请专家老师看一下这件藏品是什么时期的仿生瓷?请详细解说一下?大概值多少钱?非常感谢!
年代:二十世纪八十年代
器名:仿龙泉釉属相瓷猴
上世纪八十年代初批量烧制的属相艺术瓷,系一套十二件,当时在各艺术品商店销售。本人当时在白孔雀艺术世界曾购买过一套,记得是分两个纸板锦盒包装,每个盒里六件,全套售价七元二角。现在若是整套齐全,有一定收藏价值,但因年代太近,价格不会高,整套售价不会超过200元。
烤瓷贴面仿生纹和光面哪个好,仿生瓷贴面和瓷贴面一般没有太大的区别。如果平时没有做好牙齿清洁,可能会造成牙齿表面长牙斑或者有牙齿裂痕,会影响到牙齿的美观形象,以通过瓷贴面的方式来修复牙齿,让牙齿恢复亮白的状态,仿生瓷贴面和瓷贴面都需要利用胶水粘贴在牙齿表面,将牙齿上的裂缝和牙斑遮盖住,达到美白牙齿的效果。好瓷贴面比,防身纹和光面都要好
叫做青蛙仿生瓷器!如是清中应在几万,如是清晚也要几千了!
生物陶瓷材料可分为生物惰性陶瓷(如Al2O3,ZrO2等)和生物活性陶瓷(如致密羟基磷灰石,生物活性玻璃等)。
生物惰性陶瓷
生物惰性陶瓷主要是指化学性能稳定、生物相溶性好的陶瓷材料。如氧化铝、氧化锆以及医用碳素材料等。这类陶瓷材料的结构都比较稳定,分子中的键合力较强,而且都具有较高的强度、耐磨性及化学稳定性。
1. 氧化铝生物陶瓷
单晶氧化铝c 轴方向具有相当高的抗弯强度,耐磨性能好,耐热性好,可以直接与骨固定。已被用作人工骨、牙根、关节、螺栓。并且该螺栓不生锈,也不会溶解出有害离子,与金属螺栓不同,勿需取出体外。60年代后期,广泛用作硬组织修复。70年代至80年代中期,世界许多国家如美国、日本、瑞士等国家,都对氧化物陶瓷,特别是氧化铝生物陶瓷进行了广泛的研究和应用。由于氧化铝陶瓷植入人体后表面生成极薄的纤维膜,界面无化学反应,多用于全臀复位修复术及股骨和髋骨部连接。通过火焰熔融法制造的单晶氧化铝,强度很高,耐磨性好,可精细加工,制成人工牙根、骨折固定器等。多晶氧化铝,即刚玉,强度大,用于制作人工髋关节,人工骨,人工牙根和关节。单晶氧化铝陶瓷的机械性能更优于多晶氧化铝,适用于负重大、耐磨要求高的部位,但其不足之处在于加工困难。中国陶瓷在实验室研究水准上完全可达到ISO 标准,但用于临床仍有一定差距,材料未达到ISO 标准。
(国际标准化组织(ISO)对于医用氧化铝植入制品的要求) 物理特性 氧化铝陶瓷 ISO标准
6474 氧化锆陶瓷 紧质骨 松质骨 质量分数/% 氧化铝>99.8 氧化铝>99.5 氧化锆>97 密度/(g·cm-3) >3.93 >3.90 6.05 1.6-2.1 平均粒径/mm-3 3-6 <7 0.2-0.4 表面粗糙度Ra/mm-3 0.02 0.008 硬度/HV 2300 >2000 1300 压缩强度/MPa 4500 2000 100-230 2-12 抗弯强度/MPa 595 >400 1000 50-150 杨氏模量/GPa 400 150 7-30 0.05-0.5 断裂人性K/(MPa·m1/2) 5-6 15 2-12 氧化铝单晶的生产工艺:氧化铝单晶的生产工艺有提拉法、导模法、气相化学沉积生长法、焰熔法等。
a、提拉法
即是把原料装入坩埚内,将坩埚置于单晶炉内,加热使原料完全熔化,把装在籽晶杆上的籽晶浸渍到熔体中与液面接触,精密地控制和调整温度,缓缓地向上提拉籽晶杆,并以一定的速度旋转,使结晶过程在固液界面上连续地进行,直到晶体生长达到预定长度为止。提拉籽晶杆的速度1.0-4mm/min 坩埚的转速为10r/min,籽晶杆的转速为25r/min
b、导模法
简称EFG法。在拟定生长的单晶物质熔体中,放顶面下所拟生长的晶体截面形状相同的空心模子即导模,模子用材料应能使熔体充分润湿,而又不发生反应。由于毛细管的现象,熔体上升,到模子的顶端面形成一层薄的熔体面。将晶种浸渍到基中,便可提拉出截面与模子顶端截面形状相同的晶体。
c、气相化学沉积生长法
将金属的氢氧化物、卤化物或金属有机物蒸发成气相,或用适当的气体做载体,输送到使其凝聚的较低温度带内,通过化学反应,在一定的衬底上沉积形成薄膜晶体。
d、焰熔法
将原料装在料斗内,下降通过倒装的氢氧焰喷嘴,将其熔化后沉积在保温炉内的耐火材料托柱上,形成一层熔化层,边下降托柱边进行结晶。用这种方法晶体生长速度快、工艺较简单,不需要昂贵的铱金坩埚和容器,因此较经济。
