廖惠仪:关于陶瓷大板/岩板的思索

来源:陶城网 作者:廖惠仪 2020-04-30 点击:2751次 A- A+

一、前言

近年来陶瓷行业大板火热,岩板盛行。岩板、彩釉砖、仿古砖、玻化砖……等名称,都是基于国外产品、外文的中国翻译或创意名称。关于岩板的解读和宣传介绍有很多,但一些“似是而非”、“似非而是”的问题和导向,值得研究商榷。

本文简介了陶瓷大板/岩板的发展概况与现状;探讨了陶瓷大板/岩板名称的由来与中国取名文化;简述了陶瓷砖、板相关标准现状并提出看法;分析了瓷质砖、板的化学组成、显微结构与力学性能的关系,指出瓷质砖、板属于同一材料范畴;对当前一些热点话题表达了个人观点并提出了“设计前移绿色发展”的新思路。与业界同仁交流、商榷!

二、陶瓷大板/岩板的发展概况与现状

陶瓷大板的诞生:2004年2月24日意大利Lamina公司下线史上第一块大板(意大利语La lastra ceramic .piu grande e leggera mai vista prima-英文The largest and thinnest ceramic slab ever seen)——未曾见过的最大最薄的陶瓷板。产品尺寸3m×1m×3mm,采用16000吨压机成形、滚筒印刷彩饰、高速搅拌磨(后来改造拆除改为连续球磨机)制备泥浆。

中国的陶瓷大板“头胎”:2007年4月,广东蒙娜丽莎集团股份有限公司生产出中国第一片陶瓷薄板900×1800×5.5(mm),宣告了具有中国自主技术的陶瓷大板实现规模化量产。

早期的陶瓷大板突出了大和薄,引导了全球性的陶瓷薄型化。减薄,为资源节约、绿色环保、节能减排指明了方向;首部陶瓷大板产品标准GB/T 23266-2009 《陶瓷板》,定义注明了陶瓷板厚度不大于6mm、面积不小于1.62㎡,突显了求大限厚的导向意图。

随着陶瓷生产技术进步和大板的国内外市场开拓、应用、推广,陶瓷大板的花色品种、规格尺寸、厚度不断丰富多样化,尤其是厚板的发展,开拓了应用新领域,开辟了新的市场,促进了陶瓷大板/岩板近几年全球爆发上线。

据《陶城报》不完全调查统计,目前全球已建成生产1200x2400(mm)以上规格的岩板生产线大约有90条左右,主要分布在意大利、西班牙、中国、印度、印尼、美国、巴西、土耳其、阿联酋、伊朗等国家,其中意大利有超过30条,西班牙大约有13条,中国有21条,印度有17条,四个国家占据全球岩板90%以上产能。

除此以外,全球还有多条生产线在建设或计划建设中,其中中国拟建或在建的岩板线数量超过13条,如果所有项目顺利进行,预计2020年中国将达到34条、全球的岩板生产线数量将超过100条,产能爆发增长。

陶瓷砖衍生了陶瓷板Ceramic Slabs,这个“陶瓷砖的新生儿”,眼看进入了青春期,但至今全世界还没有给个规范的名分。目前国内外陶瓷大板(主要为瓷质大板)均参照陶瓷砖标准ISO13006 Annex G Group B1a、EN14411 Annex G Group B1a、GB/T4100附录G干压陶瓷砖E≤0.5% BIa类进行质量控制,但现行标准13006、EN14411、GB/T4100都没有包括陶瓷板;关于断裂模数的要求,ISO、 EN、 GB三标准都标注了不适用于破坏强度≥3000N的砖;GB/T4100-2015《陶瓷砖》相对于ISO13006 《Ceramic tiles》标准,增加了对干压陶瓷砖厚度的限定; GB/T 23266-2009 《陶瓷板》标准追求大而薄,没有考虑薄板向厚板发展,目前也没有获得陶瓷大板/岩板的广泛认同和采用。

