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在建筑材料领域,自从上世纪六十年代前苏联发明了压延法制备微晶玻璃以及后来日本发明用烧结法制备微晶玻璃建筑装饰材料以来,这种材料就以其高档装饰艺术性、优良的机械性能、耐化学腐蚀性能(耐气候风化性)、原料来源的广泛性以及较低经济成本逐步进入了高档的建材市场。如今,这种微晶玻璃建筑材料已被誉为“21世纪的高档装饰材料”
微晶石在行内称为微晶玻璃陶瓷复合板,它是建筑陶瓷领域中的高新技术产品,它以晶莹剔透、雍容华贵、自然生长而又变化各异的仿石纹理、色彩鲜明的层次、鬼斧神工的外观装饰效果,以及不受污染、易于清洗、内在优良的物化性能,另外还具有比石材更强的耐风化性、
早期陶瓷复合板微晶石
微晶玻璃,也称为玻璃陶瓷(Glass-ceramic),是新型的微晶相与玻璃相的复相材料。它不同于纯的晶相材料和相当部分的固体材料。在这些材料中,玻璃相通常含量很少(个别较多),而微晶玻璃,特别是装饰建材的微晶玻璃都含有较多的玻璃相(有时可达50%)。但是,它也大大不同于纯粹的玻璃,玻璃在正常条件下不含任何结晶相,而微晶玻璃则含有结晶相(大多为微米级的微晶相)。微晶相与玻璃相的最大区别在于前者内部结构中质点是有序排列的,而在后者的内部结构中质点是远程无序排列的;前者经X射线照射会产生衍射线条,
生产微晶石的抛光线
鉴于微晶玻璃是微晶体与玻璃相的复相材料,所以它既有玻璃的某些性能,还具有晶体的某些性能。因此微晶玻璃集中了玻璃与晶体材料(包括陶瓷材料)二者的特点。这种新型复相材料——微晶玻璃的性能指标取决于其内部的微晶相的种类、晶体的大小和分布,以及其余玻璃相的数量、成份以及两者之间的结构等。因此,微晶玻璃不仅具有热膨胀系数很小的性能(这可以成为优良的耐热冲击材料),而且也具有硬度高、耐磨的机械性能(这可以成为高强度材料),还可以具有特殊的电学、热学、光学、磁学、生物学性能(这成为功能性材料)。因此,微晶玻璃可以在很多领域中获得应用。
发展编辑
随着微晶玻璃建筑材料的问世和拓展,微晶玻璃陶瓷复合板应运而生。它是微晶玻璃与陶瓷板材的平面复合材料,显示了多方面的综合优势。
首先,微晶玻璃陶瓷复合板吸收了陶瓷板材机械强度大、韧性强、耐冲击性能好、耐化学腐蚀性能高的优点。从而使这种复合板材的机械性能优于纯微晶玻璃的板材,综
欧洲之星微晶石:宝石
其次,微晶玻璃纯板材的生产,特别是用烧结法进行的生产,多采用梭式窑烧成以及人工操作的抛光机进行抛光。因此这些生产多是间歇性的,如果采用辊道窑烧成,其断面将会加高,其辊棒必须是高荷重软化点的高级耐火材料制作的,还离不开高级耐火材料作为它的垫板;而陶瓷板材的生产是采用成熟的、高度的机械化、自动化连续的生产线进行生产。微晶玻璃陶瓷复合板是将微晶玻璃粒料布撒在烧结好的陶瓷板材表面(板材还起耐火材料垫板作用)上,于普通的陶瓷辊道窑中完成烧成。然后它又在连续的抛光线上完成抛光工序。无疑,这种复合板使微晶玻璃的生产实现了连续化、机械化、自动化,致使微晶玻璃的产量大幅度提升;同时,能源消耗也会大幅度降低。这符合对建材行业节能降耗的要求。
御家瓷砖微晶石空间应用效果图