e、单晶氧化铝临床应用。
它用作人工关节柄与氧化铝多晶陶瓷相比具有比较高的机械强度,不易折断。它还可以作为损伤骨的固定材料,主要用于制作人工骨螺钉,比用金属材料制成的人工骨螺钉强度高。可以加工成各种齿用的尺寸小、强度大的牙根,由于氧化铝单晶与人体蛋白质有良好的亲合性能,结合力强,因此有利于牙龈粘膜与异齿材料的附着。
2. 氧化锆陶瓷
氧化锆陶瓷(Zirconia Bioceramics)是以ZrO2为主要成分的生物惰性陶瓷,其显著特征是具有高断裂韧性、高断裂强度和低弹性模量。氧化锆(ZrO2)具有极高的化学稳定性和热稳定性(Tm=2953K),在生理环境中呈现惰性,具有很好的生物相容性。纯氧化锆具有三种同素异型体,在一定条件下可以发生晶型转变(相变)。在承受外力作用时,其 t 相向 m 相转变的过程需吸收较高的能量,使裂纹尖端应力松弛,增加裂纹扩散阻力而增韧,因而具有非常高的断裂韧性。
部分稳定的氧化锆和氧化铝一样,生物相容性良好,在人体内稳定性高,且比氧化铝断裂韧性、耐磨性更高,有利减少植入物尺寸和实现低摩擦、磨损, 用以制造牙根、骨、股关节、复合陶瓷人工骨、瓣膜等。上海的科学家还研制成功了等离子喷涂氧化锆人工骨与关节陶瓷涂层材料,并获得了国家发明奖。
(用于外科植入的氧化铝、氧化锆陶瓷性能比较) 性 质 氧化铝 氧化锆 密度(g/cm) 3.98 6.05 颗粒大小(mm) 3.6 0.2-0.4 抗弯强度(MPa) 595 1000 抗压强度(MPa) 4200 2000 杨氏模量(GPa) 400 150 硬度(HV) 2400 1200 断裂韧性KIC(MN/m) 5 7 氧化锆陶瓷的制备工艺:自然界含有丰富的锆英石(ZrSiO4),采用化学法可以制备纯氧化锆粉体,加入助熔剂及适当改性剂辅料后,经成型、烧结得到氧化锆陶瓷。
生物医学应用:基于氧化锆陶瓷优良的生物相容性、良好的断裂韧性、高断裂强度和低弹性模量,适合制作需承受高剪切应力的人工关节。氧化锆/氧化锆对磨时,其磨损率是氧化铝/氧化铝对磨的磨损率的5000倍;但形成氧化/UHMWPE摩擦副时却表现出良好的摩擦磨损性能。
3.碳素生物材料
自然界中碳的分布很广,有单质碳,但更多以化合物形式存在。单质碳有多种同素异型体,主要有金刚石结构、石墨结构和无定形结构。碳是生物惰性的材料,在人体中化学稳定性好、无毒性、与人体组织亲和性好、无排异反应。特别需指出的是,无定形碳除具有优良的机械性能外,可以调整组成和结构改变其性能,满足不同的应用要求。无定形碳虽然不与人体组织形成化学键合,但允许人体软组织长入碳的空隙,形成牢固结合,碳周围的人体软组织可迅速再生,有人认为无定形碳具有诱发组织生长的作用。由于无定形碳独特的表面组成和表面结构,与血液长期接触引起的凝血作用非常小,不会诱发血栓,因而广泛应用作心血管材料。
在医学中常用的无定形碳包括:低温各向同性碳、玻璃状碳、超低温各向同性碳、类金刚石碳、碳纤维增强复合碳材料。
A、低温各向同性热解碳(Low Temperature Isotropic Pyrolytic Carbon,LTIC)、玻璃状碳(Glass Carbon)、超低温各向同性碳(Ultralow Temperature Isotropic Carbon,ULTIC)均为无序晶格晶格,统称为涡轮层碳。涡轮层碳(Turbostratic Carbon)的微观结构为无序结构,看起来很复杂,但实际上与石墨结构具有一定的相似性。从生物医学材料的观点出发,涡轮层碳的最大特点是具有优良的细胞生物相容性和抗凝血性,以LTIC和ULTIC更为突出。
(涡轮层碳素材料的性质) 性 能 多晶石墨 LTI碳 玻璃状碳 ULTI碳 密 度 (g/cm) 1.5-1.8 1.7-2.2 1.4-1.6 1.5-2.2 粒 径 (nm) 15-250 3-5 1-4 8-15 膨胀系数(10/K) 0.5-5.0 5-6 2-6 --- 威氏硬度(DPH) 50-120 230-370 150-200 150-250 杨氏模量(GPa) 4-12 27-31 24-31 14-21 抗弯强度(MPa) 65-300 350-530 69-206 345-690 断裂变形(%) 0.1-0.7 1.5-2.0 0.8-1.3 2.0-5.0 B、玻璃状碳。玻璃状碳是一种不可石墨化的单块碳,具有很高的各向同性特征,原生表面及断面有玻璃体外貌特征,但仅限于外观,并无硅酸盐玻璃的空间网状结构。玻璃状碳由无规则的大约5nm的晶粒组成,具有非常低的孔隙率,对液体和气体的渗透性很低。
