浅谈微晶玻璃建材装饰通体板的发展进程与前景

2018-08-15戴长禄罗伟汉

陶瓷 2018年5期

戴长禄杨勇杨明罗伟汉

(广东博德精工建材有限公司广东佛山 528139)

前言

微晶玻璃(Glass-ceramic)又称为玻璃陶瓷，它是由微晶相与玻璃相共同组成的复相材料。微晶玻璃是由单一的玻璃相或分相的玻璃相通过受控的成核、晶体生长过程生成的。微晶玻璃不同于陶瓷材料，后者几乎只含通过固相反应生成的固体结晶相，共熔的玻璃相的含量非常少(通常在10%以下)；同时，微晶玻璃也不同于玻璃，玻璃是几乎完全的非晶态或无定形态，很少含有晶体(一般在5%以下)。玻璃的X射线衍射曲线只显示出弥散的衍射峰(见图1(a))；微晶玻璃的X射线衍射曲线含有尖锐的衍射峰(见图1(b))。通常情况下，玻璃只显示高透光率的透明状，而微晶玻璃绝大多数情况下显示较低透光率的微透明或半透明状。

微晶玻璃的性能主要取决于微晶相的种类、晶体大小、晶体数量，玻璃相的成分、含量以及微晶相(包括玻璃相)之间排列的显微结构。正因为如此，通过对微晶玻璃组成的设计，配合相应的成形方式、晶化制度，就可以获得具有特定的光学性能(似玉的透光性、高白度、闪光性等)、机械性能(抗压强度、抗折强度、韧性、硬度、耐磨性等)、热学性能(耐热性、热膨胀、耐热冲击性等)、电学性能(电绝缘性、介电损耗、压电性等)，磁学性能(强磁性、铁磁性、吸波性等)、耐化学腐蚀性(耐酸性、耐碱性、耐气候风化性等)、亲生物学性能(生物活性、兼容性等)等各种性能的功能与结构材料。目前，微晶玻璃作为新型材料已广泛应用于航空航天、机械工程、电子、电工、计算机、仪器仪表、化工、冶金、新能源、汽车、医学等领域。其中，在建材领域，微晶玻璃的应用也比较广泛。微晶玻璃通体板以其光彩夺目的外观、晶莹剔透的质感、千姿百态的纹理、优异的机械性能、良好的抗风化性、色差的一致性、可加工性等性能均优于石材，被誉为“21世纪的装饰材料”。

(a)玻璃相 (b)微晶玻璃

微晶玻璃的制备方法主要有以下两种：

1)熔融法。这种熔融法制备工艺一般如下：配料→混料→熔窑熔化、澄清→成形(压延、浇注、压制)→热处理(成核、晶化、退火)→半成品→抛光→成品。采用该方法制备的微晶玻璃的微晶体是通过整体析晶的方式析出的，因此熔融法也称为整体析晶法。为了实现整体析晶，除了控制母玻璃的化学成分外，重要的是需要引入晶核剂。只有在成核阶段玻璃整体充分形成大面积分布的晶核，才能在晶体生长阶段整体析出微晶体。这种制备工艺，工艺相对简单，直接成形，直接晶化。从熔化至晶化一次完成，节省能源。这种微晶玻璃制备工艺还具有成形可采用生产玻璃的各种方法；生产的微晶玻璃相对容易做到没有气孔的重大缺陷。同时，析晶前的成形玻璃的尺寸与析晶后的微晶玻璃的尺寸变动不大。当然，采用这种方法制备的微晶玻璃常常浑然一体，不容易形成花纹，影响了艺术美学性。

2)二次加热析晶法。即玻璃熔液通过水淬、空冷先制得水淬的颗粒或空冷的玻璃大颗粒，然后将颗粒堆积成形，最后在一定的烧成制度下烧结或熔化、晶化形成聚集体。以前很多文献和著作都认为这是烧结法，是通过界面析晶析出微晶体，而笔者认为这种观点失于片面。一方面，虽然由水淬后界面积很大的颗粒制备的微晶玻璃的玻璃相主要是通过界面析晶的，但在界面积较小的大玻璃颗粒则可通过特别的烧成曲线，主要以整体析晶的方式析出微晶体；另一方面，后者并不是只经过烧结，有时还通过熔融聚合成板。因此称这种制备方法为二次加热析晶法更为贴切。显而易见，这种制备方法是通过二次加热工艺，能源消耗比熔融法大。其次，该方法的成形需要使用大量的耐火材料(模板、条框、耐火棉纸等)，这样就会增加成本，而且使用该方法制备的微晶玻璃具有容易出现气孔的突出缺陷。当然毋庸质疑，这种制备方法的最大优势在于：它可以创造条件，让微晶玻璃析出定向的微晶体或形成互不混熔颜色体，从而产生各种美丽的花纹，提高了艺术美学性。

除了上述两种主要的制备微晶玻璃的方法，近年来又出现了第3种所谓的凝胶法。不过，此法尚未普及，在此不述及。

1 熔融法制备的微晶玻璃建材装饰通体板的发展进程

据资料显示，首次发现的微晶玻璃和首块微晶玻璃建材装饰通体板都是采用熔融法制备的。这种整体析晶的微晶玻璃建材装饰板数十年来经历了不同化学成分体系的演变以及艺术美学性装饰方法的变迁。

