瓷质砖底浆效果关键技术研发及应用

汪小刚 邓勇军 邱玉鹏 曹普银 秦永杰

摘 要：本文主要阐述在瓷砖生产过程中窑炉棒钉产生的原因，针对这些查找出来的原因做出相应调整。通过改进底浆配方、上底浆工艺和上底浆设备等措施来解决因棒钉问题引起的走砖不稳和砖渣问题。

关键词：窑炉棒钉；底浆配方；上底浆工艺；上底浆设备；走砖不稳；砖渣

1前言

目前在陶瓷行业中，陶瓷生产窑炉主要采用的是辊道窑来烧成，其特点是可实现连续工艺，通过辊棒的不断转动来运输陶瓷产品进行烧成，具有生产规模大、生产效率高、自动化水平高、和节能环保等优点。陶瓷砖在经历1000～1280℃的高温烧成处于软化熔融状态，在辊棒不断转动传输过程中，砖底易与辊棒反应而粘辊棒起棒钉，对辊棒造成磨损，降低了辊棒的使用寿命。辊棒起棒钉又容易使窑炉中砖坯走砖不稳，导致砖在窑炉里面会顶砖和撞砖，易出现变形、砖渣、砖面不平整等缺陷。

2  底浆配方对窑炉棒钉的影响

随着辊道窑的使用，可将瓷砖直接置于辊棒上，实现了瓷砖的连续生产，极大的提高了生产效率。辊棒是辊道窑的重要组成部分，其主要化学成分为氧化铝，具有耐高温，不变形等优点，但在瓷砖生产中由于受到砖坯底的磨损及与砖坯原料发生一定的化学反应而受损，极大的影响了辊棒的使用寿命。目前所用保护辊棒的方法是在砖坯底部施一层砖底浆，而砖底浆具有耐高温、防止砖坯原料与辊棒发生化学反应的作用。目前所用砖底浆的主要成分为氧化铝、轻烧氧化镁、球粘土等原料。单一的氧化铝作底浆配方，氧化铝的熔融温度高达2050℃以上，氧化铝在常规1200℃陶瓷烧结温度下的性能比较稳定，将其涂抹在砖底基本不会跟砖坯发生反应。因此，砖底涂上氧化铝底浆能有效保护窑炉辊棒和防止砖坯变形，但由于其在1300℃以下的辊道窑中生烧后大部分呈粉状，后期成品的铺贴会使得陶瓷砖底部与水泥等基体的附着力不高，铺设后易造成瓷砖的空鼓和脱落。同样氧化镁一般不作为瓷砖坯体的主要成分，其与坯体原料最低共熔温度为1355℃，而目前瓷砖窑炉烧成最高温度一般在1140～1165℃，因此不易于坯体反应，与辊棒更是难以反应。因此采用氧化镁作底浆配方的主要原料，可以使辊棒的使用寿命更长。但由于底浆配方中的氧化镁容易与坯体边部釉料中的K2O、Na2O、SiO2反应形成共熔物，共熔物粘在辊棒上形成棒钉，降低了辊棒的使用寿命。

针对目前使用的底浆配方所出现的问题，通过改进底浆配方来解决，配方由原来使用单一原料改为氧化镁、氧化铝和球土三种原料搭配使用。氧化铝和氧化镁之间相互作用，可以扩宽底浆的烧成温度范围，球土可以使得底浆更具有粘连性，从而可以吸附在砖底模上，尤其在进窑后，烧成温度高于500℃时，底浆可以继续提供粘性确保干燥后也不会掉落，不仅减少了棒钉的产生，后期将瓷砖铺贴在墙面时，可以方便工作人员进行施工，且不会因易粘结而造成瓷砖背面出现空鼓，造成瓷砖脱落的情况。底浆配方详见表1所示。

按照表1的实验配方进行称料，球磨，过筛，刷底浆，烧成，得到试样A1-A6，并对底浆表面综合性能进行表征，结果见表2。

通过对A1～A6配方测得的烧结温度和图1烧成后砖底底浆的起粉情况可以得出：使用A1配方烧结温度最低，用来做底浆配方会温度相对偏低，砖底浆已烧结，容易粘黏辊棒形成棒钉。A2、A3配方烧结温度有所提高，但没有达到生产所需效果。A5、A6配方温度相对会偏高，烧成后起粉比较严重，后期成品的铺贴会使得陶瓷砖底部与水泥等基体的附着力不高，铺设后易造成瓷砖的脱落。A4配方砖底浆烧成后会有微微起粉，并没有完全烧结，这样既不会掉粉严重，也不会粘辊棒，可以更好起到保护辊棒的作用，但是在实际生產过程中发现，使用A4作底浆配方在窑炉烧成过程中，砖底底浆容易脱落，底浆浆料悬浮性不够好，因此在A4配方的基础上再加入一定量的球土来改善底浆浆料的悬浮性和粘性，结果见表3所示。

