CN1706776A - 抛光砖防污剂的制膜设备及方法 - Google Patents
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Abstract
一种瓷砖纳米材料涂覆制膜抛光及增亮的方法和设备，属于陶瓷机械领域。制膜方法步骤为a)清洁砖面；b)在砖表面均匀施加防污材料；c)用一种抛刷磨具对防污材料进行抛光刷涂，d)在抛光刷涂过程中保持砖体温度在一定区间内；e)重复b、c、d程序若干次；f)通过抛光磨具加水抛光若干次；和g)清洁和干燥处理。相应的制膜设备包括机架输送皮带总成、磨具梁总成、加料抛刷及控制系统若干、加水抛光磨具若干、磨具升降总成等等，其中加料抛刷及控制系统由抛刷磨具、电气控制总成、自动加料装置、温度监测元件、加水控温机构组成。可使防污材料在陶砖表面形成一层防污保护膜，能够制造出具有较好防污性能并有较高表面光亮度的瓷质抛光砖。
Description
技术领域
本发明系属陶瓷机械领域，涉及一种瓷质抛光砖防污剂的制膜方法及设备，特别涉及一种纳米材料涂覆制膜抛光及增亮的方法和设备。
背景技术
瓷质抛光砖是一种常用的建筑装饰材料，以其坚固、美观和廉价等优点在厂房、公共设施和家居装修等各领域得到广泛应用，是使用最为广泛的建筑材料之一。但瓷质抛光砖在长期使用过程中也暴露出易受污染的缺点，在使用过程中由于雨水、含有色溶剂的溶液等污染物的侵染，使瓷质抛光砖表面形成清除不掉的、永久性的污斑，并且随着时间推移，砖体表面会出现抛光层磨损、光亮度下降甚至造成砖体损坏的问题，影响美观与使用。
上述问题的主要原因是由于在砖体烧制过程中残留的气孔和微小裂纹吸附污染物所致。瓷质抛光砖经烧成后，坯体中的真气孔率、显气孔率和封闭气孔率随着最高烧成温度的变化而会有所变化，烧成后只是显气孔率下降，直到接近0，而封闭气孔率则总在约8％以上，提高烧成温度只能降低显气孔率，而封闭气孔率甚至在显气孔率消失后还会继续上升。这些封闭气孔经抛光后，就会暴露在砖的表面上，当污染物接触到抛光砖的表面时，一部分污染物就会渗入到暴露的封闭气孔中，形成污点。在低温快速烧成瓷质抛光砖的坯体中，由于其主要成分石英和玻璃相的膨胀系数相差很大，如果石英颗粒过大，则冷却时玻璃相会受到大的张应力而产生裂纹，砖坯中存在许多的微裂纹。在抛光过程中，砖坯经过粗磨、细磨和抛光三个受力工序后，在磨具强大外力的作用下，使砖坯内的微裂纹都有不同程度的扩展(如果原来的微裂纹较大，就会发生砖坯断裂、破损的现象)。因此，抛光面是一个布满许多细小裂纹的被磨损的表面，当污染物落到抛光砖的抛光面后，一部分污染物就会渗透到许许多多的小裂纹内，造成抛光砖防污能力差。
常见的污染物质的主要成分由可溶于水的可溶性有色的无机物或有机物组成。由于日常生活中污染成分的复杂性，因此防污染物质要有多面性，首先要是非亲水性的物质，其次是耐酸、耐碱性的物质，对普通有机溶剂(如已二醇，甘油，汽油，煤油)不易溶，此外还应具有渗透性或者易吸附于砖坯的表面。现有防污剂的抗污原理是利用固体表面改性技术来达到防污的目的。表面改性是利用固体表面吸附特性通过各种表面处理改变固体表面的结构和性质，以适应各种预期的要求。防污物质也是表面活性物质，经过表面改性的砖坯，防污剂依靠毛细作用渗入产品表面气孔和微裂纹，在空气中水分和氧气的作用下，会在适宜的时间内与砖坯发生物理化学结合，形成与产品相容性好的耐久性防污保护层，这样砖坯就具有防污作用。
