淺談泡沫陶瓷的種類(lèi)、性能及發(fā)展前景

鐘路生

（廣東摩德娜科技股份有限公司，佛山　528222）

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Summary&Review
綜述與評(píng)述

淺談泡沫陶瓷的種類(lèi)、性能及發(fā)展前景

鐘路生

（廣東摩德娜科技股份有限公司，佛山528222）

近幾年來(lái)，泡沫陶瓷作為一種新型建筑保溫材料頻繁出現(xiàn)在各類(lèi)報(bào)刊、雜志和展會(huì)上，但實(shí)際上很多人還區(qū)分不出什么是泡沫陶瓷，更談不上運(yùn)用。筆者對(duì)相關(guān)材料的概念和物理性能參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比，并對(duì)其現(xiàn)狀和發(fā)展前景做了簡(jiǎn)單的分析，希望對(duì)從業(yè)者有所幫助。

泡沫陶瓷；保溫板；現(xiàn)狀；市場(chǎng)

1　前言

近幾年來(lái)，泡沫陶瓷作為一種新型建筑保溫材料頻繁出現(xiàn)在各類(lèi)報(bào)刊、雜志和展會(huì)上，這對(duì)科研人員來(lái)說(shuō)并不陌生，但實(shí)際運(yùn)用上卻并不常見(jiàn)。筆者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，從普通老百姓到很多的專(zhuān)業(yè)建筑材料從業(yè)人員，還區(qū)分不出什么是泡沫陶瓷，更談不上運(yùn)用。究其原因有四：一是新產(chǎn)品。產(chǎn)量低、成本高，售價(jià)偏高，多用于高端寫(xiě)字樓、別墅，市場(chǎng)鋪開(kāi)面不夠，影響范圍不夠?qū)?；二是質(zhì)量輕。運(yùn)輸半徑受限，推廣力度有限；三是同質(zhì)化。外墻外保溫泡沫陶瓷與外墻外保溫泡沫玻璃外型、顏色、功能基本一樣，只是后者的斷面有玻璃光澤，以及使用原料不同而已，前者生產(chǎn)中不加入廢舊玻璃；四是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還沒(méi)有正式出臺(tái)。大量使用后施工單位和質(zhì)監(jiān)單位無(wú)法依法驗(yàn)收。基于行業(yè)的這些現(xiàn)狀，筆者從理論的角度對(duì)相關(guān)材料的概念和物理性能參數(shù)進(jìn)行了對(duì)比，并對(duì)其現(xiàn)狀和發(fā)展前景做了簡(jiǎn)單的分析，希望對(duì)廣大從業(yè)者有所幫助。

2　泡沫陶瓷的種類(lèi)

什么是泡沫陶瓷？泡沫陶瓷是一種無(wú)機(jī)非金屬材料，是以陶瓷原礦、頁(yè)巖、陶瓷工業(yè)廢渣、粉煤灰、煤矸石、大理石尾礦、爐渣等等無(wú)機(jī)材料作為主要原料，摻加一定比例的發(fā)泡劑、助溶劑等經(jīng)混合、制粉、填料工藝，再經(jīng)高溫焙燒而成的高氣孔率的陶瓷材料。泡沫陶瓷采用的是低值低質(zhì)的頁(yè)巖、工業(yè)廢渣，對(duì)環(huán)境的保護(hù)和降低能耗有更大的優(yōu)勢(shì)。在同等導(dǎo)熱系數(shù)值時(shí)，泡沫陶瓷的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度要大于泡沫玻璃，使用更安全。

泡沫陶瓷一般可以分為兩類(lèi)［1］，即開(kāi)孔（網(wǎng)狀）陶瓷材料以及閉孔陶瓷材料，這取決于各個(gè)孔穴是否具有固體壁面。如果形成泡沫體的固體僅僅包含于孔棱中，則稱(chēng)之為開(kāi)孔陶瓷材料，其孔隙是相互連通的；如果存在固體壁面，則泡沫體稱(chēng)為閉孔陶瓷材料，其中的孔穴由連續(xù)的陶瓷基體相互分隔，因此也決定其使用場(chǎng)所不同。

2.1多孔泡沫陶瓷

多孔泡沫陶瓷材料是以剛玉砂、碳化硅、堇青石等優(yōu)質(zhì)原料為主料、經(jīng)過(guò)成型和特殊高溫?zé)Y(jié)工藝制備的一種具有開(kāi)孔孔徑、高開(kāi)口氣孔率的一種多孔性陶瓷材料、具有耐高溫，高壓、抗酸、堿和有機(jī)介質(zhì)腐蝕，良好的生物惰性、可控的孔結(jié)構(gòu)及高的開(kāi)口孔隙率、使用壽命長(zhǎng)、產(chǎn)品再生性能好等優(yōu)點(diǎn)，可以適用于各種介質(zhì)的精密過(guò)濾與分離、高壓氣體排氣消音、氣體分布及電解隔膜等。［4］

