朱振峰
(陕西科技大学材料科学与工程学院,陕西西安710021)
中国是世界上日用和建筑陶瓷及卫生陶瓷的生产大国,据相关统计资料报道,2010年前11个月陶瓷砖总产量73.6亿平方,比2009年同期增长21.5%。由此可见,作为上述陶瓷产品装饰材料的陶瓷色料及相关原辅材料,如陶瓷釉料、化妆土、硅酸锆等的需求量是十分惊人的。就陶瓷色料而言,据初步统计,中国每年需用的陶瓷釉用色料超过8万吨,坯用色料超过16万吨,色料全行业的年产值约20亿元。我国拥有色釉料及原辅材料企业2000多家。其中专业研发产品、销售和技术服务的科工贸一体化企业500家,上规模的知名品牌企业有50多家。行业中较有独立开发能力、规模较大、在国内外有一定影响力的知名企业有10多家,其产品质量大致达到国际市场上同行业产品的相当水平,但由于价格较低,在性价比上有一定优势,因而具有较强的国际竞争力,近年来出口量呈逐年增长的趋势。就佛山、潮州两大色釉料产区而言,仅生产的仿古砖色釉料就占全国产销值的70%以上,是目前世界上最大的仿古砖色釉料生产和出口基地。
随着行业内分工的细化和陶瓷色料生产专业化、机械化、品质控制规范化的发展趋势和要求,作为陶瓷装饰用的色釉料生产,基本上摆脱了二十世纪八十年代以前大部分由陶瓷生产厂家自行生产、自给自足的模式,从二十世纪九十年代起,中国陶瓷色釉料的生产和供应开始进入专业化生产的轨道,作为一个独立的产业从陶瓷生产厂家中分离出来,成为陶瓷制品生产厂家的原辅材料供应商和陶瓷色料的专业生产厂家。本文从我国色釉料行业的现状、发展趋势及技术创新等角度进行分析评述,仅供专家、同行参考。
2010年,由于国内各地产区大上陶瓷生产线拉动了内需,以及东南亚、中东、南美洲、东欧、非洲陶瓷产业的蓬勃发展,我国色釉料特别是仿古砖色釉料行业进入稳定发展时期。目前,金属釉、全抛釉以及不透水熔块、不透水化妆土、辊印色料、辊筒印刷粉、辊筒印釉已经进入成熟稳定的发展阶段。向下游陶瓷产业延伸应用设计服务,稳定品质、降低成本、蓄势而发是目前国内色釉料产业发展的主流。出现了一批行业骨干企业,这些企业多集中在陶瓷生产产区,特别是广东省的佛山和潮州地区,其中位于广东佛山及周边地区的有广东三水大鸿制釉(台资企业属中国制釉公司),佛山大宇新材料有限公司、广东省万兴无机颜料有限公司、佛山市正大制釉有限公司、佛山市中冠陶瓷釉料有限公司、中山市华山陶瓷原料公司、佛山市南海禾合高新材料有限公司、佛山市金鹰陶瓷颜料有限公司、佛山市华宝陶瓷原料厂等。广东省潮州地区的有广东省潮州市三原实业有限公司、广东省潮州市丰业实业有限公司、潮州市宝石陶瓷化工有限公司、广东省潮州市化工一厂、潮州市枫溪区枫一陶瓷色釉料颜料厂等;福建省泉州地区有福建泉州市力科陶瓷材料有限公司等。山东地区有山东省淄博Ferro陶瓷颜料有限公司(由山东省硅酸盐研究院和美国Ferro公司合资),华东地区有江苏省宜兴拜富色釉料有限公司、Ferro(苏州)新型材料有限公司、浙江省升华集团德清县华源颜料有限公司、江西省景德镇大千色釉料有限公司等,湖南省有醴陵市科兴实业有限公司等。