目前国内、外市场上抛光砖防污剂主要是硅胶类和石蜡乳液类。这类防污剂的涂覆镀膜设备现在在国内、外都采用这样一种工艺：加防污材料→刷涂→抛匀的工艺方法。采用现有防污剂和防污刷涂设备，加工出来的陶瓷抛光砖表面防污膜的防污能力不强，防污膜的耐久性差，这是陶瓷生产商普遍存在、急需解决的难题。现有防污剂都不具有增亮的功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米类防污功能材料的瓷质抛光砖表面制膜方法及相关设备。可以使纳米类超微防污材料更好的渗入产品表面气孔和微裂纹，在瓷质抛光砖表面形成一层耐久性纳米超微防污保护膜，能够制造出具有较好防污耐久性并有较高表面光亮度的瓷质抛光砖。
为了实现上述目的，本发明的制膜方法包含下列步骤：a)清洁砖面；c)在砖表面施加防污材料。d)用一种抛刷磨具对防污材料进行抛光刷涂，同时扫刷清除多余防污材料，在该过程中保持砖体温度在一定区间内。e)重复c、d步骤多次。f)通过抛刷磨具加水抛光1次或多次。g)清洁和干燥处理。
此外，本发明的制膜方法在上述步骤基础上，在步骤a)和c)之间还设有对砖面进行加温干燥的步骤。对于但不限于纳米类防污性材料，应将砖体保持在一个设定的温度区间内。
为了实施上述方法，相应的防污剂制膜设备主要由机架输送皮带总成、磨具梁总成、磨具梁左右支座总成、加料抛刷及控制系统若干、加水抛光磨具若干和磨具升降总成构成。其中加料抛刷及控制系统由抛刷磨具、电气控制总成、温度监测元件、自动加料装置、加水控温机构组成。设备入口处设有清洁和加温干燥工序，加料抛刷及控制系统沿机架输送皮带总成排列若干排，之后设置加水抛光磨具若干，再衔接一个干燥处理工序。
工作时，经过表面清洁和干燥加温的砖坯由机架输送皮带总成输送进砖，当砖坯进入到加料抛刷及控制系统前方时，自动加料装置开始向砖面加料，在砖面上形成一层均匀的防污涂层，砖坯随传送带继续前行到达抛刷磨具，抛刷磨具以一定压力和转速对已涂覆防污材料的抛光砖面进行抛刷、挤压，在砖面形成一层适宜的透明保护膜。每个抛刷磨具设有一套温度监控元件，检测工作温度并通过温度传感器控制加水控温机构来维持抛刷磨具工作温度保持在一定范围内；砖坯经过设定的若干组加料抛刷及控制系统，该加药和抛刷工序也反复进行若干次，在砖体表面形成一层所需厚度的防污剂防护膜；再通过若干个加水抛光磨具，对砖坯表面防护膜进行若干次加水抛光等匀化处理。然后进行一道干燥工序烘干抛光砖，加工成为成品防污抛光砖。
通过使用纳米防污材料进行本发明的抛光砖防污制膜方法及设备的实施和应用，可以让纳米防污材料更好地渗入产品表面气孔和微裂纹，在适宜的时间内与砖坯发生物理化学结合，并很好的密封砖坯表面的微孔，起到超强防污作用的同时还可以增加抛光砖产品表面的亮度。
附图说明
图1是本发明抛光砖表面防污剂涂覆方法的工艺流程原理图；
图2是本发明抛刷涂覆设备的主视图；
图中
1机架输送皮带总成 2磨具梁左右支座总成
3磨具梁总成 4抛刷磨具
5电气控制总成 6温度监测元件
7自动加料装置 8加水控温机构
