阅读说明：本技术 一种陶瓷制品的热挤压成型方法及设备 (Hot extrusion molding method and equipment for ceramic product ) 是由 仝元东 赵书利 于 2019-08-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种陶瓷制品的热挤压成型设备,包括挤压模具、加热元件及设于所述挤压模具上方的加压装置；所述陶瓷原料沿着竖直方向投入挤压模具中,所述融合体沿着水平方向从挤压模具的出口挤出。相应地,本发明还公开了一种陶瓷制品的热挤压成型方法。实施本发明,可提高瓷砖的质量,避免瓷砖生产过程中常温粘性材料的使用。(the invention discloses hot extrusion molding equipment of ceramic products, which comprises an extrusion die, a heating element and a pressurizing device arranged above the extrusion die; the ceramic raw material is fed into an extrusion die in a vertical direction, and the fused body is extruded from an outlet of the extrusion die in a horizontal direction. Correspondingly, the invention also discloses a hot extrusion molding method of the ceramic product. The invention can improve the quality of the ceramic tile and avoid the use of the normal-temperature viscous material in the production process of the ceramic tile.)

一种陶瓷制品的热挤压成型方法及设备

技术领域

本发明涉及陶瓷生产设备及工艺技术领域，尤其涉及一种陶瓷制品的热挤压成型方法及设备。

背景技术

目前，在建筑陶瓷行业瓷砖的成型方法是：1、用于墙地砖成型的干粉冷压成型法。2、用于微晶砖的熔块高温熔融法。两种方法都有其各自的不足：1、干粉冷压成型法所用的材料中必须含有在常温下具有足够粘性的材料。2、所使用的压机必须能够提供足够大的压力，否则无法成型。而随着陶瓷工业的发展，常温粘性材料越来越少，价格越来越贵，生产成本越来越高。对压机来讲，压力越大，价格越高，工厂投资越大。3、高温熔融法虽然对在常温下不具有粘性的材料(如熔块)可以成型，但成型效果差，产品气孔率高，优等品率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种陶瓷制品的热挤压成型方法，可提高瓷砖的质量，避免瓷砖生产过程中常温粘性材料的使用。

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种陶瓷制品的热挤压成型设备，其结构简单，便于维护。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种陶瓷制品的热挤压成型方法，包括以下步骤：

对挤压模具进行预热处理，预热后的挤压模具温度为800℃-900℃；

将陶瓷原料投入挤压模具中；

对挤压模具中的陶瓷原料进行同步加热加压，陶瓷原料的颗粒软化并产生塑性变形和塑性流动，形成融合体，其中，加热的温度＞800℃，加压的压力＜15MPa；

将融合体从挤压模具的出口挤出；

将挤出后的融合体进行剪切，得到坯体；

将所述坯体进行烧结，得到陶瓷制品。

作为上述技术方案的改进，所述陶瓷原料包括弱塑性黏土：25-40份，陶瓷废料：10-20份，熔块：30-40份，钾长石：10-20份，钠长石：5-15份，铝矾土：1-10份，滑石：1-10份。

作为上述技术方案的改进，所述挤压模具中的陶瓷原料进行同步加热加压，包括：

对挤压模具中的陶瓷原料进行第一阶段的同步加热加压，加热温度1000-1150℃，加压的压力为10-15MPa，其加热及加压时间为1-1.5小时；

对挤压模具中的陶瓷原料进行第二阶段的同步加热加压，加热温度850-1000℃，加压的压力为10-12MPa，其加热加压时间为0.5-1小时。

相应的，本发明提供了一种陶瓷制品的热挤压成型设备，包括挤压模具、加热元件及设于所述挤压模具上方的加压装置；

所述陶瓷原料沿着竖直方向投入挤压模具中，所述融合体沿着水平方向从挤压模具的出口挤出。

作为上述技术方案的改进，所述挤压模具包括：

沿着竖直方向设置的第一挤压模具，所述第一挤压模具用于将陶瓷原料沿着竖直方向投入挤压模具中，并进行同步加热加压处理；

沿着水平方向设置的第二挤压模具，所述第二挤压模具用于将融合体沿着水平方向从挤压模具的出口挤出，并对融合体进行同步加热加压处理；

所述第一挤压模具和第二挤压模具通过第三挤压模具连接为一体结构。

作为上述技术方案的改进，沿着融合体的挤出方向，所述第三挤压模具和第二挤压模具的直径为递减。

所述第三挤压模具的直径递减的幅度为30-90％；

所述第二挤压模具的直径递减的幅度为5-30％。

作为上述技术方案的改进，所述第一挤压模具、第二挤压模具及第三挤压模具均设有内管、外管及设于内管与外管之间的加强筋，所述加强筋将内管与外管分割成多个加热腔，所述加热腔内设有加热元件。

