如何降低釉的高溫粘度奈米矽酸鋯生產線奈米矽酸鋯研磨機矽酸鋯製品
如何降低釉的高溫粘度
奈米矽酸鋯生產線
奈米矽酸鋯研磨機
矽酸鋯在陶瓷坯釉料主要有如下作用：①乳濁（遮光）、增白；②加強坯體強度；③增強抗水解性；④增強硬度和耐磨度。值得強調的是，矽酸鋯之所以被廣泛應用是因為它能同時起到以上四種作用，因此，在中國的陶瓷行業，已經把矽酸鋯配方中的化學成分來使用，其用量會長期保持一種基本量值。而且，矽酸鋯是一種在陶瓷中不可替代的天然礦物。
但是矽酸鋯自身的激烈競爭，使得產品細度不斷變細，改變著矽酸鋯的適用範圍，因此產生了奈米矽酸鋯的改性需求；下游陶瓷企業對自身產品的升級，也產生了對矽酸鋯的新功能化需求。例如，陶瓷釉面的功能化和藝術化，催生出矽酸鋯產品的功能化要求。奈米陶瓷材料加工與應用技術起源於矽酸鋯加工行業，該技術自身的發展和成熟產生的成果，又會反哺矽酸鋯行業技術進步的程序，形成矽酸鋯產業發展新業態。
01·矽酸鋯產品的技術改進
（1）、矽酸鋯作為化學成分應用的技術改進要求
矽酸鋯是一種陶瓷配方中的原料，這種原料是釉子中不可缺少的化學成分之一，這種原料在釉中不僅起到增白作用，還起到耐磨、耐腐蝕、抗水解的作用，它是不可缺少和簡單替代的，例如，惠達、樂華、河南長葛某廠為了提高陶瓷釉面的耐磨性都將矽酸鋯的用量從8%提高到10%。河北目公司的產品，標準矽酸鋯，3#矽酸鋯，新奈米矽酸鋯，均屬於這一部分，他們的各項效能都能適應陶瓷的工藝要求，而不需要做出任何調整，所有的業務人員都能按說明書進行銷售。產生溢價主要依靠品牌、規模和成本管理。對於原料類矽酸鋯的選用，從降低高溫粘度的角度講，應避免帶入氧化鋁原料，也即是說對於釉用矽酸鋯來說應儘量避免用氧化鋁球來球磨，採用矽酸鋯球或氧化鋯球做研磨介質更有利。所有的研究均證明，加入鋯英石和氧化鋯的乳濁釉，隨其加入量的增加釉的高溫粘度呈直線上升。因此鋯釉易產生針孔、波紋、滾釉等缺陷。原因是鋯化合物的高耐火性物質，在玻璃中不易被熔融。如果對其進行改性包覆，使其變為易熔物質，這樣就可變為一種完美的增白劑了。
（2）、矽酸鋯的表面修復改性
奈米矽酸鋯在釉中應用技術更加複雜，隨著細度的減小，其比表面積成倍的增加，奈米效應凸顯。制釉時難以獲得獲得好的料漿，燒成過程中由於顆粒活性大，更易融於與玻璃中的矽連結和，加強網路結構，使玻璃的高溫粘度變得更大。使分散和包覆變得更為緊迫。甚至說，沒有改性奈米矽酸鋯不能用於陶瓷釉中。矽酸鋯的改性大體有兩種：一種是奈米矽酸鋯，改性的目的是製造一種“高活性低比表面積”的矽酸鋯粉體；另一種是為與有機材料或金屬材料的有效結合而改性。
奈米矽酸鋯粉體仍無法得到廣泛的應用，其主要原因為，生產者在傳統工業奈米化時，尚未掌握所有制程的轉化條件，其中包括工藝配方的設計、奈米粉體的前處理、奈米粉體的轉化條件等。尤其是奈米粉體因範德華力的作用易產生團聚的現象，若依靠傳統的分散技術，無法將奈米粉體分散。因此，若要成功的將傳統工業奈米化，首先要掌握關鍵技術，即如何先將奈米粉體適當地轉化，使其在新增到下一個介面後仍為奈米粒子，沒有團聚的現象產生。