在国内化工色釉料企业大举进军国际市场的同时,国外不少知名品牌也加紧在中国设立生产基地。西班牙陶丽西化工色釉料品牌是全球性的跨国公司,该公司在苏州设厂多年,研制出一系列色釉料制品及相关原料和添加剂,并向客户承诺提供优化设计方案和有关生产控制技术的支持,显示出高档色釉料在陶瓷应用领域的良好前景。此外,国际生产陶瓷色釉料、熔块的一些著名厂家也在华东地区设有分厂或分公司,如陶丽西(TORRECID)、爱斯玛格拉斯(EsmalSlass)、庄兴-万丰(Johnsonmetthy)、卡罗罗比(Colorobbia)、昆米赛(Quimicer)、美国的福禄(Ferro)、卡罗比亚等,地点多设在华东的苏州、昆山和上海附近。国外知名品牌的进入,将提升国内色釉料市场的竞争层次,推动国内色釉料产业的升级。这将改变长期以来国产色釉料无国际品牌,出口单价偏低、利润空间越来越少的被动局面。在金融危机中挣扎的欧洲先进陶瓷企业为摆脱危机,已开始重视作为世界第一大陶瓷生产、消费及出口的中国市场,寻求与中国市场合作的机会。虽然高成本制约了欧洲色釉料企业进入中国,但中欧双方的合作前景仍被看好。越来越多的国外色釉料企业意识到中国市场的重要性,欧洲色釉料企业与中国陶瓷企业合作的机会将越来越多。欧洲与中国的色釉料企业之间的差距不在于其质量,而在于管理理念。由于国内部分色釉料企业的产品质量已接近于欧洲,且成本较低,欧洲色釉料企业也会来中国采购,中国的色釉料具有竞争力。但对比欧洲色釉料企业,目前绝大多数国内色釉料企业在基础研发的成本投入并不大,只看到眼前利益而忽略了产品核心竞争力的维护。国内外色釉料企业在研究设备上的投入至少相差了10倍。要提升产品的核心竞争力,为企业创造更大的价值,欧洲色釉料企业的管理精髓值得我们学习。
高档仿古砖金属釉是国外市场的主流产品和国内市场的主导产品。道氏制釉推出“抛金系列”之“炫光系列”、“极光系列”,展示了金属与陶瓷结合抛光钢板纹理清晰的炫目光泽,把金属釉的传统概念向前推进了一大步。
台湾企业星谊釉料,并不以量取胜,但却在行业内占据重要地位,特别是在仿古砖领域,其先进技术走在行业前列。星谊依托欧洲先进技术和资源,加上自己庞大的自主研发创新团队,星谊成为了高端陶瓷供应商中的领头羊。2010年,星谊与欧洲著名设计公司Tecnografica及釉料公司Smalticeram合作,在中国市场着重推广喷墨材料。
大宇制釉拥有自己的矿山及色釉料生产基地,成立了佛山市装饰工程技术研究开发中心,设立了网版制作及设计中心,大宇制釉研究中心。大宇制釉技术服务部等营销服务网络布局全国各地。近年来销售网络遍布欧洲(意大利、西班牙、德国等),非洲(埃及、尼日利亚等),亚洲(越南、孟加拉、沙特阿拉伯等)等国家和地区。开发高档金属釉系列产品拓展市场势如破竹。
大鸿制釉推出的皮纹釉仿古砖系列,在瓷砖的生产工艺上突破了过去需要立体模具产生皮纹褶皱效果,改为使用丝网印刷就能产生皮革的质感。这替代了过去依赖模具雕刻的工序,大大地简化了生产工艺及降低成本,使皮纹釉瓷砖具有复古、典雅、时尚的家居装饰风格。今年以来,大鸿制釉仿古砖色釉料销售额达3亿多元。
康立泰釉料公司推出的金壁墙砖系列,营造出金碧辉煌的装饰效果,迎合了中东、东南亚等地客商对金饰产品情有独钟的特殊需要。康立泰釉中彩仿古砖系列,釉面下的裂纹线条酷似天然石材,装饰效果极佳,从而热销国内外市场,其中出口占4成以上,效益显著。
佛山明可丽尔陶瓷科技有限公司自立研制、自主产权的发光釉取得重大突破,成功开发出发光陶瓷和发光玻璃釉料及其相关产品且实现批量生产,这标志着发光瓷板将以新型陶瓷材料进入市场,对我国陶瓷市场地位的提升有着积极的促进作用。
节能减排、低碳环保是陶瓷行业生存发展的头等大事,随着全抛釉仿古砖盛装亮相,其身价大增,享誉国内外市场。近年来以耐磨釉面为标志的全抛釉面瓷砖,集仿古砖的纹理层次、质感丰富与抛光砖亮光的优势于一体,其抛釉过程的废料磨出率仅是通体玻化砖、布料玻化砖的1/3,同时节电效果达25%,而且图案仿真度高,烧制成本低,引领抛光工艺节能降耗低碳潮流。其中瑭虹釉料、道氏制釉、永坤色釉、康立泰、远泰制釉,色思诺釉料等知名色釉料企业以及新景泰、希望,美嘉等陶机企业,对推动全抛釉技术进步功不可没。