作为上述技术方案的改进，所述加热元件包括多条铁铬铝合金电阻丝，所述加热元件绕设于所述内管的外壁；

所述外管的外侧设有隔热罩，所述隔热罩与所述外管之间设有加强板，所述隔热罩与所述外管之间填充有耐火材料。

作为上述技术方案的改进，所述加压装置为沿竖直方向设置的液压缸；

所述液压缸包括缸体及活塞杆，所述活塞杆的末端设有压头；所述缸体上设有多个传感器，以检测活塞杆的行程。

作为上述技术方案的改进，还包括定长剪切装置及烧成窑，所述定长剪切装置设于所述挤压模具与烧成窑之间；所述定长剪切装置包括剪切组件及定长组件。

实施本发明，具有如下有益效果：

1、本发明将陶瓷原料放入挤压模具中，进行加热加压，使陶瓷原料软化、粘接，并经挤压成型，通过定长剪切后得到陶瓷砖坯，陶瓷砖坯在烧成窑中烧制成瓷砖。对陶瓷原料同步加热加压，使陶瓷原料在高温高压下互熔相结合，不需要陶瓷原料在常温下具有粘性，减少瓷砖的生产成本。进一步地，由于陶瓷原料处于高温高压状态下，其变形阻力小，所需的成型压力小，相对于冷压成型法对压机的加压能力要求低，对压机设备的要求低。此外，对陶瓷原料加压，有利于排除陶瓷原料中的空气，所得坯体的气孔率低，密度大，耐磨度高。

2、本发明可对现在陶瓷行业的废品、次品，直接破碎、研磨、入模再利用，避免了现代陶瓷业废品对环境的污染。

3、所述加热元件设有第一加热阶段及第二加热阶段，在第二加热阶段对陶瓷原料加热至陶瓷原料软化，所述第二加热阶段用于对软化后的陶瓷原料保温。采用两级加热方式，提高陶瓷原料的加热效果且节能环保。

4、本发明提供了一种热挤压成型设备，包括挤压模具、加热元件及加压装置。所述挤压模具包括沿着竖直方向设置的第一挤压模具、沿着水平方向设置的第二挤压模具，及设于第一挤压模具及第二挤压模具之间的第三挤压模具。其中，所述第三挤压模具的直径递减的幅度为30-90％，所述第二挤压模具的直径递减的幅度为5-30％，以对陶瓷原料形成向内的挤压力，以使陶瓷原料之间的结合紧密，形成的融合体强度高。

5、所述第一挤压模具、第二挤压模具及第三挤压模具均设有内管、外管及设于所述内管与外管之间的加强筋构成，所述加强筋将外管与内管分隔为多个加热腔，所述加热腔内设有加热元件。设置内管、外管及加强筋，提高挤压模具的强度。所述加热元件设置在加热腔内，形成多个加热点，可控制局部加热温度，提供多种加热方案，提高对陶瓷原料的加热效果。此外，在单个加热元件受损时，不影响整体设备的使用。

附图说明

图1是本发明涉及的陶瓷制品的热挤压成型设备的主视图；

图2是本发明涉及的陶瓷制品的热挤压成型方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。

参见图1，本发明提供了一种陶瓷制品的热挤压成型设备，包括挤压模具1、加热元件2及设于所述挤压模具1上方的加压装置3；陶瓷原料沿着竖直方向投入挤压模具1中，经同步加热加压后形成的融合体沿着水平方向从挤压模具1的出口挤出。

所述挤压模具1包括沿着竖直方向设置的第一挤压模具1a，所述第一挤压模具1a用于将陶瓷原料沿着竖直方向投入挤压模具1中，并进行同步加热加压处理；沿着水平方向设置的第二挤压模具1b，所述第二挤压模具1b用于将融合体沿着水平方向从挤压模具1的出口挤出，并对融合体进行同步加热加压处理；所述第一挤压模具1a和第二挤压模具1b通过第三挤压模具1c连接为一体结构。其中，所述加压装置3设于所述第一挤压模具1a内，所述加压装置3对第一挤压模具1a的陶瓷原料进行加热及加压，在此压力下陶瓷原料的颗粒软化，形成塑性变形和塑性流动，陶瓷原料的颗粒间开始粘接。经第三挤压模具1c及第二挤压模具1b时，陶瓷原料受加热加压进一步软化，其颗粒间的结合强度增加。且由于所述第二挤压模具1b水平设置，所述第三挤压模具1c为过渡段，陶瓷原料会受第二挤压模具1b及第三挤压模具1c挤压，以提高其颗粒间的粘接强度。

