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我国建筑卫生陶瓷行业技术现状及发展趋势 (中

作者:金宝搏    更新时间:2021-01-29 10:05

  随着我国经济的发展和人民生活水平的提高,中国在国际上的地位日益提升,同时,建筑卫生陶瓷和卫浴行业也得到了长足的进步,其产量在世界同类产品中已经稳居第一。2006年,设在咸阳陶瓷研究设计院的全国建筑卫生陶瓷标准化技术委员会(SAC/TC249)代表整个行业加入了国际标准化组织ISO/TC249,成为核心成员之一,有权在国际标准的制定中行使否定权,中国建筑卫生陶瓷和卫浴行业成为国际同行业中不可忽视的力量。

  在产业进步的同时,国际同行也对我们保持了高度的警惕,一些核心的前沿的技术无法再像上世纪一样轻易获取。另一方面,在应用技术方面,我们和国际水平相差越来越小,再加上我国本行业的发展规律不同于国际同行的特点越来约明显,这样一来,通过引进消化吸收再创新来解决发展问题的老路子已经不能满足产业的发展,我们必须研发自己的核心技术,其基础就是应用基础的研究。

  目前国家科技发展所提倡的“产学研用”相结合的科技创新体系的思路正是为了解决这方面的问题。

  目前,在建筑卫生陶瓷行业,大学中所做得教学和研发工作集中于理论研究,基础理论课程包括物理化学、硅酸盐物理化学、材料工程、流体力学,比较接近于实践的为陶瓷工艺学、粉体工程,但是由于与实践结合较少,与实际的产业发展状况脱节严重,工艺学教材上的理论与工厂生产实践相差甚远。一些规模较大的核心生产工厂往往也有自己的研究机构。但多集中于生产实践的研发和简单的新产品开发,属于工程技术研究,又不能担负针对全行业的应用基础的研究。

  专业性的研究院所正是由大学专业理论转化为生产实践中间的技术桥梁,而所从事的工作,正是目前所急需的应用基础研究工作。在建筑卫生陶瓷行业发展的前30年,技术创新工作以引进消化吸收再创新为主,研究院所的科研工作也多围绕这一主线展开,但是在现阶段,必须担负起应用基础研究的行业责任。

  目前,国内外建筑陶瓷发展主要定向于三个方向:善用资源、功能化、表面处理技术、生产过程自动化。

  善用资源的研究方向包括陶瓷砖薄型化、短流程生产技术、免烧施釉技术、原料均化和劣质原料的使用等五个子方向。陶瓷砖薄型化目前主要有三条思路:陶瓷薄板、超薄外墙砖、地砖和墙砖减薄,在这三条思路的引导下,目前已经制作出3 mm-6mm,宽度达1.2m,长度1.8m甚至可以随意延伸的、具有韧性、内含无机纤维的陶瓷板产品,外墙砖已经制作出3.5 mm-5.5mm的超薄外墙砖产品,地砖和墙砖已经把减薄15%~20%作为减薄目标,正在工艺技术、装备技术、可靠性方面进行基础研究;同时,国际标准化组织ISO/TC189也成立了薄砖技术委员会,意大利陶瓷学会、西班牙陶瓷学会、日本陶瓷学会也将薄型化作为一个重要的研究课题。短流程生产的核心技术主要是使用大型干法造粒机和流化床来代替建筑陶瓷的主要电耗工序球磨工序和重要能耗工序喷雾干燥工序。由于能源的紧缺,世界各国均在考虑更加节能的工序设计,短流程是探索的一条主要路子,由于我国压机布料技术的创新,目前在我国处于领先水平。免烧施釉技术是指通过高压静电喷涂方式将无机粉料喷涂于素坯之上的工艺过程,可以减少有釉陶瓷砖的釉烧工序。原料均化技术主要是通过料性的不同和产地不同,建立不同工艺过程的大型标准化原料加工基地,可以借鉴水泥行业或其他矿产行业的原料均化技术,确保建立在矿山的原料加工厂直接供应标准化原料。这样一来,会大大提高原料的使用效率,同时又能保证后续工序的稳定,为进一步提高行业的自动化水平做出贡献;目前我国与意大利、西班牙等建筑陶瓷行业发达国家尚有很大差距,后者在工厂基本上不再设原料加工车间。劣质原料的使用主要是寻求多种配方方案,力求使用劣质粘土和页岩等为主要原料生产陶瓷产品。另一方面,通过劣质原料做底料,优质原料做面料的方案也可以解决使用劣质原料的问题;目前,西班牙和意大利在这一方面也领先于我国,尤其是西班牙,使用劣质原料制作出了装饰效果非常好的高档瓷砖,这一方面,也值得中国同行学习。

