廖惠儀:關于陶瓷大板/巖板的思索

來源:陶城網 作者:廖惠儀 2020-04-30 點擊:3935次 A- A+

一、前言

近年來陶瓷行業大板火熱,巖板盛行。巖板、彩釉磚、仿古磚、?;u……等名稱,都是基于國外產品、外文的中國翻譯或創意名稱。關于巖板的解讀和宣傳介紹有很多,但一些“似是而非”、“似非而是”的問題和導向,值得研究商榷。

本文簡介了陶瓷大板/巖板的發展概況與現狀;探討了陶瓷大板/巖板名稱的由來與中國取名文化;簡述了陶瓷磚、板相關標準現狀并提出看法;分析了瓷質磚、板的化學組成、顯微結構與力學性能的關系,指出瓷質磚、板屬于同一材料范疇;對當前一些熱點話題表達了個人觀點并提出了“設計前移綠色發展”的新思路。與業界同仁交流、商榷!

二、陶瓷大板/巖板的發展概況與現狀

陶瓷大板的誕生:2004年2月24日意大利Lamina公司下線史上第一塊大板(意大利語La lastra ceramic .piu grande e leggera mai vista prima-英文The largest and thinnest ceramic slab ever seen)——未曾見過的最大最薄的陶瓷板。產品尺寸3m×1m×3mm,采用16000噸壓機成形、滾筒印刷彩飾、高速攪拌磨(后來改造拆除改為連續球磨機)制備泥漿。

中國的陶瓷大板“頭胎”:2007年4月,廣東蒙娜麗莎集團股份有限公司生產出中國第一片陶瓷薄板900×1800×5.5(mm),宣告了具有中國自主技術的陶瓷大板實現規?;慨a。

早期的陶瓷大板突出了大和薄,引導了全球性的陶瓷薄型化。減薄,為資源節約、綠色環保、節能減排指明了方向;首部陶瓷大板產品標準GB/T 23266-2009 《陶瓷板》,定義注明了陶瓷板厚度不大于6mm、面積不小于1.62㎡,突顯了求大限厚的導向意圖。

隨著陶瓷生產技術進步和大板的國內外市場開拓、應用、推廣,陶瓷大板的花色品種、規格尺寸、厚度不斷豐富多樣化,尤其是厚板的發展,開拓了應用新領域,開辟了新的市場,促進了陶瓷大板/巖板近幾年全球爆發上線。

據《陶城報》不完全調查統計,目前全球已建成生產1200x2400(mm)以上規格的巖板生產線大約有90條左右,主要分布在意大利、西班牙、中國、印度、印尼、美國、巴西、土耳其、阿聯酋、伊朗等國家,其中意大利有超過30條,西班牙大約有13條,中國有21條,印度有17條,四個國家占據全球巖板90%以上產能。

除此以外,全球還有多條生產線在建設或計劃建設中,其中中國擬建或在建的巖板線數量超過13條,如果所有項目順利進行,預計2020年中國將達到34條、全球的巖板生產線數量將超過100條,產能爆發增長。

陶瓷磚衍生了陶瓷板Ceramic Slabs,這個“陶瓷磚的新生兒”,眼看進入了青春期,但至今全世界還沒有給個規范的名分。目前國內外陶瓷大板(主要為瓷質大板)均參照陶瓷磚標準ISO13006 Annex G Group B1a、EN14411 Annex G Group B1a、GB/T4100附錄G干壓陶瓷磚E≤0.5% BIa類進行質量控制,但現行標準13006、EN14411、GB/T4100都沒有包括陶瓷板;關于斷裂模數的要求,ISO、 EN、 GB三標準都標注了不適用于破壞強度≥3000N的磚;GB/T4100-2015《陶瓷磚》相對于ISO13006 《Ceramic tiles》標準,增加了對干壓陶瓷磚厚度的限定; GB/T 23266-2009 《陶瓷板》標準追求大而薄,沒有考慮薄板向厚板發展,目前也沒有獲得陶瓷大板/巖板的廣泛認同和采用。

