chǎn)中的改進(jìn)

為解決陶瓷工藝中模具材料和貼膠模方面的問題，本公司采用薄膠模具，從模具材料和工藝參數(shù)2個方面進(jìn)行改進(jìn)試驗，獲得最佳工藝參數(shù)。

2.1 模具材料的改進(jìn)試驗

1) 選用非金屬材料—玻璃作為模具材料

非金屬材料不容易粘模，玻璃的硬度和表面光潔度較高，但玻璃屬脆性材料沒有韌性。試驗時，模具被壓碎，試驗告敗。

2) 提高模具工作面的硬度和加工精度—制造鏡面模具

對金屬模具來說，提高模具工作面硬度和加工精度能極大減少模具的粘模，我司通過對模具表面淬火、滲碳、碳氨共滲、軟氮化、電火花強(qiáng)化、鍍硬鉻及碳化鎢、碳化鈦及氮化鈦等超硬金屬陶瓷堆焊和涂層技術(shù)等一系列方法提高金屬模具工作面的硬度，并保證其加工精度（如尺寸精度、形狀位置精度和表面粗糙度等），以抵抗粉料中硬顆粒（如石英、長石顆粒）對模具表面的劃傷、雕刻，降低摩擦等損傷，達(dá)到減少粘模、提高磚坯表面平整度的目的。

通過與佛山3間模具廠合作，先后選用多種進(jìn)口材料，采用先進(jìn)的拋光技術(shù)制成了3套鏡面模具，配合塑膠行業(yè)先進(jìn)的熱流道液體加熱系統(tǒng)（2件600 mm的模具加熱溫差小于5℃），將模具加熱到80℃恒溫，試驗時沖壓的磚坯十分光滑；但這種鏡面模壓制時間持續(xù)半個小時仍出現(xiàn)粘模。

3) 采用貼膠模具

非金屬材料（如橡膠和塑料）的化學(xué)穩(wěn)定性較好，非金屬模具（包括貼腔模具和噴塑模具）與粉料的摩擦產(chǎn)生剪切小、吸附力極低，所以非金屬模具很少擦模。綜合金屬模具和橡膠模具的優(yōu)點，在金屬模具上貼一層膠模，貼膠模具對工作面硬度及表面光潔度的要求與金屬模具一致?？紤]貼膠模具工作面硬度低，壓制過程粉料劃傷膠模表面使工作面粗糙導(dǎo)致粘模，所以用于貼膠模具的材料應(yīng)具備下列基本性能：①具有較高的防粘性及憎水性，對陶瓷粉料無粘附作用；②具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和良好耐磨性、耐熱性；③與金屬基體的結(jié)合能力大，且貼膜后模具表面光滑；④所采用的貼膠工藝簡單、成本低廉和使用壽命較長。

通過與某模具廠合作，解決了在貼膠工藝中容易脫膠和精度（四周誤差）超差等一系列工藝難點，在模具表面粘貼0.20 mm的薄膠模，使成型模具實現(xiàn)了模具表面材質(zhì)與硬度、表面光潔度的統(tǒng)一。

2.2 薄橡膠模具的工藝改進(jìn)與試驗

1) 膠面硬度的改善

薄膠模在工業(yè)園一分廠E石代地磚線上投入使用。第一次試驗將模具膠面硬度提高到HV100，由于膠面硬度太高，壓制2小時后局部出現(xiàn)粘模；后將膠面整硬度降至HV98-99，問題得到解決。

2) R位的R角調(diào)整

由于膠面厚度較薄，在開始壓膠時沿用了原來的母模，其R位的R是6 mm、R深為0.5 mm，使用時出現(xiàn)了脫膠現(xiàn)象，影響模具的使用壽命；將R調(diào)整至R10、R深0.35 mm ~0.40 mm，問題得到解決。

