低溫快燒技術(shù)在日用細(xì)瓷領(lǐng)域的應(yīng)用研究*

李彩霞 劉俊杰 謝艷亭 汪睿欣

(朔州陶瓷職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山西 懷仁 038300)

日用細(xì)瓷是指用于日常生活的細(xì)瓷制品,如碗、盤(pán)、杯、壺等,其質(zhì)量與制作工藝密切相關(guān)。傳統(tǒng)的細(xì)瓷制造工藝中,高溫?zé)剖潜夭豢缮俚沫h(huán)節(jié),但高溫?zé)七^(guò)程中存在能耗高、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、污染嚴(yán)重等問(wèn)題。近年來(lái),低溫快燒技術(shù)在陶瓷制造領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,該技術(shù)能夠降低制造成本、提高生產(chǎn)效率、縮短燒成周期、減少環(huán)境污染。

1 低溫快燒技術(shù)概述

低溫快燒技術(shù)是一種新型的陶瓷成型和燒結(jié)技術(shù),也稱為快速燒結(jié)技術(shù)或者快速制備技術(shù)。相對(duì)于傳統(tǒng)的陶瓷高溫?zé)萍夹g(shù),低溫快燒技術(shù)的燒成溫度降低80℃～100℃以上、燒成時(shí)間明顯縮短、產(chǎn)品性能與采用傳統(tǒng)技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品性能相同或相近,從而實(shí)現(xiàn)了高效燒結(jié)和快速成瓷。

在低溫快燒技術(shù)中,首先將陶瓷粉末與一定比例的添加劑和助熔劑混合均勻,然后按照一定的成型工藝進(jìn)行成型。將成型后的瓷坯放入高溫爐中進(jìn)行燒結(jié),燒結(jié)溫度一般在1000℃左右,燒結(jié)時(shí)間一般在數(shù)小時(shí)或者幾十分鐘左右。通過(guò)低溫快燒技術(shù)制備的陶瓷材料具有致密度高、強(qiáng)度高、粘結(jié)性好、熱穩(wěn)定性好、導(dǎo)熱性能好等優(yōu)點(diǎn)。

低溫快燒技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛,例如日用陶瓷、建筑陶瓷、電子陶瓷、醫(yī)用陶瓷、磁性材料等領(lǐng)域均有涉及。在傳統(tǒng)陶瓷領(lǐng)域中,低溫快燒技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于建筑陶瓷、衛(wèi)生潔具等制品的制備過(guò)程中,因?yàn)檫@些制品對(duì)強(qiáng)度、耐磨度、氣孔率等質(zhì)量方面要求較高,,低溫快燒技術(shù)可以滿足這些要求。同時(shí),采用低溫快燒技術(shù)可以大大降低能源消耗和制造成本,對(duì)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展也有積極的意義。

2 低溫快燒技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展趨勢(shì)

低溫快燒技術(shù)相比傳統(tǒng)燒結(jié)工藝,具有以下優(yōu)勢(shì):

降低能耗:低溫快燒技術(shù)的燒結(jié)溫度低于傳統(tǒng)燒結(jié)工藝,因此耗能更少,可大幅降低生產(chǎn)成本。

縮短生產(chǎn)周期:傳統(tǒng)燒結(jié)工藝需要長(zhǎng)時(shí)間燒結(jié),而低溫快燒技術(shù)可以將燒結(jié)時(shí)間縮短到數(shù)小時(shí)之內(nèi),從而提高生產(chǎn)效率。

改善產(chǎn)品性能:低溫快燒技術(shù)可以使產(chǎn)品的物理、化學(xué)性能更優(yōu),且產(chǎn)品的致密度、硬度、抗壓強(qiáng)度等指標(biāo)可以得到明顯提高。

降低環(huán)境污染:由于低溫快燒技術(shù)可以降低能耗和燒結(jié)時(shí)間,因此也能減少二氧化碳、氧化物等有害氣體的排放,對(duì)環(huán)境污染減少的貢獻(xiàn)較大。

低溫快燒技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)如下:

新材料的研發(fā):低溫快燒技術(shù)將會(huì)促進(jìn)新材料的研發(fā),提高產(chǎn)品性能,拓寬應(yīng)用范圍。

設(shè)備智能化:低溫快燒技術(shù)需要高精度的控制,未來(lái)將會(huì)普及先進(jìn)的智能化設(shè)備,提高生產(chǎn)效率,縮短生產(chǎn)周期。