1.1 熔融法制备的微晶玻璃建材装饰通体板化学成分体系的发展进程

1.1.1 CaO-SiO2体系微晶玻璃通体板

在国外，最早实现工业化生产CaO-SiO2体系整体析晶的压延微晶玻璃通体板的国家是前苏联。他们利用CaO含量高的高炉渣为原料，成功地于1959年建成了世界第一条压延微晶玻璃生产线。之后，英国、美国、土耳其等国家也相继开发出这种高炉渣微晶玻璃板产品。上述所有微晶玻璃压延板整体析晶的主微晶相均为硅灰石(CaSiO3)。

在国内，首次采用熔融法研制的建材装饰微晶玻璃通体板的种类也是Ca-SiO2体系的高炉渣微晶玻璃。研制的单位主要有：中科院上海硅酸盐研究所、中国建筑材料科学研究院、蚌埠玻璃研究设计院等，都进行了工业化压延微晶玻璃板的试生产。这些板材主要应用于化工、冶金、矿山、机械等需要耐腐蚀、耐磨损的地面、墙面，较少用于民用建筑。遗憾的是，由于该体系的微晶玻璃料其粘度随温度的变化而变化非常大，再加上析晶温度偏高，造成产品极易变形，生产的优等品率较低，生产也不稳定，成本又较高。因此，国内各地建设的生产线相继倒闭。

为了使该体系的压延微晶玻璃通体板能够正常生产，并且解决易变形的关键技术难题，河北晶牛股份有限公司在SiO2-CaO体系中，引入了氟(F)，开发出较硅灰石析晶温度低的、以枪晶石(Ca4(Si2O7)F2)为主晶相的压延微晶玻璃板，实现生产技术的新跨越。该产品主要应用于工业领域的建筑材料，因市场有限，最终也走向了衰落。

1.1.2 熔融法制备的Na2O-CaO-Si2O-F体系的微晶玻璃通体板

该体系的微晶玻璃板是由乳浊玻璃衍生而来。它在玻璃熔液流至工作池，在压延成板时就已经成为乳浊板。再经退火即制备出本体系的微晶玻璃压延板。在严格意义上讲，不属于微晶玻璃。因为微晶玻璃是受控析晶的，须在成核、晶化两个阶段下完成。但从乳浊板中含有氟化物的微晶相这一点来说，可勉强将其归于微晶玻璃一类。

众所周知，乳浊玻璃主要有氟化物乳浊玻璃和磷酸盐乳浊玻璃，但适用于生产熔融法制备的微晶玻璃只有氟化物乳浊玻璃。这是因为氟化物乳浊玻璃的乳浊温度较磷酸盐乳浊玻璃低一些。这是由氟化物的熔点(NaF熔点为990 ℃；CaF2熔点为1 392 ℃)低于白磷矿(Ca3(PO4)2)的熔点(1 670 ℃)所决定的；此外氟化物乳浊玻璃的主微晶相的折光率(NaF为1.327，CaF2为1.434)与母玻璃平均折光率(1.54左右)相差(0.12～0.23)，大于磷酸盐乳浊玻璃主微晶相的折光率(Ca3(PO4)2)为1.626～1.629)与母玻璃平均折光率(1.55)之差(0.08左右)，故氟化物的乳浊度高一些。江西省九江市金凤凰装饰材料有限公司生产的第一代压延微晶玻璃建材装饰板就是Na2O-CaO-SiO2-F体系，即氟化物乳浊的压延微晶玻璃板。此后，江西宜春鼎盛新材料有限公司采用浮法玻璃生产工艺也生产了Na2O-CaO-SiO2-F体系、氟化物乳浊的微晶玻璃通体板。本体系的微晶玻璃通体板生产工艺相对简单，工艺技术难度也相对较小，成本也较低，但是此类产品脆性较大，易造成破损，不易进行深加工。故此类产品逐渐被新兴产品所替代。

1.1.3 熔融法制备的R2O-CaO-MgO-Al2O3-SiO2-F体系的微晶玻璃板

本体系的熔融法制备的微晶玻璃的主晶相，根据体系化学成分相对比例以及热处理条件的差异，可以是透辉石相(CaMgSi2O6)，也可以是钾钠钙镁闪石相(KNaCaMg5Si8O22F2)。四川雅安一名微晶股份科技有限公司利用花岗岩废料，规模化生产的微晶玻璃压延板的主晶相就是透辉石，而江西省九江市金凤凰装饰材料有限公司曾经生产了所谓第二代本体系的微晶玻璃板的主晶相是闪石类。从本体系微晶玻璃压延板产品本身来看，其最大特点是玉石感弱，透光率小，特别是以透辉石为主晶相的微晶玻璃压延板质感几乎与抛光砖相同。究其原因，透辉石的折光率(1.664～1.757)比闪石类的折光率(1.630～1.710)更大，这是根本原因所在。此体系微晶玻璃通体板的玉石感弱降低了产品的艺术美学性，也降低了此类板材的档次，这是其最大弱点。

