建筑卫生陶瓷产业的发展和科技创新

郭亮镍

（南安市质量计量检测所，南安 362300）

1 前言

本文针对陶瓷建筑行业进行分析，通过现代陶瓷制品的现状及研究工艺入手，研究陶瓷原料的加工与开发工艺，针对建筑陶瓷产业现有问题进行创新。建筑卫生陶瓷产业的发展和科技创新在现代社会中对生活环境的要求也越来越高。传统的工艺系统已经不能满足现在人类对建筑陶瓷高质量等的需求。而今我国人口众多且能源紧缺。因此我们要进行更环保高效节能型技术设计，生产出更加安全可靠的陶瓷产品来实现目标与要求。

2 陶瓷原料的开发和加工工艺

2.1 原料标准化

陶瓷制品生产工艺比较繁琐，以往的生产过程可能会需要十几道程序才能进行，但陶瓷产品生产所用的原料，产地的各种矿石成分、粒度构成、物理化学组成等都存在不同，所以必须逐步改变工艺参数以适应原材料的储备需求，保证产品的质量稳定性，从而防止了原料价格波动的现象出现。

为了提高原料的生产标准化，稳定陶瓷产品的生产质量，进一步提升其原料生产的技术装备能力和生产智能化程度，从而达到对陶瓷原料资源的综合利用目标，以更高品质的原料为建筑卫生陶瓷产业的发展，创造出更为宽广的生存空间。

2.2 粉体制备

陶瓷材料的特性与粉状物质原料、成形和烧结的技术存在联系。内粉成型后形成带有一定形状的坯体，在高温环境下，粒子的接触范围增加，粒子聚合，吻突由相连的气孔变为各自封闭的吻突并逐步收缩，奥氏体晶界随之形成。陶瓷材料稳定性的好坏，主要通过烧结体的颗粒尺寸、形态、结构气孔分布的一系列微观特征显示。为了达到标准，还需要掌握好内粉体原料的均匀尺寸和粒度情况。而粉末材料的表面性质和多晶烧结体的晶界能，是烧结空心砖技术得以实现的重要条件，从而在理论上粉末物原料的平均粒径越小，就能够生产更高性能的陶瓷制品。采用纳米粉体加工所制造的瓷砖，由于具有许多优良的高环境力学性能，如坚韧性、抗弯强度、断裂韧性等，因此它在切割刀具、轴承、高速发动机装置等诸多方面都获得了普遍的应用，并且在很多超高温、有腐蚀性等恶劣条件的情况下，实现了其他金属板材所不能替代的作用，具有很大的应用发展前景。

2.3 成型工艺

当前，由于陶瓷等新型材料应用的范围日益扩大，对陶瓷材料机械性能的要求愈发严峻。而成型工艺技术的革新升级，将会是这一突出问题的最有效克制手段。改变传统的成形工艺的注浆材料、可塑状态的干压成形材料和已经形成并得到广泛应用的挤压成形、等静压成形、流延成形等工艺在陶瓷材料的现代化制造中起到了很大的作用。但这些技术已无法适应高瘠度的、高质量陶瓷的生产需要，极大地束缚和妨碍了高科技陶瓷的应用与开发。

现代科学技术的迅速发展为陶瓷技术的更新换代创造了良好环境，特别是随着跨学科的材料研究技术的广泛应用，进一步推动了陶瓷制造工艺的发展。现代陶瓷工艺基于常规技术的持续改进和技术创新，离心沉淀材料成形、电泳沉淀成形、离心注浆材料成形、注射成形和胶态成形等新成形工艺不断涌现。利用离心沉淀材料成形工艺生产的成品，能够达到最小气孔率为百分之零点四，最高抗拉强度达320MPa，同时对试模的表面硬度也有良好的梯度分布。利用电泳沉积法能在石墨基体表面生产厚度可控的Si涂料，Si涂料可以经过烧结后进入基体内部和多层石墨基体表面进行光在位化学反应生成SiC涂料。