C、类金刚石碳。类金刚石碳(Diamond-like Carbon,DLC)中除无定型结构的碳之外,还包含有少量的金刚石微晶、石墨微晶等,其物理性能与金刚石非常相似。由于制备类金刚石的原料为碳氢化合物,因此在类金刚石中除碳外,还含有较多的碳-氢基团;随其中碳-氢基团的种类和数量不同,类金刚石的性质亦有较大变化。它具有高硬度(Hv (kg/mm2) 1200-1800)、高耐磨损、低摩擦系数、高耐腐蚀、组织相容和血液相容的优良特性。其制备工艺包括:等离子体化学气相沉积、离子束增强沉积、离子镀和 PIII-IBED等。
(医用碳素材料的应用) 应 用 材 料 人工心脏瓣膜 LTI、DLC 心脏缝合环涂层 ULTI 血液通道器件 LTI / ULTI 起搏器电极 多孔玻璃-ULTI 血液氧合微孔分离膜涂层 ULTI 耳通道管 LTI 牙根、牙片植入体涂层 ULTI、DLC 人工关节涂层 LTI、DLC 经皮连接器涂层 LTI 生物活性陶瓷
生物活性陶瓷包括表面生物活性陶瓷和生物吸收性陶瓷,又叫生物降解陶瓷。生物表面活性陶瓷通常含有羟基,还可做成多孔性,生物组织可长入并同其表面发生牢固的键合;生物吸收性陶瓷的特点是能部分吸收或者全部吸收,在生物体内能诱发新生骨的生长。生物活性陶瓷具有骨传导性,它作为一个支架,成骨在其表面进行;它还可作为多种物质的外壳或填充骨缺损。生物活性陶瓷有生物活性玻璃、羟基磷灰石陶瓷、磷酸三钙陶瓷等几种。
1. 生物活性玻璃及玻璃陶瓷(Bioactive Glass &Glass-ceramics)
生物玻璃陶瓷的主要成分是CaO-Na2O-S iO2-P2O5,比普通窗玻璃含有较多钙和磷,能与骨自然牢固地发生化学结合。它具有区别于其他生物材料的独特属性,能在植入部位迅速发生一系列表面反应,最终导致含碳酸盐基磷灰石层的形成。生物玻璃陶瓷的生物相容性好,材料植入体内,无排斥、炎性及组织坏死等反应,能与骨形成骨性结合;与骨结合强度大,界面结合能力好,并且成骨较快。目前此种材料已用于修复耳小骨,对恢复听力具有良好效果。但由于强度低,只能用于人体受力不大的部位。目前制备生物活性玻璃的方法主要是采用溶胶- 凝胶法制备,采用该方法制备的材料具有特殊的化学组成,纳米团簇结构和微孔,因而比表面积较大,生物活性比其他生物玻璃及微晶玻璃更好。由于溶胶- 凝胶法制备的材料纯度好、均匀性高、生物活性好和比表面积大等特点,具有更好的研究及应用价值,特别是生物活性玻璃多孔材料在用作骨组织工程支架方面具有很好的前景。
生物活性玻璃及玻璃陶瓷最显著的特征是植入人体后,表面状况随时间而动态变化,表面形成生物活性的碳酸羟基磷灰石(HCA)层,为组织提供了键合界面。
A、组成:生物活性玻璃的组成主要为:SiO2、Na2O、CaO、P2O5等。生物活性玻璃陶瓷是在生物活性玻璃的基础上,控制晶化得到的多晶体。与传统钠钙硅体系玻璃相比,具有三大组成特征:SiO2含量低;Na2O、CaO含量高;CaO / P2O5比例高。
B、性质:快速的表面反应;无定形二维结构使强度及断裂韧性低;弹性模量(30-35MPa)低,与皮质骨接近;可切削生物玻璃具有良好的加工性能。
C、制备工艺:生物活性玻璃的制备工艺与传统的玻璃制备工艺基本相同,包括称重、混合、熔合、熔化、均匀化、玻璃形成等。玻璃陶瓷则还需在一定的热处理制度下控制玻璃成核与晶粒生长。
D、临床应用:a) 45S5生物活性玻璃用于中耳小骨置换、颌骨缺损修复、牙周缺损修复、骨嵴维护植入体,不引起细胞损伤、无降解产物、无感染性。b) Ceravital生物活性玻璃陶瓷用于中耳外科手术,是一种低钠、钾的生物活性玻璃陶瓷。c) 磷灰石-硅灰石活性玻璃--A-WGC,用作脊椎假体、胸、额骨修复以及骨缺损修复,已成功应用于数万名患者。d) 可切削生物活性玻璃-MBGC],主要用在颌面、脊椎、牙槽硬组织修复以及 口腔修复,其特点是优良的可加工行及骨结合性。