  功能化即赋予建筑陶瓷除了装饰效果以外更多的功能,其研究方向包括基于陶瓷材料的外墙内墙保温系统研究、噪声吸收功能研究、防静电功能研究、太阳能与光伏技术结合陶瓷砖的研究、环境调节功能陶瓷砖的研究等。无机保温材料的研究目前是国际建筑材料行业的重要课题,而陶瓷材料的高耐火性使其成为关注的焦点,陶瓷基保温材料、岩棉材料、玻璃纤维成为三个主要研究方向,目前均处于研发阶段。处于降低噪声的考虑,酒店和娱乐场所使用了大量易燃材料装饰内墙,这大大增加了火灾隐患。另一方面,地铁及隧道中的噪声污染非常严重,基于这方面的原因,几年来,我国部分研究院所和工厂致力于气孔率很高的轻质陶瓷板的研发,虽然已经有一定产能,但是由于吸声效果有限,产品仍不成熟,目前仍处于推广期。防静电瓷砖主要适用于对防静电要求较高的场所,如精密仪器实验室、手术室、机房等,主要通过增加陶瓷砖表面的导电率来实现,目前已经开发出一些具有较低表面电阻率的产品,效果不是很理想,推广迟缓。太阳能陶瓷板目前已经有工厂制作出样品,但是仍然定位为太阳能加热热水,热水提供家庭用水的低技术含量的技术路线,已经有专家提出光伏产业与建筑陶瓷嫁接后的光伏电子陶瓷产品,目前尚是概念,但是有一定的可行性,具有很好的开发前景。具有环境调节功能的陶瓷砖致力于吸收空气中的硫化物和氮物化,是调节空气的湿度,日本TOTO开发出TiO2瓷砖在紫外线作用下能够吸收空气中的硫化物和氮物化,同时可减小水膜润湿角,在外墙使用时,具有自洁功能。我院开发出的透水砖,能够将雨水尽快导入地下,在干燥环境下,水分又通过毛孔回到空气中,起到调节空气湿度的作用。

  表面处理技术的研究方向包括:防滑性研究、耐污染性研究、表面装饰效果的研究。防滑性是一个看似简单,实则非常复杂的研究课题,位于意大利博洛尼亚的意大利陶瓷技术中心专门成立了摩擦技术研究实验室。该课题主要研究陶瓷砖表面的性状和使用环境的匹配性,不同的使用场所发生滑动的机理有很大差别,最终研究成果应当给性状不同的砖分别规定适当的使用场所。同样,耐污染性的研究,包括耐磨性的研究,也是一个表面处理技术的课题,如何减少减小表面气孔,降低污物的附着能力,提高表面耐磨性都需要对产品的表面性状进行深入的研究。这一方面,在国际本专业领域内尚属于空白。表面装饰效果主要有仿石、仿皮、仿布、仿石、金属光泽、贝壳光泽、仿古效果等,依赖于色釉料配方技术、各种抛光技术、各种布料技术、各种印花技术(包括目前比较前沿的喷墨打印技术)等,这是目前国际上创新最活跃的部分,属于应用技术的创新,我国目前企业的产品创新也多是这类创新。

  自动化水平提升的重点包括:窑头窑尾监控、成品分选、检验、包装等工序,更加成熟的生产线在线监测系统、在线分选检验系统和在线包装系统,可以大大降低对于劳动力的需求。

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