建筑裝飾用微晶玻璃“十三五”發(fā)展狀況

　　摘　要　微晶玻璃是一種含有大量微晶相的玻璃固體材料，具有較好的機械性能、化學穩(wěn)定性、耐久性和表面光潔度等特點。由于微晶玻璃存在諸多優(yōu)點，可以應用在多個領域。“十三五”時期中國微晶玻璃的發(fā)展主要體現(xiàn)在三個方面，一是專利申請數(shù)量達到全球總量的一半，二是實現(xiàn)了浮法工藝生產技術，三是JC/T872—2019《建筑裝飾用微晶玻璃》標準的發(fā)布和實施。本文主要從專利技術、生產工藝和標準方面對建筑裝飾用微晶玻璃的發(fā)展情況進行分析。

　　關鍵詞　“十三五”;微晶玻璃;專利;生產工藝;標準

　　0　引言

　　微晶玻璃的生產最早開始于1957年，由美國康寧公司的S.D.Stookey成功研制出商品光敏微晶玻璃并實現(xiàn)工業(yè)化，從此開啟了微晶玻璃的研究和發(fā)展，到如今已經有約70年的歷程。微晶玻璃是將特定組成的基礎玻璃，在加熱過程中通過控制晶化而制得的一類含有大量微晶相的玻璃固體材料，具有較好的機械性能、化學穩(wěn)定性、耐久性和表面光潔度等特點，已在各個領域得到普遍的應用，主要應用于建筑裝飾、工業(yè)和生活家電三個大領域。

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　　此外還應用于航空航天、電子工業(yè)和生物醫(yī)療等。“十三五”期間是我國社會經濟發(fā)展重要轉折期，國民經濟將從高速發(fā)展轉向中高速的新常態(tài)發(fā)展，綠色建材已成為本世紀建材工業(yè)發(fā)展的重點，微晶玻璃在20世紀已經定為戰(zhàn)略新型材料之一，“十三五”期間微晶玻璃更是經歷了重要的發(fā)展時期，專利技術研究創(chuàng)新數(shù)量增加，實現(xiàn)浮法工藝生產，標準修訂完成并發(fā)布實施。

　　1　微晶玻璃的特點

　　“十三五”時期，微晶玻璃在建筑裝飾領域已經部分代替?zhèn)鹘y(tǒng)的陶瓷和天然石材。眾所周知，陶瓷行業(yè)具有資源消耗能耗高、高排污的行業(yè)特征，環(huán)境污染嚴重，并且優(yōu)質陶土原料是生產優(yōu)質陶瓷的必要條件，陶瓷所用原料是不可再生資源，目前我國優(yōu)質陶土存量已大幅度減少，并且長期以來陶瓷行業(yè)一直是粗放型發(fā)展。天然石材屬于不可再生資源，粗放式過度開采污染并破壞環(huán)境，國家對天然石材的開采日趨嚴格。因此，陶瓷和天然石材作為傳統(tǒng)裝飾材料，其發(fā)展過程面臨諸多問題，而微晶玻璃屬于新型建筑材料，具有比陶瓷和天然石材更優(yōu)越的性能特點[1]。

　　建筑微晶玻璃在材料尺寸穩(wěn)定性(熱脹系數(shù)等的影響)、耐磨性(硬度影響)、抗凍性、光澤度的持久性(耐酸耐堿影響)、強度(抗彎、抗沖擊)等方面均優(yōu)于陶瓷和花崗巖。

　　2　國內外微晶玻璃專利技術分析

　　微晶玻璃專利申請主要國家有中國、日本、美國、歐洲各國，專利申請主要的公司有美國康寧股份有限公司、德國肖特公司、法國法國圣戈班玻璃廠、日本株式會社小原等，其中，肖特公司對微晶玻璃領域的研究投入非常大，其技術也處于國際領先水平。

　　“十三五”時期中國微晶玻璃專利申請達到全球總量的一半，微晶玻璃技術達到史前最高速發(fā)展水平。截止到2018年，各國微晶玻璃專利申請數(shù)量從微晶玻璃專利權人角度分析，國外主要專利權人有德國肖特、美國康寧、日本京瓷、法國尤羅科拉、日本電氣硝子、日本旭硝子等，其中德國肖特近五年來申請數(shù)量最多為2338件。近年來，國內微晶玻璃技術研發(fā)迅猛發(fā)展，專利專利權人和數(shù)量均出現(xiàn)較大幅度增長，其中寧波大學已經名列全球前五名，截至2020年12月，微晶玻璃專利專利權人和數(shù)量。

　　3　“十三五”建筑裝飾用微晶玻璃兩大重要發(fā)展事件

　　“十三五”時期，建筑裝飾用微晶玻璃有兩大重要事件：一是采用浮法工藝生產微晶玻璃，實現(xiàn)技術上的重要突破;二是完成建筑裝飾用微晶玻璃行業(yè)標準的修訂，JC/T872—2019《建筑裝飾用微晶玻璃》已發(fā)布和實施。

　　3.1　微晶玻璃實現(xiàn)浮法工藝生產

　　微晶玻璃的制備技術根據(jù)其所用原料的種類、特性及對產品性能的要求而變化，主要有熔融法、燒結法、熔膠[3]-凝膠法、二次成形工藝等。眾所周知，浮法工藝是玻璃大生產中最為成熟和先進的生產技術，如果將浮法工藝用于微晶玻璃的生產，將會在質量和成本方面帶來突破性進展。

