陶瓷的新技術新工藝對鋯行業的影響＊

郝小勇

（江蘇拜富科技有限公司，江蘇脒諾甫納米材料有限公司 江蘇 宜興 214221）

前言

近幾年來，陶瓷行業無論是在裝飾技術方面還是在工藝技術方面都出現了很多新技術，這些新技術的出現對陶瓷的發展起著非常重要的作用。陶瓷裝飾技術的發展使得陶瓷的覆蓋面廣、品種和花色等更趨向于多樣化和個性化，是陶瓷產品走向市場化的必然要求，使陶瓷產品更具賣點，也使陶瓷走向多元化和大眾化，從而進入尋常百姓家。

2013年陶瓷裝飾方面的技術進步最重要的是噴墨裝飾技術的普及應用，其次是微晶石陶瓷磚也有很大發展。新裝飾技術層出不窮，這是今后一段時期陶瓷行業的一個重要特點。新裝飾技術取得了長足的發展，如噴釉和噴干粉技術、激光（鐳射）印刷技術，這些新技術將成為今后一個時期陶瓷裝飾的新亮點。在陶瓷裝飾技術不斷發展的同時，陶瓷的工藝技術也在不斷提高，尤其是國家一直要求陶瓷行業節能減排、清潔生產，各種環保標準與環保準入制度的不斷出現都為陶瓷行業設定了新門檻。陶瓷行業工藝技術的創新和改造也不斷出現，2013年最重要的是陶瓷的薄型化和輕量化課題在陶瓷行業中有了新進展，生產薄型陶瓷磚的企業越來越多，國家標準也及時跟進，為陶瓷磚的薄型化保駕護航。陶瓷釉料的研究也呈現新趨勢，尤其是鈦釉和鈦熔塊的應用，都打破了鋯在這一領域的壟斷地位，為陶瓷的環保要求提供了新的技術方案。

陶瓷裝飾技術和工藝技術的發展對鋯行業影響巨大，尤其是對陶瓷行業常用的硅酸鋯和鋯英粉。2013年陶瓷行業鋯產品總量消耗總量約為24萬t，與上年比較下降了10%左右，這種趨勢在今后一段時期或將繼續。為了適應陶瓷的新發展，鋯行業也出現了一些新工藝和技術亮點，主要是使鋯產品能更好地適用于陶瓷行業的發展。

1 鋯行業與陶瓷行業的相關性

鋯行業產品主要應用于陶瓷行業的是硅酸鋯和鋯英粉。

硅酸鋯在陶瓷產品中主要應用于以下幾個方面：色料、釉料、熔塊、化妝土、陶瓷坯體。

色料以硅酸鋯、電熔鋯、氧化鋯和氧氯化鋯為原料；熔塊以硅酸鋯和鋯英粉為原料；釉料、化妝土和陶瓷坯體均以硅酸鋯為原料。從部分產品2013年對鋯行業產品用量來估算大致為：色料1萬t（主要為氧氯化鋯和電熔氧化鋯），釉料2萬t，熔塊2萬t（主要為鋯英粉），化妝±0.3萬t，陶瓷坯體17～19萬t，使用鋯產品總量為24萬t左右。

圖1 2003～2013年硅酸鋯價格及陶瓷用量走勢圖

從20世紀80年代后期至21世紀初期，硅酸鋯僅作為陶瓷釉料的一種原料來使用，每年用量平均不超多4萬t；到2003年后期，有些企業開始將硅酸鋯加入陶瓷坯體來增白和提高坯體的耐磨性；2004～2005年這種方法在陶瓷行業全面推廣，硅酸鋯用量急劇上升；到2007年達到了一個小高峰；2008年金融危機前處于一個緩和期；金融危機后，國家4萬億刺激方案的實施，促進了房地產和陶瓷快速發展；到2010年，陶瓷行業硅酸鋯用量猛增到40萬t／年，價格也從2003年的5000元／t左右達到到了最高26000元／t的水平。在短短不到7年時間，硅酸鋯用量增加了幾乎10倍，價格上漲了500%，這是任何陶瓷原材料絕無僅有的。從2011年中期到目前，硅酸鋯在陶瓷中的用量一直在萎縮，價格也在下降。至2013年底，硅酸鋯及其鋯產品在陶瓷行業的用量降至約24萬t／年，今后還會繼續下降。

2 陶瓷行業的新裝飾技術對鋯行業的影響

2.1 噴墨裝飾技術及其對鋯行業的影響

噴墨打印新技術是當今建筑陶瓷磚最先進、最前沿的陶瓷磚印刷技術，它采用全自動的電腦數控模式，突破了傳統的平板印刷及滾筒印刷的局限性，創新性地使用非接觸式噴墨打印新工藝，開創了陶瓷磚印刷技術劃時代的革命。噴墨印刷產品圖紋鮮艷亮麗，工藝精湛，可以永葆瓷磚真色彩。噴墨打印新技術的主要原理，如同辦公室打印A4紙一樣，將彩色設計圖案通過電腦傳輸處理，利用特殊的INK，打印在普通磁磚生坯上，整個打印的過程，只需幾秒，迅速快捷，一氣呵成；然后再經過高溫燒成，即可制成高清靚麗的炫彩的陶瓷磚產品。

