[发明专利]用于形成压紧制品的装置、系统和方法和由其形成的压紧制品

说明书

技术领域

本发明涉及用于压紧粉末——尤其涉及由包含飘尘的组合物成形地面和墙面瓷砖——的装置、系统和方法。

背景技术

陶瓷粉通常通过将基于喷雾干燥的粘土的粉末沉积于在其中粉末被压紧成压缩形状的腔中而形成砖和其他压紧制品。这在本领域中已知为干法形成(dry forming)。通过许多不同的方法包括输送机、单批料斗(single batch hopper)和多批料斗，将粉末沉积于腔中。

通常使用的装料料斗是振动漏斗形状的传送容器，其将喷雾干燥的颗粒直接地沉积至腔中，或沉积至单批次测量容积的传送托盘上。在每次沉积中，料斗中的喷雾干燥的颗粒被摇落至靠近料斗出口门的料斗底部。当发生沉积时，打开料斗并且将预定量的材料传送到将粉末传送至腔中的供料器托盘。

由于在狭窄的漏斗形传送容器中形成粉末桥(powder bridge)导致难以保持连续均匀的粉末沉积，狭窄的漏斗形输送容器导致粉末的平滑流动中的短暂且不规则的中断。这在将粉末沉积至限制的容积——诸如压紧腔或批量传送容器——中的系统中是可接受的，因为腔中的粉末可以被处理从而均匀地分散。

一旦将粉末沉积在压紧腔中，其被压紧以形成成形的制品。压紧制品通过底板从腔中被排出，并且被推倒至翻坯机(take-off table)上以行进到干燥机和装饰单元。在装饰后，制品可以被直接移至窑中进行焙烧，或其可以被再次压紧从而将设计印至制品的表面中并且然后移动至窑中进行焙烧。

在压紧瓷砖过程中经常发生的问题是分层(lamination)。通常由于在压紧过程中在粉末层之间截留的空气发生分层。这些分层导致在焙烧过程中的问题。普遍地，截留的空气会导致陶瓷基体中的不连续，其弱化最终强度并且可以改变烧成制品的形状。避免这些分层的一种方式是以增加的力多次重复地缓慢压紧制品。每次压紧和释放制品时，更多的空气被从制品中排出，并且实现更大的压实。这种缓慢的过程消除了最终制品中的分层，但其减小了生产量并且降低了生产线的效率。

在腔中压紧制品存在的另一问题是当它们从压紧腔中提起或推出时，当制品离开模具壁时在制品中已经形成的残余横向压力被释放。这种横向松弛会容易地导致制品边缘上的裂缝，尤其对于具有有限可塑性的组合物诸如含有大量飘尘——例如多达90%——的组合物。与基于飘尘的组合物不同，基于喷雾干燥的粘土的粉末的组合物具有足够的弹性来承受这些力。

在此过程中粘土粉末和飘尘粉末之间的行为存在显著的差异。本发明能够使基于飘尘的组合物压紧成地面砖和墙面砖以及其他制品。含有多达90%飘尘的组合物主要由具有圆形形状和少棱角的非晶的、非塑性矿物质构成。这允许飘尘粒子自由移动经过彼此，而不会碰撞(catch)或结合在一起——这降低生坯强度。材料的生坯强度定义为当在高压压紧形成后被处理或操作时保持其本身在一起的能力。因为这些光滑的粒子形态，在制备用于焙烧中被压紧的飘尘制品具有低得多的生坯强度。标准的基于喷雾干燥的粘土的组合物在被干燥前可以承受大约4-8kg/cm²的负荷(断裂试验的模量)。含有多达90%飘尘的组合物具有大约1.5-2kg cm²的典型生坯强度。有许多添加剂可以用来增加飘尘制品的生坯强度。这些包括水、粘土和高效减水剂(superplasticizer)诸如在PCT WO05/033040A1“由飘尘制造制品(Manufacture of Articles from Flyash)”中描述的那些。

在常规的压力机器中，如图1和图2中所示的机器，将制品6在腔2中用压板1和3压紧，然后由底板水平台4提升至工作区域的表面，在此推臂5将其移动至输送机上以将制品运输至干燥机和装饰单元或运输至窑进行焙烧。常规的基于喷雾干燥的粘土的组合物在压紧后具有足够的生坯强度来承受这些操作。然而，由含有多达90%飘尘的组合物制成的制品通常太脆，即使在使用强化添加剂后。这导致无法接受的大量的损坏的砖，主要是由于内部毛细裂纹的形成，其仅在焙烧后可见。

如图2中所示，常规的砖压紧方法包括下列步骤：在步骤110，用粉末装载腔；在步骤120，用压板、等压底板水平台4压紧粉末；在步骤130，提起顶部冲床；步骤140，升高压紧制品6；并且在步骤150，通过推臂5将制品6推至输送机7上至装饰或干燥区域。

CN2631726Y公开了一种瓷砖的形成装置；该形成装置包括机器框架、利用腔成型(cavity molding)来压紧粉末制品的冲压设备、排出设备、导向设备、调节柱塞、用于排出设备运动的液压控制系统和朝向输送机的供料设备。该实用新型可生产具有不同厚度的瓷砖。