【蒙娜丽莎】陶瓷薄板：工艺技术从零到有 从有到优

    陶瓷薄板：工艺技术从零到有 从有到优

2005年，广东蒙娜丽莎新型材料集团有限公司与广东科达机电股份有限公司合作研发陶瓷薄板，到2007年正式推出中国第一片陶瓷薄板，陶瓷薄板在我国的发展，只有近8年的时间，但有关技术已经领先国际。当前涉及陶瓷薄板生产的企业也并不多，大多数陶瓷行业人士对陶瓷薄板生产的工艺技术及装备了解有限。

为此，本期《陶城大讲堂》“薄板专场”，将从陶瓷薄板的生产工艺、技术难点、装备配套、技术参数等方面来阐述陶瓷薄板的生产过程，以期让更多行业人士对陶瓷薄板的生产工艺技术有更为深入的了解与认识。

欧洲技术封锁，中国自力更生

由于欧洲国家对中国实行陶瓷薄板技术封锁，为此，国家启动陶瓷薄板研发项目，由蒙娜丽莎与科达机电合作，自主创新，最终研发出陶瓷薄板的生产技术，实现中国陶瓷薄板零的突破。

历经坎坷，实现零的突破

2007年，蒙娜丽莎正式推出中国第一片陶瓷薄板，实现了中国陶瓷薄板从无到有的突破。陶瓷薄板的诞生让人欣喜，但是，回首中国第一块陶瓷薄板的诞生过程，因其工艺技术完全依靠中国人自主研发，期间经历了诸多坎坷。

在“十五”期间，佛山市提出资源节约、技术创新、转型提升等相关政策，鼓励陶企向资源节约型和环境友好型转变，而陶瓷薄型化正是国家及佛山市政府大力推动的项目。蒙娜丽莎通过华南理工大学教授陈帆了解到陶瓷薄板的相关生产技术之后，于2005年10月组建了以蒙娜丽莎集团生产技术副总裁刘一军、总工程师潘利敏、生产技术副总经理张松竹等为主要人员的研发团队，整个团队共30余人，并由陈帆进行指导，正式启动大规格建筑陶瓷薄板项目。

值得一提的是，由于欧洲陶瓷强国对华封锁了陶瓷薄板的生产技术，因此陶瓷薄板的研发，没有任何可借鉴的工艺技术，其工艺技术完全依靠蒙娜丽莎的人员自主研究。

由于科达机电当时已经有陶瓷薄板生产研发的相关设备，所以，蒙娜丽莎将自主研发的陶瓷薄板原料配方送至科达机电进行试验。试验的结果显示效果很好，然后，蒙娜丽莎再重新调整配方，继续优化。

也正是由于试验的效果良好，让蒙娜丽莎与科达机电之后的合作顺理成章。在确立合作关系以后，蒙娜丽莎的相关技术人员与生产人员进驻科达机电，并由科达机电提供食宿，蒙娜丽莎接管了科达机电从压机到窑炉的整个生产线，为陶瓷薄板的研发打下了良好的基础，并最终生产出第一片陶瓷薄板，实现了产业化生产。

解决“凸起的小包”颇费周折

虽然欧洲陶瓷强国对中国实行陶瓷薄板技术装备的封锁，但是，经过蒙娜丽莎与科达机电的联合研发，依靠自我研究工艺技术和现有装备力量，从试验到投入生产，仅仅用了一年多时间。其中，陈帆从各种渠道搜集陶瓷薄板相关生产技术到第一次在科达机电进行试验，总共耗时两个月;从第一次试验到第二次改进，总共耗时三个月;从确定配方到投入生产，总共耗时八个月。并且，由蒙娜丽莎自主研发的干法生产工艺与欧洲的干法工艺有着极大的差别，相比不但压制效率更高，而且产生的边角余料更少，产品性能更好。

事实上，尽管蒙娜丽莎研发团队在这么短的时间自主研发出陶瓷薄板的生产工艺技术，但是这个过程却历经了诸多艰辛。据刘一军介绍，当时在生产过程中碰到最多的问题就是产品表面出现“凸起的小包”。

之所以出现这样的问题，那是因为砖坯很薄，如果棍棒表面存在颗粒杂质，在生产过程中会存在污染，烧制过程中产品表面会出现部分凸起。为此，蒙娜丽莎研发团队通过优化原料配方，并精选原料，以此来提高生坯压制的强度，提高烧结后的整体强度，从而克服这一问题。

在成形方面，由于产品超大、超薄，在脱模方面存在很大困难。为此，蒙娜丽莎与科达机电的研发人员一起寻找解决的方案，通过配电迁移的模式、配电循环的方式和余料回收系统等，来解决压制、脱模、电子循环、余料回收等系列问题。特别是在配电方面，选择了很多材料，最终找出适合薄板压制的电阻，实现了批量化稳定生产。

全球首创抛光陶瓷薄板

除了解决生产顽疾，还要解决装饰印花和相关工艺等问题。最初的陶瓷薄板表面为纯色，属于通体纯色板，没有任何装饰花纹，只是粉料达到强度和团结性能的坯料，经过烧制出来的产品而已。