多孔泡沫陶瓷的重要特征是具有較多的均勻可控的開(kāi)口氣孔。開(kāi)口氣孔具有過(guò)濾、吸收、吸附、消除回聲等作用。

2.2閉孔泡沫陶瓷

閉孔泡沫陶瓷是以閉氣孔泡為主的發(fā)泡陶瓷，而閉口氣孔則有利于阻隔熱量、聲音以及液體與固體微粒傳遞。

2.3多孔泡沫陶瓷與閉孔泡沫陶瓷的區(qū)別

多孔泡沫陶瓷與閉孔泡沫陶瓷的根本區(qū)別就在于發(fā)泡孔開(kāi)閉的多少，對(duì)比效果如圖1所示。

圖1　多孔泡沫陶瓷與閉孔泡沫陶瓷的對(duì)比

3　泡沫陶瓷的生產(chǎn)工藝

目前泡沫陶瓷工業(yè)化生產(chǎn)多數(shù)采用 “濕法球磨——噴霧干燥造?！淼栏G燒成”的工藝流程，并且已相當(dāng)成熟［4］。泡沫陶瓷保溫板與隔墻板基本采用此種工藝。

泡沫陶瓷隔墻板發(fā)泡的孔徑直徑≤1 mm的大約占60%～80%，直徑1～2mm占20%～40%，且孔壁較薄。這種工藝的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)量大、原料加工均勻、穩(wěn)定性好。缺點(diǎn)是排水、排氣污染較難控制、制粉干燥能耗高。

所以業(yè)界有提出“干法制粉 +造?！钡墓に囁悸?，但尚未見(jiàn)有廠家投入生產(chǎn)的報(bào)道。筆者通過(guò)干法工藝實(shí)驗(yàn)，也能做出與濕法工藝大體相當(dāng)?shù)拈]孔泡沫陶瓷，如圖2所示。但存在一定的問(wèn)題，如：實(shí)驗(yàn)室做小樣時(shí)每次做的發(fā)泡孔徑都不一樣，孔壁厚薄不一樣，均勻性不好把握，一旦投入生產(chǎn)，發(fā)泡不均勻可能導(dǎo)致產(chǎn)品品相不好、性能不穩(wěn)定、市場(chǎng)不接受。如何使干法制粉產(chǎn)量提升、混合均勻、質(zhì)量穩(wěn)定，這給設(shè)備制造廠家提出了課題，值得探討。

圖2　“濕法球磨工藝”與“干法制粉工藝”產(chǎn)品對(duì)比

4　泡沫陶瓷產(chǎn)品的性能對(duì)比

4.1泡沫陶瓷隔墻板與發(fā)泡水泥的比較

泡沫水泥磚是利用填集料小顆粒與水泥、發(fā)泡劑、添加劑經(jīng)攪拌凝結(jié)后，再經(jīng)蒸壓反應(yīng)等工序制作而成的輕質(zhì)墻體材料，故又稱(chēng)蒸汽磚。它的優(yōu)點(diǎn)是成本低，易生產(chǎn)。缺點(diǎn)是強(qiáng)度低、吸水率高、吸釘力差、后期收縮大。與泡沫陶瓷隔墻板常規(guī)參數(shù)對(duì)比如表1所示。

表1　泡沫陶瓷隔墻板與發(fā)泡水泥常規(guī)參數(shù)對(duì)比

從表1可以看出，同等導(dǎo)熱系數(shù)下泡沫陶瓷的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度要大于泡沫水泥，用于隔斷的優(yōu)勢(shì)明顯，而低吸水率意味著優(yōu)良的防水防潮功能。

4.2泡沫陶瓷保溫板與隔墻板的比較

泡沫陶瓷根據(jù)使用場(chǎng)所不同，容重大概可以做到140～990 kg/m3。

作為建筑外墻外保溫材料，泡沫陶瓷的容重，決定了它本身的物理性能。根據(jù)2015年8月份在沈陽(yáng)召開(kāi)的《外墻外保溫陶瓷》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)審查會(huì)議的精神，外墻外保溫泡沫陶瓷物理性能指標(biāo)各有不同，詳情如表2所示。

