FFC泥漿生產(chǎn)衛(wèi)生陶瓷
——兼談超薄型產(chǎn)品的印象

岳邦仁 宋子春

(1 北京金隅集團有限責任公司 北京 100096)(2 惠達衛(wèi)浴股份有限公司 河北 唐山 063307)

前言

FFC(Fine Fire Clay或Fine Fireclay的縮寫)泥漿很早就在國外使用。2005年國內(nèi)出現(xiàn)了FFC泥漿制作的產(chǎn)品，2006年，國內(nèi)已有衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)企業(yè)使用FFC泥漿生產(chǎn)產(chǎn)品，其產(chǎn)品主要用于出口和國內(nèi)市場銷售。

按照國家標準GB 6952-2015《衛(wèi)生陶瓷》的規(guī)定，吸水率為0.5%～15.0%屬于炻陶質(zhì)衛(wèi)生陶瓷，可以制作坐便器和蹲便器以外的各種類的衛(wèi)生陶瓷。FFC產(chǎn)品的吸水率一般為8%～13%，屬于炻陶質(zhì)衛(wèi)生陶瓷,這類衛(wèi)生陶瓷坯體的材質(zhì)屬于“精陶”，施釉后，可稱為“施釉精陶”。

我國的FFC泥漿使用時間較晚，一是使用普通泥漿制作的瓷質(zhì)衛(wèi)生陶瓷，其可以滿足市場所需的全部產(chǎn)品；二是有一種認識，認為陶質(zhì)的坯體強度低，同時，在使用中坯體會吸水或吸收潮氣，造成釉裂(事實證明，技術(shù)上可以克服這個缺點)。因此，人們大多優(yōu)先選用瓷質(zhì)衛(wèi)生陶瓷。

但近年來，隨著國內(nèi)外對大型柜式洗面器，特別是對直邊直角洗面器的需求量越來越大，而普通的泥漿由于燒成收縮大、變形大，要么合格率太低，要么根本做不出來，這樣，F(xiàn)FC泥漿的應用，為這類產(chǎn)品的生產(chǎn)提供了可能。

經(jīng)過近幾年的發(fā)展，國內(nèi)越來越多的衛(wèi)生陶瓷企業(yè)開始使用FFC泥漿制作衛(wèi)生陶瓷，產(chǎn)品包括洗面器、小便器、洗滌槽、淋浴底盤等，其中各種造型的柜式洗面器，占的比例最大。有的企業(yè)的年產(chǎn)量達到幾十萬件，最大的柜式洗面器產(chǎn)品長度達到2.0 m；同時，隨著國內(nèi)企業(yè)研發(fā)實力的提升，有些企業(yè)已經(jīng)擺脫最初的國外進口的高價原料，全部實現(xiàn)了國產(chǎn)化，在降低了生產(chǎn)成本的同時，也保證了生產(chǎn)過程中配方的隨機調(diào)整和工藝參數(shù)的調(diào)配。FFC材料制作的產(chǎn)品可以明顯提高整體的規(guī)整度，最大限度地保證設(shè)計者的初衷，同時可以有效地減少燒成過程中的變形，提高燒成合格率?？梢哉f，F(xiàn)FC泥漿制作衛(wèi)生陶瓷已成為我國衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)中的一個亮點。

下面以柜式洗面器為例，將FFC泥漿與傳統(tǒng)的普通泥漿進行對比，進一步認識FFC泥漿。

1 普通泥漿制作的柜式洗面器

市場上的柜式洗面器的造型種類很多，但其中的兩類產(chǎn)品占據(jù)了市場的主導地位：

一類是市場較為流行的、俗稱為“中邊盆”的產(chǎn)品，此類產(chǎn)品的臺面部分為雙層單面吃漿，臺面厚度為30 mm左右，如圖1所示。

圖1 臺面為單面吃漿的“中邊盆”

另一類是近些年開始流行的俗稱的“薄邊臺板盆”，這類產(chǎn)品除溢水道外，整個產(chǎn)品包括臺面絕大多數(shù)均為雙面吃漿，臺面厚度一般為10～18 mm，如圖2所示。

圖2 臺面為雙面吃漿的“薄邊臺板盆”