刘一军介绍，当时认为要对这么印花或者抛光，觉得简直是天方夜谭，难以实现。后来蒙娜丽莎研发团队进行了无数次研发，耗时近一年时间，终于解决了装饰印花的难题，产品表面从纯色发展到五颜六色，这大大提升了陶瓷薄板的装饰性能。

同时，为了迎合中国消费者对于亮光产品的喜好，蒙娜丽莎研发团队又花了三年时间，终于攻克了抛光工艺难题，先于欧洲企业生产出抛光面的陶瓷薄板，并成功将施釉、半抛光、微粉布料等传统陶瓷的工艺都用在陶瓷薄板上面，让陶瓷薄板的生产工艺技术更加丰富。

在去年的意大利博洛尼亚陶瓷卫浴展中，有意大利企业推出了抛光面的陶瓷薄板，产品与蒙娜丽莎的抛光陶瓷薄板极其相似。

随着技术的不断成熟，蒙娜丽莎研发团队进一步在工艺技术的细节上进行改进和提升，薄板产品系列也逐渐丰富，现在已经成功开发出仿石材、木纹、墙纸、抛光、亚光、金属釉、结晶釉、玉石等产品，陶瓷薄板的发展开始进入了一个新的发展阶段。

技术难点多，原料配方尤为关键

影响陶瓷薄板性能的因素繁多，包括材料本身、坯体强度、烧成工艺、冷加工等方方面面，而原料选择和配方设计是最为关键的因素。不过，在蒙娜丽莎与科达机电研发人员的努力之下，这些问题都一一得到了解决。

五因素制约产品性能

陶瓷薄板要做大做薄，主要有五个方面的影响因素：

首先是陶瓷材料本身的影响，如单纯将坯体规格变大,坯体厚度减小，将造成产品强度不够，砖坯破损比例高，甚至成品强度达不到国家标准。因此，需要从机理上改善陶瓷材料的性能，提高陶瓷砖产品使用的抗冲击性能及破坏强度。

其次为烧成工艺的影响，要研究与陶瓷材料配方相匹配的烧成工艺技术，特别是当陶瓷制品薄型化后，传热传质速度加快，如采用与未减薄前同样的烧成温度，将导致材料在高温下发生蠕变软化等问题，因此宜采用低温快速烧成。

然后要将产品规格变大，坯体厚度减小的同时，要保证陶瓷薄板有足够的干坯强度和成品强度。工艺过程研究是重点，其中包括粉料匹配的影响、成形过程的影响、干燥的配套工艺技术等。如是生产釉面制品，还应充分考虑在压制成形后的施釉、印花等工序，除了要调整成形压力和配方体系外, 还应考虑如何通过改变施釉、印花等方式，减少釉线上砖坯的破损。

最后产品冷加工过程也是优等率保障的重要方面，特别是对抛光类的陶瓷薄板进行刮平。抛光等后期冷加工时，更要研究导致产品破损的因素。

多途径改善原料配方

值得注意的是，由于陶瓷薄板规格大、厚度薄，在生产过程中易出现生坯和成品强度低、韧性差等问题。因此，陶瓷薄板的生产首先必须在原料选择和配方设计时考虑陶瓷砖增强、增韧技术。

对于生坯强度的提高，主要采用以下几种措施：第一，选用可塑性好，干燥强度高，品质稳定的粘土;第二，利用非全瘠性原料(如瓷石)代替瘠性长石原料，增加坯料的可塑性，提高生坯强度;第三，高性能坯体增强剂的应用。

现有的陶瓷薄板组成与普通陶瓷砖有较大差异。对于相同sio2-al2o3-na2o/k2o 体系的普通陶瓷砖和陶瓷薄板，陶瓷薄板组成中al2o3含量相对较高。主要是在配料时，选择了一些高铝类粘土或者直接添加工业氧化铝，从而增加制品中莫来石的含量，以达到提高产品的弹性和断裂模数的目的。但是坯体中al2o3含量的增加，不但提高了烧成温度，而且也提高了瓷坯的热膨胀系数，因此，通常采用热膨胀系数很低的含li2o类原料代替部分含k2o和na2o的长石类原料。

同时，为了拓宽陶瓷薄板的应用范围，建筑陶瓷行业将日用瓷中的镁质瓷、高石英质瓷、骨质瓷等配方进行优化，使其适应于建筑陶瓷薄板生产工艺，制备出一系列兼具其他功能的高性能陶瓷薄板。

国内生产，干法工艺稳占主流

当前，干法工艺在我国陶瓷薄板的生产中已非常成熟。蒙娜丽莎与科达机电研发的具自主知识产权的大规格干法成形陶瓷薄板整线装备与技术，打破了国际上的垄断和封锁，推动了陶机行业的发展和进步，而该技术也成为国内陶瓷薄板生产的主流技术。据蒙娜丽莎板材事业部总经理蒙政强介绍，由于干法工艺相比湿法工艺，产品的吸水率更低，因此蒙娜丽莎与科达机电从研发之初就选择了研发干法工艺。