大、厚、薄的陶瓷板,挑戰了現有陶瓷標準。

三、陶瓷大板/巖板名稱的由來與中國取名文化

關于陶瓷大板的名稱,中國目前大板、巖板混用,更多使用巖板,據《華夏陶瓷網》信息,“巖板”這個詞最早出現于西班牙某公司在北京舉辦的首場超薄巖板品鑒會,英文名為Sintered Stone。

巖石(Rock,別稱石頭Stone):由各種不同的地質作用所產生的天然固態礦物集合體,是構成地殼和上地幔的物質基礎。按成因分為巖漿巖、沉積巖和變質巖。Stone一般字典譯為石頭,牛津字典中還有“巖石”之意。將Sintered Stone翻譯為 “巖板”,不知原創者是否經歷過這樣的心路歷程,已無從考證。

中國的命名、取名具有悠久的文化,孔子曰:“名正則言順”,名正是金,好名遠揚。有其名則有其言則有其事(實)。

古代賢哲尹文子說過:形以定名,名以定事,事以驗名。這就是說,觀察辨別事物、人物,必先定名而后才可以成事,而事物的發展及成敗得失又可以驗其名。古代還有一句名言:有其名必有其實,名為實之寶也。意思是:符號一定代表了某一事物,有事物就必定會產生代表它的符號即名字;反過來,以符號或名字也可以了解該事物的內容及特征,即所謂“名附于實則見其義”。

在自然科學領域,隨著科學的發展和人類認知的深入,已經形成了科學的、系統的、規范的學科專業的術語、定義、命名、分類等,如地質學的巖石、材料科學的無機非金屬材料、陶瓷材料、陶瓷磚、水泥、玻璃等等。遵守這些約定俗成的定義、命名、分類也是“名正則言順”、 “名附于實則見其義”之初心和本意。

“巖板”作為商品名稱或是某種特定用途的產品,如同自己的的孩子,取名自由,尤其是,隨著科學技術的的發展,數字化設計、裝飾技術的應用,陶瓷磚/板的仿真效果日趨逼真,仿石材、仿木材、仿布、仿金屬、仿皮革、仿水泥、仿水磨石,尤其是仿石,仿各種巖石、洞石、玉石,名貴大理石、花崗巖等等,花色品種琳瑯滿目,產品名稱新穎奇特,創意無窮。返璞歸真,親近自然,成為主流發展趨勢,這或許是鐘愛“巖板”的情結。但是建議最好保留自家本色,保持血統,是“瓷”不入“巖”家,如大理石“瓷”磚、全通體“瓷”拋磚、“瓷質“大板等名稱,反映了產品本質,體現了風格文化,取名也可以在陶瓷的范疇下細分奇石寶玉、名貴木材、金銀銅鐵、象牙珍珠…等等不同花色品種。

四、陶瓷磚、板相關標準現狀和看法

現行標準、正規出版物陶瓷磚一般定義為:由粘土或其他無機非金屬原料,經成型、燒結等工藝處理,用于裝飾與保護建筑物、構筑物墻面及地面的板狀或塊狀陶瓷制品。

GBT 23266-2009 《陶瓷板》最早定義陶瓷板為:由粘土和其他無機非金屬材料,經成形、高溫燒成等生產工藝制成的板狀陶瓷制品。

GB/T 9195-2011《陶瓷磚和衛生陶瓷分類及術語》,對陶瓷板的定義與GBT 23266-2009相同,同時多處出現磚(板)合一的定義或描述。

ISO13006 《Ceramic tiles》陶瓷磚定義中使用了“thin slab薄板”,對于傳統陶瓷制品,以前主要是日用的碗碟瓶罐容器、花瓶等陳列藝術制品等,相對而言“薄板thin slab”是陶瓷磚的典型外觀特征,但沒有想到thin slab會做到現在這么大、這么薄、這么厚,陶瓷磚tile和板slab出現了界定的空間和需求,但從生產用原材料、工藝過程、材料范疇來說,陶瓷大板/巖板就是“放大的陶瓷磚”。

目前意大利、西班牙等各國陶瓷界普遍使用“陶瓷板Ceramic Slabs”稱謂。

“巖板”這個名稱在中國叫開了、聽慣了、喜歡了。作為商品名稱,取名可能有商業的、藝術的、心理的、社會的等等復雜因素,藝術求美,無可厚非;上升到標準術語定義,必須認真嚴謹、科學求真,況且,畢竟這是發源于意大利的國際流行新產品,同一種產品在國際上應該有相通的語言和共同的規范,不能把Ceramic slabs(意大利語Lastre)改名換姓,以免在國際市場產生歧義!

