隨著噴墨技術在微晶石(玻璃)中的應用,微晶石更是如虎添翼,在市場風靡已久。那麼微晶石的發展歷史如何?前景方向如何?本文將簡要做個解析。
微晶玻璃的分類
微晶玻璃的性能是由微晶相的種類、晶粒的大小、玻璃相的組成以及它們的相對數量決定的。按實用微晶玻璃可分為矽酸鹽玻璃、鋁矽酸鹽玻璃、硼酸鹽玻璃、硼矽酸鹽玻璃。按析晶方法可分為整體析晶法和邊界析晶法。整體析晶法分為壓延微晶玻璃、壓鑄微晶玻璃和浮法微晶玻璃;邊界析晶法分為燒結法微晶玻璃通體板、燒結法陶瓷基微晶玻璃複合板(簡稱微晶玻璃複合板,商業名稱為微晶玉)。整體析晶法在配方中需要添加引晶劑,如氧化鋯、矽酸鋯、氧化鈦、氟矽酸鈉、螢石、磷灰石等。邊界析晶法在配方中不需要添加引晶劑,依靠玻璃熔塊顆粒的邊界來完成析晶。在二次燒結時,玻璃熔塊顆粒熔融軟化、燒結收縮,通過在析晶溫度區間的保溫階段進行氣體排出、顆粒燒結、邊界結晶。由於在加熱、燒結過程中,玻璃本身發生成核析晶現象,析晶有利於提高燒結體的強度和美化外觀裝飾的效果,所以邊界析晶法的裝飾效果優於整體析晶法。
微晶玻璃的發展史
1959年前蘇聯利用壓延法成功試驗出礦渣微晶玻璃,隨後一些工業發達的國家如前蘇聯、美國、英國和日本等都投入大量的資金對微晶玻璃進行了研究和開發。低鐵陶瓷級鋰輝石的應用在中國研究較早,1964年中國科學院矽酸鹽化學與工學研究所的閔嗣桂和印保忠發表了《Li2O-Al2O3-SiO2系統微晶玻璃晶相的研究》論文,詳細介紹了鋁矽酸鋰玻璃—陶瓷的性能。1970年烏克蘭汽車玻璃廠首次將礦渣微晶玻璃投入了工業化生產,中國開始了壓延礦渣微晶玻璃的研究,中國科學院上海矽酸鹽研究所、中國建築材料科學研究院、蚌埠玻璃設計研究院和上海華東化工學院是較早投入壓延礦渣微晶玻璃研究的單位。1981年中國建築材料科學研究院在湖南湘潭進行了工業化中間試驗。1992年以後國內先後出現了幾條年產10萬平米以下的礦渣微晶玻璃壓延生產線,如江蘇無錫、山西大同、山東招遠、河北邢臺和安徽滁州等,其中江蘇無錫和山西大同為了引進烏克蘭技術,山東招遠和河北邢臺是中國建築材料科學院開發的技術,安徽滁州是中國科學院上海矽酸鹽研究院和蚌埠玻璃設計院的技術。但這些生產線都只是簡單地套用普通壓延玻璃生產線的技術,並沒有考濾微晶玻璃料性短的特性,因此最終都因不能正常生產而相繼停產。直到2002年德國的肖特玻璃公司通過PCT在中國申請了鋁矽酸鋰玻璃項目的專利,河北晶牛股份有限公司經過十年努力最終獲得槍晶石系壓延微晶玻璃的成功生產,2003年浙江湖州的大亨玻璃製品廠成功獲得了鋰輝石系壓延微晶玻璃的生產。2005年廣東普寧的新科迪微晶玻璃實業公司的黑色鋰輝石透明壓延微晶玻璃成功下線,同時在浙江湖州和溫州類似的壓延微晶玻璃相繼下線。