多學(xué)科交叉應(yīng)用:低溫快燒技術(shù)將涉及多學(xué)科交叉應(yīng)用,例如材料學(xué)、化學(xué)、電子、計(jì)算機(jī)等領(lǐng)域的知識(shí),未來(lái)將有更多的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域相互融合。

個(gè)性化定制:隨著人們對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和個(gè)性化需求的不斷提高,低溫快燒技術(shù)將會(huì)越來(lái)越向個(gè)性化、定制化方向發(fā)展,為不同的客戶提供個(gè)性化產(chǎn)品和服務(wù)。

3 日用細(xì)瓷領(lǐng)域低溫快燒技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 日用細(xì)瓷的概述

日用細(xì)瓷是指吸水率極低,用于生活日常的細(xì)瓷制品,主要包括餐具、茶具、花瓶、擺件等。日用細(xì)瓷具有質(zhì)地堅(jiān)硬、通透明亮、表面光滑、耐熱、耐酸堿等特點(diǎn),是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡闹匾锲?。目?日用細(xì)瓷已經(jīng)占據(jù)了瓷器制造領(lǐng)域的一個(gè)重要部分,其中傳統(tǒng)瓷器技藝、現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)和藝術(shù)設(shè)計(jì)相結(jié)合,不斷推陳出新,為人們的生活帶來(lái)了更多的便利和美好體驗(yàn)。

3.2 低溫快燒技術(shù)在日用細(xì)瓷生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

在日用細(xì)瓷生產(chǎn)中,傳統(tǒng)的燒成工藝需要高溫長(zhǎng)時(shí)間的燒成過(guò)程,使得生產(chǎn)成本較高、能源消耗大,同時(shí)還可能導(dǎo)致瓷器變形、開(kāi)裂等問(wèn)題。因此,低溫快燒技術(shù)在日用細(xì)瓷生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。

具體來(lái)說(shuō),低溫快燒技術(shù)在日用細(xì)瓷生產(chǎn)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

燒成時(shí)間縮短:低溫快燒技術(shù)可以將燒成時(shí)間縮短至數(shù)小時(shí),甚至更短,相比傳統(tǒng)的高溫長(zhǎng)時(shí)間燒成工藝,可以大大提高生產(chǎn)效率。

能源消耗減少:由于低溫快燒技術(shù)燒成溫度較低,燒成時(shí)間較短,因此能源消耗大幅度降低,可以節(jié)約生產(chǎn)成本。

瓷器質(zhì)量穩(wěn)定:低溫快燒技術(shù)的燒成溫度較低,有助于降低燒成過(guò)程中的溫度變化對(duì)瓷器造成的影響,可以保證瓷器的質(zhì)量穩(wěn)定。

設(shè)備投資成本減少:低溫快燒技術(shù)所需的燒成設(shè)備比傳統(tǒng)高溫長(zhǎng)時(shí)間燒成工藝所需的設(shè)備要簡(jiǎn)單,因此可以大大減少設(shè)備投資成本。

綜上所述,低溫快燒技術(shù)在日用細(xì)瓷生產(chǎn)中的應(yīng)用具有燒成時(shí)間短、能源消耗少、瓷器質(zhì)量穩(wěn)定、設(shè)備投資成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此,越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始采用低溫快燒技術(shù)進(jìn)行日用細(xì)瓷生產(chǎn)。

3.3 低溫快燒技術(shù)對(duì)日用細(xì)瓷質(zhì)量的影響

低溫快燒技術(shù)對(duì)日用細(xì)瓷質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

結(jié)構(gòu)性能:低溫快燒技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)使得瓷體密度迅速增加,同時(shí)也使得瓷體產(chǎn)生微小的晶粒尺寸,同時(shí)能夠降低瓷體中的開(kāi)裂和變形,這些特性可以改善瓷體的結(jié)構(gòu)性能,提高其硬度和韌性。

顏色控制:低溫快燒技術(shù)可使釉面色彩更加穩(wěn)定,更不容易受到熱處理過(guò)程的影響,同時(shí)也更容易控制釉面的顏色,達(dá)到更好的裝飾效果。