國際上陶瓷磚標準一直按干壓、擠壓兩種成形方法和不同吸水率作為分類基本原則,各類別不預先假設產品用途,但定義用于裝飾與保護建筑物、構筑物墻面及地面(ISO陶瓷磚定義:通常用作墻地面覆蓋物)。陶瓷大板/巖板、厚磚由于規格尺寸、性能指標發生變化,建議對現行陶瓷磚相關標準,進行修訂擴展,以覆蓋用于墻地面的大、厚、薄陶瓷產品;陶瓷大板/巖板由于用途的跨界突破,性能指標發生較大變化,可以按照產品用途等方法進行分類,根據不同用途的客觀需求,制訂產品的標準體系。

據了解,國際標準化組織ISO TC189 WG 1工作組正在就包括基于尺寸定義的相關主題開展工作,受COVID-19 疫情影響,原定于7月份的ISO會議指望推遲到11月。去年3月發布的EN ISO 10545-4:2019(陶瓷磚試驗方法 第4部分:斷裂模數和破壞強度的測定),已結合大尺寸和厚產品進行了修訂。

國內《陶瓷巖板》、《巖板產品規范》兩項團體標準已立項啟動工作。

陶瓷大板/巖板標準是行業的共同期待,如何在現有陶瓷磚標準基礎上,創新標準體系和檢測方法,補充、擴展、完善相關內容,通過科學定義、系統分類、規定性能要求等標準規范,促進其健康有序發展,這對于標準制訂者將迎接挑戰。

五、瓷質磚、板的化學組成、顯微結構與力學性能的關系

瓷質磚、板的配方相近或相同,其化學組成范圍為:SiO2 64∽74% ;Al2O3 16∽23%;CaO+MgO 2∽4%; K2O+Na2O 4∽6% ;Fe2O3+ TiO2<2% 。早期的國外瓷質磚燒成溫度較高1240-1260°C,隨著低溫快燒技術的發展,燒成溫度國內外普遍降低為1200°C上下,因此這里列舉的化學組成范圍較寬。

據有關研究結果,瓷質磚的顯微結構受化學組成影響,體積密度范圍為:2.32∽2.4 g/cm3 ;氣孔率為7∽12%;相組成為:莫來石8∽17%、石英15∽30%、玻璃相52∽70%(同上,列舉的范圍較寬)。

瓷質磚、板重要的力學性能為斷裂模數(又稱抗折強度、抗彎強度、彎曲強度)和破壞強度,不同化學組成產品的吸水率(<0.5%)和體積密度(2.32∽2.4 g/cm3)沒有顯著差別,但由于化學組成、燒結程度不同,造成產品的相(晶相、玻璃相、氣相)組成不同,導致斷裂模數高的可達到60∽85 MPa,低的只有35 MPa左右,也就是說不同配方和燒結程度的差異可以使斷裂模數相差一倍左右。

破壞強度與斷裂模數、厚度三者關系為:S=2 R h2/3

(S——破壞強度,R——斷裂模數 ,h——試驗后沿斷裂邊測得的試樣斷裂面的最小厚度)。

關系式表明,產品破壞強度與斷裂模數成正比、與厚度的二次方成正比。因此如果常規產品厚度10mm,假設斷裂模數為42 MPa,則破壞強度為2800N;理論上講,5mm厚的薄磚、板(假設斷裂模數也是42 MPa),則厚度減少一半破壞強度只有四分之一700N;而 20mm厚的磚/板,厚度增加一倍破壞強度可提高四倍11200N。這或許是認為“巖板不同于陶瓷大板”的另一原因。

