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新型建筑陶瓷装饰材料探究:陶瓷薄板、干挂陶板、陶瓷保温材料

发布日期:2013-09-10    来源:《陶瓷信息》   浏览次数:376

  ▲ 木纹陶瓷薄板

  陶瓷薄板、干挂陶板、陶瓷保温材料是近十年在建筑陶瓷领域出现新型建筑材料,其主要用途是作为内墙、外墙装饰,幕墙饰面以及墙体保温,是目前能够与绿色建筑配套的绿色建筑材料。下面分别介绍三类产品的发展现状、特点和用途。

  建筑陶瓷薄板

  上世纪80年代初,重视资源有效利用的日本最早提出陶瓷薄板概念,到2002年,意大利的System公司开发出干法陶瓷薄板制造技术,从而大大加快了陶瓷薄板的工业化生产的进程。在2006年,西班牙也研制出了相关的技术,随后,欧洲其他陶瓷制造国家,墨西哥、印尼等地区也相继推出陶瓷薄板。

  薄板的生产技术中最主要的是成型技术,目前成型技术包括干法压制成型、干法辊压成型、湿法挤压成型,前两种方法使用的是含水率为7%-8%的陶瓷粉料,后一种使用的是塑性泥料,也有Siti-B&T那样,独创Grestream方案压制。烧成过程通常生产商家会使用二次烧成技术,一次素烧,一次釉烧。陶瓷薄板厚度可以控制在2至4mm,尺寸最大可达1400×2800mm,现在已经制造出规格为1400×4700mm的产品。随着科技的进步,会出现各种规格尺寸的薄板产品。

  意大利是第一个发明陶瓷薄板技术的国家,所以在陶瓷薄板技术上具有明显优势。他们在陶瓷薄板方面的技术也更成熟,有更多的经验。在原材料的处理方面,他们对各种材料的比例剖析得更精准,而最重要的压制技术他们也掌握得更到位。

  在欧洲,陶瓷薄板主要应用于地砖的翻新。因为陶瓷薄板非常的薄,所以在更换地砖的时候,不需要把原来的地砖拆除,而是能够直接在原有的地砖上再铺一层陶瓷薄板,这样做十分的环保,也节省劳动成本。此外,陶瓷薄板还能够做桌子,家具贴面,而不是使用大理石或花岗岩。欧洲有些公司还会使用陶瓷薄板来作为游艇和船只的装饰。

  国外陶瓷薄板的销售状况非常理想。2009年全球"低碳"概念盛行,特别是哥本哈根世界气候大会的召开,使人们进一步关注低碳和环保。到目前为止,国外的全部建筑陶瓷行业龙头企业都在做薄板项目,因为陶瓷薄板符合环保的要求,而且在原材料,运输成本上都可以节省开支。因此在美国、欧洲乃至中东市场,都有很大的市场需求。 陶瓷薄板是陶瓷砖产品生产技术和节能减排要求不断升级的产物。长期以来在人们的意识中将较厚的产品称为砖。作为建筑主体材料的如粘土砖、红砖、空心烧结砌块,作为地面墙面装饰材料使用的如内墙釉面砖、外墙砖、抛光砖、仿古砖、微晶玻璃复合砖等。中国制砖史即便从秦砖汉瓦算起也有几千年了。半个世纪前中国装饰墙面的砖年产量仅几十万上百万平方米,2012年,中国砖年产量已超过87亿平方米,成为世界陶瓷砖的生产、消费、出口第一大国。