进一步地，沿着融合体的挤出方向，所述第三挤压模具1c和第二挤压模具1b的直径为递减。所述第三挤压模具1c为弯管状，所述第二挤压模具1b为锥形管状，以使经过所述第三挤压模具1c及第二挤压模具1b的陶瓷原料同时受到加压装置3的向前的推力及第三挤压模具1c及第二挤压模具1b给陶瓷原料向内的挤压力。在上述两个方向的作用力下，陶瓷坯体的密度提高，孔隙减少。其中，所述第三挤压模具1c的直径递减的幅度为30-90％，所述第二挤压模具1b的直径递减的幅度为5-30％。

所述第一挤压模具1a、第二挤压模具1b及第三挤压模具1c均设有内管11、外管12及设于内管11与外管12之间的加强筋13，所述加强筋将内管11与外管12分割成多个加热腔14，所述加热腔14内设有加热元件2。具体地，所述加强筋13与所述内管11可拆卸连接，所述加强筋13与所述外管12的安装间隙较小，所述内管11经高温热膨胀变形后，所述加强筋13与外管12抵接，以在内管11与外管12之间形成支撑，提高挤压模具1的强度。所述加强筋13将内管11与外管12分为多个加热腔14，所述加热元件2置于所述加热腔14内。此处所述加热元件2形成多个加热点，可控制局部加热温度，提供多种加热方案。此外，在单个加热元件2受损时，不影响整体设备的使用。需要说明的是，陶瓷原料加热至开始软化所需的温度大于800℃，为避免高温对挤压模具1的损坏，在本实施例中，所述内管11、外观及加强筋13均采用310S型不锈钢制成。所述310S型不锈钢属于25Cr-20Ni系的高合金不锈钢，具有耐高温氧化性能，适于制作各种炉用构件，其最高温度1200℃，连续使用温度为1150℃，可满足陶瓷原料的加热需求。

所述外管12的外部设有隔热罩4，所述隔热罩4与所述外管12之间设有加强板(附图中未显示)，所述隔热罩4与所述外管12之间填充有耐火材料5。设置所述隔热罩4，将所述挤压模具1密封在隔热罩4内，既可以减少热辐射对周围环境及操作人员的影响，又有利于对挤压模具1进行保温，节能环保。

所述加热元件2包括铁铬铝合金电阻丝，但不限于此。所述铁铬铝合金电阻丝的最高加热温度可达到1400℃。具体地，将所述铁铬铝合金电阻丝绕设于内管11上，所述外管12上安装孔121，所述安装孔121固定有耐高温绝缘管6，所述耐高温绝缘管6延伸至所述的隔热罩4外，所述铁铬铝合金电阻丝穿过所述耐高温绝缘管6，并与外部的供电控制系统(附图中未显示)连接。

所述加压装置3为螺杆上料机或沿竖直方向设置的液压缸31。在本实施例中，所述加压装置3为采用液压缸31，所述液压缸31在上挤料完成过程结束后，提起活塞杆，向挤压模具1中进行下一填料工作。

所述液压缸31包括缸体311及活塞杆312，所述活塞杆312的末端设有压头32，所述缸体311上设有多个传感器313，以检测活塞杆312的行程；所述压头32设有耐高温层(附图中未显示)。具体地，所述加压装置3包括液压缸31，所述液压缸31的自由端设有压头32，在压头32的自重及液压缸31施加的压力作用下，对挤压模具1内的陶瓷原料进行加压。所述液压缸31的缸体311沿竖直方向自下而上依次设有第一传感器313a及第二传感器313b。设置所述第一传感器313a及第二传感器313b的目的在于，当陶瓷原料加热软化后发生形变，液压缸31的活塞杆312会向下运动。当陶瓷原料软化到一定程度时，所述第一传感器313a感应到活塞杆312运动到相应的位置，并控制所述加热元件2进行第二加热阶段。在第二加热阶段时，陶瓷原料继续软化，直至所述第二传感器313b感应到活塞杆312运动到相应的位置时，所述加热元件2停止对陶瓷原料加热，并打开出料口，调节所述加压装置3的压力，将粘接后的陶瓷原料挤出。