大、厚、薄的陶瓷板,挑战了现有陶瓷标准。

三、陶瓷大板/岩板名称的由来与中国取名文化

关于陶瓷大板的名称,中国目前大板、岩板混用,更多使用岩板,据《华夏陶瓷网》信息,“岩板”这个词最早出现于西班牙某公司在北京举办的首场超薄岩板品鉴会,英文名为Sintered Stone。

岩石(Rock,别称石头Stone):由各种不同的地质作用所产生的天然固态矿物集合体,是构成地壳和上地幔的物质基础。按成因分为岩浆岩、沉积岩和变质岩。Stone一般字典译为石头,牛津字典中还有“岩石”之意。将Sintered Stone翻译为 “岩板”,不知原创者是否经历过这样的心路历程,已无从考证。

中国的命名、取名具有悠久的文化,孔子曰:“名正则言顺”,名正是金,好名远扬。有其名则有其言则有其事(实)。

古代贤哲尹文子说过:形以定名,名以定事,事以验名。这就是说,观察辨别事物、人物,必先定名而后才可以成事,而事物的发展及成败得失又可以验其名。古代还有一句名言:有其名必有其实,名为实之宝也。意思是:符号一定代表了某一事物,有事物就必定会产生代表它的符号即名字;反过来,以符号或名字也可以了解该事物的内容及特征,即所谓“名附于实则见其义”。

在自然科学领域,随着科学的发展和人类认知的深入,已经形成了科学的、系统的、规范的学科专业的术语、定义、命名、分类等,如地质学的岩石、材料科学的无机非金属材料、陶瓷材料、陶瓷砖、水泥、玻璃等等。遵守这些约定俗成的定义、命名、分类也是“名正则言顺”、 “名附于实则见其义”之初心和本意。

“岩板”作为商品名称或是某种特定用途的产品,如同自己的的孩子,取名自由,尤其是,随着科学技术的的发展,数字化设计、装饰技术的应用,陶瓷砖/板的仿真效果日趋逼真,仿石材、仿木材、仿布、仿金属、仿皮革、仿水泥、仿水磨石,尤其是仿石,仿各种岩石、洞石、玉石,名贵大理石、花岗岩等等,花色品种琳琅满目,产品名称新颖奇特,创意无穷。返璞归真,亲近自然,成为主流发展趋势,这或许是钟爱“岩板”的情结。但是建议最好保留自家本色,保持血统,是“瓷”不入“岩”家,如大理石“瓷”砖、全通体“瓷”抛砖、“瓷质“大板等名称,反映了产品本质,体现了风格文化,取名也可以在陶瓷的范畴下细分奇石宝玉、名贵木材、金银铜铁、象牙珍珠…等等不同花色品种。

四、陶瓷砖、板相关标准现状和看法

现行标准、正规出版物陶瓷砖一般定义为:由粘土或其他无机非金属原料,经成型、烧结等工艺处理,用于装饰与保护建筑物、构筑物墙面及地面的板状或块状陶瓷制品。

GBT 23266-2009 《陶瓷板》最早定义陶瓷板为:由粘土和其他无机非金属材料,经成形、高温烧成等生产工艺制成的板状陶瓷制品。

GB/T 9195-2011《陶瓷砖和卫生陶瓷分类及术语》,对陶瓷板的定义与GBT 23266-2009相同,同时多处出现砖(板)合一的定义或描述。

ISO13006 《Ceramic tiles》陶瓷砖定义中使用了“thin slab薄板”,对于传统陶瓷制品,以前主要是日用的碗碟瓶罐容器、花瓶等陈列艺术制品等,相对而言“薄板thin slab”是陶瓷砖的典型外观特征,但没有想到thin slab会做到现在这么大、这么薄、这么厚,陶瓷砖tile和板slab出现了界定的空间和需求,但从生产用原材料、工艺过程、材料范畴来说,陶瓷大板/岩板就是“放大的陶瓷砖”。

目前意大利、西班牙等各国陶瓷界普遍使用“陶瓷板Ceramic Slabs”称谓。

“岩板”这个名称在中国叫开了、听惯了、喜欢了。作为商品名称,取名可能有商业的、艺术的、心理的、社会的等等复杂因素,艺术求美,无可厚非;上升到标准术语定义,必须认真严谨、科学求真,况且,毕竟这是发源于意大利的国际流行新产品,同一种产品在国际上应该有相通的语言和共同的规范,不能把Ceramic slabs(意大利语Lastre)改名换姓,以免在国际市场产生歧义!

