建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和科技創(chuàng)新

郭亮鎳

（南安市質(zhì)量計(jì)量檢測(cè)所，南安 362300）

1 前言

本文針對(duì)陶瓷建筑行業(yè)進(jìn)行分析，通過現(xiàn)代陶瓷制品的現(xiàn)狀及研究工藝入手，研究陶瓷原料的加工與開發(fā)工藝，針對(duì)建筑陶瓷產(chǎn)業(yè)現(xiàn)有問題進(jìn)行創(chuàng)新。建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和科技創(chuàng)新在現(xiàn)代社會(huì)中對(duì)生活環(huán)境的要求也越來越高。傳統(tǒng)的工藝系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)在人類對(duì)建筑陶瓷高質(zhì)量等的需求。而今我國(guó)人口眾多且能源緊缺。因此我們要進(jìn)行更環(huán)保高效節(jié)能型技術(shù)設(shè)計(jì)，生產(chǎn)出更加安全可靠的陶瓷產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)與要求。

2 陶瓷原料的開發(fā)和加工工藝

2.1 原料標(biāo)準(zhǔn)化

陶瓷制品生產(chǎn)工藝比較繁瑣，以往的生產(chǎn)過程可能會(huì)需要十幾道程序才能進(jìn)行，但陶瓷產(chǎn)品生產(chǎn)所用的原料，產(chǎn)地的各種礦石成分、粒度構(gòu)成、物理化學(xué)組成等都存在不同，所以必須逐步改變工藝參數(shù)以適應(yīng)原材料的儲(chǔ)備需求，保證產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性，從而防止了原料價(jià)格波動(dòng)的現(xiàn)象出現(xiàn)。

為了提高原料的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化，穩(wěn)定陶瓷產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量，進(jìn)一步提升其原料生產(chǎn)的技術(shù)裝備能力和生產(chǎn)智能化程度，從而達(dá)到對(duì)陶瓷原料資源的綜合利用目標(biāo)，以更高品質(zhì)的原料為建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，創(chuàng)造出更為寬廣的生存空間。

2.2 粉體制備

陶瓷材料的特性與粉狀物質(zhì)原料、成形和燒結(jié)的技術(shù)存在聯(lián)系。內(nèi)粉成型后形成帶有一定形狀的坯體，在高溫環(huán)境下，粒子的接觸范圍增加，粒子聚合，吻突由相連的氣孔變?yōu)楦髯苑忾]的吻突并逐步收縮，奧氏體晶界隨之形成。陶瓷材料穩(wěn)定性的好壞，主要通過燒結(jié)體的顆粒尺寸、形態(tài)、結(jié)構(gòu)氣孔分布的一系列微觀特征顯示。為了達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，還需要掌握好內(nèi)粉體原料的均勻尺寸和粒度情況。而粉末材料的表面性質(zhì)和多晶燒結(jié)體的晶界能，是燒結(jié)空心磚技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的重要條件，從而在理論上粉末物原料的平均粒徑越小，就能夠生產(chǎn)更高性能的陶瓷制品。采用納米粉體加工所制造的瓷磚，由于具有許多優(yōu)良的高環(huán)境力學(xué)性能，如堅(jiān)韌性、抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性等，因此它在切割刀具、軸承、高速發(fā)動(dòng)機(jī)裝置等諸多方面都獲得了普遍的應(yīng)用，并且在很多超高溫、有腐蝕性等惡劣條件的情況下，實(shí)現(xiàn)了其他金屬板材所不能替代的作用，具有很大的應(yīng)用發(fā)展前景。

