目前,國內(nèi)外建筑陶瓷發(fā)展主要定向于三個方向:善用資源、功能化、表面處理技術(shù)、生產(chǎn)過程自動化。
善用資源的研究方向包括陶瓷磚薄型化、短流程生產(chǎn)技術(shù)、免燒施釉技術(shù)、原料均化和劣質(zhì)原料的使用等五個子方向。陶瓷磚薄型化目前主要有三條思路:陶瓷薄板、超薄外墻磚、地磚和墻磚減薄,在這三條思路的引導下,目前已經(jīng)制作出3mm-6mm,寬度達1.2m,長度1.8m甚至可以隨意延伸的、具有韌性、內(nèi)含無機纖維的陶瓷板產(chǎn)品,外墻磚已經(jīng)制作出3.5mm-5.5mm的超薄外墻磚產(chǎn)品,地磚和墻磚已經(jīng)把減薄15%~20%作為減薄目標,正在工藝技術(shù)、裝備技術(shù)、可靠性方面進行基礎(chǔ)研究;同時,國際標準化組織ISO/TC189也成立了薄磚技術(shù)委員會,意大利陶瓷學會、西班牙陶瓷學會、日本陶瓷學會也將薄型化作為一個重要的研究課題。短流程生產(chǎn)的核心技術(shù)主要是使用大型干法造粒機和流化床來代替建筑陶瓷的主要電耗工序球磨工序和重要能耗工序噴霧干燥工序。由于能源的緊缺,世界各國均在考慮更加節(jié)能的工序設(shè)計,短流程是探索的一條主要路子,由于我國壓機布料技術(shù)的創(chuàng)新,目前在我國處于領(lǐng)先水平。免燒施釉技術(shù)是指通過高壓靜電噴涂方式將無機粉料噴涂于素坯之上的工藝過程,可以減少有釉陶瓷磚的釉燒工序。原料均化技術(shù)主要是通過料性的不同和產(chǎn)地不同,建立不同工藝過程的大型標準化原料加工基地,可以借鑒水泥行業(yè)或其他礦產(chǎn)行業(yè)的原料均化技術(shù),確保建立在礦山的原料加工廠直接供應標準化原料。這樣一來,會大大提高原料的使用效率,同時又能保證后續(xù)工序的穩(wěn)定,為進一步提高行業(yè)的自動化水平做出貢獻;目前我國與意大利、西班牙等建筑陶瓷行業(yè)發(fā)達國家尚有很大差距,后者在工廠基本上不再設(shè)原料加工車間。劣質(zhì)原料的使用主要是尋求多種配方方案,力求使用劣質(zhì)粘土和頁巖等為主要原料生產(chǎn)陶瓷產(chǎn)品。另一方面,通過劣質(zhì)原料做底料,優(yōu)質(zhì)原料做面料的方案也可以解決使用劣質(zhì)原料的問題;目前,西班牙和意大利在這一方面也領(lǐng)先于我國,尤其是西班牙,使用劣質(zhì)原料制作出了裝飾效果非常好的高檔瓷磚,這一方面,也值得中國同行學習。
功能化即賦予建筑陶瓷除了裝飾效果以外更多的功能,其研究方向包括基于陶瓷材料的外墻內(nèi)墻保溫系統(tǒng)研究、噪聲吸收功能研究、防靜電功能研究、太陽能與光伏技術(shù)結(jié)合陶瓷磚的研究、環(huán)境調(diào)節(jié)功能陶瓷磚的研究等。無機保溫材料的研究目前是國際建筑材料行業(yè)的重要課題,而陶瓷材料的高耐火性使其成為關(guān)注的焦點,陶瓷基保溫材料、巖棉材料、玻璃纖維成為三個主要研究方向,目前均處于研發(fā)階段。處于降低噪聲的考慮,酒店和娛樂場所使用了大量易燃材料裝飾內(nèi)墻,這大大增加了火災隱患。另一方面,地鐵及隧道中的噪聲污染非常嚴重,基于這方面的原因,幾年來,我國部分研究院所和工廠致力于氣孔率很高的輕質(zhì)陶瓷板的研發(fā),雖然已經(jīng)有一定產(chǎn)能,但是由于吸聲效果有限,產(chǎn)品仍不成熟,目前仍處于推廣期。防靜電瓷磚主要適用于對防靜電要求較高的場所,如精密儀器實驗室、手術(shù)室、機房等,主要通過增加陶瓷磚表面的導電率來實現(xiàn),目前已經(jīng)開發(fā)出一些具有較低表面電阻率的產(chǎn)品,效果不是很理想,推廣遲緩。太陽能陶瓷板目前已經(jīng)有工廠制作出樣品,但是仍然定位為太陽能加熱熱水,熱水提供家庭用水的低技術(shù)含量的技術(shù)路線,已經(jīng)有專家提出光伏產(chǎn)業(yè)與建筑陶瓷嫁接后的光伏電子陶瓷產(chǎn)品,目前尚是概念,但是有一定的可行性,具有很好的開發(fā)前景。具有環(huán)境調(diào)節(jié)功能的陶瓷磚致力于吸收空氣中的硫化物和氮物化,是調(diào)節(jié)空氣的濕度,日本TOTO開發(fā)出TiO2瓷磚在紫外線作用下能夠吸收空氣中的硫化物和氮物化,同時可減小水膜潤濕角,在外墻使用時,具有自潔功能。我院開發(fā)出的透水磚,能夠?qū)⒂晁M快導入地下,在干燥環(huán)境下,水分又通過毛孔回到空氣中,起到調(diào)節(jié)空氣濕度的作用。
表面處理技術(shù)的研究方向包括:防滑性研究、耐污染性研究、表面裝飾效果的研究。防滑性是一個看似簡單,實則非常復雜的研究課題,位于意大利博洛尼亞的意大利陶瓷技術(shù)中心專門成立了摩擦技術(shù)研究實驗室。該課題主要研究陶瓷磚表面的性狀和使用環(huán)境的匹配性,不同的使用場所發(fā)生滑動的機理有很大差別,最終研究成果應當給性狀不同的磚分別規(guī)定適當?shù)氖褂脠鏊。同樣,耐污染性的研究,包括耐磨性的研究,也是一個表面處理技術(shù)的課題,如何減少減小表面氣孔,降低污物的附著能力,提高表面耐磨性都需要對產(chǎn)品的表面性狀進行深入的研究。這一方面,在國際本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)尚屬于空白。表面裝飾效果主要有仿石、仿皮、仿布、仿石、金屬光澤、貝殼光澤、仿古效果等,依賴于色釉料配方技術(shù)、各種拋光技術(shù)、各種布料技術(shù)、各種印花技術(shù)(包括目前比較前沿的噴墨打印技術(shù))等,這是目前國際上創(chuàng)新最活躍的部分,屬于應用技術(shù)的創(chuàng)新,我國目前企業(yè)的產(chǎn)品創(chuàng)新也多是這類創(chuàng)新。
自動化水平提升的重點包括:窯頭窯尾監(jiān)控、成品分選、檢驗、包裝等工序,更加成熟的生產(chǎn)線在線監(jiān)測系統(tǒng)、在線分選檢驗系統(tǒng)和在線包裝系統(tǒng),可以大大降低對于陶瓷勞動力的需求。