目前，市場上的大部分奈米粉體都尚未被適當的改性，因此無法直接成功的應用於奈米產品的開發與製造。同時，許多企業想從事奈米產品的開發，但找不適合企業使用的改性過的粉體，所以如何先將奈米粉體做適當的改性，並使其可以成功的應用到產品，將是從事奈米科技人員必須掌握的技術。
奈米矽酸鋯實驗室
02·奈米矽酸鋯的功能化
奈米矽酸鋯的功能化是指矽酸鋯除起到鋯的化學成分的作用之外，經過奈米加工，使矽酸鋯具備了一些奈米材料特徵和效能，而且在矽酸鋯被奈米加工後，具有了極高的活性，使其能夠與其他功能性離子進行有效的複合，使其本身的效能發生改變，成為具有某種功能的奈米矽酸鋯。
奈米矽酸鋯功能粉，矽酸鋯是這項技術的載體，產生溢價是產品帶給陶瓷釉面的某種功能，例如自潔、增亮、防靜電、殺菌、負氧離子等，產品名稱是奈米矽酸鋯××功能粉，粒度在100nm-450nm之間。
利用“奈米矽酸鋯+功能材料”的方式，我們可以開發出具用不同功能的的功能矽酸鋯品種，例如：奈米矽酸鋯耐磨功能粉，奈米矽酸鋯抗靜電功能粉，奈米矽酸鋯自潔功能粉，奈米矽酸鋯抗菌功能粉，奈米矽酸鋯健康功能粉，奈米矽酸鋯功能色釉料，…。這樣拓展矽酸鋯的應用領域，也是提高矽酸鋯溢價能力的根本方法。
以上技術的採用可以使矽酸鋯企業的加工技術達到一個更高階的水平，能更好地滿足市場對矽酸鋯產品的需求。但是這對於矽酸鋯企業的生存是必要的，但不是充分的。因為市場競爭中能夠長期生存的企業，一定是具有獨特核心競爭優勢，具有一定壟斷性的公司。
03·綠色節能智慧製造技術
現在，我們人類居住的地球經過300年來的快速發展，已引起了資源的枯竭和環境的鉅變，材料發展的當下給人印象深刻的，已經不是那一種材料效能的提高或哪一種具體材料的改善，也不是哪一個材料群體與另一群體的競爭，首先應該考慮的是，要能安放得下“可持續發展的”平臺。首先，未來發展最突出的是壞境問題。經濟要增長，產業要發展，而排放必須限制，環境必須保護，霧霾必須減少。其次，是能源枯竭、資源枯竭問題。
因此，我們現在研發的奈米陶瓷材料加工技術應該是新型製造技術——陶瓷智造5。0，它以奈米技術和智慧製造技術為動力，以奈米複合為主要手段，以環境友好、綠色健康為前提，實現陶瓷工業產品升級為新新功能陶瓷產品，實現陶瓷原料和加工方式的革命性轉變。包括以下五部分內容：
1）、奈米技術，原料奈米化加工，在奈米尺寸內對物質構成進行設計重組，改進陶瓷材料的結構缺陷，提高原料的化合能力，使載體材料不再僅僅侷限於矽酸鹽材料。
2）、奈米複合。奈米複合是陶瓷實現升級改造的根本方法，透過複合使設計功能得以完成，便於發揮各類材料的長處，實現結構的重組。
3）、無燈車間。陶瓷製造過程的實現完全自動化、智慧機器人自主製造陶瓷產品的現代化能力。
4）、零思維設計：零排放、零故障、零浪費、零汙染。
5）、新人文生產方式。更加註重製造體系的人文內涵，更加關注人的健康、發展、幸福指標，為體系內的每一個個體提供實現自己夢想的條件和舞臺。①綠色環保技術。環境協調性評價、生態環境材料的設計、材料在製備加工中的環境協調技術，包括低碳、零排放、零廢棄、資源迴圈利用技術，以及材料使用過程中的環境協調措施等。②節能增效技術。減少包括：減少能源和資源的浪費；減少不產生增值的環節；減低投入產出比例，依照科學規律，順勢而為，不再製造過剩產能。增加包括：依靠科技手段，強化對事物內在規律的研究和把握，提高效率；調動人的內在的積極性和創造性，以人為本，增加人們參與過程中的幸福指數。