目前的全抛釉技术解决了早期全抛釉产品易磨损、吸污、露底等质量缺陷,物化性能已达世界先进水平。由于全抛釉产品的表面釉层完全保护了花纹图案,其细腻的花纹清楚可见。釉下彩全抛釉抛光砖取代了微粉、渗花、聚晶等传统抛光砖,更显示出其特有效果。新一代的全抛釉产品具有五大优势:(1)瓷砖不受原料的白度制约,可以充分利用含杂质多的劣质原料,节约资源;(2)绿色环保,其放射性低于天然石材和抛光砖,接近零辐射;(3)经高温(1230℃)烧成瓷砖后,花纹着色肌纹丰富;(4)完全玻化全抛釉,莫氏硬度达到6.0,耐磨度四级优于国家标准;(5)经久耐用,永不变色。
陶瓷制品的计算机喷墨打印装饰技术(陶瓷数字印花技术)是近年来努力开发的一项极具潜力的新技术。它是一种非接触装饰技术,是将小墨滴从直径为数十微米的喷嘴喷出,以每秒数千滴的速度沉积在载体上,可以实现无机材料表面的随意装饰,可以将任意复杂花色的图案像彩色打印一样打印到陶瓷以及玻璃的表面。国内不少知名色釉料企业加紧研发“喷墨墨水”。如果说平板丝网印花工艺是研发仿古砖第一代产品,胶辊筒印花工艺是研发仿古砖的第二代产品,那么陶瓷喷墨印花工艺则是研发印刷玲珑浮雕仿古艺术砖的第三代产品。使色料颗粒的细度从平板丝网的325目,胶辊印花的400-600目,提升到喷墨打印的5纳米以下。国外色釉料公司牢牢掌握着喷墨墨水这一领域的核心技术,因国内的色釉料企业起步较晚。但随着喷墨印刷的逐渐普及,相信色料墨水将不断分食传统色料市场。短期来看,国内现有的生产工艺技术和条件无法满足陶瓷墨水的生产,部分企业已经开始着手通过合作引进的方式,通过本地市场优势吸引国外陶瓷墨水厂家在华设厂生产。目前,国内包括大鸿、道氏、永坤、金鹰、禾合等色釉料企业正在积极开展这方面的研发工作,力争实现价格昂贵喷墨墨水的国产化。
陶瓷数字印花技术具有如下特点:
(1)个性化:能够实现个性化设计与制造,既节省时间,又提高效率。
(2)精细化:几何形状由计算机软件控制,图像分辨率高,可制作各种复杂图案。
(3)高速化:如在纸品印刷上,印刷速度可达每秒6~10米。
(4)网络化:适应面广,机械化、自动化程度高。该系统由计算机控制,从图案设计到喷墨程序到执行步骤,印刷图案可在短短的几秒钟内迅速变换,并可通过网络远距离传输。
(5)无接触:和丝网印花相比,它属于无接触印花。它没有丝网作为介质,与被装饰的形状复杂半成品表面相接触的只是油墨。有可能突破现有装饰手段中的一些人为因素的制约,进一步提高陶瓷装饰效果。
随着人们的生活水平的逐步提高,消费观念的逐步成熟,带动了陶瓷市场的需求逐步向高附加值的产品发展。陶瓷产品提升的同时,必定会带动机械设备和原辅材料的提升,也只有品质卓越的原材料才是优质产品的坚实后盾,但是现在色釉料行业的发展现状却令人堪忧。由于陶瓷行业的原材料都是各企业通过自己的渠道自行采购和配制,其中不乏有着假冒伪劣产品充斥市场,以低质低价扰乱市场竞争秩序。由于原矿料的矿物组成、粒度组成、化学成份及其它理化性能的波动,生产中产品配方和工艺参数需要不断地进行调整,导致产品质量波动很大,因此在生产中迫切需要性能稳定的原料,使生产处于一种稳定状态,从而提高陶瓷产品的质量水平。陶瓷行业原材料标准化的需求在此情况下,也变得越来越迫切。