生產(chǎn)效率:低溫快燒技術(shù)可以縮短燒成時(shí)間,提高生產(chǎn)效率,同時(shí)也可以減少能源消耗和環(huán)境污染。

綜上所述,低溫快燒技術(shù)對(duì)日用細(xì)瓷的質(zhì)量具有顯著的影響,可以改善瓷體的結(jié)構(gòu)性能、和裝飾效果,同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率,為日用細(xì)瓷生產(chǎn)提供了新的技術(shù)手段和選擇。

4 低溫快燒技術(shù)在日用細(xì)瓷領(lǐng)域的應(yīng)用前景

4.1 日用細(xì)瓷領(lǐng)域的市場(chǎng)現(xiàn)狀

日用細(xì)瓷是指日常生活中使用的各種細(xì)瓷制品,包括碗、盤(pán)、杯、瓶、壺、盒等。隨著人們生活水平的不斷提高,對(duì)日用細(xì)瓷的需求也在不斷增長(zhǎng)。

以朔州市為例,朔州市陶瓷產(chǎn)業(yè)已發(fā)展成為繼煤、電之后的第三大產(chǎn)業(yè)。朔州市被譽(yù)為“山西省日用瓷出口生產(chǎn)基地”,2017年被中國(guó)輕工業(yè)聯(lián)合會(huì)、中國(guó)陶瓷協(xié)會(huì)聯(lián)合評(píng)為“中國(guó)日用陶瓷生產(chǎn)基地”,被中國(guó)陶瓷協(xié)會(huì)授予“中國(guó)北方日用瓷都”。目前,朔州市全鏈條陶瓷企業(yè)有108家,生產(chǎn)線140多條。規(guī)模以上日用陶瓷生產(chǎn)企業(yè)46 戶,建筑瓷生產(chǎn)企業(yè)8 戶。全市日用陶瓷生產(chǎn)能力達(dá)40多億件,建筑瓷生產(chǎn)能力達(dá)到7200萬(wàn)平方米,特種陶瓷生產(chǎn)能力達(dá)到2 萬(wàn)噸。日用瓷產(chǎn)品有20多個(gè)系列2000多個(gè)品種。

目前,日用細(xì)瓷市場(chǎng)的發(fā)展呈現(xiàn)出以下幾個(gè)特點(diǎn):

市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大:隨著人們消費(fèi)觀念的轉(zhuǎn)變和生活水平的提高,日用細(xì)瓷的需求量不斷增加,市場(chǎng)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。目前,全球日用陶瓷市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到數(shù)百億美元。

高端市場(chǎng)需求增加:隨著消費(fèi)者對(duì)生活品質(zhì)的追求,高端日用細(xì)瓷的市場(chǎng)需求也在逐步增加。一些國(guó)際知名品牌如德國(guó)的Villeroy & Boch、英國(guó)的Wedgwood和Royal Doulton等,一直在通過(guò)不斷創(chuàng)新和提高產(chǎn)品品質(zhì)來(lái)滿足高端市場(chǎng)的需求。

個(gè)性化和差異化趨勢(shì)顯著:消費(fèi)者對(duì)于日用細(xì)瓷的需求已經(jīng)從單一的實(shí)用需求轉(zhuǎn)向了更多的個(gè)性化和差異化需求。不同的消費(fèi)群體有著不同的審美和文化背景,因此日用細(xì)瓷產(chǎn)品在設(shè)計(jì)和樣式上需要更多的差異化和個(gè)性化。

電商和線上渠道銷(xiāo)售比重增加:隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和消費(fèi)者購(gòu)物方式的轉(zhuǎn)變,日用細(xì)瓷產(chǎn)品的電商和線上渠道銷(xiāo)售比重也在逐步增加。這種銷(xiāo)售方式能夠提供更多的選擇和便利,也為一些小型日用細(xì)瓷品牌提供了發(fā)展機(jī)會(huì)。

總之,日用細(xì)瓷市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)呈現(xiàn)出多元化、高端化、個(gè)性化和數(shù)字化的特點(diǎn)。對(duì)于日用細(xì)瓷企業(yè)而言,要在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地,就必須不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量和創(chuàng)新能力,同時(shí)積極拓展線上銷(xiāo)售渠道,滿足消費(fèi)者日益增長(zhǎng)的需求