日本為了避開前蘇聯的專利,利用化工原料發明了燒結法微晶玻璃的生產技術,隨後申報了一系列此項目的專利,並於1997年在中國取得相關專利。中國在燒結法微晶玻璃方面進行了大量的研究,如清華大學、武漢工業大學、原國家建材局地勘中心、中國地質科學院尾礦利用中心和許多大專院校等。河北邢臺晶牛玻璃股份有限公司是壓延微晶玻璃和浮法微晶玻璃的最大生產商,1999年1月29日,河北邢臺晶牛玻璃股份有限公司申請了《一種用鐵尾砂製作微晶板材的方法》專利,專利申請號99101923.7,開啟了礦渣壓延微晶玻璃規模化的生產,2006年5月24日,河北邢臺晶牛玻璃股份有限公司申請了《一種大板高速玉晶石的生產方法》專利,專利申請號200610081502.7,開啟了浮法微晶玻璃規模化的生產。2000年1月5日,戴長祿申請了《一種新型微晶玻璃—陶瓷複合磚的生產方法》專利,專利申請號為00100030.6,開啟了陶瓷基微晶玻璃複合板(磚)的新時代,同時建築陶瓷進入了玉的時代。2000年10月26日,佛山華盛昌陶瓷有限公司申請了《微晶玻璃陶瓷複合板材及其生產方法》專利,專利申請號為00130117.9,此項專利為以後微晶玻璃複合板的專利糾紛埋下了伏筆。2006年10月11日,葉榮桓(廣東博德精工建材公司)申請了《一種新型多重結晶組合微晶玻璃陶瓷複合板的生產工藝》專利,專利申請號為200610123416.8,開啟了肌理微晶玻璃複合板的新時代。2008年12月25日,廣東博德精工建材有限公司申請了《一種具有新型微晶相的微晶玻璃陶瓷複合板生產方法》專利,專利申請號為200810220409.9,提高微晶玻璃的硬度,解決了裝飾過程的紋理問題。
微晶玻璃的生產與應用
進入二十一世紀,微晶玻璃的生產在中國開始進入鼎盛時期。2003年,在佛山就有7家企業生產燒結法微晶玻璃通體板,如朗隆、黃金屋、榮冠等。此外國內的汕頭、茂名、揭陽、深圳、天津、南京、內蒙古、瀋陽等都有較大規模的生產和銷售。2006年以後,由於能源的緊缺以及化工原料的價格上漲,尤其是氧化鋅的價格飛漲,導致部分沿海企業停產或限產。目前,微晶玻璃通體板的生產產量比2003年的產量降低了一半,生產廠家也越來越少。
2001年,微晶玻璃陶瓷複合板真正走向了產業化,北京德然陶瓷技術有限公司在河南安陽大方陶瓷有限公司實現了一次燒微晶玻璃複合板的專利技術產業化。2002年,南海嘉俊陶瓷有限公司、廣東博德精工建材有限公司和歐神諾陶瓷有限公司相繼開發出了二次燒微晶玻璃複合板。2003年,北京德然陶瓷技術有限公司以及佛山部分熔塊廠家對微晶玻璃陶瓷複合板的全面推廣,微晶玻璃陶瓷複合板的發展出現了新的局面,並在2005年達到頂峰,同時出現了東鵬陶瓷與眾多廠家的專利之戰,隨後微晶玻璃陶瓷複合板生產廠家和生產規模開始減少。2010年後,大部分廠家又開始將微晶玻璃技術與西班牙拋光玉石技術相結合,開發新的微晶玻璃,其特點是:將絲網印花、滾筒印花、噴墨列印、現代微粉布料等現代裝飾技術與微晶玻璃材料、聚晶微粉材料結合起來,利用高溫狀態下玻璃體的流變、沸騰機理開發出新的微晶石。新的微晶石技術裝飾多樣化、可控化,更節能、更低成本,是未來發展的趨勢。
微晶玻璃的研究前景與方向
微晶玻璃作為二十一世紀最有生命力和發展前景的新型建材,展現了它的魅力。在傳統建築陶瓷的結構調整以及產業提升的關鍵時期,微晶玻璃複合板使拋光磚走進了玉器和精工時代,也使傳統建築陶瓷真正走進了數位化裝備與新材料、新工藝相融合的時代,未來隨著功能化陶瓷墨水的開發和應用,傳統建築陶瓷將進入數字、低碳、功能、智能的新時代。(文/韓復興)