研究還表明,瓷質磚的機械性能取決于燒結程度,體積密度越高,斷裂模數和彈性模數也高,氧化鋁含量和燒成后莫來石含量、彈性模數成正比。

瓷質磚、板都是由粘土、長石和石英為主要原料(或其他無機非金屬原料),經成型、燒結等工藝處理的板狀或塊狀陶瓷制品,材料范疇相同,瓷質大板就是“放大的瓷質磚”。不同配方化學組成、不同工藝參數對顯微結構的影響進而導致力學性能差異懸殊,厚度對產品破壞強度的影響是二次方關系。

六、關于當前一些熱點話題的思考

1、巖比瓷好嗎?巖板比瓷板叫賣嗎?

一種商品在全球遍地開花以后,名稱只是代表一定事物的符號,這種符號也具有包裝功能,但是名稱符號不能偏離約定俗成的基本概念,不要讓陶瓷改了名變了味,應該更多關注技術與品質,大板是否叫賣,最終取決于質量、服務、品牌、價格!

2、陶瓷磚、板可多薄、要多厚?

陶瓷磚、板的厚薄主要取決于性能滿足和用途需要。用做低荷載的飾面材料,減薄,節約資源、綠色環保、節能減排是永恒的發展方向;高荷載的應用,根據使用場所荷載大小,設計適合厚度,才是經濟合理的。做太厚,增加成本,性能過剩也是一種浪費,應引導轉變厚實感的傳統消費觀念;同時應避免“強度不夠厚度來湊”,要通過改進配方及工藝制度,提高產品力學性能。

3、陶瓷磚可多大、板要多小、應該多大?

多大尺寸為磚,多小尺寸可以稱為板,這不是科學的概念,需要通過標準進行定義、界定。

多少場合真正需要3-4米的大板? 盲目“做大比大,大裁小用”,值得反思!

笨重本來就是一個不利的因素,人為制造“大、笨、重”,給生產、搬運、包裝、運輸、加工、安裝施工增加多少成本、麻煩和困難?!

當生產工藝技術裝備解決以后,做“大”已經不是什么大不了的事情的時候,“大”已經不能體現產品水平,不能代表企業水平!

4、爆發上線有爆發的市場嗎?

陶瓷大板/巖板并沒有創造新市場,完全是一種替代市場,替代天然石材、人造石材、陶瓷磚、木材、金屬、壁紙、涂料……不同材料之間互為替代,互相競爭,永不停息。有些市場預測過于樂觀,認為無所不能替代,有很大市場空間。誰替代誰,替代能否實現,最終由消費者說了算!

陶瓷大板/巖板的發展是曲折的,10多年的市場培育、開拓歷程,改變了人們“一招鮮吃遍天”的常理期望,市場是煲出來、熬出來的,不是炒、更不是爆炒出來的 !

5、陶瓷大板/巖板生產企業是賣材料還是賣產品?

陶瓷大板/巖板應用于櫥柜、桌臺、家具等領域,已經與陶瓷磚市場沒有關系,是新的渠道,新的市場,如同織布廠看到時裝的高價想生產經營服裝、木材加工廠想生產經營家具,是否延伸產業鏈跨業經營、如何跨界合作、是賣材料還是賣產品,企業家心知肚明! 沒有品牌和渠道支撐的生產企業,應該冷靜對待大板熱!

6、如何促進大、厚、薄陶瓷產品的發展?

陶瓷材料的優異性能,材質“硬”帶“脆性”的特點,冷加工難,使用與加工對材料性能的要求是一對固有矛盾。應該揚長避短,轉變觀念,創新思路:生產以滿足應用需要為目的,探索推進標準化、定制化生產;加強坯體在線裁切加工工藝技術裝備研究開發,推進“設計前移,量體裁坯”,減少燒成品冷加工量,生產免加工、少加工產品;根據不同用途產品的力學性能需要,設計配方和厚度,預測產品強度,滿足使用要求,以設計和技術引領,促進陶瓷大板/巖板的綠色發展。

(作者為中國建筑材料科學研究總院?國檢集團認證評價中心 副總工/教授級高工)

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