2.3 成型工藝

當(dāng)前，由于陶瓷等新型材料應(yīng)用的范圍日益擴(kuò)大，對(duì)陶瓷材料機(jī)械性能的要求愈發(fā)嚴(yán)峻。而成型工藝技術(shù)的革新升級(jí)，將會(huì)是這一突出問題的最有效克制手段。改變傳統(tǒng)的成形工藝的注漿材料、可塑狀態(tài)的干壓成形材料和已經(jīng)形成并得到廣泛應(yīng)用的擠壓成形、等靜壓成形、流延成形等工藝在陶瓷材料的現(xiàn)代化制造中起到了很大的作用。但這些技術(shù)已無法適應(yīng)高瘠度的、高質(zhì)量陶瓷的生產(chǎn)需要，極大地束縛和妨礙了高科技陶瓷的應(yīng)用與開發(fā)。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展為陶瓷技術(shù)的更新?lián)Q代創(chuàng)造了良好環(huán)境，特別是隨著跨學(xué)科的材料研究技術(shù)的廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步推動(dòng)了陶瓷制造工藝的發(fā)展?，F(xiàn)代陶瓷工藝基于常規(guī)技術(shù)的持續(xù)改進(jìn)和技術(shù)創(chuàng)新，離心沉淀材料成形、電泳沉淀成形、離心注漿材料成形、注射成形和膠態(tài)成形等新成形工藝不斷涌現(xiàn)。利用離心沉淀材料成形工藝生產(chǎn)的成品，能夠達(dá)到最小氣孔率為百分之零點(diǎn)四，最高抗拉強(qiáng)度達(dá)320MPa，同時(shí)對(duì)試模的表面硬度也有良好的梯度分布。利用電泳沉積法能在石墨基體表面生產(chǎn)厚度可控的Si涂料，Si涂料可以經(jīng)過燒結(jié)后進(jìn)入基體內(nèi)部和多層石墨基體表面進(jìn)行光在位化學(xué)反應(yīng)生成SiC涂料。

凝膠注模法是20世紀(jì)90年代初由美國(guó)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室提出的一個(gè)成型工藝，它是把常規(guī)傳統(tǒng)注漿工藝技術(shù)與高分子化學(xué)的有機(jī)融合，通過由合成高分子網(wǎng)絡(luò)中形成的凝聚物質(zhì)將瓷器粒子凝聚到一起，從而產(chǎn)生了瓷器壓坯的一項(xiàng)新成型技術(shù)。

激光快速成型技術(shù)是由激光束通過電腦提取的有關(guān)制品截面形狀的信息，使坯料一層一層地粘接成型。這種成型技術(shù)是在一九八五年由美國(guó)人首次研制成功，一九九一年進(jìn)入實(shí)際生產(chǎn)使用，初期主要用于制造模具，其后試用于高技術(shù)瓷器零件的加工成型。在國(guó)外，蘭格教授也研究了相應(yīng)的制造工藝，其利用光刻技術(shù)，針對(duì)陶瓷顆粒進(jìn)行固化分析，這種技術(shù)利用光聚合物中的凝合劑，能夠生產(chǎn)出高精確度、細(xì)致、高密度、高強(qiáng)度的瓷器，如圖1所示。

圖1 陶瓷制品工藝流程圖

2.4 干燥工藝

在陶瓷產(chǎn)業(yè)中，由于干燥過程中的能源約占工業(yè)燃料總耗能的五分之一左右，因而干燥過程的節(jié)約也是直接關(guān)乎企業(yè)節(jié)能的大事。在陶瓷制造中，最古老的干燥方式是靠自然風(fēng)干，但后來使用了熱風(fēng)干燥、水蒸氣干燥。上述的干燥方式，都屬于使用溫度梯度實(shí)現(xiàn)的傳導(dǎo)傳熱。但因?yàn)閭鲗?dǎo)傳熱速度較低，導(dǎo)致了陶瓷壓坯的干燥速度慢，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，從而使干燥工藝占去了巨大的生產(chǎn)工廠和機(jī)械設(shè)備。而使用傳導(dǎo)傳熱干燥陶瓷壓坯的最大不足，就是在干燥過程中壓胚產(chǎn)生裂紋，從而造成了生產(chǎn)報(bào)廢，如圖2。

圖2 干燥全過程

早在20世紀(jì)60年代，國(guó)外開始對(duì)微波干燥工藝的新技術(shù)跟方法進(jìn)行了大量探索，而最近數(shù)十年也取得了進(jìn)一步的發(fā)展。國(guó)內(nèi)微波干燥工藝的興起相對(duì)較晚，與國(guó)外比較有一定的差異，但也做出了不少的成果，并有不少科學(xué)研究和應(yīng)用結(jié)果。微波干燥工藝使陶瓷坯體可以進(jìn)行高速風(fēng)干且不會(huì)出現(xiàn)裂縫，這樣就可大大縮短了風(fēng)干周期、減少風(fēng)干能量，也大大提高了風(fēng)干品質(zhì)。在中國(guó)陶瓷工業(yè)蓬勃發(fā)展的今天，坯體的干燥效率、節(jié)水、安全、無污染等，仍是新時(shí)期我們對(duì)干燥工藝的基本訴求。