最后,微晶玻璃采用的原料相当部分都是化工原料,而且还要经过高温熔化、水淬、烘干、过筛、破碎等工序,才能生产出合乎要求的微晶玻璃粒料,这些步骤都使得微晶玻璃成本升高。而陶瓷板材采用的原料绝大部分都是天然原料,经球磨机细磨、喷雾干燥、成形、干燥、素烧工序制成陶瓷板材素坯,其成本相对较少。而微晶玻璃陶瓷复合板则采用1/3厚度(甚至更少)较高成本的微晶玻璃与2/3厚度的较低成本的陶瓷素坯复合。显而易见,与纯微晶玻璃板材相比,微晶玻璃陶瓷复合板可以大幅度降低成本,获得更多的经济效益。
第一代
微晶玻璃
即结晶相为硅灰石的纯微晶玻璃板材比较成熟并批量生产是在上个世纪九十年代中后期,这种新型材料多次在国内、国际的建材展览会上闪亮登场,引起了广泛的反响。
不久之后,出现了有关将微晶玻璃粒料复合在陶瓷砖表面的发明专利,其中就有2000年1月5日以戴长禄等作为发明人和专利权人的发明专利(发明名称:一种新型微晶玻璃陶瓷复合砖的生产方法)。其实,他们早在1997 年就已开展了这方面的研究,
早期陶瓷微晶复合板
2002年前后,佛山市几个大的厂家(包括博德、新中源、嘉俊、欧神诺等)相继实现工业化生产。在不断的生产实践中,逐步克服了(或基本克服)第一代微晶玻璃存在的主要气孔的缺陷,并顺利地将产品推向市场。标志性的事件是:2002年8月,世界第一片自主研发的“精工玉石”在博德诞生,并申报国家发明专利,这标志着主流微晶石的诞生;第一代微晶玻璃陶瓷复合板以其洁白如玉的外观、亮丽柔美的光泽、良好的硬度与耐磨性、较好的耐酸、耐碱性而崭露头角。 不过,由于它的析晶是在保留的颗粒边缘向内部生长,所以晶花显得单调。
第二代
微晶玻璃
最初是为解决第一代微晶玻璃容易出现气孔的技术难题而研发的。根据玻璃粉末的烧结公式
[1]:ΔL/L0 (收缩率)=Ktγ/ηR(式中:K 为系数、t 为烧结时间、γ为玻璃的表面张力、η为玻璃的粘度、R 为玻璃粉末的粒径),由此可看出,玻璃粉末的烧结程度(即收缩率大小)与玻璃的表面张力成正比,与玻璃的粘度成反比,与玻璃粉末的粒径也成反比。
御家瓷砖微晶石空间应用效果图
另外,根据玻璃液内气泡的内压力公式
[2]:P=Px +P H +2γ/r(式中:P x 为大气压、P H为玻璃液静压力、2γ/r 为玻璃液表面张力引起的内压力、γ为表面张力、r 为气泡半径),气泡的内压力主要与玻璃液的表面张力成正比,与气泡的半径成反比。 这说明,当气泡较小,并且玻璃液的表面张大时,气泡的内压力很大,可以将气泡内的气体吸收(溶解)掉。 综合上述两个公式可以看出,微晶玻璃的表面张力将是影响微晶玻璃的烧结程度(即收缩率—— —它将影响气孔率的大小)和内部气泡被吸收(溶解)能力的主要因素。 当然,粘度也是影响微晶玻璃烧结程度的重要因素。
如果微晶玻璃陶瓷复合板在烧成过程中经历了微晶玻璃
欧洲之星微晶石:玉石
的熔融状态,那么微晶玻璃粒料粒度的影响就显得较为次要了。
这些结论为解决第一代微晶玻璃存在气孔的技术难题指明了路线。为此,我们引入了较多含量的表面张力较大,同时粘度又比较小的氧化锌组份,研制成功了第二代以硅锌矿为微晶相的微晶玻璃陶瓷复合板,并于2004~2005 年投入了试产。同时,也获得了国家发明专利。