1.1.4 熔融法制备的K2O-Na2O-CaO-SiO2-F体系的微晶玻璃通体板

20世纪80年代初，美国康宁公司首次研制出了以氟硅碱钙石[Canasite，(Na4-3K2-3Ca5(Si12O30)F4]为主微晶相的微晶玻璃。该结晶相呈板条状，并形成具有相互交织的显微结构，起到对机械强度的强化作用，特别是大幅度提高了弯曲强度、冲击韧性、断裂韧性。这是一种少有的高强度、高韧性的高技术微晶玻璃材料。此成果吸引了国内微晶玻璃通体板的研制者和生产企业研发这种高技术微晶玻璃板的浓厚兴趣。2010年前后，辽宁红山玉科技有限公司和江西省九江市金凤凰装饰材料有限公司几乎同时期都在研发这种高技术微晶玻璃板产品上获得了技术上的突破，开始生产以氟硅碱钙石为主微晶相的压延微晶玻璃建材装饰板。此类微晶玻璃通体板有如下特点：

1)较高的机械强度与韧性，这是很多其它建材产品所不能比拟的。据辽宁红山玉科技有限公司申请的国家发明专利(专利申请号：201310655544.7)显示，这种微晶玻璃通体板的抗折强度最高可达80 MPa，抗压强度最高近800 MPa，冲击韧性最高可达5.6 kJ/cm3，莫氏硬度最高可达7.5。

2)天然玉石质感强。上述发明专利显示，这种微晶玻璃通体板的透光率在35%～40%，是一款与天然玉石相近的高档产品。

3)由于这种微晶玻璃通体板韧性强，脆性小，故可以任意加工，甚至可以雕刻成各种工艺品。

4)由于本体系微晶玻璃通体板的成分含有较多的K2O，而K2O会增加微晶玻璃在核化、晶化过程中抗变形能力，有利于生产的正常化，因此优等率较高。

5)经X射线衍射分析(见图2)证实，其主微晶相就是氟硅碱钙石(Canasite)——(Na4-3K2-3Ca5(Si12O30)F4。

图2 Na2O-K2O-CaO-SiO2-F体系微晶玻璃压延通体板的X射线衍射图

1.1.5 熔融法制备的Na2O-CaO-SiO2-F体系的微晶玻璃通体板

氟硅碱钙石为主晶相的微晶玻璃压延板的问世，开启了高技术微晶玻璃建材装饰通体板的先河。其优缺点有以下几点：

1)透光率较高(35%～40%)。其仿玉效果虽类似于天然玉石，但更高档的玉石是白度较高的玉石，其装饰的艺术美学性更为上乘，且应用范围也更广。

2)机械强度与韧性较高。虽然有利于运输、使用和施工，但相应地也给抛光与深加工带来难度，且会降低生产效率。

3)为了生成氟硅碱钙石(Na4-3K2-3Ca5(Si12O30)F2)主晶相，配方中需要添加较多的K2O组分，通常添加量在7.5%以上。加入K2O固然有利于生产的稳定性，但含K2O的原料价格昂贵(如，碳酸钾的价格8 400元/t以上)。这比引入含有Na2O的纯碱(碳酸钠)的价格高出5～6倍。作为建材装饰材料，为增加市场竞争力成本问题是必须考虑的。基于以上因素，基本不含钾、只含钠的以氟硅钙钠石(NaCa2Si4O10F)为主微晶相的微晶玻璃建材装饰通体板应运而生。

江西省九江市金凤凰装饰材料有限公司率先于2012年研制成功了以氟硅钙钠石为主微晶相的微晶玻璃建材装饰压延通体板，并于2014年申请了国家发明专利，2015年获得了国家专利局的授权，申请专利号：201410439145.1，专利公布号为：CN104176938A。

本体系的微晶玻璃建材装饰压延通体板产品具有以下特点：

1)白度高，超过90。这是任何一款建筑陶瓷产品都达不到的。高白度是高档产品的必备元素，也是高艺术美学性的基础元素。江西九江市金凤凰装饰材料有限公司生产的白色压延板产品一经进入市场就供不应求。国内市场如此，国外市场尤甚，特别是中东的伊斯兰国家、印度等国尤其钟情于白色产品。该产品之所以比氟硅碱钙石为主微晶相的微晶玻璃通体板的白度高，就在于氟硅钙钠石的折光率为1.567～1.581，而氟硅碱钙石的折光率为1.534。显然，在折光率方面，前者高于后者。再加上本体系微晶玻璃板的析晶晶体的数量多，至少占75%以上。此外，我们还认为析晶晶体的大小正处于对光散射强度较大的范围，这些原因造成了前者的白度高于后者。

2)玉石质感较强，仍显示一定的透光度，特别是在灯光的照射下。白度与透光度是一对矛盾体，高白度必然导致透光率下降。虽然本体系微晶玻璃通体板的高白度造成了透光率的下降，丧失了强烈的天然玉石般质感，但在作为背景墙应用时，在灯光的照射下仍显示了一定的透光度，具有玉石般质感。如果将本体系的微晶玻璃板制作成薄板时，透光度会增强。这种既具有高白度，又具有一定的玉石般质感的装饰材料，无疑会提升其艺术美学性。

