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1、文章编号:1006-2874(2013)02-0024-11陶瓷薄板与生产技术发展现状与前景黄惠宁柯善军(广东金意陶陶瓷有限公司,广东 佛山 528031)摘 要 我国建筑陶瓷行业迅速发展,在国民经济中所发挥的作用明显提升,陶瓷砖产量已连续多年稳居世界第一,但同时也存在着发展与资源、能源、废弃物排放之间的矛盾。陶瓷砖薄型化是建筑陶瓷行业实现资源节约、节能减排的重要途径之 一。本文主要对陶瓷薄板的生产技术现状进行了综述,包括原料、配方组成、制备工艺、生产企业等,并展望了陶瓷薄板 的市场前景。关键词 陶瓷薄板;技术;生产;市场;前景中图分类号:TQ174.76文献标识码:A0引 言产工艺制成的板状

2、陶瓷制品,其主要技术指标如表 1 所示。表2 对比了陶瓷板国标与 ISO 相关指标,从表中可以看出,陶 瓷板国标中部分性能参数高于 ISO 指标。同时,由表 1 可以 看出,陶瓷板的标准不仅对厚度进行限制,而且对长、宽尺寸 提出了较高的要求。陶瓷板的规格(长、宽)被限制在 900×1800mm、1000×2000mm、1050×2060mm、1200×2800mm 及我国是建筑陶瓷的生产大国、消费大国和出口大国。据统计,2011 年全国各类陶瓷砖总产量约为 87 亿 m2,其中出口约10 亿 m2。随着城镇化和新农村建设的进一步推进,我国建筑 陶瓷产量继

3、续以较高的速度递增。2012 年 14 月全国建筑陶 瓷总产量近 25 亿 m2。建筑陶瓷行业在快速发展的同时,也存 在着原材料、能源的过度消耗,“三废”加剧对环境污染等问 题,严重地制约着陶瓷产业的可持续发展。2011 年 11 月,国 家工业和信息化部正式发布了建筑卫生陶瓷工业“十二五” 发展规划,其中包括重点研发与推广的节能减排技术:陶瓷 砖减薄工艺技术、成套装备;技术研发与技术改造重点:薄形 建筑陶瓷砖(板)生产及应用配套技术。因此,陶瓷薄型化、减 量化生产是建筑陶瓷行业实现节约资源、节能减排的重要途 径,也是建筑陶瓷产业未来发展的方向1。20 世纪 80 年代初,日本东丽株式会社最早

4、提出陶瓷薄 板的概念。陶瓷薄板,即一种大而薄的陶瓷砖。与普通陶瓷砖 相比,其厚度为 36mm,仅为普通陶瓷砖厚度的 1/31/4,故其 原料用量可减少 60%左右,能源节约至少 40%以上。因此,一 次烧成陶瓷薄板产品属于绿色建材产品。2004 年,国家科技 攻关项目“大规格超薄建筑陶瓷砖制造工艺及装备技术的研 究与开发”专家论证会在佛山南庄成功举行,标志着我国陶瓷 薄板项目研发顺利启动。2007 年初,广东蒙娜丽莎陶瓷有限 公司与广东科达机电股份有限公司合作,在科达机电陶瓷工 程试验中心批量生产大规格陶瓷薄板,标志着我国半干粉压 制成形大规格陶瓷薄板技术产业化推广拉开序幕,并基本具 备了工业

5、化生产的条件。随后,在佛山、山东等地,相继有陶瓷 薄板生产线投产,并生产出大规格超薄陶瓷板2。2009 年 11 月 5 日,GB/T 23266- 2009陶瓷板标准正式实施。根据国家 标准陶瓷板被定义为:厚度不大于 6mm,上表面面积不小于1.62m2,由粘土和其它无机非金属材料经成形、高温烧成等生1500×3200mm 等超大规格的陶瓷薄板 ,而将 600×1200mm、3600×900mm 等规格(长、宽)的陶瓷薄板排除在标准之外。因此,行业内对现行的陶瓷板标准还存在一些意见分歧。笔者 认为,从推动陶瓷薄板技术发展的来讲,该标准尚需作进一步 的修订补充。本

6、文所涉及的内容包括小规格尺寸的陶瓷薄板。1生产技术现状1.1 原料选择和配方组成由于陶瓷薄板规格大、厚度薄,在生产过程中易出现生坯 和成品强度低、韧性差等问题。因此,陶瓷砖的薄型化生产首 先必须在原料选择和配方设计时考虑陶瓷砖增强、增韧技术。 对于生坯强度的提高,主要采用以下几种措施:第一,选用可 塑性好,干燥强度高,品质稳定的粘土;第二,利用非全瘠性原 料(如瓷石)代替瘠性长石原料,增加坯料的可塑性,提高生坯 强度;第三,高性能坯体增强剂的应用。刘一军等人4采用自制 聚乙烯醇 PVA 改性淀粉聚合物作为添加剂,结果表明对陶瓷 薄板生坯的增强效果比氧化淀粉及羧甲基纤维素钠明显提 高。同时,周健