通常，普通泥漿制作的柜式洗面器的“中邊盆”長度最大為1 000 mm左右，這類產(chǎn)品對產(chǎn)品的外形和結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品成形和半成品修正的過程中繁雜的預變形、產(chǎn)品的生產(chǎn)控制都有苛刻的要求，以減少變形，提高合格率。比如前緣帶弧度的產(chǎn)品(如圖3所示)。為了預防長直邊的變形，專門設(shè)計了弧形邊，但即使這樣，在使用普通泥漿制作時，也需要根據(jù)產(chǎn)品在燒成中的收縮量和變形量制作較復雜的預變形，同時，半成品的干坯還需要嚴格按照相關(guān)的預變形參數(shù)進行各部位的控制，這樣才有可能燒制出合格的產(chǎn)品。即使采取這些對策，產(chǎn)品的燒成合格率也僅為50%左右(不同廠家因為檢驗標準的不同，合格率有所差異，下同)。如果長邊是直邊的1 000 mm“中邊盆”，如圖4所示，其制作難度會更大，產(chǎn)品燒成合格率也會更低，僅僅為30%左右，同時，產(chǎn)品的外觀規(guī)整度較差，產(chǎn)品的邊緣部位會出現(xiàn)很多小的S彎變形，即使勉強不超標，但外觀的美觀程度較差。

而柜式洗面器的“薄邊臺板盆”的制作難度更大，產(chǎn)品燒成合格率也更低，僅有很少的企業(yè)能夠生產(chǎn)此類產(chǎn)品。

普通泥漿制作的柜式洗面器“中邊盆”的實例：

1)1 000 mm柜式洗面器 “中邊盆”1 如圖3所示。

圖3 1 000 mm柜式洗面器“中邊盆” 1

產(chǎn)品相關(guān)參數(shù)：

產(chǎn)品規(guī)格：1 005 mm×505 mm×220 mm。

吃漿：臺面為單面吃漿。

坯體厚度：單面吃漿部位11 mm，雙面吃漿部位13 mm。

產(chǎn)品質(zhì)量：28 kg。

成形合格率：95%左右。

燒成合格率：50%左右。

吸水率：不大于0.5%。

2)1 000 mm柜式洗面器“中邊盆”2 如圖4所示。

圖4 1 000 mm柜式洗面器“中邊盆”2

產(chǎn)品相關(guān)參數(shù)：

產(chǎn)品質(zhì)量略有增加，燒成合格率：30%左右。其他與圖3所示的1 000 mm柜式洗面器1相同。

2 FFC泥漿

FFC泥漿制作柜式洗面器，難度會小得多，合格率顯著提升，產(chǎn)品也可以做得更大。

2.1 FFC泥漿的配方的技術(shù)要點

通常，瓷質(zhì)衛(wèi)生陶瓷坯體一般在1 200 ℃左右的高溫下燒成，坯體中含有玻璃相、莫來石、石英，氣孔(氣相)。燒結(jié)莫來石的分子式為3Al2O3·2SiO2，其中Al2O3理論含量為71.8%，根據(jù)陶瓷坯體中Al2O3的含量，可以估算出其莫來石的最大可能含量。

FFC泥漿的配方中一般加入30%左右的煅燒高嶺土，少量的長石(在同樣的溫度下燒成)。有資料表明：FFC泥漿坯體中，由于加入的長石量減少，玻璃相明顯減少，含量一般為30%以下，主要是由于煅燒高嶺土帶入一部分莫來石，莫來石的含量明顯提高，通常為30%左右，氣孔(氣相)大幅度提高(表現(xiàn)為吸水率的大幅度提高)。這就使得其燒成收縮和燒成變形遠遠小于普通泥漿，產(chǎn)品的規(guī)整度也得到明顯改善，同時保持足夠的坯體燒成抗折強度。

