發泡陶瓷在浮雕文化產品中的應用

陸成龍，戴永剛，張國燾

(1.湖北理工學院 a.礦區環境污染控制與修復湖北省重點實驗室，b.先進材料制造與固廢資源化協同技術湖北省工程研究中心，湖北 黃石 435003；2.廣東金意陶陶瓷集團有限公司，廣東 佛山528031；3.華南理工大學 材料科學與工程學院，廣東 廣州 510641)

發泡陶瓷是礦山尾礦、工業固廢等生產原料添加特殊發泡劑后，經高溫燒結形成的新型建筑材料，具有輕質、高強、節能的優良性能[1]。目前，我國已經具備了利用高硅鋁固廢制備發泡陶瓷產品的成熟技術，能夠消納大量固體廢棄物，使其變廢為寶，生產新型綠色建材，保護環境[2]。但是，發泡陶瓷的生產成本遠高于同類產品(發泡陶瓷的生產成本約為1 000 元/m3，加氣混凝土的生產成本約為400 元/m3)。這一價格劣勢極大地阻礙了發泡陶瓷行業的進一步發展。

隨著發泡陶瓷產品性能改善，其在裝飾領域的應用也正在延伸，由最初的遮體向后來的修飾部分轉化，衍生出了以修飾為主的各種裝飾[3-4]。因此，將發泡陶瓷浮雕文化墻應用于公園主題文化展示、高校宣傳、市政建設、企業文化、別墅室內裝飾等諸多場景，擁有巨大的市場潛力。相對傳統石雕工藝，利用發泡陶瓷板制作的輕量化浮雕文化墻更環保、更輕質、便于運輸、易于雕刻，且使用發泡陶瓷組合形成文化墻能夠大大縮短工期[5-6]。發泡陶瓷浮雕文化產品的價格為800元/m2，傳統石雕文化產品的價格通常為2 000～3 000元/m2，對比之下發泡陶瓷浮雕文化產品價格優勢明顯。

1 發泡陶瓷浮雕文化產品簡介

基于浮雕文化墻對低價和立體質感的需求，設計了一款“萬里長城”發泡陶瓷質定制浮雕文化墻，實物尺寸為7.04 m×3.00 m。“萬里長城”發泡陶瓷浮雕文化產品主要由發泡陶瓷板、金屬框架和木板基材組成。金屬框架的一面固定在穩定的墻面上，另一面由木質基板覆蓋。木質基板朝外的一面粘貼發泡陶瓷板，在發泡陶瓷板的外表面雕刻立體的文字和圖案。

2 發泡陶瓷浮雕文化產品的制作

2.1 產品的圖樣設計

以“萬里長城”為設計藍圖，通過精細的雕刻工藝，呈現出立體的裝飾效果。根據“萬里長城”發泡陶瓷浮雕文化墻的設計圖進行尺寸和大小分割，其分塊設計圖如圖1所示。

圖1 “萬里長城”發泡陶瓷浮雕文化墻的分塊設計圖(單位：mm)

在設計圖制作完畢后，使用“北京精雕”軟件進行精雕設計，針對圖形外觀、大小、建模、上色、描線腳本進行設計，采用單線雕刻、輪廓切割、區域粗雕刻、殘料補加工、區域修邊等加工方法。“萬里長城”發泡陶瓷浮雕文化墻的精雕設計圖如圖2所示。

圖2 “萬里長城”發泡陶瓷浮雕文化墻的精雕設計圖

2.2 產品的雕刻

根據“萬里長城”發泡陶瓷浮雕文化墻的精雕圖，選用8號與10號金剛砂刀頭，設置進刀速度，進刀深度視材料厚度、圖案圖形而定，正確計算完路徑并保存成不同文件后，輸入設備中進行雕刻。

2.3 產品的安裝

金屬框架的主視圖和A-A視圖如圖3所示。“萬里長城”發泡陶瓷浮雕文化墻的正面立體視圖和背面立體視圖如圖4所示。“萬里長城”發泡陶瓷浮雕文化墻的填充結構示意圖如圖5所示。根據雕刻文化墻的大小以及施工現場的實際情況，進行金屬框架結構的設計。金屬框架一面裝有3塊木質基板，覆蓋整個金屬框架。木質基板朝外的一面粘貼有若干塊發泡陶瓷板，相鄰的發泡陶瓷板之間使用陶瓷粘合劑進行粘合。木質基板與金屬框架之間通過螺栓連接和粘膠連接的組合方式連接。金屬框架的另一面與基礎墻面貼合，墻面與木質基板之間填充有保溫材料。

(a) 主視圖 (b) A-A視圖

(a) 正面立體視圖 (b) 背面立體視圖

4-發泡陶瓷板D。

2.4 產品的表面裝飾

對固定的發泡陶瓷墻面進行表面裝飾，先后進行6次噴漆，主要為底漆、亞光漆、亮光油漆。噴漆后，發泡陶瓷墻面有光亮效果，而且也比較好清理，不容易受污染。

3 實物效果

“萬里長城”發泡陶瓷浮雕文化墻位于湖北理工學院材料科學與工程學院一樓大廳，采用了36塊0.8 m×1.0 m的發泡陶瓷板，整個發泡陶瓷板面最上方雕刻有 “材料科學與工程學院”，下方雕刻有長城與山脈的圖案。“萬里長城”發泡陶瓷浮雕文化墻的實物效果圖如圖6所示。

圖6 “萬里長城”發泡陶瓷浮雕文化墻的實物效果圖

“萬里長城”發泡陶瓷浮雕文化墻的材料環保，質量輕，便于運輸，易于雕刻，使用此種材料組合形成文化墻能夠縮短工期。發泡陶瓷浮雕文化墻成本大大低于石材文化墻。

4 結語與展望

利用發泡陶瓷強度高、質量輕、易雕刻的特性，創新性地將其由結構材料轉變為裝飾材料，提出了一種利用發泡陶瓷板制作輕量化浮雕文化墻的方法。經過設計、雕刻、安裝等一系列工序，開發出7.04 m×3.00 m的浮雕文化墻，解決了傳統浮雕文化墻石材運輸不便、雕刻與切割工期較長的問題。

目前，全球污染狀況日益嚴峻，如何在提高資源使用效率的同時獲取經濟效益和環保效益成為了所有行業的普遍關注點。為了適應這一新形勢，代表著高能效、低排量和低污染的綠色新型發泡陶瓷成為浮雕文化墻產業的一個可靠發展方向[7-8]。在國家政策支持的背景下，新型發泡陶瓷材料在裝飾市場的應用具有廣闊的市場前景。