3)机械强度与韧性高。据实测，其抗折强度在60 MPa左右，断裂韧性在2.1 MPa·m1/2。这表明，本体系的微晶玻璃通体板仍不失为一种具有较高的机械强度与韧性的高技术材料，不仅便于运输、施工、在使用过程中不易发生机械破损，而且便于抛光和深加工。

4)本体系微晶玻璃板的综合成本低于含K2O的氟硅碱钙石为主微晶相的微晶玻璃板，加强了其产品的市场竞争力。

5)经X射线衍射分析鉴定(见图3)，本体系微晶玻璃建材装饰压延通体板的主微晶相为氟硅钙钠石(Agrellite)—— Na(Ca2(Si2O5)2F。

图3 Na2O-CaO-SiO2-F体系微晶玻璃通体板的X射射衍射图

1.1.6 熔融法制备的Na2O-K2O-Al2O3-SiO2体系特殊的微晶玻璃通体板

在这里，我们介绍一种特殊的一次熔融法制备的微晶玻璃通体板。最早生产这种微晶玻璃通体板是上海奥贝乐企业发展有限公司，该公司于2003年与2005年先后申请了发明专利(申请号分别为：200310122086.7和200510024159.8)，并先后于2004年与2006年获得了国家专利局的授权。在这些发明专利的基础上，经过反复试验与摸索，终于实现了产业化并在市场上进行了销售。

该产品与前5种产品有很大的不同，具有其特殊性。采用钾长石和钠长石混合物的生料细粉(20～500目)，在高温(1 000～1 550 ℃)状态下熔为一体并缓慢冷却形成的。从本质上说，它是利用了钾长石与钠长石的以下性能特征：

1)它们的熔点都不高，钾长石的熔点是1 290 ℃(有资料认为是1 220 ℃，属于异质熔化)，钠长石的熔点是1 215 ℃(有资料认为是1 100 ℃)。特别的是，它们混合物的最低共熔点为1 063 ℃，位于65%的钠长石(NaAlSi3O8)+ 35%钾长石(KAlSi3O8)处附近。

3)钠长石的折光率为1.527～1.542，钾长石的折光率为1.518～1.531，它们的折光率虽有差异，但不大。因此，分相的乳浊属于轻度乳浊，有一定的透光度。正是基于钠长石与钾长石的上述特征，其混合物经高温熔化并冷却后，形成了似天然玉石半透明状的所谓微晶玻璃通体板，但其实它们不能称之为严格意义上的微晶玻璃通体板。上述专利产品除了具有天然玉石般的艺术外观外，其机械强度不高，特别是抗折强度，连微晶玻璃建材装饰板的行业标准(35 MPa)都未达到，这是该产品最大的缺陷。

1.2 国内熔融法制备的微晶玻璃建材装饰通体板在装饰技术方法上的发展进程

1.2.1 熔融法制备的各类颜色的微晶玻璃建材装饰通体板

在初期，对各成分体系的微晶玻璃建材装饰通体板的装饰主要采用着色的技术方法，用以制备各种颜色的微晶玻璃单色通体板。着色的技术路线主要有两条：一条是利用离子发色原理(如：Ti4+、Ce4+、Ni2+、Mn3+、Fe3+、Co2+、Cr3+、Cu2+等)、胶体发色原理(如铜红)、禁带宽度在可见光波长范围内的特定化合着色原理(如：硫、硒化镉固溶体的从黄到红系列发色体)3个机理，将各成分体系的微晶玻璃通体板着色。另一条是利用各色釉料厂家合成的色料对微晶玻璃着色。这些合成的色料包括：铁铬锌棕、铁锡灰、铬铁黑、铬铝红等尖晶石型色料，锆铁红、锆钒兰、锆镨黄、钒锆黄等以锆英石或斜锆石为载体的色料，锰红等刚玉型色料，锡钒黄、锑锡灰等锡石型色料，锆英石包裹的镉硒硫系列色料、铬锡红等榍石型色料等。在这里需要指出的是，微晶玻璃的着色受以下3个因素的影响：

1)微晶玻璃成分的影响。一般来说，微晶玻璃中助熔成分较多，特别是在氟成分存在的情况下，会将色料的晶体结构破坏，导致不发色或未按原来的预想发色。有的色料需要微晶玻璃中不能含锌，而有的色料却需要含锌；有的色料则需要含钙等。

2)微晶玻璃的熔化温度。当熔化温度偏高时，也会破坏某些色料的晶体结构，导致了不发色或未按预想状态发色。

3)微晶玻璃的析晶度。通常，微晶玻璃的析晶含量较多，但晶体含量多，会降低色料发色的深度。反之，微晶玻璃的玻璃相含量多，会强化色料的发色深度。综合上述，对微晶玻璃要进行着色，需要考虑微晶玻璃的配方，生产工艺及参数，才能达到理想的结果。