而泡沫陶瓷隔墻板尚無(wú)專(zhuān)門(mén)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有待于行業(yè)的發(fā)展、企業(yè)的推動(dòng)及國(guó)家有關(guān)部門(mén)的支持。廣西碳歌環(huán)保新材料股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“碳歌公司”）敢為天下先，首創(chuàng)了泡沫陶瓷隔墻板，作為一種新型的建筑室內(nèi)隔斷材料，兼具了保溫隔熱、隔音降噪、防水防潮等功能，無(wú)疑是值得行業(yè)學(xué)習(xí)的。根據(jù)其公司網(wǎng)站公布的資料顯示，參照有關(guān)建筑材料的標(biāo)準(zhǔn)，大概歸納泡沫陶瓷隔墻板物理性能指標(biāo)，見(jiàn)表3。

表2　外墻外保溫泡沫陶瓷物理性能指標(biāo)

表3　室內(nèi)泡沫陶瓷隔墻板物理性能指

5　現(xiàn)有閉孔泡沫陶瓷生產(chǎn)定位狀況對(duì)比

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有閉孔泡沫陶瓷生產(chǎn)定位狀況如表4所示。

由表4可知，泡沫陶瓷現(xiàn)有狀況基本上是以A1級(jí)發(fā)泡陶瓷保溫板為主，作為外墻保溫材料與棉板、苯板B級(jí)材料等市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，盡管具有A1級(jí)阻燃和無(wú)機(jī)材料的環(huán)保優(yōu)勢(shì)，終因其價(jià)格的劣勢(shì)，導(dǎo)致一直以來(lái)前景不被看好。而作為防腐磚的功能，也只有一方科技及商?？萍荚谕茝V，力度有限。

作為室內(nèi)隔墻材料，兼具保溫隔熱、隔音降噪、防水防潮的功能，又降低了樓板承重、簡(jiǎn)化了墻面凹凸不平的處理工序、加快了施工進(jìn)度，而且美觀大方，節(jié)省了空間。碳歌公司的創(chuàng)舉，為行業(yè)帶來(lái)了革命，開(kāi)辟了一條新路。據(jù)了解 ，佛山陶瓷作為全國(guó)陶瓷行業(yè)的風(fēng)向標(biāo)，已有多家知名企業(yè)在做此類(lèi)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和前期的市場(chǎng)調(diào)查，如東鵬、新明珠、金意陶、歐神諾等，倘若時(shí)機(jī)成熟，泡沫陶瓷保溫隔墻板，將作為一種新型陶瓷產(chǎn)品，會(huì)有井噴式發(fā)展。

表4　國(guó)內(nèi)現(xiàn)有閉孔泡沫陶瓷生產(chǎn)定位狀況

6　泡沫陶瓷的市場(chǎng)前景

據(jù)了解，中國(guó)每年生產(chǎn)實(shí)心黏土磚近6000億塊，耗用土地約66萬(wàn)畝［5］。若按0.40元/塊計(jì)算，年產(chǎn)值將達(dá)2400億元。而在國(guó)家政策和環(huán)保需求的大環(huán)境下，實(shí)心黏土磚正日益退出市場(chǎng)，所留下的市場(chǎng)空缺可為一些新型墻體材料所填補(bǔ)，閉孔泡沫陶瓷因其性能的優(yōu)勢(shì)，有望占領(lǐng)一席之地。

根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部統(tǒng)計(jì)，建筑能耗占我國(guó)能源消費(fèi)總量28%以上。在我國(guó)既有的約400億m2建筑中，近99%屬于高耗能建筑，單位建筑面積的能源利用率僅為28%，在此背景下，采用新型保溫隔熱材料降低建筑能耗，減少對(duì)環(huán)境的污染，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中占據(jù)重要地位。根據(jù)國(guó)家《建材工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，僅保溫防火材料領(lǐng)域的就有1.6萬(wàn)億的市場(chǎng)需求。即使只有5%采用泡沫陶瓷，市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)800億；電力防腐的采購(gòu)量也將達(dá)到100億規(guī)模。據(jù)此數(shù)據(jù)，國(guó)內(nèi)至少要達(dá)到日產(chǎn)量400 m3泡沫陶瓷保溫板材生產(chǎn)線300條，才能滿足市場(chǎng)需求。

因此作為A1級(jí)的防火保溫材料，泡沫陶瓷外墻外保溫板和內(nèi)隔墻保溫板都具有廣闊的市場(chǎng)前景，利國(guó)利民。

［1］搜狗百科，泡沫陶瓷.

［2］張久宜，桑愛(ài)美等.用工業(yè)廢渣研制泡沫玻璃.山東陶瓷，1994，4.

［3］搜狗百科，泡沫玻璃保溫板.

［4］百度百科，多孔陶瓷.

［5］吳俊良，鐘路生，黃停停.拋光廢料生產(chǎn)泡沫陶瓷的技術(shù)介紹和運(yùn)用［J］.陶瓷，2013,3.

［6］名盾建材.如何分析新型墻材市場(chǎng).