陶瓷材料的历史发展

陶瓷材料是人类应用最早的材料。它坚硬，稳定，可以制造工具、用具；在一些特殊的情况下也可以用作结构材料。

陶瓷材料属于无机非金属材料，是不含碳氢氧结合的化合物，主要是金属氧化物和金属非氧化物。由于大部分无机非金属材料含有硅和其它元素的化合物，所以又叫作硅酸盐材料。它一般包括无机玻璃、玻璃陶瓷和陶瓷三类。作为结构和工具材料，工程上应用最广泛的是陶瓷。

按照成分和用途，工业陶瓷材料可分为：

1）普通陶瓷（或传统陶瓷）－－主要为硅、铝氧化物的硅酸盐材料。

2）特种陶瓷（或新型陶瓷、高技术陶瓷、精细陶瓷、先进陶瓷）－－主要为高熔点的氧化物、碳化物、氮化物、硅化物等烧结材料。

3）金属陶瓷－－主要指用陶瓷生产方法制取的金属与碳化物或其它化合物的粉末制品。

陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料，具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动等优点，因而在机械、冶金、化工、石油、陶瓷、玻璃、电子等行业都得到了广泛的应用．近几年由于全球能源价格的不断上涨、节能已成为中国国家战略的背景下，比隔热砖与浇筑料等传统耐材节能达10-30%的陶瓷纤维在中国国内得到了更多更广的应用，发展前景十分看好。 到目前为止，中国国内现在大大小小的陶瓷纤维生产厂家共有二百多家，但分类温度为1425℃（含锆纤维）及以下的陶瓷纤维的生产工艺，只分为甩丝毯与喷吹毯两种．甩丝毯与喷丝毯，哪个更优？选择哪种工艺生产的毯更合适？现从技术角度分析如下： 1. 纤维丝的直径：甩丝纤维更粗些，甩丝纤维一般为3.0-5.0m，喷丝纤维一般为2.0-3.0m； 2. 纤维丝的长度：甩丝纤维更长些，甩丝纤维一般为150-250mm, 喷丝纤维一般为100-200mm； 3. 导热系数：喷丝毯由于纤维较细而优于甩丝毯； 4. 抗拉抗折强度：甩丝毯由于纤维更粗而优于喷丝毯； 5. 制作陶瓷纤维组块的应用：甩丝毯由于纤维较粗且长而优于喷丝毯，在组块制作的折叠过程中，喷吹纤维毯易于破碎和撕裂，而甩丝纤维毯可以折叠得非常紧密并且不易破坏，组块的质量会直接影响到炉衬的质量； 6. 余热锅炉等大块毯的竖直层铺应用：甩丝毯由于纤维丝粗而长，具有更好的抗拉力，更经久耐用，所以甩丝毯优于喷丝毯； 从生产历史上看，最早诞生的是喷丝生产工艺，但单线的生产能力较低，年产一般为1000-1500吨．随着生产效率提高的要求与生产工艺的不断探索与研究，最终发明了更先进的甩丝生产工艺，甩丝生产工艺的单条生产线的生产能力能达到喷丝工艺的2-4倍．以英国摩根热陶瓷公司在上海的甩丝毯生产线为例，单线年产量达近6000吨；以日本伊索来特公司在苏州的喷丝毯生产线为例，单线年产量仅为1500吨，仅为前者的四分之一． 甩丝生产工艺已被绝大多数行业生产巨头与客户接受，所以中国在近五年内几乎所有新建陶瓷纤维生产线都选用甩丝工艺法，如：2008年10月在中国国内投产的美国奇耐联合纤维公司的生产线为甩丝工艺，国内的最大的陶瓷纤维生产企业鲁阳公司的主生产线也大多为甩丝生产工艺．根据中国著名的轻质隔热材料销售与工程服务公司――上海埃索威耐火材料有限公司的相关市场统计与分析显示，近五年来，在中国国内的主要钢铁与石化的项目，特别是需要大量陶瓷纤维组块的项目，几乎全部选用甩丝工艺生产的陶瓷纤维毯及组块．不难看出，绝大多数的客户高度信任并选择了甩丝生产工艺生产的陶瓷纤维． 喷丝纤维毯也有其独特的应用，如果需要将纤维打碎后做成二次加工品（如：制作真空成型品等），喷丝纤维因纤维较细而更容易与其他原料充分混合，所以较受欢迎． 所以，甩丝与喷丝工艺的陶瓷纤维各有所长，客户要根据实际应用取其长而避其短，以期达到最佳的效果．当然，甩丝毯的适用场合要远远多于喷丝毯． 就未来的发展前景来看，中国的陶瓷纤维生产总量还会提高，新的生产线仍以甩丝生产工艺为主．相对而言，喷丝毯的生产规模与占市场总量的比例将逐步减小，喷丝毯生产工艺较适合于生产规模较小的企业，特别是早期投入资金较小的企业．甩丝生产工艺在中国的市场竞争，也将越来越激烈了，这对消费者而言肯定是件好事，因为能花更少的钱，就享受到更多更好的产品了．这对中国热能应用的相关产业的发展，特别是对工业生产过程中的节能降耗而言，也肯定是件大好事．