1.2.2 熔融法制备的各种彩色条纹的微晶玻璃建材装饰通体板

首次在国内生产带各种彩色条纹的熔融法制备的微晶玻璃建材装饰压延通体板的是江西九江市金凤凰装饰材料有限公司。该公司针对本公司独有的具有知识产权的以氟硅钙钠石为主微晶的压延微晶玻璃，经过多年的创造性试验研发出了这种各种条纹的压延微晶玻璃板，并将该项技术申请了国家发明专利，于2015年获得了国家专利局的授权(国家专利申请号：201410471374.1)。该发明专利的核心在于改变了原来一条熔窑对一条晶化窑的工艺布局，形成了一条主熔窑及一条以上的辅助熔窑共同对一条晶化窑的新工艺布局，用于实现一种主色调和一种以上付色调的多种玻璃熔液在工作池进行不均匀混合、搅拌，进而形成具有大致固定流纹的混合流动，最后经过压延成形、晶化、退火、自动横切、抛光各道工序，制备出具有各种条纹的微晶玻璃压延通体板。该发明专利成功地转化为工业化生产，改变了熔融法制备的微晶玻璃建材装饰压延通体板颜色单一，无任何装饰艺术纹理单调产品的历史。不过，由于市场的需求原因(市场基本需求白色板)，目前这类彩色条纹产品的销路不旺，市场占有率很低，产量较小。这种状况制约了这种带各种彩色条纹微晶玻璃建材装饰压延通体板生产技术进行延伸与提高。

1.2.3 熔融法制备的表面带各种式样的喷墨打印图案的微晶玻璃建材装饰通体板

喷墨打印的数码装饰技术是陶瓷、玻璃材料装饰技术革命性的变革。这种革命性的装饰技术可以复制几乎所有自然界的任何图形与色彩纹理，而且，改变这些图形与花纹的设计异常便捷，且其装饰的成本也不高，产量可以很大。因此我们认为，将喷墨打印数码技术运用于微晶玻璃通体板的装饰中是最佳、最优、最合理的选择。

就目前的实际应用，喷墨打印技术分为两种：一种是玻璃喷墨打印技术；另一种是陶瓷喷墨打印技术。这两项技术采用的喷墨墨水与喷墨机都不同。

玻璃喷墨打印技术的特点有：

1)玻璃墨水喷墨打印技术的精度高，可达到720～1 080 dpi，打印出的图案精细度、清晰度高，图案逼真度最高，甚至可以精细地打印出人脸的细微造型。因此，产品图案的工艺美学性较强。

2)玻璃墨水可以直接打印到微晶玻璃通体板上，不需要或略需要将坯体预热，更不需要喷施介质。

3)采用的玻璃墨水价格贵，相当于陶瓷墨水的7倍以上，相应的喷墨打印机的价格也贵，是陶瓷墨水的喷墨打印机几乎一倍，因此玻璃喷墨打印技术的生产成本较高。

陶瓷喷墨打印技术与玻璃喷墨打印技术相比，主要有以下特点：

1)陶瓷喷墨打印的精度相对要差一些，一般在360 dpi。

2)需要将微晶玻璃通体板预热在70～80 ℃，还需要喷施能够固定陶瓷墨水的介质。

3)这项技术使用的陶瓷墨水及相应的喷墨打印机都价格相对较低。因此，陶瓷墨水喷墨打印技术的生产成本低。

在国内外，首次创造性成功地将陶瓷喷墨打印技术运用在熔融法制备的微晶玻璃压延通体板上的是江西省新凤微晶玉石有限公司。该公司已就“陶瓷喷墨打印技术在压延微晶玻璃板装饰上的应用及方法”申请了国家发明专利，并于2016年获得了国家专利局的授权(专利申请号：201510740055.0，申请公布号：CN105294168A)。本专利的创意在于将陶瓷喷墨打印技术嫁接在压延微晶玻璃板上，其核心技术是，为吸水率几乎为0的压延微晶玻璃板提供使陶瓷墨水附着的低温熔块釉层。为了实现这种附着，该通体板还应预热到70～80 ℃，可使熔块釉迅速干燥并形成可以固定陶瓷墨水图案的假粒层，且不会造成陶瓷墨水图案向边界外扩散。为了满足某些用户青睐光亮、富丽堂皇的彩色图案产品，本发明还将提供的低温熔块破碎成60～200目或80～200目细粉，通过干粉布料机将细粉布撒在喷墨打印好的图层上，再置入辊道窑烧成以及软抛工序，制备出表面光亮的带有风格各异图案的微晶玻璃产品。此发明专利再结合氟硅钙钠的石晶相的花色纹理微晶玻璃板的生产方法及装置专利技术，还可以生产出近似通体的立体喷墨打印图案的微晶玻璃通体板。

2 二次加热析晶法制备的微晶玻璃建材装饰通体板的发展进程

二次加热析晶法制备的微晶玻璃通体板是继熔融法制备的微晶玻璃通体板问世之后才出现的。1974年日本为回避前苏联熔融法制备微晶玻璃的发明专利，开创了二次加热析晶法制备微晶玻璃板的先河，并成功地应用于现代建筑的外墙与地铁站的内墙与柱面。国内采用此法制备微晶玻璃通体板起步较晚，但在开发此法制备的微晶玻璃板的成分体系(或微晶相种类)方面与提高其装饰美学性的技术方法上都取得了长足的进展。