7、儿等人5研究发现,采用聚丙烯酸钠和改性淀粉 的复合有机添加剂能有效提高大规格超薄砖的生坯强度。普通的陶瓷砖瓷坯一般由石英、玻璃相和气孔组成,且玻 璃相的含量相对较高。因此,对于瓷坯强度的提高,主要集中 在:第一,增加瓷坯的晶相含量,减少玻璃相和气孔。刘一军等 人6选择镁 - 铝 - 硅系统,以滑石为主要原料,同时引入球土 和霞石,烧成后产品的主晶相为原顽辉石,含少量斜顽辉石和收稿日期:2013- 02- 282013 年第 2 期中 国 陶 瓷 工 业25表 1 GB/T 23266-2009陶瓷板标准主要技术指标Tab.1 GB/T 23266-2009 standards for cera

8、mic board序号项目名称技术指标吸水率瓷质板:E 0.5%;炻质板:0.5% < E 10.0%;陶质板:E > 10.0%分类1表面特性有釉陶瓷板、无釉陶瓷板表面质量至少 95%的陶瓷板其主要区域无明显缺陷2长度和宽度:±1.0 mm;厚度:±0.3mm;对边长度差: 1.0 mm;对角线长度差: 1.5mm尺寸偏差3厚度 4.0mm厚度 < 4.0mm 800N 400N瓷质板破坏强度炻质板4 750N厚度 4.0mm厚度 < 4.0mm600N400N陶质板厚度 4.0mm厚度 < 4.0mm平均值 45MPa单值 40MPa瓷质板

9、平均值 40MPa单值 35MPa断裂模数炻质板5厚度4.0mm厚度 <4.0mm平均值 30MPa单值 25MPa陶质板耐磨性地面用无釉陶瓷板耐磨损体积不大于 150mm3;地面用有釉陶瓷板表面耐磨性应不低于 3 级(转数 750 转)。6抗热震性经试验应无裂纹或剥落。7抗釉裂性有釉陶瓷板经抗釉裂性试验后,釉面应无裂纹或剥落。8用于受冻环境的陶瓷板应进行抗冻试验,经抗冻试验后应无裂纹或剥落。抗冻性9摩擦系数用于地面的陶瓷板,制造商应报告产品的摩擦系数和试验方法。10抛光瓷质板光泽度不小于 55;经耐家庭化学试剂和游泳池盐类耐化学腐蚀性试验后,无釉陶瓷板应不低于 UB 级,有釉陶瓷板 应

10、不低于 GB 级。光泽度11有釉陶瓷板经耐污染试验后,应不低于 3 级,无釉陶瓷板的耐污染性报告等级。耐污染性12釉面铅和镉的溶出量有釉陶瓷板用于加工食品的工作台面或墙面,且釉面与食品有可能接触的场所,应报告其釉面铅和镉的表面溶出量。13放射性核素限量符合 GB 6566 的要求。14弹性限度不小于 12mm。15防滑坡度用于潮湿、赤足行走的浴室、更衣室、洗衣房和卫生间等地面时,陶瓷板的防滑坡度不小于 12°。16- 方石英,玻璃相含量较少。通过研究发现,瓷坯晶相含量的增加是强度提高的主要原因。同时,以粉煤灰、铝矾土与叶腊 石等为原料,添加氟化铝为矿化剂,在相对较低的温度下合成 了莫

11、来石质的陶瓷微晶薄板。瓷坯的强度随着莫来石含量的 增加逐渐提高,当烧成温度为 1200时,试样中莫来石晶相 的含量达 95%,此时抗弯强度高达 96MPa7。第二,在瓷坯中 形成高强度的晶相,如针状莫来石、刚玉等。江宏等人8,9通过增加坯体中高岭土或高岭土类粘土的含量,提高坯体中氧化铝含量,以达到增加产品中的莫来石含量。同时,引入含锂辉 石的复合熔剂,降低烧成温度,促进坯体烧结,提高热稳定性。 烧成后,瓷坯晶相主要为石英、莫来石和 - 锂辉石。武秀兰 等人10以普通瓷质砖坯料配方为基础配方,引入熟铝矾土研 制出符合超薄瓷质砖性能要求的高强坯料配方,其瓷坯晶相 包括石英、莫来石及刚玉。周健儿等人

12、11采用传统高岭土 - 长图 1 陶瓷砖厚度概念(定性)图 2 陶瓷薄板(含减薄板)的优点Fig.1 Thickness specifications for ceramic tileFig.2 Advantages of ceramic thin board (including thinned board)中 国 陶 瓷 工 业262013 年第 2 期表 2 陶瓷板国标与 ISO 指标对比Tab.2 National and ISO standards for ceramic board序号项目国标ISO 指标厚度长度 宽度 厚度对边长度差 对角长度差 吸水率 破坏强度 断裂模数 耐磨性

13、 抗热震性 抗冻性 抗釉裂性 耐化学腐蚀性 耐污染性放射性核素限量 弹性限度 防滑坡度16 mm±1.0mm±1.0mm±0.3mm1.0mm1.5mm0.5%平均值800N45MPa3 级 经试验无裂纹和脱落 经试验无裂纹和脱落 经试验无裂纹和脱落 不低于 GB 级不低于 3 级IRa1.0,Iy1.03,A 类12mm12°-±0.6mm±0.6mm±5%-0.5%平均值700N35MPa- 经试验无裂纹和脱落 经试验无裂纹和脱落 经试验无裂纹和脱落不低于 GB 级 不低于 3 级-尺寸偏差234567891011121