手套材质变化不需要走变更。

耐高温手套材质

1、陶瓷纤维：陶瓷纤维又称硅酸铝纤维，因其主要成分之一是氧化铝，而氧化铝又是瓷器的主要成分，所以被叫做陶瓷纤维。而添加氧化锆或氧化铬，可以使陶瓷纤维的使用温度进一步提高。陶瓷纤维制品是一种优良的耐火材料。具有重量轻、耐高温、热容小、保温绝热性能良好、高温绝热性能良好、无毒性等优点。

2、石棉纤维：石棉又称“石绵”，指具有高抗张强度、高挠性、耐化学和热侵蚀、电绝缘和具有可纺性的硅酸盐类矿物产品。它是天然的纤维状的硅酸盐类类矿物质的总称。石棉具有高度耐火性、电绝缘性和绝热性，是重要的防火、绝缘和保温材料。但是由于石棉纤维能引起石棉肺、胸膜间皮瘤等疾病，许多国家选择了全面禁止使用这种危险性物质。

3、玻璃纤维：玻璃纤维(英文原名为：glass fiber或fiberglass )其主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等，根据玻璃中碱含量的多少，可分为无碱玻璃纤维(氧化钠0%～2%，属铝硼硅酸盐玻璃)、中碱玻璃纤维(氧化钠8%～12%，属含硼或不含硼的钠钙硅酸盐玻璃)和高碱玻璃纤维(氧化钠13%以上，属钠钙硅酸盐玻璃)。

玻璃纤维比有机纤维耐温高，不燃，抗腐，隔热、隔音性好，抗拉强度高，电绝缘性好。玻璃纤维的化学性能：熔点 680 ℃ 沸点 1000 ℃ 密度 2.4~2.7g/cm3。

4、芳纶纤维：芳纶全称为"聚对苯二甲酰对苯二胺"，英文为Aramid fiber(杜邦公司的商品名为Kevlar)，是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、

5、耐酸耐碱、重量轻等优良性能，其强度是钢丝的 5～6倍 ，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560度的温度下，不分解，不融化。它具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。芳纶的发现，被认为是材料界一个非常重要的历史进程。　

日本新型陶瓷窑炉技术

日本是一个陶瓷生产强国，它拥有较强的科技开发能力与一大批名牌产品。在陶瓷窑炉新产品的开发与创新方面，日本的技术与产品有别于欧美各国，独树一帜。窑炉的使用性能与技术含量水平高，即使在世界上亦名列前茅，给人留下深刻的印象。

众所周知，窑炉是陶瓷生产中的核心设备，在日本亦有“一土、二火、三手工”的名谚，说明了窑与火在陶瓷生产中的重要地位。在距今150年前，日本陶瓷业还很落后，采用木柴烧窑，窑炉多为分室龙窑(日本人称为登窑、依山坡而建)后来借鉴我国北方馒头窑技术，研制成功烧煤的倒焰型窑炉。日本由于坚持对外开放，积极吸取欧洲科技的政策才得以发明倒焰窑炉，从而从生产要素与产品质量、烧成效率方面提升了窑炉技术的水平与档次，在陶瓷生产方面开始居于世界前列。在此过程中，日本还积极引进了由德国人发明的煤烧隧道窑炉技术。但到20世纪70年代日本告别了煤烧生产方式，开始其煤气或液化气烧窑的新时代，并促进日本发展成为陶瓷强国。