2.1 二次加热析晶法制备的微晶玻璃通体板在化学成分体系上的发展进程

2.1.1 二次加热析晶法制备的CaO-SiO2体系的微晶玻璃通体板

日本最早成功地制备了二次加热析晶法的微晶玻璃通体板。此板的微晶玻璃成分体系属于CaO-SiO2体系，其析出的主微晶相是硅灰石。在国内，武汉理工大学于20世纪90年代初开展了CaO-SiO2体系的微晶玻璃研究，并在广东茂名设厂进行试生产。不过，在试生产中存在诸多的技术问题，特别是存在的气孔、翘板、炸板等技术问题未能及时解决，造成了最终没能实现正常生产，又经过数年的摸索，才逐步解决了上述技术难题。然而，气孔缺陷只是在表面的0.5 mm内得到彻底解决，内部的气孔问题至今仍然存在。所以，尽管该体系二次加热析晶法制备的微晶玻璃通体板出现明晰的析晶的花纹，白度也达到了一定的水平，机械性能、耐化学腐蚀性、抗风化性都能满足一定的使用寿命，但气孔问题还是没有彻底解决，造成了该体系二次加热析晶法制备的微晶玻璃通体板在国内外市场上始终未能占有较多的份额，更不用说在背景墙、台面、桌面的延伸应用的市场上也未见到该体系微晶玻璃通体板的身影。

2.1.2 二次加热析晶法制备的R2O-RO-Al2O3-SiO2-(ZrO2)体系微晶玻璃通体板

本体系的微晶玻璃通体板是基于由多种颜色的多半透明的分相或锆乳浊玻璃以及更细的生料发色助剂研制的。这些色彩丰富的多半透明的乳浊玻璃与细粒生料发色助剂，配合多道的丝网布料工艺，其中还配有喷墨打印数码技术使用。这样形成了多层堆积的多半透明的乳浊玻璃层，构成了此类微晶玻璃装饰特点。第一个特点是整体朦胧的花纹纵横交错、相互辉映、光鲜亮丽，将玉石的透感、大理石的纹理一同融入，显得别具一格。第二个特点是其制备工艺比较复杂，所需要的熔块种类较多，还要有细的生料的发色助剂，技术难度较大，很少能有企业能够仿制。这两点是本体系成分采用二次加热析晶法制备的微晶玻璃通体板的优势所在。虽然它具有许多优势，但也存在以下不足或不确定性：

1)这种多半透的质感加上各种色彩朦胧的纹理的融合是独有的，但并无自然界的装饰材料或石材能与之呼应，市场能否认可和适应这种艺术美学性还有待于检验。这与喷墨打印的瓷片、仿古砖经久不衰的艺术美学性的市场认可度还有差距。

2)其工艺技术的复杂程度是否能够满足工艺技术路线的成熟度，特别是气孔、裂纹缺陷能否消除，生产优等率能否达到一定的水平，还有待于检验，可行性也有待于生产实践的检验。

3)其生产的各项成本是否能够使本项目具备较好的经济性，特别要在市场上能有一定的竞争优势。

如果想要推广本体系的微晶玻璃通体板应该充分论证上述3个不确定性能否消除。

2.1.3 二次加热析晶法制备的Na2O-K2O-CaO-SiO2-F体系微晶玻璃通体板

该体系成分的二次加热析晶法制备的微晶玻璃通体板是又一种具有多半透光性的天然玉石感的微晶玻璃通体板。该板的外观艺术效果与同体系的熔融法制备的微晶玻璃通体板如出一辙。不仅如此，该体系的二次加热析晶法制备的微晶玻璃通体板的机械强度韧性也与同体系的熔融法制备的微晶玻璃通体板相近。采用这两种方法制备的微晶玻璃通体板的主微晶相均为氟硅碱钙石。应该说，这是一款比较有前景的二次加热析晶法制备的微晶玻璃通体板。不过，相比熔融法制备的微晶玻璃通体板，二次加热析晶法制备的本体系微晶玻璃通体板虽然消耗能源要多些，但也有其优势与特点。其最大特点是可以制备出各种容易控制、能重现的花纹，呈现出较高的艺术美学性，提高了本体系微晶玻璃通体板的市场竞争力与占有率。在此需要指出的是，本体系微晶玻璃通体板机械强度、耐磨性、莫氏硬度与韧性都超过第二种体系的微晶玻璃通体板。

本体系二次加热析晶法制备的微晶玻璃通体板已由辽宁省红山玉科技有限公司申请了国家发明专利并获得了国家专利局的授权(其专利申请号：201310662950.6)。

2.1.4 二次加热析晶法制备的MgO-ZnO-Al2O3体系的微晶玻璃通体板

本体系的二次加热析晶法制备的微晶玻璃通体板是以锌铝尖晶石和(或)镁铝尖晶石为主微晶相的微晶玻璃通体板。这种通体板是不含氟化物、锆英石晶核剂的绿色环保型的微晶玻璃通体板。