衛生潔具產品展館
04·陶瓷元及奈米陶瓷材料基因組（DNA）的概念
功能陶瓷元（粉）的概念，元是指元件，單元的意思，是指個體微小（一般在1～100um，通常是在325目～1000目之間顆粒）需藉助顯微鏡 才能看清外形的陶瓷微粒。它是有一種或多種奈米材料組成的，具有一種或多種功能的，有特定性狀、顏色等理化性質的陶瓷元件。
陶瓷元是陶瓷原料和陶瓷製品的中間產物，它可直接用於3D列印，也可用於與各種傳統制品的複合。可以預計它將是最重要的陶瓷商品，製造研發陶瓷元將成為粉體企業、陶瓷企業和陶瓷技術人員的最重要的工作。我們可以設想一下，把陶瓷元標準化成具有某種特定力學、化學、電磁學、生物學功能的陶瓷元件的標準模組，假定有24種。然後，由這24種模組，按一定規則進行組合，再與現有的傳統產業的工藝進行復合，會出現一個怎樣的絢麗多彩的陶瓷世界呀！
在被稱為新材料之都的淄博博大地上，早在2001年就誕生了由山東興亞新材料有限公司和山東大學共同研製建造的奈米氧化鋅粉體生產線，之後奈米碳酸鈣生產線、奈米氧化鋁生產線、奈米氧化矽生產線、奈米氧化鈦生產線、奈米氧化鐵生產線等化學法工藝的奈米生產線陸續出現，2012年物理法生產奈米矽酸鋯工藝技術由筆者的團隊研製成功，後在唐山賀祥集團投資興建的年產10000噸奈米矽酸鋯粉體生產線上獲得成功，經過3年的不斷研發和改進，奈米陶瓷新材料加工與應用技術取得了成功。
但是我們在觀察這些已有的奈米企業時，發現他們的奈米產品並沒有給他們帶來更多的效益，因為這些奈米產品並沒有在客戶那裡展現出明顯的優越性。其主要原因為，生產者在傳統工業奈米化時，尚未掌握所有制程的轉化條件，其中包括工藝配方的設計、奈米粉體的前處理、奈米粉體的轉化條件等。這與我們在推銷奈米矽酸鋯遇到的情況相類似，奈米矽酸鋯無法直接替代陶瓷生產線上正在應用的矽酸鋯產品，直到我們對奈米矽酸鋯作出改進，使其適應陶瓷工藝的要求後，奈米矽酸鋯才開始進入陶瓷廠家。要做到這一點，需要奈米粉體生產廠家解決有關奈米粉體的共性問題，也需要針對不同的客戶需求解決其特定的的問題。奈米技術和奈米產品能夠儘快的推廣應用需要凝聚起眾多奈米生產廠家以及上下游企業，也包括科研和社會各屆的廣泛共識，形成合力，才能取得成功。
設想用一組材料作為基礎材料，組內的每一種材料都具有一定功能的奈米陶瓷原材料，用這些材料按照一定要求和規則，可以設計其它所需要的各種陶瓷材料，就像人體的DNA一樣。這一組材料可稱為奈米陶瓷材料基因組（DNA）。這種情形大致如下圖所示：
奈米陶瓷材料基因組（DNA）
奈米陶瓷材料基因組