凝胶注模法是20世纪90年代初由美国创新实验室提出的一个成型工艺，它是把常规传统注浆工艺技术与高分子化学的有机融合，通过由合成高分子网络中形成的凝聚物质将瓷器粒子凝聚到一起，从而产生了瓷器压坯的一项新成型技术。

激光快速成型技术是由激光束通过电脑提取的有关制品截面形状的信息，使坯料一层一层地粘接成型。这种成型技术是在一九八五年由美国人首次研制成功，一九九一年进入实际生产使用，初期主要用于制造模具，其后试用于高技术瓷器零件的加工成型。在国外，兰格教授也研究了相应的制造工艺，其利用光刻技术，针对陶瓷颗粒进行固化分析，这种技术利用光聚合物中的凝合剂，能够生产出高精确度、细致、高密度、高强度的瓷器，如图1所示。

图1 陶瓷制品工艺流程图

2.4 干燥工艺

在陶瓷产业中，由于干燥过程中的能源约占工业燃料总耗能的五分之一左右，因而干燥过程的节约也是直接关乎企业节能的大事。在陶瓷制造中，最古老的干燥方式是靠自然风干，但后来使用了热风干燥、水蒸气干燥。上述的干燥方式，都属于使用温度梯度实现的传导传热。但因为传导传热速度较低，导致了陶瓷压坯的干燥速度慢，生产周期较长，从而使干燥工艺占去了巨大的生产工厂和机械设备。而使用传导传热干燥陶瓷压坯的最大不足，就是在干燥过程中压胚产生裂纹，从而造成了生产报废，如图2。

图2 干燥全过程

早在20世纪60年代，国外开始对微波干燥工艺的新技术跟方法进行了大量探索，而最近数十年也取得了进一步的发展。国内微波干燥工艺的兴起相对较晚，与国外比较有一定的差异，但也做出了不少的成果，并有不少科学研究和应用结果。微波干燥工艺使陶瓷坯体可以进行高速风干且不会出现裂缝，这样就可大大缩短了风干周期、减少风干能量，也大大提高了风干品质。在中国陶瓷工业蓬勃发展的今天，坯体的干燥效率、节水、安全、无污染等，仍是新时期我们对干燥工艺的基本诉求。

2.5 烧成工艺

烧制工艺技术，是我国近年来的瓷器行业改革与技术水平提升过程中最大的工序：采用的洁净燃气类型(燃料、液化原油气、煤气、轻柴油)、采用的无钵明焰烧制工艺技术，以降低气体消耗，同时提高了釉面质量；以及使用的莫来石、碳化硅质、堇青石质等重结晶碳化硅材料的窑具、棚板和支撑结构，提高了使用次数，以减少了产品变形；利用了各种快烧窑炉和轻质化的金属材料、陶瓷纤维和低碳辐射涂料；利用了高效的小流量喷嘴降低温度，完成了对窑炉内高温、压力和温度变化规律的调控；利用了扁平矮直径低蓄电隧道窑、辊道窑、全纤维大型梭式窑等的应用，有效降低了窑上下工作温度，大大地提高了产品的质量。

高技术陶瓷多属于强共价键化合物，自扩散系数小，烧结过程极为艰难，所以对高热烧结性质新工艺、新方法的深入研究就变得尤为重要。索波列夫斯基首先使用常温加压烧结的办法获得了白金以来，高温热压烧结工艺就在难熔物质和高科技瓷器领域取得了快速进展：首先通过热压烧结技术获得的氧化硅复合材料的抗弯强度和破裂弹性，先后达到了1100MPa和9Mpa，而陶瓷制品的抗弯强度和破裂弹性依次为1500MPa和15MPa。一九九〇年，美国弗吉尼亚州立学院的教授首次指出了微波技术加热复合材料在自蔓延高温合成中的重要应用，并通过该方法成功制备了TiC等九种新金属材料。