从表3结果可得出，在A4配方基础上再加入5wt%的球土，上底浆效果达到最佳（图2），不仅提高了底浆的悬浮性，同时保证砖底底浆在窑炉烧成中不脱落，提高了辊棒的使用寿命。

3 上底浆工艺对窑炉棒钉的影响

现有的上底浆工艺一般是直接用底浆粉加水搅拌均匀，用波美计测量，在18～24波美度之间，就可以使用。这样使用的结果是经常会出现砖底浆上不均匀和底浆沉淀的情况，对生产造成影响。为了解决这个问题，改进上底浆工艺，先按配方配好料，然后进行球磨，球磨后的底浆比重控制在1.1～1.25，流速20～30s，球磨后会使得底浆颗粒的粒径大小相差不大，有助于提高羧甲基纤维素钠和三聚磷酸钠共同作用的悬浮效果，解决了底浆颗粒分散不均匀从而分层的问题，这样就不易造成底浆上浆不均匀和容易沉淀的情况，达到减少棒钉的形成，保证了瓷砖的连续化生产，还能促进砖面平整度的提升。

改用球磨工艺后生产6个月后，随机抽查辊棒如下图3所示，辊棒干净，没有产生棒钉。

4 上底浆设备对窑炉棒钉的影响

上底浆设备对窑炉棒钉的影响跟上浆机的组成架构有关，它包括上浆盆、上浆辊筒组、底浆缸、泵。上浆盆设置在砖坯输送装置的下方，上浆辊筒组设置在上浆盆中，上浆辊筒组与上浆盆的底部之间有间隔，在间隔中设置有进浆挡板，进浆管的出浆口位于进浆挡板的下方；泵设置在底浆缸上，并通过进浆管与底浆缸连接，为其泵送浆料。而其中上浆辊筒对上底浆的均匀度起着重大作用，上浆辊筒表面刻有上浆花纹槽，能够保证砖坯底面上浆均匀，通过设置第一油封圈和第二油封圈，能够有效防止灰尘或底浆料进入，起到保护内部零件和结构不受污染的作用，大大的提高了使用寿命。现在使用的大多数是硬质硅胶材质（图4），比较生硬，使用时易出现底浆上不均匀的情况（图6），底浆不均匀砖坯底部在高温熔融状态下与辊棒发生反应而粘辊棒形成棒钉（图7）。由于材质比较硬，砖底与上浆辊筒一直运行摩擦，上浆辊筒的花纹槽的磨损也比较快，一般1～3个月就要换新的辊筒，不利于生产的稳定。现通过采用软质硅胶制成的上浆辊筒（图5），材质较软，不易磨损，能够保证过砖平稳，不会使砖坯出现破损的情况，能够极大的提高砖坯利用率，现生产使用半年也没有更换过新的上浆辊筒。

影响上底浆均匀度还与上浆辊筒的运转速度是否和釉线皮带的运行速度一致，当上浆辊筒速度比釉线皮带速度快或慢时，都会使得砖底浆上的不均匀，同时速度不匹配加重了砖底与上浆辊筒的摩擦，加快了上浆辊筒的磨损，还会造成砖坯破损，不利于生产的稳定。

5 窑炉棒钉对生产质量的影响

窑炉棒钉的形成与底浆配方、上底浆工艺、上底浆设备以及上底浆的均匀性都有密切关系。窑炉棒钉形成的主要原因就是上底浆不均匀，导致砖坯底部在高温熔融下形成的液态玻璃相粘黏辊棒形成棒钉。

当辊棒上有了棒钉首先会改变窑炉里面正常的走砖方式，使走砖不稳定，砖在窑炉里面会顶着走，从而产生变形，碰撞时的砖碎飞到砖面形成砖渣缺陷。同时辊棒结棒钉需换用新的，这样不仅使得生产不稳定，而且耗费人力物力，增加生产工作量。

6 结论

在陶瓷砖生产过程中各个工序都很重要，而窑炉辊棒能否得到合理的使用至关重要，关键在于减少棒钉的产生，降低辊棒的损耗，才能使得生产稳定。棒钉的产生不仅跟底浆的配方有关，还要与上底浆工艺、上底浆设备等环节紧密配合，才能确保陶瓷砖产品的高质量、稳定生产。

参考文献

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[2] 陈伟胤 .基于镁铝尖晶石的陶瓷砖底浆及制备方法[P] 中国专利，CN116947511A，2023，07，31.