2.5 燒成工藝

燒制工藝技術(shù)，是我國(guó)近年來的瓷器行業(yè)改革與技術(shù)水平提升過程中最大的工序：采用的潔凈燃?xì)忸愋?燃料、液化原油氣、煤氣、輕柴油)、采用的無缽明焰燒制工藝技術(shù)，以降低氣體消耗，同時(shí)提高了釉面質(zhì)量；以及使用的莫來石、碳化硅質(zhì)、堇青石質(zhì)等重結(jié)晶碳化硅材料的窯具、棚板和支撐結(jié)構(gòu)，提高了使用次數(shù)，以減少了產(chǎn)品變形；利用了各種快燒窯爐和輕質(zhì)化的金屬材料、陶瓷纖維和低碳輻射涂料；利用了高效的小流量噴嘴降低溫度，完成了對(duì)窯爐內(nèi)高溫、壓力和溫度變化規(guī)律的調(diào)控；利用了扁平矮直徑低蓄電隧道窯、輥道窯、全纖維大型梭式窯等的應(yīng)用，有效降低了窯上下工作溫度，大大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。

高技術(shù)陶瓷多屬于強(qiáng)共價(jià)鍵化合物，自擴(kuò)散系數(shù)小，燒結(jié)過程極為艱難，所以對(duì)高熱燒結(jié)性質(zhì)新工藝、新方法的深入研究就變得尤為重要。索波列夫斯基首先使用常溫加壓燒結(jié)的辦法獲得了白金以來，高溫?zé)釅簾Y(jié)工藝就在難熔物質(zhì)和高科技瓷器領(lǐng)域取得了快速進(jìn)展：首先通過熱壓燒結(jié)技術(shù)獲得的氧化硅復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度和破裂彈性，先后達(dá)到了1100MPa和9Mpa，而陶瓷制品的抗彎強(qiáng)度和破裂彈性依次為1500MPa和15MPa。一九九〇年，美國(guó)弗吉尼亞州立學(xué)院的教授首次指出了微波技術(shù)加熱復(fù)合材料在自蔓延高溫合成中的重要應(yīng)用，并通過該方法成功制備了TiC等九種新金屬材料。

3 建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新

3.1 信息載體創(chuàng)新

網(wǎng)絡(luò)革命將給建筑陶瓷企業(yè)帶來大量的產(chǎn)品市場(chǎng)信息，給國(guó)內(nèi)建筑陶瓷企業(yè)無限的活力和商機(jī)。在實(shí)現(xiàn)信息化和工業(yè)化的道路上，西方國(guó)家的基本政策是先工業(yè)化后信息化；中國(guó)的政策是以信息技術(shù)促進(jìn)工業(yè)化。加入WTO后，我國(guó)建筑陶瓷企業(yè)應(yīng)下決心走信息化帶動(dòng)工業(yè)化的道路，把信息載體的創(chuàng)新放在企業(yè)創(chuàng)新的首位。工藝和設(shè)備的創(chuàng)新工藝和設(shè)備為產(chǎn)品生產(chǎn)服務(wù)。因此，工藝和設(shè)備創(chuàng)新的目的是生產(chǎn)高質(zhì)量、低成本的產(chǎn)品，最終目標(biāo)是企業(yè)利潤(rùn)最大化。改革開放以來，特別是90年代技術(shù)引進(jìn)和國(guó)內(nèi)發(fā)展以來，中國(guó)陶瓷企業(yè)的技術(shù)和設(shè)備不亞于世界先進(jìn)國(guó)家?？梢哉f，國(guó)內(nèi)工廠可以在國(guó)外找到任何先進(jìn)的工藝設(shè)備。然而，企業(yè)的發(fā)展仍然不平衡，兩者之間的差距相對(duì)較大。在陶瓷墻以及地磚方面，原料連續(xù)球磨的工藝及設(shè)備以及噴霧干燥的節(jié)能、除塵及干法制粉的工藝及設(shè)備要求因地制宜，因廠制宜。要選擇已經(jīng)成熟的工藝和設(shè)備，且在工藝設(shè)備的選擇上，并不是一定要一味選擇最高、最新、最先進(jìn)的東西，可以選擇已經(jīng)成熟的設(shè)備，將生產(chǎn)成本降至最低，符合當(dāng)?shù)氐臈l件和資源的工藝技術(shù)。