该通体板的主要特点有：①本身的白度较高，这是由于锌铝尖晶石与镁铝尖晶石的折光率较高，前者为1.78～1.82，后者为1.719；②其机械强度、耐磨性、硬度均较高，特别是硬度，锌铝尖晶石的莫氏硬度为7.5～8.0，镁铝尖晶石的莫氏硬度为8；③它在引晶剂的作用下，可以实现可控的晶体花纹的定向生长，形成艺术美学性较高的高端微晶玻璃通体板。这3点是本体系的二次加热法制备的微晶玻璃通体板的优点。它的最大缺点是原料成本高(有较多的高价的氧化锌存在)，无疑，这会是制约这种微晶玻璃通体板在市场上的竞争优势与占有率。

2.1.5 二次加热析晶法制备的Na2O-K2O-BaO-SiO2-P体系微晶玻璃通体板

广东博德精工建材有限公司受其申请并获得授权的国家发明专利——“高逼真度仿玉微晶玻璃陶瓷复合板”(专利号CN201210196180.6 )的启示，开发出了Na2O-K2O-BaO-B2O3-SiO2-P体系的二次加热析晶法制备的微晶玻璃通体板。

该体系通体板具有以下特征：

1)其主微晶相是白磷钙矿(Ca3(PO4)2)，它的折光率为1.626～1.629。鉴于此，控制白磷钙矿的析晶数量与大小，就可以控制通体板的透光率与乳浊度，使其既可以呈现半透光的仿玉石效果，又可以呈现出较高白度的效果。

2)该体系的熔块细粉通过与色料混合的方式就可以使其在二次加热后显色。其呈色不必通过再熔融过程实现，使各种颜色熔块细粉的制备更为便捷，同时降低了制备成本。

3)该体系微晶玻璃成分中SiO2、B2O3含量较多，这些成分将赋予微晶玻璃通体板较高的硬度与韧性。虽然比Na2O-K2O-CaO-SiO2-F体系的微晶玻璃的机械强度与韧性要差一些，但仍能满足生产、运输、使用的要求。目前，该体系微晶玻璃通体板尚处于研发阶段，尚未投入生产，也未走向市场。

综上所述，虽然二次加热析晶法制备的微晶玻璃通体板问世时间不长，但确实在通体板成分体系的进展上取得了一定的进步。

二次加热析晶法制备的Ca-SiO2体系微晶玻璃通体板一经问世，其装饰效果就一改熔融法制备的微晶玻璃通体板浑然一体的单调风格，呈现出析晶花纹的立体艺术美学性。在此之后又陆续出现了多种装饰方法与技术，使其装饰艺术美学性不断提高，其通体板的产品档次也随之提升。

2.2 二次加热析晶法制备的微晶玻璃通体板在装饰技术上的发展进程

2.2.1 不均匀混料技术的应用

对于透光度较高的各体系二次加热析晶法制备的微晶玻璃通体板，最初尝试使用的就是这种不均匀混料方式，其效果就是形成朦胧的团块状、线条状、流动状。如果透光度更高，这些千姿百态的不均匀状态的纹理就可以变得更清晰。不均匀混料的方式也经历了不断进步的过程。从开始利用不同颜色的熔块细粉缓慢地搅拌，到采用不同含水率的各种颜色的熔块细粉相互搅拌的方式，再到通过多管下料，对不同颜色熔块细粉缓慢机械搅拌的方式，使不均匀混料方式呈现的团块状、流动状、线条状的纹理效果得以机械化操作，使之图纹的变化趋势相对稳定。

2.2.2 多层次丝网布料技术的应用

利用显影技术制备多种纹样的丝网，再配以能够不断往复刮网动作的陶瓷印花机设备，就可以实现多层次的丝网布料。形成带有更规律的流动状、不规则的团块状、粗细不等的条纹、细纹状各种奇异的图案，极大地丰富了微晶玻璃通体板的装饰风格与艺术美学性，使其产品的装饰效果达到较高的档次。不过，这种布料技术主要适用于透光度较高的微晶玻璃通体板。

2.2.3 立板布料技术的应用

利用电脑编程控制器，规律性地按不同时间段，于立板的不同部位，以不同的供料量实施布料操作。与此同时，立板下部的模具箱又以一定的速度均匀地向前运动。这样，立板里的不同粒料在下料、拖料的过程中就形成了各种流畅、自然、过渡层明显的立体纹理的通体的布料效果。这种方法相对简单易行，投资较小，重复性良好，花样繁多，改变便利，是一种值得开发、推广的装饰方法。

2.2.4 喷墨打印技术的应用

二次加热析晶法微晶玻璃通体板应用喷墨打印技术主要集中在两方面：一方面是喷墨打印技术应用于二次加热析晶法已制成的微晶玻璃通体板上；另一方面是喷墨打印技术应用于二次析晶法制备微晶玻璃通体板的过程中。从发展趋势上看，后者将逐渐占据主导地位。

2.2.5 智能布料技术的应用

近年来，随着智能布料技术快速发展，许多厂家已开发出采用智能技术进行布料的设备。从本质上说，这是将喷墨打印电脑的程序控制转化为布料的程序控制。此项技术非常适用于二次加热析晶法制备的微晶玻璃通体板。笔者认为，这项技术将会把二次加热析晶法制备的微晶玻璃通体板的装饰水平推向一个更高的阶次。