需要说明的是，所述挤压模具1挤压出的瓷砖坯体需剪切成尺寸大小一致的坯体。为此，本发明还包括定长剪切装置7及烧成窑8，所述定长剪切装置7设于所述挤压模具1与烧成窑8之间；所述定长剪切装置7包括剪切组件71及定长组件72。其中所述剪切组件71设于所述出料口处，所述定长组件72设于所述剪切组件71的前端。所述剪切组件71及定长组件72的下方还设有传动组件73。所述传动组件73、剪切组件71及定长组件72均进行耐高温处理或采用耐火材料5制成，以防止高温烧蚀。

本发明对陶瓷原料加热加压，使陶瓷原料在高温高压下互熔相结合，不需要陶瓷原料在常温下具有粘性，减少瓷砖的生产成本。进一步地，由于陶瓷原料处于高温高压状态下，其变形阻力小，所需的成型压力小，相对于冷压成型法对压机的加压能力要求低，对压机设备的要求低。此外，对陶瓷原料加压，有利于排除陶瓷原料中的空气，所得坯体的气孔率低，密度大，耐磨度高。进一步地，本发明可对现在陶瓷行业的废品、次品，直接破碎、研磨、入模再利用，避免了现代陶瓷业废品对环境的污染。

参见图2，相应地，本发明提供了一种陶瓷制品的热挤压成型方法，包括以下步骤：

S1、对挤压模具1进行预热处理，预热后的挤压模具1温度为800℃-900℃；

具体地，给所述加热元件2通电，所述加热元件2加热所述挤压模具1直至温度达到800℃-900℃。

S2、将陶瓷原料投入挤压模具1中；

所述陶瓷原料存储在位于挤压模具1斜上方的料斗9中。若采用液压缸31送料，则上一挤料工序完成后将液压缸31的活塞杆312提起，打开料斗9向挤压模具1加料。

所述陶瓷原料为按比例混合的配方料，或者为将陶瓷废品、次品粉碎后粉料。需要说明的是，本发明的陶瓷原料在常温下不具有粘性，可降低陶瓷原料成本。

所述陶瓷原料的配方包括弱塑性黏土：25-40份，陶瓷废料：10-20份，熔块：30-40份，钾长石：10-20份，钠长石：5-15份，铝矾土：1-10份，滑石：1-10份。所述陶瓷原料采用重量份。其中，所述弱塑性黏土为塑性指数≤8的黏土；其多为风化不完全的黏土；从矿相成分将，其多为长石类、云母类、高岭石(或伊利石)类矿物的混合物，多呈现土状或砂状，其平均粒径较大。此外，本发明不对熔块的化学成分进行限制，本领域技术人员可根据具体需要选用；只需控制其熔化温度为800～1100℃即可。

在加入所述料斗9之前，陶瓷原料需先按比例混合得到混合料，将混合料粉磨，得到微粉料，微粉料的250目筛筛余为1.5％。

S3、对挤压模具1中的陶瓷原料进行同步加热加压，陶瓷原料的颗粒软化并产生塑性变形和塑性流动，形成融合体，其中，加热的温度＞800℃，加压的压力＜15MPa。

通过对陶瓷原料进行同步加热加压，可加快陶瓷原料的软化速度。试验表明，陶瓷原料在加热温度大于800℃时，加压的压力＜15MPa，经一定的加热时间可形成具有塑性变形和塑性流动的融合体。

进一步地，对挤压模具1中的陶瓷原料的同步加热加压可包括两个阶段：第一阶段的同步加热加压，加热温度1000-1150℃，加压的压力为10-15MPa，其加热及加压时间为1-1.5小时；

第二阶段的同步加热加压，加热温度850-1000℃，加压的压力为10-12MPa，其加热加压时间为0.5-1小时。

在第一加热阶段，陶瓷原料的表面开始出现液相，陶瓷原料的颗粒间开始粘接。在第二加热阶段，对陶瓷原料保温，使陶瓷原料的表面出现较为均匀的液相，以提高陶瓷原料的粘接强度。