14、314石 - 石英体系,通过引入含锂瓷石,研制出适合大规格超薄砖生产的基础配方。同时添加 30%的 - Al2O3 微粉,将瓷坯的 抗折强度从 60MPa 提高到 140MPa。 王晓兰12 通过引入1020%的针状硅灰石 (长度为 0.51.2 mm,长宽比为 30 以 下),不但能增加陶瓷薄板的强度和韧性,而且能降低烧成温 度,缩短烧成周期。此外,谢志军等人13将日用瓷 - 高石英瓷 的工艺特点融合到建筑陶瓷,研制出一种大规格高石英透光 陶瓷板材,与天然石材及人造石板材相比,该板材在理化性能 和成本价格上具有明显的优势,具有良好的市场前景。表 3 和表 4 所示分别为普通陶瓷砖与几种不同类

15、型陶瓷 薄板瓷坯化学组成及晶相组成对比。从表中可以看出,现有的 陶瓷薄板组成与普通陶瓷砖有较大差异。对于相同 SiO2- Al2O3-Na2O/K2O 体系的普通陶瓷砖和陶瓷薄板,陶瓷薄板组成中Al2O3 含量相对较高。主要是在配料时,选择了一些高铝类粘 土或者直接添加工业氧化铝,从而增加制品中莫来石的含量, 以达到提高产品的弹性和断裂模数的目的。但是坯体中 Al2O3 含量的增加,不但提高了烧成温度,而且也提高了瓷坯的热膨 胀系数,因此,常采用热膨胀系数很低的含 Li2O 类原料代替 部分含 K2O 和 Na2O 的长石类原料。同时,为了拓宽陶瓷薄板 的应用范围,建筑陶瓷行业将日用瓷中的镁质

16、瓷6、高石英质 瓷14、骨质瓷15等配方进行优化,使其适应于建筑陶瓷薄板生 产工艺,制备出一系列兼具其他功能的高性能陶瓷薄板,具体 化学组成和晶相组成详见表 3 和表 4。1.2 生产工艺技术与设备2013 年第 2 期中 国 陶 瓷 工 业27表 3 普通陶瓷砖与陶瓷薄板化学组成比较Tab.3 Chemical composition of conventional ceramic tile and ceramic board不同类型陶瓷薄板化学成分普通陶瓷砖16 大规格超薄瓷质砖8大规格强化陶瓷板6半透光性陶瓷薄板14,15莫来石微晶陶瓷薄板7SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaO M

17、gO K2O Na2O Li2O ZnO BaO P2O5NaF+KF69.0318.770.630.210.390.822.382.75-60.5925.530.570.460.371.061.752.160.88-58.469.620.190.053.0821.541.431.62-71.615.2-3.81.02.84.6-1.0-62.813.7-7.50.55.23.3-1.45.6-34.358.80.9-2.52.0-1.6表 4 普通陶瓷砖与陶瓷薄板晶相组成比较Tab.4 Crystal phase composition of conventional ceramic til

18、e and ceramic board晶相组成名称相图体系主晶相次晶相普通陶瓷砖16大规格超薄瓷质砖8大规格强化陶瓷板6石英石英 原顽辉石 石英 磷酸三钙 莫来石莫来石莫来石 斜顽辉石 - 方石英钙长石 钙长石-SiO2- Al2O3- Na2O/K2OSiO2- Al2O3- Na2O/K2O SiO2- Al2O3- MgO SiO2- Al2O3- CaOSiO2- Al2O3- CaO- P2O5SiO2- Al2O3陶瓷薄板半透光性陶瓷薄板14,15莫来石微晶陶瓷薄板7目前,陶瓷薄板的生产主要有干法和湿法两种工艺,主要的差异体现在陶瓷薄板的成形工艺 (详见表 5)。对于干法工 艺,现

19、有皮带干压成型和模具干压成型两种,其基本流程相似(详见图 3),即传统的陶瓷生产方式。其优点是生产效率高, 人工少、废品率低,生产周期短,生产的产品密度大、强度高, 适合大批量工业化生产。但该法受压机吨位、模腔和压制工作 台尺寸等限制,传统的模具干压法,最大尺寸只能做到 1200mm, 且压制过程粉尘较大。另一种是湿法工艺,即传统的挤压 / 滚 压成形,具体工艺流程如图 4 所示。湿法成型,从成型到产品 烧成结束,整个过程没有粉尘污染,可达到清洁生产的效果。 目前,大部分的欧洲陶瓷薄板采用的是挤压成型,而国内如 BOBO 陶瓷薄板、蒙娜丽莎的 PP 板均采用干压成型。此外,流延法(又称带式浇注