  本世纪初,山东薄斯美公司、东龙(厦门)陶瓷有限公司通过塑性挤压成型生产陶瓷薄板,拉开了中国生产陶瓷薄板产品的帷幕。随后,日本TOTO公司等数家公司上了陶瓷薄板线;2006年,咸阳陶瓷研究设计院与陕西科技大学、广东蒙娜丽莎陶瓷有限公司等共同承担国家十一五重大科技支撑项目陶瓷薄板产品及装备技术开发;2007年中国第一条由科达机电提供全线全套装备,蒙娜丽莎集团投资并提供工艺技术与应用的生产线投产成功,随后又在数家工厂得到推广,很快中国就成为世界上陶瓷薄板制品与装备的制造大国和制造强国。中国两家企业合作生产出来的瓷质陶瓷薄板产品2010年送到意大利博洛尼亚参加国际展,得到了外国同行的一致好评。2011世界瓷砖标准化委员会ISO/TC189会议在墨西哥召开,中国建筑卫生陶瓷标准化技术委员会SAC/TC249代表中国提出了陶瓷薄板标准议案,代表了中国在该领域在世界已经有了重要的话语权。

  我国的瓷质陶瓷薄板是建筑陶瓷行业一个全新的产品。首先在建设部科技发展促进中心进行专家评估,确认为技术领先产品,然后在人民大会堂举行新闻发布会,并代表建筑陶瓷行业作为"向共和国献礼产品"参加了共和国60周年国庆成就展展出,2010年被中国建材联合会评为科技进步奖一等奖。此产品最直观的特点是大、轻、薄、平整、吸水率低至0.5%以下,为了与传统砖区分开来,当时起了个很长的名字"新型大规格建筑陶瓷薄板"。

  我们可将陶瓷薄板的应用领域进行拓展:可作为环保、节能建筑的预处理铺贴材料或构件,可作为现代建筑物内墙的铺贴装饰材料,可作为现代建筑物内轻质薄型的间隔墙体材料,可作为防潮防湿的装饰材料,部分替代木质三合板,可作为防腐、防酸碱环境的装饰材料,通过与喷墨打印技术的结合制作出陶瓷板画,作为文化艺术载体材料使用。机场、车站、地铁、商场、商务办公大楼、宾馆、军用舰艇船只等大型公共建筑、高层建筑、节能建筑、家居建筑内墙装饰等更为适用。基于这么多的优点,为推动陶瓷行业的科技进步,金海达瓷业有限公司准备投资数亿元在湖北建成数10条陶瓷板生产线,形成一个重要的产业基地;申鹭达准备上6条生产线,采用世界上最先进的设备。新中源陶瓷、和成(中国)有限公司,北京东陶、北流市新高盛陶瓷有限公司等企业先后建成了薄板生产线。同时,也引起陶瓷界的极大关注。

  陶瓷薄板产品厚度只有普通砖的1/3,而又能达到强度要求,可节约原料 75%,降低能耗约 84 %以上,它通过减少单位面积建筑陶瓷的原材料用量,节约了天然矿产资源,降低了生产能耗,同时在保持建筑陶瓷的功能特性的前提下,降低了建筑装饰的重量,是解决我国陶瓷砖生产高速发展带来的资源、能源紧张等问题的有效途径。在原料制备、成型技术、烧成工艺等方面均有所创新,具有较好的经济效益和社会效益。

  建筑陶瓷薄板属于新型环保类建筑装饰材料。这些新产品的推出,符合国家倡导的节能、减排产业政策,保护了环境,同时也大大提高了建筑环保建材的技术水平。

  建筑陶瓷薄板与其他各类板材相比有多种突出性能:

  1、耐化学品: 耐有机和无机溶剂,消毒剂和洗涤剂,容易清洗,不会影响表面和饰面。

  2、卫生表面: 完全和食物兼容,不会把元素释放到溶液了,并且不会产生发霉产生真菌或细菌。

  3、防火特性: 陶瓷是防火并且耐热,一旦发生火灾,不会西方延误或有毒物质。

  4、耐磨性: 其特别的表面结构和耐久性使它能耐刮擦和深度耐磨,板材在频繁使用和清洗后仍能保持其优异的性能。

  5、颜色坚牢: 其陶瓷的特有性能,能抵抗阳光中的各种辐射,甚至在极端的气候条件下,薄板仍能展现出完美的颜色稳定性。

  5、防水防冻: 建筑陶瓷薄板的吸水率接近为零,因此防冻并且耐气候的各种因素。

  6、环保可回收: 建筑陶瓷薄板使用稳定的原材料中获得完全自然的产品,不会向环境释放任何物质,并且在生产过程中可容易的被碾磨和循环回收。

  7、多功能性:建筑陶瓷薄板可以与其他材料粘合,被准确的切割成各种尺寸,足以满足任何设计的需要

  发泡陶瓷

  2005年,GB50378-2006《绿色建筑评价标准》颁布,对绿色建筑所使用的建筑材料的保温隔热性能提出了很高要求,随后,建筑保温材料行业迅猛发展,有机无机材料纷纷上场。然而,近十年来的多起高层建筑的大火引起了人们的深思,2011年起,公安部曾经颁布法令限制使用有机保温隔热材料,这样一来,无机保温材料,尤其是陶瓷无机保温材料有了用武之地。高温多孔发泡陶瓷就是应运而生的一种新型不燃保温隔热材料。高温发泡陶瓷材料是经高温烧制,自然发泡生长而成,气孔间不贯通、不吸水,孔径为毫米级。具有耐火、隔声及装饰效果各项优点,作为保温隔热等材料具有广泛的应用前景。通过使用各种成型方法,又可以将其设计为理想的外观形状,并加以各种色泽装饰,故又不失为家庭居室装潢的好材料。目前我国生产该产品的企业有:福建晋江豪山建材有限公司、金久科技、一方科技等。

  1、基本原理

  在材料组分中,引入适量高温发泡剂,并在材料的软化熔融温度范围内烧成,是制造高温发泡陶瓷的基本原理。高温下材料基体与发泡剂相互共熔,发生化学反应,生成挥发气体。通过控制烧成温度、时间,保证共熔化学反应生成的挥发气体量在恒定范围内,使共熔反应平缓进行。由于材料熔体的高黏度性质,气体的挥发引起材料整体膨胀,随着烧成温度的降低,熔体中气体挥发后的"熔洞"保存下来,材料内部呈现密集的闭孔气孔,最终获得了多孔性、轻质的材料结构。根据制备发泡陶瓷烧成的基本原理,要求有更宽的熔融温度范围,发泡陶瓷制品一般约在1 200℃的温度下烧成。烧成过程中,其胎体处于(始)熔融状态,要求发泡陶瓷坯料具有较普通陶瓷较低的始熔温度。配料以长石、瓷石类熔剂性原料为主,再引入适量玻璃粉等低熔点原料,以较大限度地降低材料的始熔温度。发泡陶瓷通常采用压制成型及粉料直接烧成法,故对坯料的性能要求不高。组分中塑性原料用量一般控制在20%左右,另外组分引入少量滑石、萤石、白云石等助熔剂是调节材料熔体高温黏度的较好方法。

  2、 市场应用

  高温发泡陶瓷材料具有质轻、耐火、保温、隔声、防水、抗磁、机械强度高、抗腐蚀、耐老化等性能,具有广泛的用途。其颗粒状产品发泡陶粒最早适用于轻质、不吸水材料用于建筑混凝土中,制作混凝土保温砂浆,现在主要用于绿色建筑外墙保温隔热材料,另外又作为介质材料应用于多种行业的工艺流程中。经过表面处理的具有装饰效果大发泡陶瓷产品作为装饰材料早已流行于欧美、日本的装潢业,其装饰效果独特,自然、美观而典雅,仅需粘结剂粘贴,尤其适用于室内文化艺术墙装饰。将发泡陶瓷材料制成板块状制品,军事上可用作舰船上的防火、抗磁、防沉没的材料;民用上用于墙体保温、减重、地下、水下及其它特殊领域的工程材料中。同时,高温发泡陶瓷系列材料经高温烧制,生产过程无中间污染物生成,对生态环境也不会产生二次污染。

  3 产品前景

  高温发泡陶瓷的工艺技术原理虽较复杂,但生产工艺流程易于控制,使用的原材料均是低廉的陶瓷原料或工业废弃物。不需较多的资金投入,即可在原建筑陶瓷生产线上进行工业化高温发泡陶瓷的生产。高温发泡陶瓷材料是一种性能优良的无机非金属材料,随着对该材料需求的增加,将愈来愈体现出它的优异性能和市场价值。