由于第二代微晶玻璃的表面张力较大,粘度较小,在复合板烧成的微晶玻璃熔化阶段,原来玻璃粒料之间堆积的空隙聚集成较大的气泡并冲破表面。熔液在气泡爆裂之后回复流动,不断撕开界面,提供了晶体生长有利的最低能量势垒的位置,形成了花朵状、菊花状、放射状、流动状、火山熔岩状等变化万千的结晶花纹。 这就体现了第二代微晶玻璃的晶化特点,即突破了第一代微晶玻璃结晶局限的颗粒边界,重新生长出美丽、自然流畅、千姿百态的结晶花纹,从而大大提高了其装饰艺术的美学性。 除此之外,受第二代微晶玻璃的表面张力与粘度的影响,可以使微晶玻璃层的整个横断面都可以形成基本无气孔的状态,表面只有残留气体逸出后留下的痕迹(这道痕迹一般在抛光之后会消除掉)。 这与横断面残留很多气孔的第一代微晶玻璃形成了鲜明的对照。这两个特点正是第二代微晶玻璃的优势所在,不过,第二代微晶玻璃的硬度较第一代微晶玻璃低,耐化学腐蚀性也较第一代弱,这些都是第二代微晶玻璃的不足之处。
微晶石熔制窑炉
2005年下半年起,99.5% 的氧化锌开始大幅度涨价,从每吨6000 元左右一直涨到2006 年上半年的每吨28000 元。在这样的经济形势逼迫下,科研工作者转向研发新型的、不用氧化锌价格且更便宜的微晶玻璃。
2006年年底就研制成功了以辉石相为微晶相的第三代微晶玻璃陶瓷复合板,不仅不再添加氧化锌,而且在此基础上大幅度降低第二代微晶玻璃陶瓷的成本水平,同时保留了第二代微晶玻璃结晶突破颗粒边界,生长出形状各异的花纹和断面且基本无气孔的特点。
第三代
微晶玻璃的微晶相—— —辉石类主要属于单斜辉石。
不难看出,单斜辉石是复杂的类质同象混合体。从辉石的矿物学性质来看,它的莫氏硬度为5.5~6.0 (硅灰石的莫氏硬度为4.5~5.0,硅锌矿为5~5.5),且不溶于酸(硅灰石与硅锌矿溶于盐酸)。
因此,相对来说,第三代微晶玻璃较第二代微晶玻璃的机械性能、耐化学腐蚀性能要更好一些。经过一年多的试产,新中源集团、博德精工建材有限公司先后实现第三代微晶玻璃陶瓷复合板的正常生产。
2008年,博德公司经过不断的深入研究,通过特殊的配方体系,控制晶体生长的纹路,获得了第三代微晶玻璃的升级版。 该版的装饰花纹奇特、立体层次感强,石材质感逼真、色调柔光似水,是当时艺术性最高的微晶玻璃陶瓷复合板,堪称第四代微晶玻璃陶瓷复合板。
通体无孔微晶石
还值得指出的是,新中源集团、博德公司先后利用模板布料、筛网布料、幻彩布料等现代布料手段以及不同种类、不同粒度微晶玻璃的相互反应、扩散、渗透作用,在此基础上开发出第五代微晶玻璃陶瓷复合板。 这种复合板的版面具有千变万化的幻彩效果、云雾缭绕般的条纹,相互辉映的色彩、层峦叠嶂般的层次构成了各种抽象派艺术的画卷以及天然逼真的仿石效果,实现了建筑装饰材料向艺术品的逐步跨越。
除了进行各种类型的平面复合外,博德公司还实现了不同微晶玻璃组合的大颗粒(可达数厘米)、微晶玻璃与陶瓷粉料的组合颗粒、不同陶瓷粉料(包括半透明的低温料)的颗粒的立体复合,形成了“金钻玉岗”专利产品。当然,在这期间,其它厂家也进行了开发和研制。比如新中源利用玻璃粒料与陶瓷色料的混合技术,开发了色彩缤纷的复合板品种;欧神诺利用压延玻璃板与陶瓷板材复合技术开发了别具特色的微晶玻璃陶瓷复合板;嘉俊公司用筛网技术与透明玻璃开发了“釉下彩”的复合板。这些进展对于促进微晶玻璃陶瓷板行业的发展也起到了一定的作用。