20、法或刮刀法)是一种制备大 面积、薄平陶瓷材料的重要成型方法17。其成型工艺包括浆料 制备、成型、干燥、剥离基带等过程(见图 5)。由于流延法一般 用于制造超薄型陶瓷制品,因此坯料的细度、粒形要求比较高。粒度越细,粒形越圆滑,流动性越好,薄坯的质量越高。根据流延法的工艺特点,可做小于 1mm 厚度的陶瓷薄板,像墙 纸一样,可作室内装修,即“陶瓷墙纸”。因此,该技术对传统建 筑陶瓷行业是一个新的革新技术,其发展前景较好。配套装备的成熟是陶瓷薄板大规模生产的前提。目前,干 法工艺在国内薄板与薄砖的生产中已非常成熟,其中广东科 达机电股份有限公司(KEDA)能提供大规格干粉成形陶瓷薄 板整线装备与技术

21、,包括日产分别为 3000m2 和 6000m2 的生 产线,产品规格为 900×1800mm,厚度为 3.55.5mm,成品率 可达 95%。近日,广东摩德娜科技股份有限公司(MODENA) 对外宣称已成功研制出挤出法一次烧大规格陶瓷薄板的全套 工艺技术和成套装备,填补了国内湿法制备大规格陶瓷薄板 的空缺。该套设备所制备的陶瓷薄板厚度仅 35mm,规格尺寸 可达到 1200×1800mm,生产过程粉尘少,且比同样厚度的干 压陶瓷板密度高。表 6 所示为国产干法和湿法生产陶瓷薄板 关键设备。图 4 挤压 / 滚压成形陶瓷薄板制备工艺图 3 干法成形陶瓷薄板制备工艺Fig.4

22、 Manufacturing ceramic thin board by extruding orFig.3 Manufacturing ceramic thin board by dry pressingroller pressing图 5 流延成形工艺流程Fig.5 Tape casting中 国 陶 瓷 工 业282013 年第 2 期表 5 陶瓷薄板成形方法比较Tab.5 Forming methods of ceramic thin board成型方法坯料类型水分要求成本最大成形尺寸备注皮带干压模具干压半干粉料半干粉料干法成形低最大产能 6000m2/d37%900×180

23、0mm滚压成形挤压成形 流延成形塑形泥料塑形泥料 悬浮浆料国内:1200×2800mm国外:1500×3200mm-低最大产能 3000m2/d1922%湿法成形高适合厚度小于 3mm-表 6 国产干 / 湿法生产陶瓷薄板关键设备Tab.6 Key equipment for manufacturing ceramic thin board by dry/wet pressing in China方法关键设备名称备注MODULO6800 压机薄板烧成辊道窑一种生产超薄大规格陶瓷砖的成型压机,ZL 03222998.4大规格薄板陶瓷砖烧成辊道窑,ZL200720187202.

24、7干法生产(KEDA)EKK4500 挤出机MFP 薄板窑炉真空度达 - 0.9bar,挤出压力高达 2230bar产品薄至 4mm 可保证其平整度湿法生产(MODENA)1.3 产品技术性能指标目前,国内对陶瓷薄板性能测试标准主要按照国标GB/T3810- 2006 陶瓷砖试验方法进行,详见表 7 所示。现行的陶瓷板国家标准的性能指标见表 1 所示。表 8 和表 9 所示分别为两个不同品牌陶瓷薄板性能。1.4 节能减排的效果建筑陶瓷生产需要消耗大量的矿物原料和燃料动力,为 了促进建陶行业的节能,我国于 2008 年 6 月 1 日开始执行的2013 年第 2 期中 国 陶 瓷 工 业29表

25、7 陶瓷薄板性能测试方法参照标准Tab.7 Standards for testing methods of ceramic thin board序号国家标准号标准名称(陶瓷砖试验方法)第 2 部分:尺寸和表面质量的检验第 3 部分:吸水率、显气孔率、表观相对密度和容重的测定 第 4 部分:断裂模数和破坏强度的测定第 6 部分:无釉砖耐磨深度的测定 第 7 部分:有釉砖表面耐磨性的测定第 9 部分:抗热震性的测定第 11 部分:有釉砖抗釉裂性的测定 第 12 部分:抗冻性的测定第 13 部分:耐化学腐蚀性的测定 第 14 部分:耐污染性的测定第 15 部分:有釉砖铅和镉溶出量的测定 建筑陶瓷放

26、射性核素限量 建筑饰面材料镜面光泽度测定方法12345678910111213GB/T3810.2- 2006GB/T3810.3- 2006GB/T3810.4- 2006GB/T3810.6- 2006GB/T3810.7- 2006GB/T3810.9- 2006GB/T3810.11- 2006GB/T3810.12- 2006GB/T3810.13- 2006GB/T3810.14- 2006GB/T3810.15- 2006GB6566GB/T13891表 8 陶瓷薄板(PP 板)性能参数Tab.8 Properties of ceramic thin board (PP boar

27、d)序号项目性能参数序号项目性能参数产品规格吸水率 燃烧性能 密度 莫氏硬度 破坏强度 断裂模数 耐磨性 抗热震性 抗冻性 摩擦系数 耐污染性放射性核素限量IRa=0.70、Iy=1.30,A 类抛光面:73 哑光面:7 耐低浓度酸碱:ULA 耐高浓度酸碱:UHA耐化学试剂和游泳池盐类:UL22mm15°4.93×10- 6- 10.15123456789101112900×1800×5.5mm0.04% A1 级(不燃性)2.38g/cm37 级 平均值:1172N 平均值:64MPa磨损体积102mm3 无裂纹和脱落 无裂纹和脱落 干法:0.42 无