陶瓷噴墨印刷技術帶動了墨水、印刷設備、噴頭及瓷磚等制造業的發展，給陶瓷磚裝飾帶來了一場技術革命，在我國陶瓷磚發展史上留下濃墨重彩的一筆。2013年是我國陶瓷噴墨印刷發展異常迅猛的一年，2013年初國內噴墨機在線保有量約為800臺，到下半年這一數字已經超過1600臺 ，據分析，我國瓷磚行業噴墨打印機的需求量大約為3000臺。

噴墨打印技術在陶瓷上的應用關鍵在于陶瓷墨水的制備。所謂陶瓷墨水就是含有某種陶瓷釉料成分、陶瓷色料或陶瓷著色劑的墨水。陶瓷墨水的組成和性能與打印機的工作原理和墨水用途有關。陶瓷墨水通常由無機非金屬顏料色料、釉料、溶劑、分散劑、結合劑、表面活性劑及其它輔料構成。陶瓷墨水最早由國外企業壟斷，近幾年尤其是2013年國內企業在陶瓷墨水方面的研發取得了長足發展，陶瓷墨水的價格也由最初的400～600元／kg下降到目前的100元／kg左右，2013全年國內陶瓷墨水用量約為30000t。

表1 國內陶瓷墨水主要生產企業情況

目前傳統的色釉料生產企業基本上都轉向于做陶瓷墨水或者墨水用的陶瓷色料。2013年傳統色料的使用量下降約30%～40%，2014年還將繼續下降。傳統色料體系中鋯鐵紅、釩鋯蘭、鋯鐠黃三大體系占整個色料用量的50%以上，其中這3種基本的三原色色料中電熔氧化鋯的使用量占到整個色料配方的92%以上，而固相燒結色料中目前用鋯基本上以電容氧化鋯為主，因此，電熔氧化鋯在色料中所占的份額大幅降低。紅色噴墨墨水也已經在國內開發成功，屆時包裹系列的大紅色料將被取代，包裹系列色料使用的鋯產品為氧氯化鋯，包裹系列色料用量的減少意味著氧氯化鋯用量的減少。

2.2 微晶石陶瓷磚的發展對鋯行業的影響

微晶石在行業內被稱為微晶玻璃復合板材，是將一層3～5mm的微晶玻璃復合在陶瓷玻化石的表面，經燒結后與陶瓷坯體完全融為一體的產品。微晶玻璃陶瓷復合板最初的產品厚度為13～18mm，現在厚度為10～13mm，和通體磚的厚度相當。微晶石分為通體微晶石和微晶陶瓷復合板，通體微晶石目前已經生產很少，現在85%以上產品均為微晶陶瓷復合板。其工藝分為一次燒和二次燒工藝。微晶石陶瓷磚一直向玉石化方向發展，外觀越來越像玉石，比大理石、花崗巖等更具有鋪貼性能，現在最新出現的窯變微晶磚和薄微晶是微晶石陶瓷磚的新亮點。

通體微晶石是全部以微晶熔塊作為原料壓制而成，微晶陶瓷飾面板是陶瓷坯體表面裝飾以透明微晶干粒壓制燒結而成。因此，微晶石陶瓷磚基本不使用硅酸鋯，極少量的白熔塊中會加入硅酸鋯，但使用量有限。從目前各陶瓷企業的微晶磚配方分析，硅酸鋯幾乎不使用，因此微晶磚就幾乎沒有放射性，所以在性能上比大理石、花崗巖等材料更環保。

2.3 噴釉和噴粉技術對鋯行業的影響

噴釉技術和噴粉技術是從噴墨技術發展延伸出的新的裝飾方式，將會成為陶瓷行業裝飾技術不容忽視的新趨勢。在意大利展會上，一些陶瓷企業使用噴粉的形式布料，布出非常漂亮的圖案來生產瓷磚，這項技術帶來了一次革命性的突破。

使用噴墨機噴粉。據有關資料描述，其工藝為：噴墨機有一個通道噴膠水，另一個通道噴干粉，膠粘后在入窯前吹去沒有膠粘的干粉；或者是2個通道都噴射膠水與干粉的混合物。西蒂貝恩特（SITI－BT）生產的EvoDRYFIX是第一臺結合了噴墨技術與噴干粉技術的陶瓷數碼打印機。噴干粉、噴釉與噴墨技術的結合，實現了布料圖案的豐富多彩和噴釉的更均勻細膩，將是一場裝備行業的深層變革與裝飾技術的革命。