2.磷酸钙生物活性陶瓷
磷酸钙陶瓷(CPC)是生物活性陶瓷材料中的重要种类,目前研究和应用最多的是羟基磷灰石(HA)和磷酸三钙(TCP)。磷酸钙陶瓷含有CaO和P2O5两种成份,是构成人体硬组织的重要无机物质,植入人体后,其表面同人体组织可通过键的结合,达到完全亲和。其中,HA在组成和结构上与人骨和牙齿非常相似,具有较高的力学性能,在人体生理环境中可溶解性较低;TCP与骨的结合性好,无排异反应,在水溶液中的溶解程度远高于HA,能被体液缓慢降解、吸收,为新骨的生长提供丰富的钙、磷,促进新骨的生长。除了这二者,磷酸钙生物陶瓷还包括可降解、吸收的锌-钙-磷氧化物陶瓷(ZCAP)、硫酸锌-磷酸钙陶瓷(ZSCAP)、磷酸铝钙陶瓷(ALCAP)和铁-钙-磷氧化物陶瓷(FECAP)等。
A、组成和物化性能概述
磷酸钙化合物的分类通常是按照具有的Ca/P原子比(钙磷比)进行,磷酸钙陶瓷是具有不同钙磷比磷酸钙陶瓷的总称。
(磷酸钙按照Ca/P进行分类) 钙磷比 分子式 名称 简写 2.0 Ca4O(PO4)2 磷酸四钙 TTCP 1.67 Ca10(PO4)6(OH)2 羟基磷灰石 HA <1.67 Ca10-XH2X(PO4)6(OH)2 无定形磷酸钙 ACP 1.5 Ca3(PO4)2 磷酸三钙 TCP 1.33 Ca8H2(PO4)6.5H2O 磷酸八钙 OCP 1.0 CaHPO4.2H2O 二水磷酸氢钙 DCPD 1.0 CaHPO4 磷酸氢钙 DCP 1.0 Ca2P2O7 焦磷酸钙 CPP 1.0 CaP2O7.2H2O 二水磷酸钙 CPPD 0.7 Ca7(P5O16)2 磷酸七钙 HCP 0.67 Ca4H2P6O20 磷酸二氢四钙 TDHP 0.5 Ca(H2PO4)2.H2O 一水磷酸一钙 MCPM 0.5 Ca(PO3)2 偏磷酸钙 CMP 各种磷酸钙化合物高温下的结构与其钙磷比、温度、加热速度、气氛等因素有关;合成工艺的不同,也将影响其热特性(主要是其热稳定性)。
各种磷酸钙化合物均具有一定的溶解性,磷酸氢钙、磷酸三钙和羟基磷灰石的溶度积如下:
磷酸氢钙 pK=6.57
磷酸三钙 pK=28.7
羟基磷灰石 pK=57.8
在水中磷酸氢钙的溶解能力最强,磷酸三钙次之,羟基磷灰石最稳定。因此,由磷酸氢钙及磷酸三钙制作的骨修复材料可以逐渐溶解,同时沉淀结晶为羟基磷灰石。
B、羟基磷灰石陶瓷
羟基磷灰石( hydroxyapatite,简称HA或HAP)组成与天然磷灰石矿物相近,是脊椎动物骨和齿的主要无机成分,结构亦非常接近,呈片状微晶状态。它作为骨代替物被用于骨移植。HA 有良好的生物相容性,植入体内不仅安全,无毒,还能传导骨生长。HA能使骨细胞附着在其表面, 随着新骨的生长,这个连接地带逐渐萎缩,并且HA通过晶体外层成为骨的一部分, 新骨可以从HA 植入体与原骨结合处沿着植入体表面或内部贯通性孔隙攀附生长。HA生物活性陶瓷是典型生物活性陶瓷,植入体内后能与组织在界面上形成化学键性结合。HA生物活性陶瓷和骨键接的机制不像生物玻璃那样需要通过在其表面形成富硅层,进而形成中间键接带以实现键合。致密羟基磷灰石陶瓷植入骨内后,由成骨细胞在其表面直接分化形成骨基质,产生一个宽为3~ 5 μm 的无定形电子密度带,胶原纤维束长入此区域和细胞之间,骨盐结晶在这个无定形带中发生。随着矿化成熟,无定形带缩小至0.05~ 0.2μm,羟基磷灰石植入体和骨的键合就是通过这个很窄的键接带实现的。
经HA表面涂层处理的人工关节植入体内后,周围骨组织能很快直接沉积在羟基磷灰石表面,并与羟基磷灰石的钙、磷离子形成化学键,结合紧密,中间无纤维膜。HA 生物陶瓷植入肌肉或韧带等软组织或被一薄层结缔组织紧密包绕,无炎性细胞和微毛细管存在。作穿皮种植时,能在颈部和上皮组织密合,无炎症和感染发生。因此,HA生物活性陶瓷也适用于穿皮器件及软组织修复。