28、釉:5 级13光泽度14耐化学腐蚀性15弹性限度防滑坡度 热膨胀系数 泊松比16171819弹性模量2067GPa建筑卫生陶瓷产品单位能源消耗限额 强制性标准 (见表10),提高了行业的技术门槛,也对陶瓷砖生产企业提出了更 高的要求。2008 年 9 月,中国陶瓷工业节能减排高层论坛会在 西安召开,最终达成共识:陶瓷薄型化、减量化生产,是未来陶 瓷的发展方向。根据咸阳陶瓷研究设计院对建陶行业调研结果显示18,(具体分析结果如表 11 所示),生产优质抛光砖产品耗能最大, 如果陶瓷砖厚度在原有的基础上减少3mm,则每年可节约大量的 资源和能源,其中燃料消耗量平均减少 1.49kgce/m2,同比

29、减少29%;耗电量平均减少 1.52kW.h/m2,同比减少 28%。同时,根据行业专家徐平薄砖节能减排计算书计算,以 厚度为 11.3mm 的瓷砖为例,减薄到 5.5mm 的瓷砖每平方米能节省 5.6779 千克标煤。广东蒙娜丽莎陶瓷薄板线为行业节能减排树立了标杆,相关评估部门对其薄板产品的评估为:与 传统资质抛光砖相比,节约原材料 75%,节水 63.2%,综合能 耗降低 58.82%,SO2 减排 59.5%,CO2 减排 58.8%1。广东摩德 娜科技股份有限公司成功研制的湿法挤出成形薄板工艺,产 品厚度小于 5.5mm,单位质量仅为 610kg/m2,与传统的 7mm 以上厚度、单位

30、质量超过 14kg/m2 的内墙砖相比,可节约原料2957%;与传统 1015mm 厚度、单位质量 2232kg/m2 的抛 光砖相比,可节约原料 6073%,此外,湿法挤出成形避免了干 法成形的粉尘污染。由此可见,陶瓷砖行业的节能潜力很大, 陶瓷砖薄型化是陶瓷行业发展的一种必然趋势。1.5 国内生产企业概况中 国 陶 瓷 工 业302013 年第 2 期表 9 陶瓷薄板(BOBO 板)性能参数Tab.9 Properties of ceramic thin board (BOBO board)序号项目性能参数序号项目性能参数产品规格吸水率 破坏强度 断裂模数 耐磨性 抗热震性 抗冻性抗釉裂性

31、耐化学腐蚀性 耐污染性放射性核素限量 弹性限度无裂纹和脱落GA 级3 级IRa=0.40、Iy=0.89,A 类19mm1234567600×1200×4.8mm0.08%908N77MPa6 级 无裂纹和脱落 无裂纹和脱落89101112防滑坡度1320°表 10 建筑陶瓷单位产品能耗限额Tab.10 Energy consumption limit for per unit of building ceramic product新建企业准入值先进值产品类型综合能耗(kgce/t)综合电耗(kW.h/t)综合能耗(kgce/t)综合电耗(kW.h/t)抛光砖炻质

32、釉面砖 瓷质釉面砖 陶质釉面砖330260330280380350380340300220300240320280320260表 11 建筑陶瓷(减薄前后)单位产品能耗对比Tab.11 Energy consumption per unit of building ceramic product before and after thinning平均厚度(mm)单位燃耗(kgce/m2)单位电耗(kW.h/m2)单位综合能耗(kgce/m2)产品类型减薄前减薄后减薄前减薄后减薄前减薄后减薄前减薄后抛光砖炻质釉面砖 瓷质釉面砖 陶质釉面砖8.013.58.510.08.512.57.512.06

33、.010.55.57.05.59.55.07.07.235.603.953.715.683.732.822.299.525.063.423.577.483.372.452.208.406.224.374.156.604.153.122.56据报道,早在十年前山东就有企业开始生产薄板,但因为技术、市场、应用等问题未获成功。2005 年 10 月,广东蒙娜丽 莎陶瓷有限公司开始组建研发团队,正式启动大规格建筑陶 瓷薄板项目。2007 年蒙娜丽莎陶瓷正式开始批量生产,并于2008 年正式推向市场。随后,BOBO、亚细亚、新中源等也宣布 推出薄板产品。根据近期行业热点技术沙龙系列活动提供的 陶瓷薄板资

34、料显示,目前国内大约已有 16 家企业在上薄板生 产线,总共生产线 24 条,日产量达 14 万平方米,主要集中在 广东、浙江、江苏等地。其中,蒙娜丽莎陶瓷最早开始生产薄 板;楼兰于 2011 年底投产,并于今年 3 月开始把现有畅销的 传统产品全部改薄;湖北金海达、马可波罗、金意陶三家均是2012 年初投产。同时,新中源薄板生产线达 6 条,是所有企业 当中上线最多的企业,并于今年初全部投产。常规产品中厚度 最薄的为湖北金海达生产的薄板,仅有 3mm,除箭牌、城东两 家产品厚度为 6mm 外,其余企业产品厚度均低于 5.5mm(详见表 12 所示)。此外,我国已经确定 2020 年碳排放量比