3 微晶玻璃建材装饰通体板发展前景

微晶玻璃建材装饰通体板曾被誉为“21世纪的高档装饰材料”。要真正实现这一发展前景，必须满足以下几个方面：

3.1 市场对微晶玻璃通体板的认可度高

市场对微晶玻璃通体板的认可度来源于两个方面：一个是微晶玻璃通体板的装饰艺术美学性；另一个是来自微晶玻璃通体板的机械性能、韧性与抗风化性。

微晶玻璃通体板的装饰艺术美学性由以下几方面构成：

1)玉石质感强。众所周知，天然玉石是高端石材的精品。按照此标准，只有微晶玻璃通体板最有可能按近天然玉石。从上述两大类微晶玻璃通体板来说，以Na2O-K2O-CaO-SiO2-F成分体系的，主微晶相为氟硅碱钙石的微晶玻璃通体板可以说在玉质感相似性方面应该排在第一位，它们的平均透光率在35%左右。

2)白度高。天然玉石的种类很多，但大多数天然玉石的白度并不高，这是由于它们大都透光度较高造成的。高白度的玉石是罕见的珍品，也是玉石精品中的上品。需要说明的是，玉石越白则透光度会越低，会偏离普通的玉石质感。我们认为，研发艺术美学性高的微晶玻璃通体板，必须在玉石质感与白度之间选取平衡，最佳的质感应该是白度与透光度兼顾。特别对应用范围来说，高白度并带有一定透光度的微晶玻璃通体板可适用所有区域和空间的建材装饰，更受高端消费市场的青睐。

3)花纹色彩与纹理的自然性。在微晶玻璃通体板上装饰纹样也是提高其艺术美学性的重要方面。如上所述，装饰微晶玻璃通体板纹样的技术方法很多，但最引人注目的应该是喷墨打印的数码技术。目前，喷墨打印的数码技术是革命性的装饰技术，它可以呈现绝大多数的色彩，也可以呈现自然界绝大多数的纹样(包括自然界的石材)。而且任何纹样的转变自如，快捷便利，稳定性极佳，且成本较低。因此，可以认为，任何装饰材料，包括微晶玻璃通体板，都应该应用这一技术。当然，如果再配合使用其它装饰技术，那就更会达到更佳的效果。

微晶玻璃通体板具有优异的机械性能、韧性和抗风化性也是市场的必然要求。以此为标准，从前述不难得出结论，Na2-CaO-SiO2-F体系(以氟硅钙钠石为主晶相)与Na2-K2O-CaO-SiO2-F体系(以氟硅碱钙石为主晶相)的微晶玻璃建材装饰通体板最优。满足了这个基本性质，在运输、加工、使用过程中就不会出现破损，这也是产品具有广阔发展前景的前题之一。

3.2 技术的成熟度与复杂程度

评估微晶玻璃通体板是否有发展前景，必须考虑它们生产的技术路线是否合理，技术是否成熟，技术可操作性是否强。如果技术上过于复杂，工艺过于繁琐，工艺布置过于冗长，不仅会使生产线的投资费用加大，还会使生产的各环节的控制也会难度变大，造成生产的优等率低，也影响了产品的产量。这样，再好、再高端的微晶玻璃通体板也会停留在试验阶段。这也就无从谈起产品的发展前景。这一点，也必须全面地考虑到。从这个角度出发，采用何种成分体系的微晶玻璃通体板，运用何种装饰技术提高微晶玻璃的艺术美学性，必须通过总体上的认证，全面评估其技术路线合理性，技术上的成熟度，技术上的可操作性。

3.3 微晶玻璃建材装饰通体板的经济性

微晶玻璃通体板是否具有发展前景，其产品的经济性是评估的主要因素。为此，要审视以下几个要素：

1)生产成本要低。生产线投入要相对少一些；生产熔块的原料成本尽可能低，生产熔块的种类也不宜过多；产量尽可能大，不要让过于复杂的工艺限制了产量的扩大。

2)生产过程中产生的质量缺陷要少，优等率应较早地达到较高水平。

3)市场对产品需求是不仅要确保一定的销售量，销售价格还要适中，还要确保资金流动顺畅，形成销售-生产的良性循环。

综合市场的认可度、技术的可行性、产品的经济性3方面，我们初步认为，对于熔融法制备的微晶玻璃建材装饰通体板来说，最有发展前景的种类是Na2O-CaO-SiO2-F体系的、以氟硅钙钠石为主晶相的微晶玻璃通体板；其次是Na2O-K2O-CaO-SiO2-F体系的、以氟硅碱钙石为主晶相的微晶玻璃通体板。最具有前景的装饰技术是喷墨打印数码技术。

对于二次加热析晶法制备的微晶玻璃建材装饰通体板，最有发展前景的通体板种类是Na2O-K2O-CaO-SiO2-F体系、以氟硅碱钙石为主晶相的通体板，其次是Na2O-K2O-BaO-B2O3-SiO2-P体系的、以白磷钙矿为主晶相的通体板。最具有前景的装饰方法是智能布料方法和喷墨打印法。