HA陶瓷的制备一般可从分解动物的骨组织和人工合成获得,后者又分湿法和固相反应。最常用的方法是反应共沉淀法,它是将钙质原料和磷酸盐或磷酸,分别配制成合适浓度的液体,按钙磷原子比1.67,在pH >7的环境下,控制适当温度进行反应合成,沉淀物经脱水干燥,高温煅烧得浅绿色合成晶体的团聚体,纯度达99.5% 以上,其化学组成主要为:CaO,P2O5。单一的HA成形和烧结性能较差,易变形和开裂。加入ZrO2+ Y2O3,ZnO和含镁盐的CPM 复合试剂等,可使具有良好生物相容性和足够机械强度,且无毒。连续热等静压烧结是制备理论密度的高致密HA 的有效方法。这种材料主要用作生物硬组织的修复和替换材料, 如口腔种植,牙槽脊增高,牙周袋填补,额面骨缺损修复,耳小骨替换等。由于机械强度不够高,只限用于以上不承受大载荷部位。由于自然骨优异的强度和韧性,人们想到通过仿生的途径来提高生物陶瓷修复骨修复材料的性能。Landis等人提出的骨微结构的模型已经广为人们所引用,尽管其中尚有一些细节没有实验验证。
在磷酸钙化合物中,研究得最多的是磷灰石,其化学通式为:M10(XO4)6Z2。M --为二价金属离子,XO4--为五价阴离子,Z --为一价阴离子。下面将详细论述羟基磷灰石陶瓷。
羟基磷灰石陶瓷的制造工艺:
a、固相反应法
这种方法与普通陶瓷的制造方法基本相同,根据配方将原料磨细混合,在高温下进行合成:
1000-1300℃
6CaHPO4·2H2O+4CaCO3 Ca10(PO4)6(OH)2+4CO2+4H2O
b、水热反应法
将CaHPO4与CaCO3按6:4摩尔比进行配料,然后进行24h湿法球磨。将球磨好的浆料倒入容器中,加入足够的蒸馏水,在80-100℃恒温情况下进行搅拌,反应完毕后,放置沉淀得到白色的羟基磷灰石沉淀物,其反应式如下:
6CaHPO4+4CaCO3═Ca10(PO4)6(OH)2+4CO2+2H2O
c、沉淀反应法
此法用Ca(NO3)2与(NH4)2HPO4进行反应,得到白色的羟基磷灰石沉淀。其反应如下:
10Ca(NO3)2+6(NH4)2HPO4+8NH3·H2O+H2O=Ca10(PO4)6(OH)2+20NH4NO3+7H2O
此外,还有其它方法可制成羟基磷灰石。
羟基磷灰石陶瓷的性能应用
合成的羟基磷灰石的结构与生物骨组织相似,因此合成羟基磷灰石具有与生物体硬组织相同的性能。如Ca:P≈1.67,密度≈3.14,机械强度大于10MPa,对生物无毒,无刺激,生物相溶性好,不被吸收,能诱发新有的生长。
国内外已将羟基磷灰石用牙槽、骨缺损、脑外科手术的修补、填充等,用于制造耳听骨链和整形整容的材料。此外,它还可以制成人工骨核治疗骨结核。
3.磷酸三钙
目前广泛应用的生物降解陶瓷β-磷酸三钙( 简称β-TCP),属三方晶系,钙磷原子比为1.5,是磷酸钙的一种高温相。β-TCP的最大优势就是生物相容性好,植入机体后与骨直接融合,无任何局部炎性反应及全身毒副作用。
钙磷比在决定体内溶解性和吸收趋势上起着重要作用,所以和HA相比TCP更易于在体内溶解,其溶解度约比HA 高10~ 20倍。常用的β-TCP植入体内可逐渐降解,降解速率可因其表面构造,结晶构型,含孔率及植入动物的不同而异,其强度常随降解而减弱。已证实改变孔径和材料纯度能减缓降解速度,提高生物强度。
与其他陶瓷相比,β-TCP陶瓷更类似于人骨和天然牙的性质和结构在生物体内,羟基磷灰石的溶解是无害的,并且依靠从体液中补充钙和磷酸根离子等形成新骨,可在骨骼接合界面产生分解、吸收和析出等反应,实现牢固结合。
β-TCP陶瓷的缺点是机械强度偏低,经不起力的冲击。将β-TCP与其他材料混合,制成双相或多相陶瓷,是提高其力学强度的方法之一。通常认为双相钙磷陶瓷( biphasic calc ium phosphate,BCP)的骨传导效应优于单一的HA 或TCP,可以结合HA的强度高和TCP生物降解性能好的优点,而且化学成分与骨相似。Bruder等将骨髓基质细胞( bone marrow stroma cells, BMS)接种于多孔BCP上,修复21mm 长的犬股骨节段性缺损获得成功。傅荣等发现, BCP上培养BMS能更好地表达成骨细胞特性,表明BCP更适用于骨组织工程的基质材料。
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“曲像传真技术”是将三维高清扫描的各种类型珍贵木材图像,从曲像到平面的数字化转化技术,比如将一块花岗岩的花色及斑驳,无损转化成可工业制造的图像。