S4、将融合体从挤压模具1的出口挤出；

所述加压装置3继续施加压力，将融合体从挤压模具1中挤出。

S5、将挤出后的融合体进行剪切，得到坯体；

具体地，坯体经传动组件运输，并通过定长组件72确定剪切长度，最后通过剪切组件71剪切成尺寸一致的坯体。

S6、将所述坯体进行烧结，得到陶瓷制品。

在烧成窑8内，所述坯体被烧制成陶瓷制品。

下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明：

实施例1

配方

弱塑性黏土：25份，陶瓷废料：10份，熔块：30份，钾长石：10份，钠长石：5份，铝矾土：1份，滑石：1份。

制备方法：

(1)将配方料按比例混合得到混合料；

(2)将混合料粉磨，得到微粉料，微粉料的250目筛筛余为1.5％；

(3)对挤压模具进行预热处理，预热后的挤压模具温度为800℃，将微粉料投入挤压模具中；

(4)对挤压模具中的微粉料在加热温度为1000℃，加压压力为10MPa的条件下进行第一阶段的同步加热加压，加热时间1小时，微粉料的颗粒开始软化；

(5)对挤压模具中的微粉料在加热温度为850℃，加压压力为10MPa的条件下进行第二阶段的同步加热加压，加热时间0.5小时，微粉料的颗粒软化并产生塑性变形和塑性流动，形成融合体；

(6)将融合体从挤压模具的出口挤出；

(7)将挤出后的融合体进行剪切，得到坯体；

(8)将所述坯体在1100℃下进行烧结，得到陶瓷制品。

实施例2

配方

弱塑性黏土：32份，陶瓷废料：20份，熔块：35份，钾长石：15份，钠长石：12份，铝矾土：4份，滑石：8份。

将配方料按比例混合得到混合料，将混合料粉磨，得到微粉料，微粉料的250目筛筛余为1.5％。

制备方法：

(1)将配方料按比例混合得到混合料；

(2)将混合料粉磨，得到微粉料，微粉料的250目筛筛余为1.5％；

(3)对挤压模具进行预热处理，预热后的挤压模具温度为850℃，将微粉料投入挤压模具中；

(4)对挤压模具中的微粉料在加热温度为1050℃，加压压力为12MPa的条件下进行第一阶段的同步加热加压，加热时间1.2小时，微粉料的颗粒开始软化；

(5)对挤压模具中的微粉料在加热温度为900℃，加压压力为11MPa的条件下进行第二阶段的同步加热加压，加热时间0.8小时，微粉料的颗粒软化并产生塑性变形和塑性流动，形成融合体；

(6)将融合体从挤压模具的出口挤出；

(7)将挤出后的融合体进行剪切，得到坯体；

(8)将所述坯体在1100℃下进行烧结，得到陶瓷制品。

实施例3

配方

弱塑性黏土：40份，陶瓷废料：20份，熔块：40份，钾长石：20份，钠长石：15份，铝矾土：10份，滑石：10份。

将配方料按比例混合得到混合料，将混合料粉磨，得到微粉料，微粉料的250目筛筛余为1.5％。

制备方法：

(1)将配方料按比例混合得到混合料；

(2)将混合料粉磨，得到微粉料，微粉料的250目筛筛余为1.5％；

(3)对挤压模具进行预热处理，预热后的挤压模具温度为900℃，将微粉料投入挤压模具中；

(4)对挤压模具中的微粉料在加热温度为1150℃，加压压力为15MPa的条件下进行第一阶段的同步加热加压，加热时间1.5小时，微粉料的颗粒开始软化；

(5)对挤压模具中的微粉料在加热温度为1000℃，加压压力为12MPa的条件下进行第二阶段的同步加热加压，加热时间1小时，微粉料的陶瓷原料的颗粒软化并产生塑性变形和塑性流动，形成融合体；

(6)将融合体从挤压模具的出口挤出；

(7)将挤出后的融合体进行剪切，得到坯体；

(8)将所述坯体在1100℃下进行烧结，得到陶瓷制品。

对比例1

弱塑性黏土：25份，陶瓷废料：10份，熔块：30份，钾长石：10份，钠长石：5份，铝矾土：1份，滑石：1份。

制备方法：

(1)将配方料按比例混合得到混合料；

(2)将混合料粉磨，得到微粉料，微粉料的250目筛筛余为1.5％；

(3)对微粉料施加35Mpa的压力，得到坯体；

(4)将坯体在1100℃下进行烧结，得到陶瓷制品。

将实施例1-3、对比例1得到的瓷质砖进行性能测试，如下表：

	吸水率	断裂模数(MPa)	体积密度(g/cm<sup>3</sup>)
				实施例1	0.1％	48	2.35
实施例2	0.05％	55	2.48
				实施例3	0.02％	60	2.86
对比例1	0.3％	35	1.93

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。