3) 膠面厚度

采用的膠面厚度為0.35 mm，沖壓磚坯的表面效果改善不大；把膠面厚度降至0.2 mm，沖壓的磚坯效果較以前有明顯的提高；把膠面厚度改成0.1 mm，沖壓的磚坯平整光滑和金屬鏡面模具效果十分接近，但使用10分鐘后局部膠面有損壞。通過測量，分析膠面破損原因，發(fā)現(xiàn)由壓膠時的誤差引起。目前，模具廠膠面精度四周和中間的誤差為0.05 mm，較好時控制在0.06 mm左右，有時會達(dá)到0.1 mm的誤差；而本司的模具膠面厚度是0.1 mm，這樣就出現(xiàn)模具膠面厚薄不一，甚至局部僅有0.01 mm~0.02 mm厚；膠面過薄時容易磨蝕破損。

綜合以上工藝參數(shù)的改進(jìn)與試驗，得到薄膠模具最佳工藝參數(shù)為：膠面硬度HV98；膠面厚度0.2 mm；瓷片產(chǎn)品模具刃口寬度為0.15 mm~0.20 mm，R角為10°，R深為0.35 mm~0.40 mm；地磚產(chǎn)品模具刃口寬度0.35 mm ~0.40 mm，R角為10°，R深為0.50 mm ~0.70 mm。

2.3 薄橡膠模具工藝改進(jìn)的實際應(yīng)用效果

1) E石代等地磚產(chǎn)品

由于薄膠模具的推廣使用，工業(yè)園一廠將E石代的沖壓方式由原反打改成正打，磚坯表面平整細(xì)膩，磚坯質(zhì)量明顯提高；解決了由于反打磚坯粘粉而引起的成品磚縮釉、針孔等缺陷，且每條生產(chǎn)線減少擦坯工一名。裝飾廠E石代產(chǎn)品使用薄膠模后，較大改善了產(chǎn)品的釉面質(zhì)感，解決了因釉面粗糙長期受到客戶質(zhì)疑的問題，使整個產(chǎn)品質(zhì)量水平得到提高。

2) 瓷片產(chǎn)品

瓷片產(chǎn)品成型壓力較低，磚坯表面粗糙。為提高釉面平整度和質(zhì)感，靠加大施釉量來保證釉面質(zhì)量；釉的消耗量增加導(dǎo)致成本居高不下，施釉量成為瓷片產(chǎn)品釉面質(zhì)量和成本的焦點。薄膠模具的使用有效解決了上述問題，為公司瓷片產(chǎn)品提升檔次起了決定性的作用。目前在釉面質(zhì)量有較大提高的情況下，施釉量降低、成本下降。大規(guī)格高光產(chǎn)品通過使用薄膠模，施釉量降低，成本下降0.70元/m2，公司今年上半年產(chǎn)量180萬m2，節(jié)省成本126萬元/半年。

3 結(jié)語

通過對薄膠模具的材料及工藝進(jìn)行改進(jìn)研究和試驗，有效解決磚坯壓制過程粘?，F(xiàn)象，保證了磚坯表面平整光滑，產(chǎn)品釉面質(zhì)感提升，并且成本大幅度下降，經(jīng)濟(jì)效益明顯，具有很好的應(yīng)用前景。

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Design of Process Parameters for Thin Plastic Mold for Ceramic Wall and Floor Tiles

Huang Junsheng Lu Jinzhong

(Guangdong Province Aestheticism Ceramics Group)

Focusing on the problem of viscose in the production of ceramic tiles, the thin plastic mold was improved in the mold material and process parameters, by analyzing the reason of the quality of the pressed brick. The best process parameters of the thin plastic mold were obtained. The test results show that the brick surface is smooth and fine, and the quality of brick is obviously improved, while the defects such as shrinkage glaze and pinhole are solved. The production efficiency is improved, and the cost is reduced, while the economic benefit is achieved.

Thin Plastic Mold; Mold Material; Process Parameter

黃俊生，1972年生，大專，主要從事陶瓷設(shè)備的管理與創(chuàng)新工作。

盧錦忠，1968年生，大專，主要從事集團(tuán)內(nèi)設(shè)備的管理、研發(fā)及創(chuàng)新工作。