2009年后,微晶石在国内高速发展,尤其在2010年,2011年、2012年有相继规模较大的陶瓷企业加入研发生产微晶石系列产品。2011年以来,博德、嘉俊、东鹏、欧神诺等一批企业在微晶技术方面的不断探索,技术日趋成熟,产品更加精美。 以2011年为例,据不完全统计,除较早以微晶石产品生产为主的博德、嘉俊为主的企业外,一些以抛光砖、仿古砖生产为主的企业都纷纷进入微晶石领域,如东鹏、鹰牌、马可波罗、冠珠、兴辉、欧神诺、博华、新中源、玛缇、能强、莱德利等,掀起了陶瓷行业一个新的产品潮流,在佛山产区以外,山东等产区也有较少企业开始生产微晶石,而多家一线品牌均在加大微晶石方面的投入,2013年,一匹来自美国香诚瓷砖的黑马也迅速崛起,成功行业的一颗新星,备受瞩目。所以,微晶石视为抛光砖、仿古砖等品类之后的又一市场爆发点。
分类编辑
微晶石作为新型建筑材料,逐渐走入人们的家庭,根据微晶石的原材料及制作工艺,可以把微晶石为三类:无孔微晶石、通体微晶石、复合微晶石。
无孔石
无孔微晶石生产车间
健康通体
通体微晶石亦称微晶玻璃,是一种新型的高档装饰材料。它是以天然无机材料、采用特定的工艺、经高温烧结而成。具有无放射、不吸水、不腐蚀、不氧化、不褪色、无色差、不变形、强度高、光泽度高等优良特性。
微晶石之所以性能优于天然花岗石、大理石、合成石及人造大理石,与他所含的物质成分及成型有关。
微晶石是选取花岗石中的几种主要成分经高温,从特殊成分的玻璃液中析出特殊的晶相。因此,具有很高的硬度和强度,在成型过程中又经过二次的高温熔融定型,因此,没有天然石材形成的纹理,所以既不易断裂、不吸水,又不怕侵蚀和污染,光泽度也高.装饰后不会出现色差、泛碱、吐汁等现象。不需保养维护。
另外,天然石材由于自然形成过程的原因,均程度不同的含有对人体有害的放射性元素(如氡、镭),长时间置身其中会产生头晕、浑身无力、易疲劳、不育等无名病症。严重时具有使人致癌的潜在危险。而微晶石是经两次高温的提炼、解析成型,所以不含任何放射性元素。
微晶石的着色是以金属氧化物为着色剂,经高温烧结而成的,因此,不会褪色,且色泽鲜艳。
复合石
复合微晶石也称微晶玻璃陶瓷复合板,复合微晶石是将微晶玻璃复合在陶瓷玻化砖表面一层3-5mm的新型复合板材, 经二次烧结而成的高科技新产品,微晶玻璃陶瓷复合板厚度在13—18mm,光泽度〉95。
御家瓷砖微晶石空间应用效果
2、微晶玻璃陶瓷复合板同时避免了天然石材的放射性危害,属无放射性产品,是装饰用的理想绿色建材。
3、完全具备微晶玻璃所特有的高柔润感的华丽装饰效果。其坚硬耐磨性,表面硬度、抗折强度等方面均优于花岗石和大理石。
4、微晶玻璃陶瓷复合板作为化学性能稳定的无机质晶化材料,又包含玻璃基质结构,其耐酸碱度、抗腐蚀性能都甚于天然石材,尤其是耐侯性更为突出,经受长期风吹日晒也不会褪色和风化。
5、微晶玻璃复合在玻化砖上面的新型板材玉晶石具有陶瓷砖易铺贴,铺贴牢固等优点。6、微晶玻璃陶瓷复合板可用加热方法,制成顾客所需的各种弧形、曲面板,具有工艺简单、成本低的优点,避免了弧形石材加工大量切削、研磨、耗时、耗料、浪费资源等弊端。
新中源集团:第七代微晶石
7、运用高科技使二者完美结合的微晶玻璃陶瓷玻化砖复合板材,克服了玻化砖和微晶玻璃板材它们各自存在的不足,大大提高了该产品的适用场合和范围。
8、色泽自然、晶莹通透、永不褪色。
9、结构致密、晶体均匀、纹理清晰、具有玉质般的感觉[2] 。