1、日本窑炉公司简介：

在20世纪70年代日本拥有数十家窑炉公司，经过近30年的相互竞争角逐与淘汰，现仅保留有5家著名的窑炉公司。由于现代新型窑炉的设计、建造，实现了窑、机一体化，许多陶瓷机械设备制作公司亦可购买专利发明，开发生产各种窑炉产品。其中最著名的陶瓷窑炉公司有高砂、日本碍子、诺里蒂克机材、南波公司、高浜等，此外象日立制铁、本田铁工、森铁工、后藤铁工也具备新型窑炉的开发、设计与制造技术。日本高砂工业株式会社专门制造窑炉设备，最先开发研制出组装式窑炉生产技术，因为它便于分节组装、运输方便。炉节长度约为5m～6m。保温材料采用轻质绝热材料。炉壁上嵌贴微孔高铝板，上面是高温保温砖，再镶一层80毫米厚的陶瓷棉毡。燃料使用轻质油与液化油气。而烧制砖瓦、匣钵的窑炉则采用C级重油燃料。近年来，高砂公司开发的电脑自动控制窑炉已畅销世界各国，其中以东南亚为多。为了使窑炉设备打入中国市场，扩大销售业绩，高砂公司近年来还研制开发出一系列适合中国国情的窑炉产品，如微型节能隧道窑炉等。森铁工主要研制开发辊道烤花窑炉，采用耐热不锈钢的滚动方式，整个窑炉长28m，烤花温度850℃，燃料采用液化天然气。窑车上采用新型耐热不锈钢板，延长其使用寿命，整条辊道烤花窑采用全自动控制方式。据目前笔者掌握的资料，此前有日本高砂、高浜、南波、日本碍子等几家公司的窑炉设备已出口到我国，有的已使用近十年时间，在烧成性能与燃料节能方面都有很好的效果。目前，日本名窑炉公司都在积极推行科技创新，开发更先进的窑炉技术，力求在竞争激烈的国际市场上站住脚。但从总的方面统计，我国建筑卫生陶瓷引进的窑型以欧洲产品为主，主要是意大利，其次是西班牙与德国。日本的窑炉产品市场则主要在台湾，东南亚地区及拉丁美洲各国与地区。但日本名窑炉公司在争夺中国市场方面，亦显出咄咄逼人的态势，这从每年一度的中国北京或广州的国际陶瓷工业展览会上即可看出，不再赘述。

2、日本窑炉产品及技术水平评价：

日本碍子公司原来主要生产电气绝缘子产品，近10年也迈入窑炉研制开发的行列中。该公司以培育和发展陶瓷窑炉新技术为基础，从事生产辊道窑炉，可以供烧成陶瓷墙地砖、卫生洁具及所有其它种类的陶瓷制品，窑炉技术性能广受好评。其规格为：用于烧成瓷砖的辊道窑，窑长65m、宽1.2m、烧成温度为1300℃时、烧成时间为150分钟。窑长40m、宽1.5m、烧成温度在1150℃时，烧成时间仅为30分钟。用于烧成窑具制品的辊道窑炉，窑长40m、宽1.1m，烧成温度为1250℃时，烧成时间为8小时。日本碍子公司的窑炉均设置有先进的自动点火、熄火测知、窑内压力监测、地震监测、窑内氧浓度监测、气体泄漏监测、瓷辊损折监测及喷嘴用电偶记录仪等一系列监测仪器。从而保证了窑炉的省力、节能、快速烧成。日本高砂窑炉公司凭借其雄厚的技术开发能力，早在20世纪80年代即已实现使用电脑联网开发新型窑炉。该公司最近研制开发的辊道窑产品系列，可以从事日用瓷器餐具、茶具的素烧、釉烧及釉中彩装饰烧成。尤其针对目前国际陶瓷市场的激烈竞争，要求陶瓷企业必须采用多品种、小批量生产方式，该公司推出微型隧道窑窑炉产品系列，可用于日用陶瓷、美术陶瓷及窑具等产品的烧成，尤其适合中小型陶瓷企业的经营方式，并打开了市场。