企业的提升,首先应建立在发展意识提升的基础之上。江门市道氏标准制釉股份有限公司创办之初,就将“标准化”作为企业的一个发展方向,并在行业内率先提出“标准制釉”这个概念。他们通过标准化原料的设计和开发为企业和行业广泛接受,如东鹏、金意陶等一大批业内领先型的企业已成为他们稳定的合作伙伴,这也是对道氏标准化建设的最大奖励。原料标准化不但可以保证产品质量的稳定,同时可以解决原料浪费现象,充分利用有限的资源,与国际发展接轨,提高产品的国际竞争力,行业只有实现了原料的标准化,才会有产品的标准化,才会有产业发展水平的整体进步和提升。
技术创新是达到陶瓷行业低碳化的重要手段。由于低碳经济发展的影响,色釉料行业技术创新正在积极向环保的方向靠拢,喷墨和全抛釉等技术的广泛使用,正是环保因素融入技术创新的鲜明体现。同时,基础理论的研究也十分重要!现代陶瓷学包括了现代矿物学,物理学(如可塑机理,流体力学),化学(分子学、分子运动学),机械动力学,微观结构学与高温化学(热力学)等广泛的内容。它们是发展陶瓷的基础理论和技术指导。只有在基础研究领先才能保持陶瓷产品的时时新颖与丰富多样,其中尤以陶瓷釉料研究最引人注目。
随着时代的进步,陶瓷的含义与其内容已经发生了深刻的变化,现代高科技对陶瓷材料的性能要求愈来愈高,沿袭传统的工艺方法已不能满足制备高性能和各种特殊用途的陶瓷颜料的需要。非传统工艺的创新与突破,已成为陶瓷颜料发展的关键。非传统工艺技术如:溶胶-凝胶法、化学共沉淀法、水热法、微乳液法、自蔓延燃烧法、微波加热法、机械化学合成法、声化学法等。另外,超声技术与共沉淀技术结合,出现“超声-共沉淀技术”;水热技术与共沉淀技术结合,出现“共沉淀-水热技术”;还有“微波照射凝胶-溶胶技术”、“微波水热技术”、“水热-微乳液技术”、“自蔓延-水热技术”等。借助这些新工艺,使得陶瓷颜料的制造技术和性能有了新的突破。
值得注意的是:人们除了研究陶瓷颜料的新品种、新工艺外,开始更深入地研究陶瓷颜料的微观结构与微观形貌和颜色及其性能的关系。这是陶瓷颜料研究的全新方向,此项研究的深入进行,将会开拓陶瓷颜料应用的新领域。设计和可控构筑具有一定微观形貌的新型纳米陶瓷颜料是一个新兴的热点研究领域。陶瓷颜料为无机盐,即金属氧化物,其颜色的形成主要是由于其组成中含有可着色的金属元素,而金属氧化物的着色又与其晶体结构、表面缺陷、尺寸、微观形貌和使用环境有关,所以陶瓷颜料的呈色性能将与其尺寸和形貌有密切的关系。具有不同微观形貌和结构的新型纳米结构陶瓷颜料一般颗粒细小,具有较大的比表面积,特定的形貌和结构又使得颜料中存在大量的缺陷,如:悬键、不饱和键、杂质等以及界面耦合作用,这些缺陷严重影响着陶瓷颜料的呈色性能。目前,对于金属化合物微观形貌的研究较多,如:ZnO、TiO2、CeO2、Al2O3等,通过工艺控制可以制备出形貌可控的金属化合物,尤其微观形貌对金属化合物发光性能影响被广泛研究。但是,金属氧化物作为陶瓷颜料的微观形貌对其呈色性能影响的研究未见报道,这即将成为一个全新的研究方向。
近年来,随着建筑卫生陶瓷的迅猛发展,我国色料及相关原辅材料的需求量十分惊人,我国色釉料行业进入稳定发展时期。其中金属釉、全抛釉以及不透水熔块、不透水化妆土、辊印色料、辊筒印刷粉、辊筒印釉已经进入成熟稳定的发展阶段,出现了一批行业骨干企业。国外色釉料企业也进军中国陶瓷行业,这将提升国内色釉料市场的竞争层次,推动国内色釉料产业的升级。另外,全抛釉、喷墨技术的发展和成熟,引领陶瓷行业节能减排的潮流。色釉料原料的标准化也将进一步使产品质量稳定,解决原料浪费,推动色釉料行业与国际接轨。值得注意的是,非传统工艺的创新与突破,已成为陶瓷颜料发展的关键,除了研究陶瓷颜料的新品种、新工艺外,开始更深入地研究陶瓷颜料的微观结构与微观形貌和颜色及其性能的关系。这是陶瓷颜料研究的全新方向,此项研究的深入进行,将会开拓陶瓷颜料应用的新领域。