35、 2005 年降低4045%的目标。由此可预言到 2020 年前,国内普通陶瓷产品 将减少一半以上,未来将更多地为新型绿色环保建材所替代, 陶瓷薄板的市场发展前景看好。因此,陶瓷薄板的投入将会继 续增加。据悉,福建申鹭达集团计划投资 10 亿,建 12 条陶瓷 薄板生产线,首条薄板生产线预计 2012 年底前建成,2013 年 春节后点火正式投入生产,计划 2014 年底前将 12 条生产线 全部建好,主要用于卫生间配套和工程。同时,BOBO 陶瓷相 关负责人透露,将投资 8.5 亿元在广西北流建设陶瓷薄板生 产基地,预计 6 条生产线,年产 2250 万 m2 的生产规模,主推 产品规格 1

36、000×3000×3mm 和 1200×1200×3mm。但是,目 前国内薄板企业在装饰和成品率方面还存在问题,而且市场 培育方面不足,在市场终端仍属概念性产品。因此,目前国内 各家企业的薄板生产线多为一条。2013 年第 2 期中 国 陶 瓷 工 业31表 12 国内上线陶瓷薄板的企业简况Tab.12 Ceramic thin board manufacturers in China序号公司简称上线时间产品规格备注广东蒙娜丽莎陶瓷广东 BOBO 陶瓷 广东新中源陶瓷 广东佛山楼兰陶瓷 广东马可波罗陶瓷 广东金意陶陶瓷(广东)阿联酋 RAK 陶瓷 广东东

37、鹏陶瓷 广东汇亚陶瓷 广东佛山欧神诺陶瓷 广东佛山箭牌瓷砖 湖北金海达陶瓷 浙江杭州诺贝尔陶瓷 山东亚细亚陶瓷(江苏)日本 TOTO山东淄博城东陶瓷2 条线,E0.5%2 条线,E0.5%6 条线,E0.5% E0.5% E0.5%1 条线,E0.5%1 条线,E10% E0.5% E0.5% E0.5% E0.5%2 条线,E0.5% E0.5% E0.5%1 条线,E0.5%1 条线,E10%12345678910111213141516200720092009201120122012-2012-20092010-900×1800×3.5 mm、900×180

38、0×5.5 mm600×1200×4.8 mm600×600mm、600×1200×4.85.5 mm600×900mm、600×1200× 5.5 mm600×1200× 5.5 mm600×1200× 5.5 mm300×600mm、300×900× 5.5 mm600×900× 5.5 mm600×1200× 5.5 mm600×1200× 5.5 mm厚度 6 mm60

39、0×600mm、600×1200×34.8 mm600×900mm、600×1200× 5.5 mm600×1200× 5.5 mm600×1200×5 mm厚度 6 mm1.6 国外生产企业概况最早提出陶瓷薄板概念的是上世纪 80 年代初的日本。2002 年,由意大利的 System 公司首创薄板技术,开始实现陶 瓷薄板的工业化生产。2006 年,西班牙也成功开发陶瓷薄板相 关的技术。随后,欧美其他国家,如墨西哥等地区相继推出陶 瓷薄板。截止 2007 年,欧洲 70%以上的陶瓷品牌都有陶瓷薄

40、 板产品问世,目前陶瓷薄板在欧洲占据了很大的市场比例,陶 瓷薄板与喷墨一起成为国际陶瓷展的两大热点。意大利是第一个发明陶瓷薄板技术的国家,在原材料的 处理、成形技术等方面更成熟,因此,在陶瓷薄板技术上具有 明显优势。据行业媒体介绍,目前意大利至少有 4 个集团公司 拥有陶瓷薄板生产线并推出了相应的薄板产品,其次是西班 牙和土耳其等国家。表 13 所示为意大利 System 公司在全球 建厂状况。对比国外的陶瓷薄板企业,国内的实际产能已经超 过了意大利和西班牙等国家。此外,陶瓷薄板的铺贴成本较高、难度高。同时,部分消费者认为“减薄就是偷工减料”,担心减薄后产品的实用性,这种心理 也阻碍了薄板市场

41、的推广。在陶瓷薄板的应用推广方面,目前工程渠道是主流。陶瓷 薄板在终端更多地是运用在需要大规模装饰的场所,如高级 写字楼、商业地产、工业厂房的外墙;会所、茶馆、卫浴、卧室、 俱乐部、背景墙、个性专卖店的内墙;高级会议场所、大厅地 面、公共图书馆、高级酒店、办公室的地面等。如佛山市南海区 海八路金融隧道工程项目,路线全长 2.08km,整个隧道侧墙 和中墙均采用干挂陶瓷薄板(1800×900×5.5mm)进行装饰, 环保性能和装饰效果获得普遍认可。在陶瓷薄板尺寸规格方面,行业预测今后最流行的应该 是 600×1200mm 以下的规格。因为这个规格和传统厚砖规格 差不