我国现代建陶产业发展的三十年,实际上就是生产技术不断更新、产品不断创新的三十年。从丝网印花到辊筒印花,再到喷墨印花、干法制粉从耐磨砖、彩釉砖到抛光砖、仿古砖,再到微晶石、陶板、薄板与薄砖,我国一代又一代的建陶人用自己辛勤的汗水和创新精神,推动着行业不断前进。
陶瓷产品创新层出不穷 欠缺自律制约发展
在本期“陶城大讲堂”尹博士专场第六讲中,尹虹博士将就“新产品与创新”这一话题,详细介绍我国陶 瓷砖 产品创新的发展历程,并深入剖析新技术对于产品创新的影响与推动作用,解读我国陶瓷砖产品创新的未来方向,同时也指出了我国 陶瓷 产品创新所面临的困难和问题,为行业企业产品创新指明方向。
瓷砖创新的概念
瓷砖,坚固耐用,防污易洁同时,色彩斑斓,秀外慧中。瓷砖这种兼有功能与装饰的双重价值,赋有实用与观赏的两种特性,使瓷砖作为一种重要的建筑装饰材料,其新产品与创新当然会涉及到与这些性能特征的相关方方面面:
款式创新
款式创新主要表现在两方面,一方面是瓷砖本身的色彩、花式、装饰性等方面的设计创新,这也使瓷砖有时也有自己的流行色,如:过饱和色与大图案的重彩流行在户外及公共场合,素色与碎花图案在家装工程中的引导位置,十多年之前欧神诺陶瓷与马可波罗陶瓷都提出过“陶瓷时装化”的概念另一方面,瓷砖有时更多拥有的是时装材料的特性而不完全是时装本身的特性,因此后期的“裁剪”也是瓷砖款式创新的重要部分,也就是说瓷砖的剪切、组合、搭配、镶嵌是瓷砖款式创新的一个永恒的主题。瓷砖款式创新很多时候直接体现为具体表面釉色的流行,如:水晶砖、抛晶砖、木纹砖、大理石瓷砖、微晶石等等。陶瓷时装化、瓷砖艺术(艺术装修效果图)化是款式创新的重要方向。
功能创新
坚固耐用与防污易洁是瓷砖装饰性之外最基本的功能,随着瓷砖的广泛应用,瓷砖的功能也不断拓宽。如:用于公共卫生场所的抗菌陶瓷与副离子瓷砖用于隧道、涵洞的透水砖用于化工车间等地方的耐酸碱瓷砖用于特殊场合的荧光、反光、夜光瓷砖用于特殊装饰的透光瓷砖用于建筑节能的保温瓷砖用于机房、油站的抗静电瓷砖。
品质创新
传统的瓷砖是钾铝硅三元系统,为了寻找新的品质或新的性能,各种新型瓷砖不断出现。如:数年前蒙娜丽莎陶瓷为了开发低锆的超白砖,开发镁系统的瓷砖,台湾瓷砖企业为了降低瓷砖的烧成温度开发白云石质(钙、镁系统)瓷砖,又如近几年流行的微晶石(微晶玻璃陶瓷复合砖),可以通过改变釉的材质研发超耐磨釉、特殊效果釉,干釉就是近年来在不断增加使用的一种特殊釉增加陶瓷砖的某些功能,往往会成为陶瓷砖的一些新卖点。
环保 创新
环保创新在现代社会是一个永恒的主题,瓷砖方面的环保创新主要指瓷砖生产工艺技术具有环保作用,节能减排处理废渣,如:金环球陶瓷利用稀土尾盛产瓷砖产品,乐华陶瓷等为城市环境保水而生产的渗水砖,欧神诺、宏宇、蒙娜丽莎陶瓷等许多陶企利用抛光砖废渣的轻质保温外墙砖、吸音防噪瓷砖,这些产品具有不仅处理了废渣,而且产品也具有很好环保特性,还实现了品质、功能创新。
瓷砖产品创新的同时几乎都伴有生产技术创新,如:近年流行的喷墨印花,即将出现的喷墨喷釉、各种类型的干法施釉,持续研究尚未完全成熟的干法制粉技术,国外普遍应用而国内鲜见的连续球磨,还有低温快烧技术等等。
瓷砖新产品与新技术
瓷砖行业新产品制胜的案例比比皆是,甚至一个新产品拯救了一个陶企或助力一个陶企上一个新的台阶,这其中给人们印象颇深的有水晶釉、金花米黄、木纹砖、普拉提、洞石等等。
瓷砖仿生产品
现在瓷砖仿生产品主要有仿 石材 (石材装修效果图)、仿木纹、仿布纹、仿皮纹、仿 墙纸 等等。这其中以仿石材产品的种类最多、总量最大,东鹏洞石、简一大理石产品具有很好的代表性。随着全抛釉技术及喷墨印花技术的普及,大理石瓷砖几乎成为瓷砖产品的一大门类。在微晶石技术、抛光砖布料技术、全抛半抛柔抛技术以及喷墨技术的进步,嘉俊陶瓷、欧神诺陶瓷等的仿玉石产品使仿石瓷砖更加丰富。仿石瓷砖(或曰:大理石瓷砖)已经称为瓷砖产品的最大品类,不仅拓宽了瓷砖产品的市场消费,而且高档仿石瓷砖产品已经将触角伸进了石材领域,现在已有一些陶企积极参加国内国际石材展。