9磨具升降总成 10加水抛光磨具
具体实施方式
以下结合附图和优选实施例对该发明作具体说明：
见图1抛光砖表面纳米类防污剂涂覆抛刷方法的工艺原理图，本发明中瓷质抛光砖的制膜方法包含下列步骤：a)清洁砖面。对待加工砖体表面冲水清洗；b)在砖表面施加纳米类防污性材料。使防污材料尽可能均匀的在抛光砖表面附着一层。c)用一种抛刷磨具对防污材料在一定压力下进行抛光刷涂，同时扫刷清除多余防污材料；d)在抛光刷涂过程中采用温度探测和加水控制装置保持砖体温度在一定区间内；e)重复b、c、d步骤多次，使整个抛光砖砖面能镀上一层厚度均匀、附着牢固的防污材料保护膜。f)通过抛刷磨具加水抛光1次或多次，提高镀膜表面亮度和均匀性。g)对镀膜抛光后的砖面和四条边进行清洁和干燥处理。
在该工艺流程中的步骤a和b之间，可以增加一个步骤：在对砖体进行加温干燥的同时使砖体温度保持在一定区间内。
在该工艺流程中，如和抛光线连线加工，则砖面冲水清洁和砖面干燥工序可以省略，直接在陶瓷抛光砖抛光线上由风干清扫装置完成，也可以单独在涂覆镀膜前配置普通抛光线的风干线。
在以上的工艺流程中，步骤b)中施加防污材料方式除可采用辊筒加药外，也可以采用多个小孔滴注、气枪喷淋和刷涂等任何能实现均匀施加的方式。
此外，在对砖面施加防污材料的同时，应对防污材料进行加温保持在一定温度区间内，温度在35-60摄氏度之间效果较好。
砖面施加防污材料b)和抛刷防污材料c)这一工序可以根据需要重复两次到十数次直至数十次，这主要是依据抛光砖的本身品质、所要达到的产品最终品质及处理砖坯的速度所决定。
在步骤d)中的温度探测可以采用但不限于红外温度探测仪等，加水控制方法可根据探测得到的温度决定是否加水以控制磨具温度在适当的一定区间内，当温度超出设定的区间范围时，加水冷却磨具使其温度保持在设定区间内。该控制可以通过任何现有的控制方式实现，甚至可以采用人工加水方式保持砖体温度。同时调节磨具升降总成控制抛刷模具对瓷质抛光砖保持一定数值范围内的压力。
以上所述一定温度区间为35-60℃左右，所述一定压力范围是0.1-0.2kgf/cm2，在此温度及压力区间内抛刷涂覆的效果较好，具体数值取决于抛光砖自身品质和成品抛光砖所需达到的工艺要求。
步骤f)中加水抛光工序可进行1次或重复多次。
作为替换，上述工艺过程提及的磨具抛光方法可以采用转盘或滚筒抛光方法。
图2为本发明抛刷涂覆设备的主视图。防污剂制膜设备主要由机架输送皮带总成1、磨具梁左右支座总成2、磨具梁总成3、加料抛刷及控制系统10、加水抛光磨具11若干和磨具升降总成9构成。其中加料抛刷及控制系统10包括自动加料装置7、抛刷磨具4、电气控制总成5、温度监测元件6和加水控温机构8。该系统10沿机架输送皮带总成1排列若干组，在设备入口处设有清洁和加温干燥工序，在系统10之后设置加水抛光磨具11若干组，最后衔接一个干燥处理设备。
作为改进，所述温度监测元件6可采用但不限于红外线温度监控元件，当磨具工作瞬时温度超高时，温度监测元件6可发出一个电信号，操纵加水控温机构8加水冷却来维持磨具工作温度保持在适当的温度区间中。
此外，上述技术方案中自动加料装置7可以采用任何已知的加料装置，如多个小孔滴注、气枪喷淋和刷涂等能实现均匀施加防污材料的装置。