  干挂陶板

  干挂陶板是以天然陶土为主要原料,添加少量石英、浮石、长石及色料等其它成分,经过高压挤出成型、低温干燥及1200℃的高温烧制而成,作为建筑幕墙材料而言,具有绿色环保、无辐射、色泽古朴温和、不会带来光污染等特点。

  1、干挂陶板幕墙历史

  干挂陶板幕墙最初起源于德国。工程师Thomas Herzog教授于1980年代设想将屋顶瓦应用到墙面,最终根据陶瓦的挂接方式,发明了用于外墙的干挂体系和幕墙干挂陶板,并由此成立了一个专门生产干挂陶板的工厂。1985年第一个干挂陶板项目在德国慕尼黑落成。在随后的几年中,干挂陶板逐渐完善挂接方式,由最初的木结构最终完善到现在的两大幕墙结构系统(有横龙骨系统和无横龙骨系统)。

  中国的干挂陶板市场供应有很长一段时间完全依赖从海外进口,代价是运输成本高,供货周期长,且安装技术服务难以及时到位,制约了干挂陶板在中国的推广使用。从2006年开始,中国人开始自行研发、生产干挂陶板。国内原先在干挂陶板生产领域几乎是一片空白,现在中国的干挂陶板生产商已经能够向市场供应成熟产品。2006年瑞高(浙江)建筑系统有限公司在张千里先生的带领下,成为中国首家自行研发、生产干挂陶板的建材企业,从而实现了干挂陶板在中国市场上从无到有的历史转变。同时经历了十多年的发展,瑞高也成为了中国干挂陶板市场上最大的生产制造企业之一。它运用其外资背景,紧跟国际建筑发展的步伐,不断刷新着中国干挂陶板市场的历史记录--首个向市场推出釉面干挂陶板产品系列的干挂陶板生产厂家;拥有最多样化的干挂陶板产品线的生产厂家;目前成功的研制出陶板与其他材料结合的组装吊装式安装工艺,干挂陶板在中国逐渐成为节能建筑材料特点的新生幕墙材料行业,受到全国建筑陶瓷行业的企业争相追捧。随后,咸阳陶瓷研究设计院与福建华泰集团有限公司共同承担并完成了国家重大科技支撑项目"环保型陶瓷保温砖",湖南衡阳中耀干挂陶板有限公司与咸阳陶瓷研究设计院合作并建新厂;万利太阳能(中国)有限公司在韩国上市;新嘉理(中国)陶瓷有限公司进口了国外先进设备、并承接了530米世界上最高的东塔建筑的陶板项目,刷新了陶板在超高层应用的历史的,他们不断创新,不断向新的领域拓展,正在立项用太湖淤泥作为原料来制作陶板、劈开砖及发泡陶瓷;福建乐普建材有限公司研制出了地热陶板、江苏省金久科技有限公司;浙江安科干挂陶板有限公司;天津福迪建材制品有限公司;福建安泰建材有限公司、福建欧曼陶瓷有限公司、江西中盛陶瓷有限公司、 江苏省富陶科有限公司都生产出了成熟产品,日本的伊奈公司、道格拉斯公司等外国公司也相继在中国建线投产。广东摩德纳科技有限公司也制造出了国产设备,同时,干挂陶板产品也受到广大建筑师、业主以及政府部门的高度关注,被认为是一种新生的阳光建材行业。

  截止到2012年年底,国内已经有30多条生产线,年产量达到3000--5000万平方米,需求量也在逐渐增加,从生产能力和研发投入方面越来越受到重视。

  1、干挂陶板产品分类

  按照结构,干挂陶板产品可分为单层干挂陶板、双层中空式干挂陶板、陶土百叶、陶管、陶棍以及陶板配件;按照表面效果分为自然面、喷砂面、凹槽面、印花面、波纹面及釉面。双层干挂陶板的中空设计不仅减轻了干挂陶板的自重,还提高了干挂陶板的透气、隔音和保温性能。