木纹砖是瓷砖仿生产品的第二大类,影响较大的有早年的楼兰陶瓷、金意陶陶瓷、马可波罗陶瓷的木纹砖以及现在懋隆陶瓷的木纹砖。类似大理石瓷砖,这些木纹砖产品也已经开始进入木 地板 行业,再扩大着瓷砖的应用领域。在最近几年的国际国内瓷砖展会上,可以见到具有特殊效果的仿古船木甚至朽木的瓷砖,这是真实古船木、朽木无法用作装饰的很好补充。
在仿布纹砖的产品中,诺 贝尔 陶瓷的地毯砖获得极大的成功。简一陶瓷当年的羊皮砖及欧神诺陶瓷、马可波罗陶瓷的皮纹砖都在市场上留下很深的影响。瓷砖仿生将是瓷砖装饰款式创新的一大主题,其中最重要仍是仿石方向的发展。
喷墨印花:
颠覆瓷砖装饰技术
喷墨印花,当年西班牙Kerajet与美国Ferro公司合作开发成功的喷墨印花技术与设备,最初是完全对中国大陆市场封锁的。我国瓷砖行业喷墨印花技术开始普及进入广泛应用应是2011年,时至今日我国陶瓷砖行业估计已经装备有1300—1500台喷墨印花设备并投入使用。在行业内外同时涌现出多家喷墨印花机设备供应商,在业内有希望、美嘉、新景泰等,业外有泰威、彩神、精陶等,在中国市场的国外喷墨花机供应商Kerajet之外还有EFI-Cretaprint、Siti-B&T、Durst、Tecnoferrari、Sys-tem、Sacmi等,但国产喷墨花机已经占据了主要市场份额。尽管国产墨水研发也已经取得了实质性的突破,估计目前的市场份额仅在10—20%,其中有明朝科技、道氏技术、汇龙科技、迈瑞思、康立泰等色釉料企业开始进入市场,国内市场的主要份额仍然是Torrecid与Esmalglass-Itacc及Ferro等。但仍然可以预测,就在最近两三年间,喷墨印花设备与墨水的全部国产化将全面实现。
随着喷墨印花生产技术的突破,其生产成本也在不断突破,最终使喷墨印花作为陶瓷砖生产制造的主要装饰技术不仅仅是革命性的,而且是颠覆性的。因为喷墨印花技术应用的普及,不仅使传统色釉料的用量大幅下降,而且从操作管理、技术调试层面表现得更简单、更直接,也使模仿甚至抄袭变得更简单更直接,势必将对整个陶瓷砖的生产工艺、管理、甚至营销产生深远影响。估计将来喷墨印花将占到我国瓷砖釉线的60%,估计我国喷墨花机总量将发展到3000台 左右 为平衡点。
围绕喷墨印花的各种装饰技术
无论是今年9月意大利的Cersaie展,还是今年5月广州陶瓷工业展,或去年意大利的Tecnargilla展,都表明围绕喷墨印花的各种装饰技术正在成为技术创新的热点。这方面淡出热点有:Metco公司推出的喷墨渗透釉技术,今年Cer-saie展上Metco公司展出了长达3米多喷墨渗花陶瓷薄板今年上半年 诺贝尔 陶瓷的喷墨渗花产品也通过了新产品鉴定,Metco也正在与多家喷墨花机厂商进行合作推广这一新技术。
利用喷墨印花技术的喷釉产品已经是呼之即出,今年Cersaie展会可以看到下陷釉、金属釉、糖果釉、透明釉、贵金属釉等的喷墨印花产品,推出这些技术的主要有Torrecid、Esmalglass-Itaca、Ferro及Colorobbia等公司,估计一两年之后,随着喷墨花机喷头的进一步改进,这些技术将很快广泛应用。利用喷墨印花技术全面替代各种施釉技术的努力正在进行中,甚至喷干粉的技术也在研制中,预计喷墨印花技术将逐步成为瓷砖装饰印花、施釉的主要技术。
微晶石:
推动微晶熔块技术进步
微晶石,严格来讲应称之为陶瓷微晶玻璃复合砖(或:板材),这是一款完全由我国陶瓷行业自主研发的陶瓷砖新品种,现在有一次烧与两次烧产品。无论是一次烧还是两次烧产品,都会使用大量的微晶熔块,相对全抛釉产品更具有晶莹剔透的效果。至于最终产品中微晶的含量比例有多少,似乎没有太多机构与研发人员在意这个数据。但一般来讲微晶石产品还较全抛釉产品更耐磨些。
其实微晶石产品差不多十年前就有了两次烧的产品,但随着喷墨技术的推进,一次烧微晶产品、薄微晶产品的出现,近几年微晶石产品大幅增长,估计目前全国已经有近百条微晶石生产线,微晶石产品价格也大幅下降,越来越平民化。类似的在国外出现了所谓“干粒抛”产品,似乎与我国的微晶石产品大同小异。
陶板