4.2 低溫快燒技術(shù)在日用細(xì)瓷領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展前景

要使低溫快燒技術(shù)能夠在日用瓷領(lǐng)域得到充分發(fā)展,必須在原料開(kāi)發(fā)、坯釉料配方開(kāi)發(fā)、低溫?zé)Y(jié)工藝以及窯爐技術(shù)等方面進(jìn)行全面開(kāi)發(fā)。

(1)可用于日用瓷的低溫快燒原料的開(kāi)發(fā)

在日用瓷領(lǐng)域,低溫快燒技術(shù)的應(yīng)用面臨著原料開(kāi)發(fā)的挑戰(zhàn)。因此,開(kāi)發(fā)可用于日用瓷的低溫快燒原料是十分必要的。目前,葉臘石、透輝石、鋰輝石、硅灰石、低溫助熔劑等礦物原料被認(rèn)為是可用于低溫快燒的原料。然而,這些原料在日用瓷中的作用機(jī)制和影響還需要進(jìn)一步研究,同時(shí)也需要探索這些礦物的深加工工藝和技術(shù)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,相信會(huì)有更多可用于低溫快燒的原料被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用于日用瓷領(lǐng)域中。

未來(lái)的研究可以更加注重開(kāi)發(fā)可持續(xù)性的低溫快燒原料,以實(shí)現(xiàn)環(huán)保和資源可持續(xù)利用。同時(shí),研究也可以更加深入地探索不同原料的組合和配比,以提高瓷的品質(zhì)和燒結(jié)效率。

(2)低溫快燒日用瓷坯泥配方開(kāi)發(fā)

低溫快燒技術(shù)在日用瓷領(lǐng)域的應(yīng)用需要坯泥配方的開(kāi)發(fā)。坯泥是指用于制備陶瓷坯體的混合物,一般由粘土、石英、長(zhǎng)石、白云石、滑石、瓷土等天然材料和助熔劑等組成。低溫快燒技術(shù)對(duì)坯泥的要求較高,需要選擇適用于低溫快燒原料的坯泥材料,并進(jìn)行配方設(shè)計(jì)和工藝性能研究。

在低溫快燒原料開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)上,選擇適用于本地瓷品及環(huán)境條件的低溫快燒原料,并進(jìn)行坯泥配方設(shè)計(jì)。需要研究該泥料的可塑性、觸變性、耐火度、白度、燒結(jié)性能等工藝性能,使其達(dá)到或超過(guò)目前坯泥配方。研究表明,透輝石、鋰輝石、硅灰石、低溫助熔劑等礦物質(zhì)在日用瓷的配方中具有較好的應(yīng)用前景。

(3)低溫快燒日用瓷釉料開(kāi)發(fā)

低溫快燒技術(shù)需要與適用的釉料配合使用,以實(shí)現(xiàn)較高的品質(zhì)和美觀性。針對(duì)低溫快燒的日用瓷,需要開(kāi)發(fā)適合的釉料,以提高坯料和釉料的配合度和燒結(jié)性能。具體研究?jī)?nèi)容包括:開(kāi)發(fā)適合研究方向二所配制的坯泥的各類(lèi)釉料,使其具有良好的坯釉適應(yīng)性、燒結(jié)性能和裝飾效果。

5 結(jié)語(yǔ)

低溫快燒技術(shù)是一種具有很高應(yīng)用價(jià)值的新型陶瓷生產(chǎn)技術(shù)。在日用細(xì)瓷領(lǐng)域,低溫快燒技術(shù)可以有效提高生產(chǎn)效率,節(jié)約能源,降低生產(chǎn)成本,同時(shí)保證產(chǎn)品質(zhì)量,提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。目前,低溫快燒技術(shù)在日用細(xì)瓷領(lǐng)域已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展,但仍面臨著一些技術(shù)瓶頸,需要進(jìn)行深入的研究和探索。具體而言,需要在原料開(kāi)發(fā)、坯釉料配方開(kāi)發(fā)、低溫?zé)Y(jié)工藝以及窯爐技術(shù)等方面進(jìn)行全面開(kāi)發(fā),以實(shí)現(xiàn)低溫快燒技術(shù)在日用細(xì)瓷領(lǐng)域的全面應(yīng)用。