  3、干挂陶板幕墙排水

  由于使用了干挂技术,使得陶板层内外气压一致,从而实现了等压雨幕。干挂陶板幕墙的等压雨幕原理、导水板系统及封闭竖缝的安装方法构成了幕墙完善的排水系统,并可以阻止幕墙表面沉积物的形成,进而保持幕墙表面的美观。

  4、干挂陶板规格

  干挂陶板常规厚度为15mm ~ 40mm不等,常规长度为300mm、 600mm、900mm、1200mm、1500mm、1800mm,常规宽度为200mm、 250mm、300mm 、450mm 、500mm 、550mm、 600mm。另外,干挂陶板可以根据不同的安装需要进行任意切割,以满足建筑风格的需要。

  5、干挂陶板颜色

  干挂陶板的颜色可以是陶土经高温烧制后的天然颜色,通常有红色、黄色、灰色三个色系,色彩古朴自然,适用于需要体现出文化品位与历史积淀的建筑;也可以在浅色陶土中加入高温色料调色制成颜色丰富、色泽莹润温婉、有亲和力、耐久性好的产品;近两年来,部分陶板生产厂家把陶瓷砖中的淋釉技术和喷墨打印技术应用于陶板,生产出更加绚丽多姿的陶板产品,能够满足建筑设计师和业主对建筑外墙颜色选择的各种要求。

  6、干挂陶板优点

  (1)、材料环保:①由天然陶土配石英砂,经过挤压成型、高温煅烧而成,没有放射性,耐久性好。②颜色历久弥新:颜色为天然陶土本色,色泽自然、鲜亮、均匀,不褪色,经久耐用,赋予幕墙持久的生命力。③空心结构,自重轻,同时增加热阻,起到保温作用。

  (2)、颜色丰富:不上釉的外墙挂板有20多种颜色,深红色,铁锈红色,天然红,粉红,橙红,浅褐色,沙黄色,蓝灰色,珠光灰,铁灰色,火山灰色,瓦灰色。这些都是陶土的天然本体色(没有任何油漆和釉涂料),因此砖瓦可以随意地根据需要来切割而不影响外观效果。还有多种可选的表面形式:自然面的,施釉的,拉毛的,凹槽的,印花的,喷砂的,波纹的,渐变的。

  (3)、易洁功能显著:由于干挂陶板的物理化学性能的稳定性,及其表面的一些特殊处理。具有耐酸碱,抗静电的作用,所以不会吸附灰尘;另外更具等压雨幕原理,没有分解掉的脏东西会随着雨水冲刷而恢复干净,永保温润原始色泽。

  (4)、机械性能卓越: ①陶土板幕墙技术性能稳定,抗冲击能力强,满足幕墙的风荷载设计要求;②陶土板幕墙耐高温,抗霜冻能力强; ③陶土板幕墙阻燃性好,安全防火。 ④ 干挂陶板绿色环保,可循环再生的一种新型建筑材料。 ⑤干挂陶板自重轻,永不褪色,历久弥新

  (5)、结构设计便于安装更换: ①干挂系统的组合安装设计,在局部破损的情况下干挂陶板可单片更换,维护方便;②陶土板的高强度能够满足不同尺寸的随意切割要求;③陶土板幕墙设计结构合理、简洁,能最大地满足幕墙收边、收口的局部设计需要,安装简易方便,无论是平面、转角或其它部位,都能保持幕墙立面连贯、自然、美观。

  (6)、与建筑兼容性好 ①陶土板幕墙具有温和的外观特质,容易与玻璃、金属搭配使用。②陶土板幕墙可以减少光污染,增加墙面的抗震性。③陶土幕墙色泽温润柔和,可增加建筑本身的人文气息。 (7)、配套成本低 由于陶土板重量轻,因此陶土板幕墙支撑结构要求比石材幕墙更为简易、轻巧,节约幕墙配套成本。