陶板(或称:陶土板),是一种挤压成型的较大型板材。大型陶板干挂具有特别的装饰效果,早期我国的这类产品基本都是依赖进口,近几年随着瑞高、新嘉理、华泰等陶企陶板生产制造的成功,2010年开始吸引大批陶企上陶板项目,至使2011、2012年全国各地(福建、江西、江苏、山东等地)大批陶板生产线上马,目前全国已完成大约有近30条陶板生产线,其中规模最大的是福建万利瓷业。2011年万利瓷业完成万利国际控股有限公司韩国挂牌上市,位于漳州的陶板和陶瓷太阳能生产基地(万利太阳能科技有限公司)正式投产,该基地陶板生产线号称“7+1”,即7条陶板+1条太阳能板生产线。
2011年清华大学百年校庆新清华学堂建筑群全部采用了砖红色的华泰TOB陶板作为建筑外立面,2013年新嘉利施釉陶板产品在广州最高建筑外立面中应用,其不仅有很好的应用效果而且产生很大的影响。有意思的是全国最大的陶瓷砖生产销售基地佛山没有陶板项目,估计与周边缺乏相应的原料不无关系,但走出去的佛山陶企至今似乎也没有投资陶板项目。陶板市场本身较小,基本都是高端市场,今年受新一届政府对政府修建楼堂会所(会所装修效果图)的限制,陶板销售受到很大影响,几乎一半以上的陶板生产线没有开动。
薄砖与薄板
在节能减排及陶瓷砖薄型化理念的推动下,陶瓷砖减薄的趋势已成方向,但由于相关产品标准、规范、能耗限额指标没有配套,且市场消费的理念也没有到位。陶瓷薄板最早是意大利System公司研制的3mm厚的板材,国内最早生产陶瓷薄板的是蒙娜丽莎陶瓷,厚度约5.5mm,近几年国内不少陶企都开始了陶瓷砖薄型化的研发,这其中马可波罗、金意陶、东鹏、楼兰、新中源、汇亚等陶企都已研制了5.5mm厚600×900(mm)或600×1200 (mm)的陶瓷砖,BOBO陶瓷及金海达陶瓷专门生产4.8mm厚陶瓷砖的生产线也相继在广西北流与湖北咸宁投产。
2012年与2013年意大利Cersaie展会上,大型薄板均是很大的亮点之一,特别是今年的展会上大规格瓷质薄板纷纷亮相,而且带有各种装饰,最大的达到1.8×4(m)。同时还有厚度较厚(厚度8~10mm)的大型瓷质板材(长度>3米),显然在瓷质板材的制造技术又有新的突破,估计可能是通过挤出方法。国内摩德娜机械今年5月广州陶瓷工业展也展示类似的挤出法生产瓷质板材的技术与产品,随着干燥与烧成技术的成熟,成品率的提高,挤出法生产大型瓷质薄板(6mm以下)或厚板(8~10mm)不久也会在国内出现。
干法制粉
干法制粉技术的研制与开发至少已经有二十多年历史,它曾经是最原始的瓷砖生产技术。现在随着技术的进步与节能减排的要求提高,干法制粉技术全面应用呼之欲出。这些年意大利MS公司及LB公司干法制粉技术由于设备投资巨大,在中国没有具体应用,据说在巴西获得部分市场份额。
目前我国从事这方面研究开发企业单位山东义科科技与佛山溶州二厂虽然采用不完全相同的技术路线,但都已经进入了工业性试验阶段,在国家科技项目支持下咸阳陶瓷研究设计院凭借多年研制干粉制粉的科研经验,整个项目进展顺利。估计国产的干法制粉技术与设备明年就会登陆瓷砖生产制造企业,这将是瓷砖生产制造节能减排的一次革命性应用。
关于新产品与创新的两点思考
原创与保护
由于整个社会过于强调共性而忽略个性,我国瓷砖行业的技术与设计与 其他 行业类似,明显原创不够,山寨有余。几乎每年去意大利、西班牙等国外展会观展回来的技术设计人员都说是耳目一新,对国外的展示、产品、设计、技术赞赏有加。
由于我国知识产权保护与行业自律精神的欠缺,使得我国瓷砖行业模仿抄袭泛滥。9月淄博陶博会期间,我主持一个关于设计创新的论坛,当我问到淄博一位业内设计师“如何看待淄博瓷砖的山寨问题”时,这位设计师非常直接地回答说“淄博瓷砖很多是山寨的山寨,佛山陶瓷山寨意大利、西班牙瓷砖,淄博瓷砖又再山寨佛山陶瓷”。
原创精神不够、知识产权保护不足及行业自律精神欠缺,这三方面的问题不能很好解决的话,我国瓷砖产量就是突破100亿平方米,仍然没有机会称为世界瓷砖的中心。
新产品制胜与过渡更新
由于靠一个两个新产品带动陶企成长或挽救一个陶企起死回生的案例比比皆是,新产品制胜已经成为行业的共识。但由于模仿与山寨的原因,造成我国瓷砖新产品的寿命较短,也就要求设计、技术人员不断创新开发新产品,虽然有不少知名陶企提出,“永远不怕模仿,永远不被超越”,这实际上不是什么英勇的口号,而是一个不得已的自勉。这种新产品的过渡更新,直接造成大量设计、花网、胶片、模具、布料系统等等耗材的大量浪费,严重加大了新产品开发的成本,最终加重了消费者的负担。
来源:陶城报