国际上陶瓷砖标准一直按干压、挤压两种成形方法和不同吸水率作为分类基本原则,各类别不预先假设产品用途,但定义用于装饰与保护建筑物、构筑物墙面及地面(ISO陶瓷砖定义:通常用作墙地面覆盖物)。陶瓷大板/岩板、厚砖由于规格尺寸、性能指标发生变化,建议对现行陶瓷砖相关标准,进行修订扩展,以覆盖用于墙地面的大、厚、薄陶瓷产品;陶瓷大板/岩板由于用途的跨界突破,性能指标发生较大变化,可以按照产品用途等方法进行分类,根据不同用途的客观需求,制订产品的标准体系。

据了解,国际标准化组织ISO TC189 WG 1工作组正在就包括基于尺寸定义的相关主题开展工作,受COVID-19 疫情影响,原定于7月份的ISO会议指望推迟到11月。去年3月发布的EN ISO 10545-4:2019(陶瓷砖试验方法 第4部分:断裂模数和破坏强度的测定),已结合大尺寸和厚产品进行了修订。

国内《陶瓷岩板》、《岩板产品规范》两项团体标准已立项启动工作。

陶瓷大板/岩板标准是行业的共同期待,如何在现有陶瓷砖标准基础上,创新标准体系和检测方法,补充、扩展、完善相关内容,通过科学定义、系统分类、规定性能要求等标准规范,促进其健康有序发展,这对于标准制订者将迎接挑战。

五、瓷质砖、板的化学组成、显微结构与力学性能的关系

瓷质砖、板的配方相近或相同,其化学组成范围为:SiO2 64∽74% ;Al2O3 16∽23%;CaO+MgO 2∽4%; K2O+Na2O 4∽6% ;Fe2O3+ TiO2<2% 。早期的国外瓷质砖烧成温度较高1240-1260°C,随着低温快烧技术的发展,烧成温度国内外普遍降低为1200°C上下,因此这里列举的化学组成范围较宽。

据有关研究结果,瓷质砖的显微结构受化学组成影响,体积密度范围为:2.32∽2.4 g/cm3 ;气孔率为7∽12%;相组成为:莫来石8∽17%、石英15∽30%、玻璃相52∽70%(同上,列举的范围较宽)。

瓷质砖、板重要的力学性能为断裂模数(又称抗折强度、抗弯强度、弯曲强度)和破坏强度,不同化学组成产品的吸水率(<0.5%)和体积密度(2.32∽2.4 g/cm3)没有显著差别,但由于化学组成、烧结程度不同,造成产品的相(晶相、玻璃相、气相)组成不同,导致断裂模数高的可达到60∽85 MPa,低的只有35 MPa左右,也就是说不同配方和烧结程度的差异可以使断裂模数相差一倍左右。

破坏强度与断裂模数、厚度三者关系为:S=2 R h²/3

(S——破坏强度,R——断裂模数 ,h——试验后沿断裂边测得的试样断裂面的最小厚度)。

关系式表明,产品破坏强度与断裂模数成正比、与厚度的二次方成正比。因此如果常规产品厚度10mm,假设断裂模数为42 MPa,则破坏强度为2800N;理论上讲,5mm厚的薄砖、板(假设断裂模数也是42 MPa),则厚度减少一半破坏强度只有四分之一700N;而 20mm厚的砖/板,厚度增加一倍破坏强度可提高四倍11200N。这或许是认为“岩板不同于陶瓷大板”的另一原因。