  7、干挂陶板幕墙安装的特点

  进入中国以后,由于中国不同于欧洲的台风气候及地震条件,国内的干挂陶板技术专家对幕墙体系进行了技术革新,推出了更为适合中国环境的干挂陶板幕墙体系。综合来看,中国干挂陶板幕墙具有以下特征

  (1)、提供开敞式和密闭式两种防水系统解决方案。 A.开放式 开场式安装根据等压雨幕原理进行拼接设计,具有很好的防水功能。在接缝处不用打密封胶,可以避免干挂陶板受污染而影响外观效果。B.密闭式 密闭式安装采用干挂陶板专用密封胶嵌缝,系统的防水功能得到更好的保障。干挂陶板背后形成密闭的空气层,具有更好的保温节能功效。

  (2) 增加安装垫片。 干挂陶板和挂接件、挂接件与横梁之间以柔性绝缘垫片隔开,提高系统的抗震性能,避免解决不同金属材质之间的电解腐蚀,并可消除噪声和变形。

  (3) 外墙保护。 干挂陶板继承了陶土的稳定特性。作为建筑幕墙材料,保护着建筑结构墙体免受恶劣天气和空气污染的侵蚀。a.减少建筑维护成本;b.延长建筑结构的使用寿命。

  (4) 保温隔音。双层干挂陶板具有空腔的结构,安装时干挂陶板背部有一定的空间,可有效降低传热系数。整个体系可以起到保温和隔音功效,降低建筑能耗,节约能源。

  (5) 背通风。 建筑的湿气可以在透过建筑墙体后被流动的空气带走,避免产生冷凝水,使建筑外墙保持干燥。

  (6) 抗风压及抗震。经过改进的干挂陶板系统,提高了干挂陶板幕墙抗震性,可达10度抗震设防以上,特别适合有抗风压及抗震要求的建筑。

  (7) 、安装竖缝胶条。封闭式安装竖缝选用EPDM胶条,具有防水、防侧移、防撞三重功能。防止大量的水进入干挂陶板内侧,防止干挂陶板侧向移位,防止相邻干挂陶板之间碰撞。

  (8) 排水系统。开放式系统在每个窗口的上方、左右两侧均安装导水板,大面积的干挂陶板幕墙每三个楼层设置一道导水板,该导水板可将干挂陶板内侧的冷凝水和从安装缝中渗入的微量水导流到幕墙外侧。

  结 束 语

  陶瓷薄板、干挂陶板、陶瓷保温材料是近十年在建筑陶瓷领域出现新型建筑材料,是世界建筑材料史上的一系列新型材料,是传统材料与现代建筑相结合的产物,它将传统材料与现代建筑有机结合在一起,更新了建筑语言。这些材料蕴含着几千年古老中国的传统文化,继承传统文化中并不单单是用现代建筑语言来表达历史,真正能够唤起人们历史情怀的,不是简单样式上的模仿,而是追求其历史的真实感,激发对传统文化的共鸣,因此建筑师更愿意去运用传统材料来表达今天的东西,同时也是对建筑的出处提出一种暗示。

  鉴于此,现代建筑在材料的运用上,不再片面地追寻新材料的时髦,而是更加尊重其地域性和传统文化渊源。本文中所述的三种材料是接近原始的建筑材料,又融入蕴含着几千年古老中国的传统文化,既保持了传统风格,又表现出现代的时尚设计。目前国内、外幕墙面板的选材已经由以前的单一追求现代化、科技含量的势头,逐渐转向追求人文艺术气息、天然环保、节能降噪的以人为本的趋势。而这三种材料所特有的人文艺术气息、天然的色彩、环保的材料及节能防噪的优势,适应了幕墙材料需求大势所趋的人性化倾向,由它们所组成的陶瓷板材幕墙系统具有独特的艺术气息,色彩鲜亮华丽,质感淳朴耐看,洋溢着活跃的朝气,是打造城市建筑新形象的幕墙面板理想选材,从而得到了业内的建筑师、开发商、设计师、幕墙公司及材料商等各方面人士的认可和青睐,这也是陶瓷板材幕墙系统在中国迅速发展的真正原因。

 

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