3 建筑卫生陶瓷产业创新

3.1 信息载体创新

网络革命将给建筑陶瓷企业带来大量的产品市场信息，给国内建筑陶瓷企业无限的活力和商机。在实现信息化和工业化的道路上，西方国家的基本政策是先工业化后信息化；中国的政策是以信息技术促进工业化。加入WTO后，我国建筑陶瓷企业应下决心走信息化带动工业化的道路，把信息载体的创新放在企业创新的首位。工艺和设备的创新工艺和设备为产品生产服务。因此，工艺和设备创新的目的是生产高质量、低成本的产品，最终目标是企业利润最大化。改革开放以来，特别是90年代技术引进和国内发展以来，中国陶瓷企业的技术和设备不亚于世界先进国家。可以说，国内工厂可以在国外找到任何先进的工艺设备。然而，企业的发展仍然不平衡，两者之间的差距相对较大。在陶瓷墙以及地砖方面，原料连续球磨的工艺及设备以及喷雾干燥的节能、除尘及干法制粉的工艺及设备要求因地制宜，因厂制宜。要选择已经成熟的工艺和设备，且在工艺设备的选择上，并不是一定要一味选择最高、最新、最先进的东西，可以选择已经成熟的设备，将生产成本降至最低，符合当地的条件和资源的工艺技术。

3.2 人才和技术创新

只有人才的创新，才能实现技术创新。人是保证创新的决定性因素。科技人员、技术工人是技术创新的主体，利用现代化的技术，建设人力资源信息平台，应该先建设整体的信息框架。可以运用现代化平台的手段进行工作，具备应用和数据的统一，建立完善的框架。从整体的系统框架出发，安全地构建平台的信息化建设，可以去搜集相关的数据应用的服务以及展现的构成，去判断设置的具体事件。在平台方面可以建立一个内部平台和一个公众平台，这样的话可以保证信息的整合以及企业信息的私密性。从而通过数据进行信息的交流和对比；也可以去寻找数据应用服务和应用展现的关系。通过这三种的关系体现，建立平台可以提高工作效率，稳定系统；而在数据化的企业平台之中，可以分为业务数据应用数据和社会信息等数据形式。在建立信息化的平台时，可以通过软件对社会的信息进行相关的总和；并且实现两方的数据转换，保证人员能够拥有一个清晰的信息反馈和信息平台，帮助其提高自身的认识，自身的研究，维护其数据的管理数据的诊断。其次，应在内部建立广泛的参与度，至少应包括执行领导、人事经理、培训经理和项目所面向的部门的部门经理以及行政人员，确保分配了关键职能领域的专家或专职人员作为团队成员以支持培训和开发的成功实施。再次，应详细划分团队中每个人的工作角色和职责、可交付的关键成果、项目时间表。而技术创新实质就是为了产品创新和市场创新而生的，其最终的目的是企业能够得到利润，建筑陶瓷产业也是如此。在新经济的时代之中，技术创新仍旧是重点研究的对象，需要人们在相同的条件以及设备之中，通过娴熟的技术得到更好的产品。在此层面之中，技术是创新的根本，通过技术的创新提高自动化及工业化程度，切实掌握人员管理以及质量研究，通过研究保证建筑陶瓷企业的稳定发展。技术创新的重点应放在技术开发部门技术人员的培训和自身的创新上，这不仅要求创新产品质量好、受市场欢迎；他们还需要技术熟练，具有很强的复制样品的能力，速度快，并熟练调整绿色釉的配方。卫生陶瓷企业不同于墙地砖，手工操作程序多，对产品影响大。因此，关键工艺工人的技术创新和技术熟练程度是提高卫生陶瓷产品质量的重点。

4 结论

随着现代化新形势的发展，目前，建筑卫生陶瓷产业的发展路径有了很大的突破与研究，但是要改进提高陶瓷制品还需要一定的时间。这种改进可以帮助企业能够在新形势的趋势下站稳脚跟，帮助陶瓷制品行业找准自身的方向，看清自身的弊端，利用技术创新，将生产的力量发挥到最大化。