　　2015年1月，河北省沙河玻璃技術研究院3.0t/d浮法建筑裝飾CaO-MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃中試生產線點火并成功生產出浮法建筑裝飾微晶玻璃板材，意味著鈣鎂鋁硅浮法建筑裝飾微晶玻璃可正式進行工業(yè)化生產。2016年10月，國內第一條浮法微晶玻璃生產線在江西鼎盛玻璃實業(yè)有限公司正式投產，這種以浮法工藝生產微晶玻璃的技術填補了行業(yè)空白，從而微晶玻璃實現(xiàn)浮法工藝生產[4,5]。

　　相比較壓延法和燒結法生產工藝，微晶玻璃的浮法生產工藝使得玻璃通過錫液面浮拋成形，具有產品產量高、質量好、玻璃板面寬、生產過程易于實現(xiàn)機械化和自動化等優(yōu)點，彌補了燒結法和壓延法成品率低、不能生產厚度3～8mm的薄型微晶玻璃板材的缺陷。同時，用浮法工藝生產的微晶玻璃裝飾板材，板面平整度和表面質量都有顯著提高，且無需再進行深度磨拋，從而可降低成本30%～50%，節(jié)約能耗。

　　3.2　JC/T872《建筑裝飾用微晶玻璃》標準的修訂和新標準的發(fā)布實施

　　針對JC/T872—2019《建筑裝飾用微晶玻璃》[6]與[7]JC/T872—2000進行對比，對新舊版本變化的主要技術內容加以闡述。

　　3.2.1　修改了分類方法

　　JC/T872—2000舊版本第4章產品分類，按照顏色基調、形狀、表面加工程度、等級四個依據(jù)進行分類，JC/T872—2019新版本第4章分類按產品的外觀分為A類和B類。從新版本“5.1外觀”的要求可以看出，涵蓋了舊版本中顏色、形狀、表面加工程度、等級四個方面的內容：微晶玻璃生產技術水平提高，產品顏色日益豐富，無論哪種顏色的微晶玻璃，只需從色差角度來要求和判定即可;無論是正方形、長方形或是其他異型板材，在外觀質量要求一致;表面加工程度和等級，在新版本“表2外觀”中均給出了具體要求，從中可以看出A類和B類的要求不同，A類比B類要求更加嚴格，實際上也即是舊版本中按等級劃分為優(yōu)等品(A)和合格品(B)兩類。新版本的分類依據(jù)了當前微晶玻璃發(fā)展的實際現(xiàn)狀情況，更直觀、簡潔，要求嚴于舊版本。

　　3.2.2　修改了外觀、光澤度、莫氏硬度、尺寸變偏差的技術要求

　　新版本把裂紋、色差、光澤度一并歸入“5.1外觀”中，色差要求“不明顯;仲裁時色差不大于1.5”，比舊版本色產要求“仲裁時色差不大于2.0CIELAB色差單位”更加嚴格。新版本中光澤度要求“光澤度值符合標稱值，光澤度差≤10”，而舊版本中光澤度要求“鏡面板材的鏡面光澤度優(yōu)等品不低于85光澤單位，合格品不低于75光澤單位”，微晶玻璃應用不同，對光澤度的要求也不同，因此沒有必要對光澤度的具體值進行界定，對于拋光產品只需規(guī)定產品的光澤度值符合標稱值并且偏差值≤10，即可控制產品的光澤度指標。

　　4　結語

　　“十三五”時期，微晶玻璃經歷了前所未有的迅速發(fā)展階段，從工藝技術、產品創(chuàng)新性和標準等方面都有了重大突破。但是我國微晶玻璃總體技術水平與其他材料(如陶瓷、玻璃、石材等)工業(yè)相比存在很大差距，與國外同類產品相比生產技術水平也存在一定差距，但是差距在逐漸縮小，主要差距表現(xiàn)為：生產過程自動化、機械化水平不高;生產過程能耗高、在線檢測和過程控制技術相對落后;產品高新技術應用水平較低;成本高、市場面窄等。

　　令人欣慰的是微晶玻璃發(fā)展至今，已經占據(jù)了各領域市場份額，標準體系已經得到很大程度完善，專利申請數(shù)量逐年增多，這些發(fā)展信息表明我國微晶玻璃正在以較快速度蓬勃發(fā)展，相信在“十三五”發(fā)展階段推動的基礎上，微晶玻璃將會在“十四五”取得更大進步，屆時產品質量水平進一步提高，產品成本逐漸降低，應用領域市場進一步擴大，微晶玻璃整體發(fā)展會進入另一個較高水平的發(fā)展階段。

　　參考文獻

　　[1]程金樹,李宏,湯李纓,等.微晶玻璃[M].北京:化學工業(yè)出版社,2006.

　　[2]徐笑陽,勞新斌.微晶玻璃技術全球專利情報分析[J].中國陶瓷,2019,55(10):17-23.

　　[3]樓賢春,程金樹,鄭偉宏,等.鋰鋁硅系統(tǒng)微晶玻璃熱處理制度優(yōu)化研究[J].玻璃,2005(03).

　　[4]騫少陽,智廣林,范亞偉,等.國內微晶玻璃研究進展[A].中國硅酸鹽學會玻璃分會、宿遷市宿豫區(qū)人民政府.2015年全國玻璃科學技術年會論文專集[C].中國硅酸鹽學會玻璃分會、宿遷市宿豫區(qū)人民政府:中國硅酸鹽學會,2015:5.

　　作者：魏娜娜

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