噴釉和噴粉技術對鋯行業的影響主要表現在減少了釉料用量，和噴墨技術對色料行業的影響一樣，短期內將會減少傳統釉料30%以上，對硅酸鋯在釉料中的應用有一定影響。

2.4 激光（鐳射）印刷技術對鋯行業的影響

激光陶瓷成像技術，是把成像技術中高端的激光與陶瓷色料制備技術進行結合，實現了高溫陶瓷成像技術方面的重大革命。其圖像具有一次性輸出，成像精度高，色彩穩定，反復輸出無色差；采用獨特陶瓷碳粉，圖像穩定性極好，耐磨損，抗紫外線輻射；可以制作全彩色的圖像，色彩鮮艷飽滿，尤其是可以獲得傳統高溫陶瓷成像方法制作不出來的亮紅色效果；成像的陶瓷載體可選形態多樣化的特點，此項技術有望在將來替代絲網印”和噴墨印刷技術。

目前此項技術還處于研究階段，已有展會上出現了激光印刷用墨粉，目前已經有在陶瓷方面局部的應用和墨粉制作專利。如果激光（鐳射）印刷技術實現，將對陶瓷色料市場產生重大影響，墨粉所使用的量和噴墨墨水量相差較大，對陶瓷色料的影響將會更大，進而會影響到色料行業對鋯產品的使用。

3 陶瓷行業新工藝、新技術對鋯行業的影響

3.1 陶瓷的減薄技術對鋯行業的影響

陶瓷的減薄技術是根據國家節能減排的要求提出的。2013年3月，中國建筑衛生陶瓷協會秘書長繆斌在2013年陶瓷行業發展論壇上表示，圍繞節能減排這一行業發展核心，將通過標準修訂，在全國范圍內推廣薄磚，預計將于2015年在全行業內實現瓷磚減薄。2013年9月1日，《薄型陶瓷磚》JC／T 2195－2013行業標準正式頒布實施，將改變目前陶瓷行業和企業在陶瓷磚減薄應用“雷聲大、雨點小”的局面。2014年5月在江蘇宜興召開的全國建筑衛生陶瓷標準化年會審議通過了GB／T 4100《陶瓷磚》修訂標準，強化了陶瓷磚的限厚要求。本標準作為陶瓷磚的“基本法”，將有效地推進我國陶瓷磚的減薄節奏加快進行。

陶瓷磚減薄技術的出發點是節能減排，技術特點是抗壓強度和抗折強度要滿足生產生活的需要。《薄型陶瓷磚》標準給出了厚度小于5.5mm的墻磚和地磚的破壞強度和斷裂模數指標值。

陶瓷的減薄要求和技術成熟意味著陶瓷用硅酸鋯市場將急劇萎縮。現在薄型陶瓷磚占整個陶瓷磚的比例尚不足5%，但隨著標準的實施，在未來2～3年內陶瓷磚將全面減薄。硅酸鋯在陶瓷行業的用量比例大致為：75%左右用于陶瓷坯體，25%左右用于釉料。未來2～3年，陶瓷行業硅酸鋯因陶瓷磚的減薄要求將下降5～7萬t左右。全行業鋯產品用量將維持在16～18萬t。

3.2 鈦釉和鈦熔塊的發展影響鋯產品的用量

2010年以后，隨著鋯產品的價格上揚，鈦熔塊及時得到了重視，在山東地區，生產鈦熔塊的企業越來越多。鈦熔塊含鈦量低，價格便宜，低溫乳濁性能優于鋯熔塊，因此，陶瓷企業的底釉和化妝土中基本上都使用鈦熔塊粉作為原料，特別是不透水底釉的發展迅速，目前幾乎不透水底釉都用鈦熔塊作為原料。鋯產品特別是鋯英粉產品在這一領域幾乎失去了全部份額。

TiO2的折射率高于ZrO2，自20世紀70年代各高校和科研院所都不同程度的研究過鈦釉，但一直沒有解決鈦釉在高溫下生成金紅石晶型的問題。鈦釉在高溫下形成乳濁的晶型有鈦榍石和金紅石相，合理的工藝和配方可以抑制金紅石相的形成，有利于乳濁。鈦釉在2013年研究進展較大，已有部分企業開始應用于陶瓷釉面。鈦釉中鈦白粉的加入量為5%～6%，綜合成本要比含鋯釉低很多。因此，此項技術的逐步成熟將會使鈦白粉逐步取代硅酸鋯在釉料中的應用。

4 結語

1）鋯行業尤其是硅酸鋯行業與陶瓷行業密不可分，互相影響。鋯行業產品的價格變化直接導致陶瓷產品利潤率的變化。

2）陶瓷行業近幾年出現新的裝飾技術，噴墨技術對陶瓷色料市場影響深遠，傳統色料企業幾乎很難生存，色料用鋯產品也日趨直下；加之其它陶瓷裝飾技術的如微晶石、噴釉與噴粉及其以后可能出現的激光印刷技術，都使得陶瓷色料作為傳統陶瓷裝飾材料的地位發生根本改變，鋯產品在色料中的應用也相應減少。

3）陶瓷行業工藝技術對硅酸鋯和鋯英粉在陶瓷中的應用影響最大，尤其是陶瓷的減薄技術和要求。鈦釉和鈦熔塊也影響硅酸鋯和鋯英粉在陶瓷中的用量。