我們把陶瓷分為三個具有不同功能的組元，順著這樣的思路，理清一下每一個組元的作用，弄清楚陶瓷的本質，明確陶瓷工作者的方向和工作重點。1、功能粉部分。在奈米技術條件下，奈米陶瓷被賦予前所未有的功能，正是這些功能，使陶瓷材料發生了質的變化，它足以顛覆陶瓷自身。做好奈米材料是最根本性的2、載體介質部分。前面我們已經講過，奈米粉體不能直接應用到現有的陶瓷產品上，一定要找到一種有效的方法，這種方法一般表現為承接奈米材料的載體，或複合一種能夠有效連線奈米粉體和基體材料的材料、技術，我們稱之為中間介質（橋樑）。這一部分是現在奈米陶瓷研究中最薄弱的一環，是現階段我們應當研究的重點部分。 功能粉部分+載體介質部分在應用中往往被結合在一起，組成一種具備陶瓷優點，而又因為奈米技術被遮蔽掉陶瓷缺點的，有一定強度和形狀，-325目~1500目的陶瓷體，一般為圓形。我們成為功能陶瓷元（粉）。3、基體部分。包括：傳統陶瓷坯體（矽酸鋁即高嶺土），冶金（鋼坯，不鏽鋼坯），塑膠，橡膠（聚氨酯），油漆，紙漿，生物體，···。在這些成熟的產業中，根據需要複合以一定數量和具備一定效能的陶瓷元（粉），組成一種新的奈米陶瓷材料。這種複合陶瓷是一種大陶瓷概念，可命名為不鏽鋼陶瓷、紙陶瓷、油漆瓷，···。
現在讓我們來分享一下，奈米大陶瓷時代到來的情景。首先，大部分的基體材料以被鋼鐵和塑膠所取代，而節省下大量的粘土，秦磚漢瓦的時代土崩瓦解。其次，陶瓷會像其他材料一樣，可迴圈利用。並且，陶瓷具有的自潔、殺菌、產生負氧離子、產生小分子水、防靜電等作用，冰冷的陶瓷，變成了環境和人類的好朋友。再次，傳統的陶瓷，披上了玉質寶石般的光澤，讓人們賞心悅目，絢麗斑斕的色彩，把世界裝扮的美麗動人。五彩的釉色，因為奈米大陶瓷技術，把城市垃圾、建築垃圾、工業垃圾打包變成一坐坐美麗的雕塑，供人們欣賞。最後，我們人類自身説不定會變成陶瓷基體，被陶瓷元功能體（粉）所包容。我們這一代的陶瓷人的責任，就是為此而努力。
現在我們可以歸納以下奈米陶瓷由夢想到現實的基本路徑：奈米技術——陶瓷元功能體（功能陶瓷粉體）——-複合技術——傳統產業——-具有新功能的複合奈米陶瓷產品。
05·功能陶瓷元產品是奈米陶瓷材料的產業形態
我預測過世界很快會新增出一個功能陶瓷元（功能陶瓷粉）產業，而它也正是奈米陶瓷材料產業的形態。這個產業不同於現在的粉體產業，也不同於現在的陶瓷產業。這個產業與原傳統陶瓷產業的關係是，功能陶瓷元企業以奈米技術為主創造出各種陶瓷元，陶瓷企業再用3D列印為主的智慧製造技術，生產出滿足人們各種需要的陶瓷產品。將三者要素對比於下
功能陶瓷元對比表
粉體（矽酸鋯）產業可以改進提升為功能陶瓷元企業或增加功能陶瓷元製品，陶瓷企業也可以對前端原料加工序，改造生產陶瓷元產品。但不管怎樣，奈米陶瓷材料加工與應用技術都是最核心的技術。功能陶瓷元（功能陶瓷粉）產業是奈米陶瓷材料加工與應用技術推廣應用後結出的成果。
06·結語
矽酸鋯行業經過30年的發展，行業本身經過奈米技術的技術進步， 矽酸鋯工廠技術改進已經達到了一定的高度，矽酸鋯行業之間也到了一個充分競爭的時期，行業的利潤率低，整個行業進入大調整時期，競爭的結果必然是兼併重組，形成大企業壟斷。從另一個好的方面去看，矽酸鋯行業大部分已經掌握了納米加工技術，在奈米技術已經成熟的條件下，矽酸鋯公司可以比較容易的轉型到相關產業，開發更多新的有競爭力的產品。從目前的情況看，矽酸鋯產業發展新業態可能會是以下兩種形態：
第一，作為提供基礎原料的標準矽酸鋯產品矽酸鋯公司；第二，大部分掌握了納米技術的公司轉型為專業的陶瓷元公司或大陶瓷產品公司。您做好準備了嗎？
矽酸鋯產品圖片