在间歇式窑炉——梭式窑窑炉新产品开发方面，日本亦走在世界各国前列。梭式窑炉由于采用了先进的喷嘴燃烧系列及轻量化的炉体，已被广泛用于日用瓷、艺术瓷及卫生洁具、特种陶瓷产品的烧成。为节省占用工作场地及操作方便，梭式窑炉均采取向上打开窑门，内部为全陶瓷纤维棉结构。日本的梭式窑炉的烧成采取人工操作与全自动控制两种方法。人工操作式的梭式窑炉装配全自动控制系统后，即可实现全自动无人化操作。全自动控制系统主要由温度测知，氧度监测、自动供气与闭气开关�可自动调节式、自动烟囱闸板开启开关及电脑信息处理及指令部分组成。一座4m3的梭式窑炉其本身造价约为250万日元�相当于人民币12万元　，装配全自动控制的装置部分，其造价也在250万日元左右。据悉台湾几家瓷器公司从日本进口了几台全自动控制梭式窑炉产品，他们反映窑炉使用性能稳定，便于控制，烧成效果好等，是未来即将大规模普及的主要窑型。

日本窑炉公司近年来还研制出全自动控制钟罩窑窑炉产品。钟罩窑顾名思义，即窑炉外形如一座高大的钟。烧成时需将窑体罩在高大的产品上，然后点火烧成。烧成完毕再将钟罩吊起来，放在一旁。钟罩窑特别适用于烧成特大型的绝缘子电瓷产品及大件的艺术陶瓷产品。

3、以高新技术推动窑炉技术创新：

日本窑炉公司特别重视技术创新，不断以高新技术来推动窑炉产品的创新。他们重视基础学科的研究，大胆吸收各国领先的科研成果，运用到新型窑炉的研制中来。日本陶瓷窑炉机械设备加工精度高，定位准确，选用最优质的材料依照最佳方案设计、制造出各种窑炉产品，因而能保证窑炉的质量与工作性能。目前，日本陶瓷面临转机，这样促使各窑炉公司更加注重市场信息，自行开发或购买专利，采用新技术、新材料、新工艺来研制开发最新式的窑炉设备，从而保证了日本窑炉技术的领先位置。目前日本窑炉的研制开发与制造行业的专业化分工越来越细，如喷嘴、各种耐材、监测仪器及信息处理等关键性设备采用电脑控制加工、生产水平与加工精度提高。许多窑炉产品的各个部件由数十家乃至上百家企业协作生产，最后组装而成。一台先进的窑炉往往凝聚了燃烧技术、材料技术、节能技术、信息处理技术、自动控制技术等多领域的研究成果，高新技术领导着窑炉技术发展的新潮流。

现在日本陶瓷窑炉的技术水平，已实现运行辊道化，燃料气体化，烧成自动化、窑体轻量化及节能化的目标。由于不断降低窑内温差，缩短烧成周期、提高自动化的水平，已成功达到烧成质量提高，节能效果好、减轻工人劳动强度及降低窑炉造价，缩短施工周期等效果。同时对相关的工序如装窑开窑、窑具材质与造型的改进等起到推动作用。窑炉性能亦具有明显的东方特点。

对于未来陶瓷烧成方法及窑炉类型的发展方向，日本陶瓷界与窑炉制造企业都进行了认真与系统的研究。尤其面对传统能源储量日益减少，节能形势十分严峻，日本正在抓紧研究开发新型的烧成方法，如陶瓷微波烧成新工艺。据有关资料报道，日本对于陶瓷微波烧成理论的研究取得成果，已有多项陶瓷品种进入实施阶段，如特种陶瓷制品，象小件陶瓷齿轮、刀具，密封环等均可由微波烧成工艺烧制。陶瓷微波烧成工艺具有节能、烧成周期非常短等优点。特别是高温乃至超高温烧成1350℃～1600℃的精细陶瓷制品，传统烧成方法需要几小时至十几小时，采用微波烧成仅需几分钟即可完成，其速度之快令人惊叹。此外，日本未来10年间的宇宙航天开发计划中，需大量的超高性能的精密陶瓷器具与部件，这对于目前日本陶瓷窑炉与烧成技术的发展提供了发展的新机遇。

总之，日本陶瓷窑炉业扎根于本国的实际需求，坚持以高新科技创新，独立自主开发研制新型窑炉，在许多方面做得很成功，有许多经验值得我们借鉴与参考。