今年大板是建陶行業的熱鬧話題,近日建陶裝備龍頭企業與著名陶瓷企業強強聯合,國產36000噸級壓機投產運行的新聞更是登上陶業媒體頭條。萬噸級驅逐艦已經是超大型了,為什麼建陶行業會用到3萬噸以上的大型壓機?
這要從建築陶瓷行業目前普遍使用的幹壓成型工藝說起。
幹壓成型
瓷磚相對於其他陶瓷器最明顯的形態特徵就是:板狀,長寬方向尺寸大,但厚度非常小。
這種又大又薄的形狀,稍有尺寸、平整度方面的缺陷都會被明顯放大。而現代家居裝修又產品品質的極致要求到了近乎苛刻的地步。而現代大規模化生產又要求低溫快燒、節能降耗。
因此,傳統陶瓷的溼法成型工藝難以滿足要求,幹壓成型在建陶行業得到廣泛應用。
由於幹壓成型以水分極低的乾粉顆粒為成型材料,傳統陶瓷成型中黏土的黏結作用受到限制,粉料水分含量越低越難以成型,壓磚機的壓制力就成了最重要的成型動力。
想要在低溫快燒條件下生產出能滿足尺寸、平整度要求的瓷質磚,通常需要40Mpa的成型壓力。
建陶生產中的幾個壓力概念
1. 牛頓,簡稱牛,表示為N。與中學物理中為同一概念。
2. 兆帕,壓強單位,表示為Mpa。
1Mpa=1N/mm2
3. 噸力
日常估算可以按以下換算。
1噸力=1000公斤力=10000N
4. 壓力噸位
行業所說壓機噸位是指成型最大壓制力,要要誤會為壓機自身重量。例如,36000噸壓機,是指成型最大壓力可以達到36000噸,其自身重量為640噸。
壓機噸位計算
基於以上概念,可以看出,需要多大噸位的壓制為,主要是看產品的規格。以下舉例說明:
1. 壓制直徑50mm圓形實驗餅。
以上文提到,資質磚壓力40Mpa為例計算。
40MPa×50mm×50mm
=40N/mm2×50×50mm2
=100000N
=10噸力
因此,實驗室的打餅機至少應該配10噸的千斤頂,如果還要壓制更大規格的實驗餅,則需要選擇更大噸位。
註:這裡是針對建陶行業厚度10mm左右產品,如果是電子陶瓷等行業壓制長圓柱體則另有公式計算。
2. 壓制600mm×600mm規格。
如果是壓制瓷質磚,按40Mpa壓力計算。資質磚燒成收縮較大,按模具650mm計算。
40×650×650=1690(噸力)
考慮到安全餘量,需選擇1800噸壓機。
如果是壓制陶質磚,可以適應提高配方黏土比例以及粉料水分以幫助成型,且吸水率大,燒成收縮小,按當前的生產經驗到看,如果各方向調試得當,35Mpa的成型壓力可以滿足生產要求。以磨具600mm計算。
35×600×600=1260噸力)
所以,如果要壓制600mm×600mm規格,或者同時壓制兩片300mm×600mm規格的陶質磚,至少需要1500噸的壓機。
從以上計算方法可以看出,隨著瓷磚尺寸的增加,所需要的壓力迅速增加。現實生產也是如此,隨著市場需要的大規格化,生產企業的壓機也從早期的980噸到1500噸,2800噸……隨著大板的出現,萬噸級壓機不斷刷新記錄。
陶瓷大板依賴建陶神器----萬噸壓機
陶瓷大板由於尺寸大,對吸水率和平整度等性能指標有更高的要求,因此成型水分更低,對配方黏土用量限制更嚴格,對於坯體的成型緻密度和均勻度要求達到新的高度。按照公開資料來看,成型壓力要達到55Mpa左右才能滿足要求。
下面列舉一組壓機噸位與對應產品規格的數據,列表中壓機型號中的數字部分代表該壓機的噸位,成型產品厚度通常3mm-30mm之間。
巨型壓機的未來
按照傳統壓制方式,壓制5平米大的產品就需要3萬噸以上壓力,以HT36000為例,自重達640噸(一輛六軸半掛載重卡車核載32噸,一節火車皮核載60噸)。
大板的產品規格會有更大的需求,但壓機噸位不可能無限大。要生產更大規格的產品,必須有新思路,不能再整面一次成型。
目前,除了傳統巨型壓機以外,有廠家嘗試了其他成型方式並投入生產,例如連續輥壓成型工藝。只有寬度的限制,長度方向可以隨意切割,也就沒有傳統意義上的噸位概念。但是,新工藝有優點,也有新的問題面臨解決,例如:邊緣緻密度,新布料系統,異形模具產品等。期待國產陶機裝備更上新臺階。