作为改进，在上述加料装置的内设有加温装置，使防污药液温度保持在一个设定的温度区间内。
作为一个优选实施例，上述药液的温度区间为35-60摄氏度。
作为一个优选实施例，上述技术方案中自动加料装置7可采用一对旋转的橡胶辊筒来施加防污材料到砖坯表面，其中一只为主动辊(主动辊也可以是金属表面)，直径较小，另一只为被动辊也即是施药辊筒，直径较大。两只辊筒紧密接触，药液通过一循环水泵施加在两只辊筒之间，药液粘附在旋转的被动橡胶辊筒的表面，通过橡胶辊筒和砖表面的相对运动，将药液均匀施加在砖坯表面。多余的药液由辊筒的两端经过特定的管道流回一个集药槽(筒或罐)内，由水泵循环施加。
此外，加料抛刷及控制系统10中的抛刷磨具4可采用但不限于一种行星式抛刷磨头，该种磨头由三个至数个装有抛磨轮的磨头座(或轴)，抛磨轮在磨头座(或轴)上高速自转的同时又随磨头低速自转。抛磨头同时又是柔性的，其上的每个磨块轴(或座)装有一个压缩弹簧，在磨头抛磨砖面时，磨块轴上的压缩弹簧处于压缩状态，当磨头抛磨砖坯表面遇有凹凸不平表面时，通过压缩弹簧的升缩自动补偿抛光砖表面的不平度，能保证砖面成膜的均匀性。
作为进一步的改进，抛刷磨具4安装在磨具梁总成3上，并随磨具梁总成3在模具梁左右支座总成2上前后摆动，以适应加工不同宽度砖坯的要求。
作为替换，上述抛刷磨具4也可以使用单个和多个旋转的圆盘形磨轮、高速旋转的圆柱形抛光滚筒和高速旋转的抛光刷等其他抛刷磨具。
如果使用转盘和滚筒抛光，磨具梁总成3也可以采用固定式安装，在磨头梁左右支座总成2上不摆动的形式。
在上述实施例中，抛刷镀膜磨轮和水抛光磨轮可以用羊毛粘轮、绒布轮、棉布轮、尼龙轮或其它合适材料制成。
工作时，表面已涂覆了纳米防污材料的陶瓷抛光砖通过机架输送皮带总成1输送至行星端面抛刷磨头4下面，电气控制总成5开始工作，控制磨具升降总成9带动抛光磨头4以一定压力和转速对已涂覆纳米防污材料的抛光砖面进行抛刷、挤压，并且在温度探测和加水控温装置作用下，砖面会得到一个0.1-0.2kgf/cm2的压力和35-60℃左右的温度，此工作条件下纳米材料会充分填充产品表面气孔和微裂纹，同时在砖面形成一层适宜的透明保护膜。
喷药和抛刷工序经过多次反复，最终在陶瓷抛光砖表面会得到一层所需要的厚度合适的纳米材料防护膜，此时防护膜表面还需进一步匀化处理：加水抛光。
当表面已制成膜的陶瓷抛光砖被输送到设备最后一个或数个抛磨具时，连接到磨具中间的加水装置会向砖面加水，加水量可以是定量或不定量的，同时磨具4会在一定的压力下，以350-1000rpm左右的磨块自转转速对成膜砖面进行抛光。
经过加水抛光后，此时已形成防护膜的砖面光泽度会增加到90度左右，可达到镜面般光亮效果。
通过本发明的制膜方法和设备，结合新型纳米防污材料，可以在陶瓷抛光砖表面形成一层耐久性纳米超微防污保护膜，增加陶瓷抛光砖表面的防护质量，表面污染物质用水擦拭即可清除，增加抛光砖产品表面的亮度提升产品品质，增加产品的附加值。
尽管本发明的优选实施例为了举例说明目的而得到公开，本领域技术人员将会认识到，对本发明的各种修改、添加和置换都是可能的，但不超出所属权利要求中所述的本发明的范围和本质。前述描述中的限制规定是例证了而不是限定了本发明。不管怎样，一个普通的本领域技术人员将会认识到某些修改将来自本发明的范围。因此，应该认识到在权利要求的范围内，本发明可以在上述特别描述的范围之外实现。出于这些原因，权利要求应该被认为是确定了本发明的真正范围和内容。