3.2 人才和技術(shù)創(chuàng)新

只有人才的創(chuàng)新，才能實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。人是保證創(chuàng)新的決定性因素。科技人員、技術(shù)工人是技術(shù)創(chuàng)新的主體，利用現(xiàn)代化的技術(shù)，建設(shè)人力資源信息平臺(tái)，應(yīng)該先建設(shè)整體的信息框架?？梢赃\(yùn)用現(xiàn)代化平臺(tái)的手段進(jìn)行工作，具備應(yīng)用和數(shù)據(jù)的統(tǒng)一，建立完善的框架。從整體的系統(tǒng)框架出發(fā)，安全地構(gòu)建平臺(tái)的信息化建設(shè)，可以去搜集相關(guān)的數(shù)據(jù)應(yīng)用的服務(wù)以及展現(xiàn)的構(gòu)成，去判斷設(shè)置的具體事件。在平臺(tái)方面可以建立一個(gè)內(nèi)部平臺(tái)和一個(gè)公眾平臺(tái)，這樣的話可以保證信息的整合以及企業(yè)信息的私密性。從而通過數(shù)據(jù)進(jìn)行信息的交流和對(duì)比；也可以去尋找數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)和應(yīng)用展現(xiàn)的關(guān)系。通過這三種的關(guān)系體現(xiàn)，建立平臺(tái)可以提高工作效率，穩(wěn)定系統(tǒng)；而在數(shù)據(jù)化的企業(yè)平臺(tái)之中，可以分為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)應(yīng)用數(shù)據(jù)和社會(huì)信息等數(shù)據(jù)形式。在建立信息化的平臺(tái)時(shí)，可以通過軟件對(duì)社會(huì)的信息進(jìn)行相關(guān)的總和；并且實(shí)現(xiàn)兩方的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，保證人員能夠擁有一個(gè)清晰的信息反饋和信息平臺(tái)，幫助其提高自身的認(rèn)識(shí)，自身的研究，維護(hù)其數(shù)據(jù)的管理數(shù)據(jù)的診斷。其次，應(yīng)在內(nèi)部建立廣泛的參與度，至少應(yīng)包括執(zhí)行領(lǐng)導(dǎo)、人事經(jīng)理、培訓(xùn)經(jīng)理和項(xiàng)目所面向的部門的部門經(jīng)理以及行政人員，確保分配了關(guān)鍵職能領(lǐng)域的專家或?qū)Ｂ毴藛T作為團(tuán)隊(duì)成員以支持培訓(xùn)和開發(fā)的成功實(shí)施。再次，應(yīng)詳細(xì)劃分團(tuán)隊(duì)中每個(gè)人的工作角色和職責(zé)、可交付的關(guān)鍵成果、項(xiàng)目時(shí)間表。而技術(shù)創(chuàng)新實(shí)質(zhì)就是為了產(chǎn)品創(chuàng)新和市場(chǎng)創(chuàng)新而生的，其最終的目的是企業(yè)能夠得到利潤(rùn)，建筑陶瓷產(chǎn)業(yè)也是如此。在新經(jīng)濟(jì)的時(shí)代之中，技術(shù)創(chuàng)新仍舊是重點(diǎn)研究的對(duì)象，需要人們?cè)谙嗤臈l件以及設(shè)備之中，通過嫻熟的技術(shù)得到更好的產(chǎn)品。在此層面之中，技術(shù)是創(chuàng)新的根本，通過技術(shù)的創(chuàng)新提高自動(dòng)化及工業(yè)化程度，切實(shí)掌握人員管理以及質(zhì)量研究，通過研究保證建筑陶瓷企業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)應(yīng)放在技術(shù)開發(fā)部門技術(shù)人員的培訓(xùn)和自身的創(chuàng)新上，這不僅要求創(chuàng)新產(chǎn)品質(zhì)量好、受市場(chǎng)歡迎；他們還需要技術(shù)熟練，具有很強(qiáng)的復(fù)制樣品的能力，速度快，并熟練調(diào)整綠色釉的配方。衛(wèi)生陶瓷企業(yè)不同于墻地磚，手工操作程序多，對(duì)產(chǎn)品影響大。因此，關(guān)鍵工藝工人的技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)熟練程度是提高衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量的重點(diǎn)。

4 結(jié)論

隨著現(xiàn)代化新形勢(shì)的發(fā)展，目前，建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路徑有了很大的突破與研究，但是要改進(jìn)提高陶瓷制品還需要一定的時(shí)間。這種改進(jìn)可以幫助企業(yè)能夠在新形勢(shì)的趨勢(shì)下站穩(wěn)腳跟，幫助陶瓷制品行業(yè)找準(zhǔn)自身的方向，看清自身的弊端，利用技術(shù)創(chuàng)新，將生產(chǎn)的力量發(fā)揮到最大化。