42、多,转产最容易,只需在配方上稍作调整即可实施,且喷 墨印花技术在这个规格上更容易操作。在陶瓷薄板成形方面,被使用最多的将是模具成型。因为 这种成形方式更快,产量更大且与传统厚砖成型方式差不多, 获取原料便捷,转产容易。陶瓷薄板传统的接触式印花装饰,成品率较低。非接触式 陶瓷喷墨装饰技术的广泛应用,为薄板持续减薄和提升成品 率提供技术支撑,使得陶瓷薄板的装饰逐渐多样化。但与传统 瓷砖产品不同的是,陶瓷薄板并非花色越多越好,而应根据市 场需求有针对性地推广。与瓷砖仿石材产品风靡的情况不同, 陶瓷薄板产品纯色系的产品更受欢迎,使得建筑装物更具整 体装饰效果。在陶瓷薄板铺贴方面,主要有干挂和湿法铺贴,

43、其中湿法2市场与前景分析陶瓷薄板是一种优质绿色建材,但目前市场接受程度依然不高。佛山陶瓷行业协会秘书长尹虹表示,陶瓷薄板肯定是 未来瓷砖的发展趋势,但要与传统厚砖抗衡仍需 35 年的时 间,目前仍处于市场培育期。从陶瓷薄板市场来看,一般咨询 的较多,购买的较少,其主要原因在于价格。与同尺寸规格的 普通陶瓷砖相比,陶瓷薄板的售价高达 4002000 元 /m2,是普 通瓷砖的 210 倍。既然陶瓷薄板在生过程中比传统陶瓷砖更 省原材料和能耗,其价格高出普通砖数倍以上令人难以接受。图 6 陶瓷薄板的市场推广影响因素图 7 陶瓷薄板主要应用领域Fig.6 Factors affecting the

44、marketing of ceramic thin boardFig.7 Main application areas of ceramic thin board中 国 陶 瓷 工 业322013 年第 2 期表 13 意大利 System 公司在全球建厂状况(统计到 2011 年)Tab.13 Factories of System S. p. A around the world (up to 2011)序号公司名称国家起始年份规格尺寸(mm)生产线数量生产能力(百万 m2/ 年)变化趋势备注墙、地、贴面、室内装饰、家具、太阳 能、卫生洁具,E0.5 %墙、地、贴面、室内 装饰,E0.5

45、%墙、地、贴面、室内 装饰,E0.5 %墙、地、贴面、室内装 饰、家具,E0.5%墙、地、贴面、室内装 饰、家具、太阳能、卫 生洁具,E0.5 %意大利4 条1LAMINAN20051000×30001.61.8+18%KALEBO-DUR土耳其1 条220061000×30000.722%Aprox+10%西班牙1 条3LEVANTINA20071000×30000.85西班牙1 条4THESIZE200820091000×30000.8-意大利2 条5PANARIA20091000×30001.0+14 %墙、地、贴面、室内装饰、家具、太阳

46、能、卫 生洁具,E0.5%, 厚 3mm、6mm20112012(估计)意大利OEM(可能)6FIANDRE1500×3000-墙、地、贴面、室内装饰、家具、太阳能、卫 生洁具,E0.5 %泰国1 条7-20111000×30000.80.85-表 14 国内外陶瓷薄板产品比较Tab.14 Ceramic thin board by Chinese and foreign producers序号项目中国意大利 / 西班牙123456规格厚度厚度 压机 背面 表面 吸水率600 × 1200 mm、900 × 1800 mm5.5mm(正常生产)3800

47、吨、6800 吨 无增强 光亮(抛光)为主 E0.5%1000 × 3000 mm、1200 × 3600 mm、1200 × 4800 mm3.0 mm(正常生产),36 mm GEA2600、GEA3300 有机玻璃纤维增强 全部为亚光产品 E0.5%2013 年第 2 期中 国 陶 瓷 工 业33铺贴的成本仅为干挂的 1/4,但湿法铺贴难度较大。国外对于薄板湿法铺贴采用:在薄板下面铺一层玻璃纤维,一方面增强 其粘接性,另一方面增加了薄板本身的耐冲击性,此外还能使 得薄板即使剥落摔在地上也不会散开一地碎屑。 意大利 System 公司在 Lamina 薄板生产

48、后期已经加上该工艺和设 备。因此,在湿法铺贴方面国内可以借鉴。在薄板的标准方面,现行的标准并不适合整个行业的发 展。随着更多的陶瓷企业加入薄板行列,以及薄板推广自身的 需求,现行薄板标准必须作全面的修订。总之,随着原材料成本的提高,加上国家对高耗能、高污 染行业(尤其是建陶行业)的诸多限制,迫使国内建陶行业积 极转型,越来越多的陶瓷企业将会投入到陶瓷薄板生产中。在 国家政策性的引导下,越来越多的工程建设的低碳环保意识 会逐渐增强,对建材产品节能标准的要求也越来越严格,在一 定程度上会刺激陶瓷薄板的需求,陶瓷薄板也将成为未来工 程装饰的主流建材产品。制;湿法工艺过程没有粉尘污染,生产更清洁。(7