全方位调整装备结构

陶瓷薄板的生产主要有干法和湿法两种工艺，主要的差异体现在陶瓷薄板的成形工艺。当前干法工艺在国内陶瓷薄板的生产中已非常成熟。

对于干法工艺，现有皮带干压成形和模具干压成形两种，其基本流程相似，即传统的陶瓷生产方式。其优点是生产效率高，人工少、废品率低，生产周期短，生产的产品密度大、强度高，适合大批量工业化生产。但该法受压机吨位、模腔和压制工作台尺寸等限制，且压制过程粉尘较大。

采用干压法压制成形时，对成形、装饰机械、坯体输送装置、窑炉的设计制造提出了更高的要求。如压制成形用的大吨位全自动液压压砖机，在成形压力、工作台面的尺寸和布置、布料装置的结构、模具的形成和结构、大规模超薄砖的装饰、坯体的输送、窑炉内温度的分布、窑炉气氛的控制等方面都需要重新进行研究和设计。

配套设备成熟先进

陶瓷薄板的研究开发，从某种程度上，也促进了国内陶瓷机械成形设备的制造和提升，从而完全打破了国际上对于陶瓷薄板生产的垄断和封锁。

配套装备的成熟是陶瓷薄板大规模生产的前提。其中广东科达机电股份有限公司能提供具有自主知识产权的大规格干法成形陶瓷薄板整线装备与技术———双活塞大吨位压砖机和“魔术师”布料系统，打破了国际上少数国家的垄断和封锁，现已应用于生产线并生产出了合格的产品。其生产线日产量分别为3000m2和6000m2，产品规格为900×1800(mm)，厚度为3.5-5.5mm，成品率可达95%。

欧洲企业，湿法工艺为主

实际上，中国陶瓷薄板企业的产能已经超过了意大利和西班牙等国家。而我国研制的挤出法一次烧大规格陶瓷薄板的全套工艺和成套装备，也让湿法工艺在国内得到解决。

实际产能低于中国企业

上世纪80年代初，日本最早提出了陶瓷薄板的概念。2000年，意大利的西斯特姆(system)开启陶瓷薄板的内部研发项目，并于2002年首创lamina(薄板)技术，开始实现陶瓷薄板的工业化生产。2006年，西班牙成功开发陶瓷薄板相关技术。随后，欧美其他国家如墨西哥等地区相继推出陶瓷薄板。截至2007年，欧洲70%以上的陶瓷品牌都有陶瓷薄板产品问世。目前陶瓷薄板在欧洲占据了重要的市场份额，可以看到，陶瓷薄板与喷墨技术共同成为国际陶瓷展上的两大热点。

作为第一个发明陶瓷薄板的国家，意大利在原材料处理、成形技术等方面更加成熟。最初，西斯特姆建立了一个内部实验工厂，配备了1.5万吨的压机和可生产1000×3000×3(mm)陶瓷薄板的电窑。自2012年起，西斯特姆正式推出薄板生产技术，可将面积达1.6×5(m)的薄板厚度控制在3-20mm。在2012年的意大利里米尼陶瓷技术展上，西斯特姆推出了尺寸为1×3(m)，厚度为3mm的陶瓷薄板。

据悉，目前意大利至少有4个集团公司拥有10条陶瓷薄板生产线并推出了相应的产品，其次是西班牙和土耳其等国家。西斯特姆预测，截至2014年年底，全球将会新成立5家陶瓷薄板生产商(意大利、俄罗斯、土耳其、印度尼西亚、泰国)。不过，国内陶瓷薄板企业的实际产能已经超过了意大利和西班牙等国家，仅蒙娜丽莎一家企业的年产量就达到300万平方米。

湿法工艺在国内得到解决

与我国陶瓷薄板所采用的生产工艺不同，大部分欧洲陶瓷薄板采用的是湿法工艺，即挤压(滚压)成形技术。

湿法生产陶瓷薄板的制造工艺一般分泥料制备、成形、干燥素烧、半成品加工、装饰釉烧、包装入库6个工序。具体流程为：配料-干混-练泥-陈腐-挤出成形-干燥-半成品加工-装饰-釉烧-分级包装入库。其主要设备为真空挤泥机、双辊挤压机和输送机。

值得注意的是，广东摩德娜科技股份有限公司已成功研制出挤出法一次烧大规格陶瓷薄板的全套工艺技术和成套装备，填补了国内湿法制备大规格陶瓷薄板的空缺。该套设备所制备的陶瓷薄板厚度仅3-5mm，规格尺寸可达到1.2×1.8(m)，生产过程粉尘少，且比同样厚度的干压陶瓷板密度高。

　　在陶瓷薄板的生产工艺中，流延法(又称带式浇注法或刮刀法)是被看好的革新技术。其成形工艺包括浆料制备、成形、干燥、剥离基带等过程，由于一般用于制造超薄型陶瓷制品，因此坯料的细度、粒形要求比较高，粒度越细，粒形越圆滑，流动性越好，薄坯的质量越高。根据流延法的工艺特点，可做小于1mm厚度的陶瓷薄板，像墙纸一样，可作室内装修，即“陶瓷墙纸”。

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