Claims (17)
1.一种瓷质抛光砖的表面纳米类防污材料制膜方法，包括下列步骤：
a)清洁砖体表面；
b)在砖体表面均匀施加防污材料；
c)用抛刷磨具对砖体表面进行抛光刷涂；
d)在抛光刷涂过程中保持砖体表面温度在一定区间内；
e)重复b、c、d步骤若干次；
f)通过抛光磨具加水抛光若干次；和
g)清洁和干燥处理。
2.根据权利要求1所述的制膜方法，其特征在于：在所述步骤d中，采用温度探测和加水控温方法保持砖面温度在35-60摄氏度内。
3.根据权利要求1或2所述的制膜方法，其特征在于：在所述步骤b中保持防污材料温度控制在35-60摄氏度范围内。
4.根据权利要求1或2所述的制膜方法，其特征在于：在所述步骤a、b之间还设有一个对砖面进行加温干燥的步骤。
5.根据权利要求3所述的制膜方法，其特征在于：在所述步骤a、b之间还设有一个对砖面进行加温干燥的步骤。
6.根据权利要求5所述的制膜方法，其特征在于：在所述步骤b中采用双辊筒加药法对砖面施加防污材料。
7.一种瓷质抛光砖的防污材料制膜设备，包括砖体清洁和加温干燥设备、机架输送皮带总成、磨具梁总成、加料抛刷及控制系统若干、加水抛光磨具若干、磨具升降总成和干燥处理设备，其中加料抛刷及控制系统沿机架输送皮带总成排列若干组，加料抛刷及控制系统由抛刷磨具、电气控制总成、自动加料装置、温度监测元件、加水控温机构组成，加水控温机构与温度监测元件电连接并在温度监测元件的控制下实施加水操作。
8.根据权利要求7所述的制膜设备，其中所述自动加料装置中设有加温控制装置。
9.根据权利要求7或8所述的制膜设备，其中所述自动加料装置可以为双辊筒加注装置、多个小孔滴注装置、气枪喷淋装置和刷涂装置中的一种。
10.根据权利要求7或8所述的制膜设备，还包括有磨具梁、磨具梁左右支座总成，其中所述抛刷磨具安装在磨具梁上，抛刷磨具可以随磨具梁一起在磨具梁左右支座总成上前后往复摆动。
11.根据权利要求10所述的制膜设备，其中所述抛刷磨具和加水抛光磨具为一种行星式抛刷磨头，该种磨头由三个至数个装有抛磨轮的磨头座(或轴)组成，抛磨轮在磨头座(或轴)上高速自转的同时又随磨头低速自转。
12.根据权利要求10所述的制膜设备，其中所述的行星式抛刷磨头上的每个磨块轴(或座)装有一个压缩弹簧。
13.根据权利要求11所述的制膜设备，其中所述抛刷磨轮和加水抛光磨轮可以为羊毛粘轮、绒布轮、棉布轮或尼龙轮中的一种。
14.根据权利要求11所述的制膜设备，其中所述抛刷磨轮和加水抛光磨轮可以用羊毛粘轮、绒布轮、棉布轮或尼龙轮中的一种制成。
15.根据权利要求7或8所述的制膜设备，其中所述加料抛刷及控制系统中的抛刷磨具为一种抛刷滚筒。
16.根据权利要求11所述的制膜设备，其中所述抛刷磨具对砖表面的压力大小在0.1-0.2kgf/cm2范围内。
17.根据权利要求12所述的制膜设备，其中所述抛刷磨具对砖表面的压力大小在0.1-0.2kgf/cm2范围内。
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