研究还表明,瓷质砖的机械性能取决于烧结程度,体积密度越高,断裂模数和弹性模数也高,氧化铝含量和烧成后莫来石含量、弹性模数成正比。

瓷质砖、板都是由粘土、长石和石英为主要原料(或其他无机非金属原料),经成型、烧结等工艺处理的板状或块状陶瓷制品,材料范畴相同,瓷质大板就是“放大的瓷质砖”。不同配方化学组成、不同工艺参数对显微结构的影响进而导致力学性能差异悬殊,厚度对产品破坏强度的影响是二次方关系。

六、关于当前一些热点话题的思考

1、岩比瓷好吗?岩板比瓷板叫卖吗?

一种商品在全球遍地开花以后,名称只是代表一定事物的符号,这种符号也具有包装功能,但是名称符号不能偏离约定俗成的基本概念,不要让陶瓷改了名变了味,应该更多关注技术与品质,大板是否叫卖,最终取决于质量、服务、品牌、价格!

2、陶瓷砖、板可多薄、要多厚?

陶瓷砖、板的厚薄主要取决于性能满足和用途需要。用做低荷载的饰面材料,减薄,节约资源、绿色环保、节能减排是永恒的发展方向;高荷载的应用,根据使用场所荷载大小,设计适合厚度,才是经济合理的。做太厚,增加成本,性能过剩也是一种浪费,应引导转变厚实感的传统消费观念;同时应避免“强度不够厚度来凑”,要通过改进配方及工艺制度,提高产品力学性能。

3、陶瓷砖可多大、板要多小、应该多大?

多大尺寸为砖,多小尺寸可以称为板,这不是科学的概念,需要通过标准进行定义、界定。

多少场合真正需要3-4米的大板? 盲目“做大比大,大裁小用”,值得反思!

笨重本来就是一个不利的因素,人为制造“大、笨、重”,給生产、搬运、包装、运输、加工、安装施工增加多少成本、麻烦和困难?!

当生产工艺技术装备解决以后,做“大”已经不是什么大不了的事情的时候,“大”已经不能体现产品水平,不能代表企业水平!

4、爆发上线有爆发的市场吗?

陶瓷大板/岩板并没有创造新市场,完全是一种替代市场,替代天然石材、人造石材、陶瓷砖、木材、金属、壁纸、涂料……不同材料之间互为替代,互相竞争,永不停息。有些市场预测过于乐观,认为无所不能替代,有很大市场空间。谁替代谁,替代能否实现,最终由消费者说了算!

陶瓷大板/岩板的发展是曲折的,10多年的市场培育、开拓历程,改变了人们“一招鲜吃遍天”的常理期望,市场是煲出来、熬出来的,不是炒、更不是爆炒出来的 !

5、陶瓷大板/岩板生产企业是卖材料还是卖产品?

陶瓷大板/岩板应用于橱柜、桌台、家具等领域,已经与陶瓷砖市场没有关系,是新的渠道,新的市场,如同织布厂看到时装的高价想生产经营服装、木材加工厂想生产经营家具,是否延伸产业链跨业经营、如何跨界合作、是卖材料还是卖产品,企业家心知肚明! 没有品牌和渠道支撑的生产企业,应该冷静对待大板热!

6、如何促进大、厚、薄陶瓷产品的发展?

陶瓷材料的优异性能,材质“硬”带“脆性”的特点,冷加工难,使用与加工对材料性能的要求是一对固有矛盾。应该扬长避短,转变观念,创新思路:生产以满足应用需要为目的,探索推进标准化、定制化生产;加强坯体在线裁切加工工艺技术装备研究开发,推进“设计前移,量体裁坯”,减少烧成品冷加工量,生产免加工、少加工产品;根据不同用途产品的力学性能需要,设计配方和厚度,预测产品强度,满足使用要求,以设计和技术引领,促进陶瓷大板/岩板的绿色发展。

(作者为中国建筑材料科学研究总院•国检集团认证评价中心 副总工/教授级高工)

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