49、)流延法是一种制备大面积、薄平陶瓷材料的重要成型 方法。可做小于 1mm 厚度的陶瓷薄板,可作室内装修,即“陶 瓷墙纸”。因此,该技术对传统建筑陶瓷行业是一个新的革新 技术,其发展前景较好。(8)广东科达机电股份有限公司能提供大规格干粉成形 陶瓷薄板整线装备与技术,产品规格为 900×1800mm,厚度 为 3.55.5mm。广东摩德娜科技股份有限公司成功研制出挤 出法一次烧大规格陶瓷薄板的全套工艺技术和成套装备,该 套设备所制备的陶瓷薄板厚度仅 35mm,规格尺寸可达到1200×1800mm,生产过程粉尘少,且比同样厚度的干压陶瓷 板密度高。意大利 Lamina 陶瓷薄板

50、尺寸有 1000 ×3000 ×36mm、1200×3600×36mm 和 1200×4800×36mm,国外 产品规格比国内的大。(9)根据计算结果表明:陶瓷砖厚度在原有的基础上减少3mm,每年可节约大量的资源和能源,其中燃料消耗量平均减 少约 1.49kgce/m2,同比减少 29%;耗电量平均减少约 1.52kW. h/m2,同比减少 28%。由此可见,陶瓷砖薄型化节能潜力很大。(10)根据相关资料,目前国内大约已有 16 家企业在上薄 板生产线,共有生产线 24 条,日设计产能达 14 万平方米,但 实际达不到,只有几个工厂在

51、真正生产,而且产大于销,不平 衡。主要集中在广东、浙江、江苏等地。其中,蒙娜丽莎陶瓷最 早开始生产薄板;新中源是所有企业当中上线最多达 6 条;湖 北金海达生产的薄板厚度最薄,仅 3mm。但国内薄板企业在 装饰和成品率方面还存在问题,且市场培育方面不足,在市场 终端仍属概念性产品。因此,目前国内各家企业的薄板生产线 多为一条。(11)目前,全球有 6 个企业拥有 10 条 Lamina 陶瓷薄板 生产线并推出了相应的薄板产品,其规格尺寸比国内的大,年3讨论与结论(1)随着陶瓷资源过度消耗、能源紧缺、环境污染等,建陶企业的生产成本和环保压力日益增大,开发环境友好型的陶 瓷产品,已成为陶瓷产业可持

52、续发展的必然选择。陶瓷薄型 化、减量化生产是建筑陶瓷行业实现节约资源、节能减排的重 要途径,也是建筑陶瓷产业未来发展的方向。(2)陶瓷砖的薄型化生产必须在原料选择和配方设计时 考虑陶瓷砖的增强和增韧技术。对于生坯强度的提高,可选用 可塑性好、干燥强度高、品质稳定的粘土;其次,可利用非全瘠 性原料(如瓷石)代替瘠性长石原料,增加坯料的可塑性;此 外,应用合理的高性能坯体增强剂。配方设计时,应尽量减少 坯料的烧失量,一般控制在 4 %以内。(3)对于陶瓷薄板瓷坯强度的提高,可采用以下措施:第 一,增加瓷坯的晶相含量,减少玻璃相和气孔;第二,在瓷坯中 形成高强度的晶相,如针状莫来石、刚玉相等。(4)

53、陶瓷薄板组成与普通陶瓷砖有一定的差异。对于传统 粘土 - 石英 - 长石体系的陶瓷薄板,主要通过增加组成中 Al2O3 含量,从而增加制品中莫来石的含量,以达到提高产品 的弹性和断裂模数的目的。同时,采用热膨胀系数低的含 Li2O 类原料部分代替含 K2O/Na2O 的长石类原料,降低烧成温度和 瓷坯的热膨胀系数。(5)日用瓷中的镁质瓷、高石英质瓷、骨质瓷等体系可被 应用于建筑陶瓷薄板行业,通过优化配方,使其适应建筑陶瓷 薄板生产工艺,可制备出一系列兼具特殊功能的高性能陶瓷 薄板。目前,国内陶瓷薄板生产线一般仍用 SiO2- Al2O3- Na2O- K2O 四元系统,意大利 Lamina 坯

54、料也采用 SiO2- Al2O3- Na2O- K2O 方案,但组成中的 Na2O 含量较高。(6)陶瓷薄板的生产主要有干法和湿法两种工艺,主要的 体现在成形工艺。干法成形效率高、产量大,但干压法受压机 吨位、模腔和压制工作台尺寸等限制,成形最大尺寸受到限设计产能约 9501000 万 m 。对比国外的陶瓷薄板企业,国内2的实际产能已经超过了意大利和西班牙等国家。(12)从陶瓷薄板市场来看,目前市场接受程度依然不高。 其主要原因在于价格高,是普通瓷砖的 210 倍,陶瓷薄板的 营销渠道还没有成熟,且陶瓷薄板的铺贴成本较高、难度高。 同时消费者担心减薄后产品的实用性,另外,陶瓷薄板并没有 给消费者带来明显的增值,多种因素阻碍了薄板市场的推广。(13)在陶瓷薄板的应用推广方面,目前工程渠道是主流, 陶瓷薄板在终端更多地是运用在需要大规模装饰的场所。在 陶瓷薄板尺寸规格方面,行业预测今后最流行的应该是600×

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