2.2 FFC泥漿性能

坯料配方中使用的煅燒原料要盡量國產(chǎn)化，這樣可以降低原料價格。雖然坯料配方中加入了大量的煅燒原料，但仍然要確保干坯的抗折強度，這就要求技術(shù)人員在配方的研制過程中，注意坯體的干燥抗折強度，確保半成品運輸過程中保持完好。同時，要確保FFC泥漿產(chǎn)品的燒成溫度與現(xiàn)有普通泥漿產(chǎn)品的燒成溫度相一致，因為在大多數(shù)情況下，F(xiàn)FC泥漿的產(chǎn)品要和普通泥漿的產(chǎn)品一起燒成。當然，如果FFC泥漿的產(chǎn)品有足夠的訂單量，也可以單獨燒成，設(shè)定專用的燒成制度，這樣，對此類產(chǎn)品的質(zhì)量控制更有好處。對于FFC泥漿的產(chǎn)品，企業(yè)要根據(jù)自身的情況確定合理的吸水率，吸水率的大小直接影響最終產(chǎn)品的燒成收縮和燒成變形，直至產(chǎn)品的燒成合格率，同時，吸水率也和坯體的燒成抗折強度有很大關(guān)系，特別是要保證洗面器的耐承重性指標。吸水率的高低與FFC泥漿產(chǎn)品的坯釉結(jié)合性有很大的關(guān)系，直接影響到產(chǎn)品的使用壽命。

由于加入了大量的煅燒高嶺土，F(xiàn)FC泥漿配方的原料成本明顯提高，但由于產(chǎn)品燒成合格率得到提高，所以生產(chǎn)總成本還是有所下降。

2.3 FFC泥漿化學成分

某企業(yè)的FFC泥漿與普通泥漿化學成分的對比見表1。

由表1可以看出，F(xiàn)FC泥漿與普通泥漿相比，燒失量明顯降低，Al2O3含量明顯提高， K2O、Na2O含量明顯降低。

表1 泥漿化學成分比較(質(zhì)量%)

2.4 FFC泥漿性能

表2 泥漿性能指標比較

成形性能出裂時間(min)重復性非常差,沒可比性干燥收縮(%)2.8～3.82.0～3.0V0 (s)40～6040～60V30 (s)80～12080～120燒成收縮(%)8～102～6燒成彎曲(mm/200mm跨距)20～306～10燒成性能吸水率(%)≤0.511熱膨脹率(10-6/℃)相同相同燒成抗折強度(MPa)70～10030～70

某企業(yè)的FFC泥漿與普通泥漿性能指標的對比見表2。

由表2可以看出，F(xiàn)FC泥漿與普通泥漿相比，粒度有所降低，干燥收縮有所減小，燒成收縮、燒成彎曲明顯減小，燒成抗折強度有所降低，但吸水率大大提高。

2.5 FFC泥漿使用的釉漿

FFC產(chǎn)品與普通產(chǎn)品的釉漿一樣，通常是通過調(diào)整泥漿的配方，以增強坯釉結(jié)合的能力，當然也可以坯、釉雙向調(diào)整，增強坯釉結(jié)合的能力。

2.6 FFC泥漿生產(chǎn)

配制FFC泥漿，要適應與之匹配的釉漿，注意監(jiān)測抗裂性，也要防止在使用中產(chǎn)生釉裂。其他生產(chǎn)工藝與普通泥漿的相同。

1)FFC泥漿產(chǎn)品坯體結(jié)構(gòu)的特點。FFC泥漿產(chǎn)品的單、雙面吃漿的分布沒有變化，F(xiàn)FC產(chǎn)品在成形階段只需對坯體做不大的預變形，成形操作更加簡單。

2)防止坯體吸水造成后期龜裂的對策。需研制專用的FFC泥漿用釉漿，或?qū)Ｓ玫钠胀ㄓ詽{用FFC泥漿，解決好FFC泥漿的產(chǎn)品坯體與釉層的膨脹系數(shù)的匹配問題，保證產(chǎn)品的抗裂性檢驗合格，同時，確保產(chǎn)品在長期使用中不會因為坯體吸潮出現(xiàn)釉面裂紋。

3)隱蔽部位的施釉。如產(chǎn)品在使用中有接觸水的部位(包括內(nèi)部空腔)，普通泥漿產(chǎn)品的做法可以不施釉，但FFC泥漿產(chǎn)品必須要施釉，以免坯體吸水，造成產(chǎn)品的變色，甚至是發(fā)毛，更有甚者會出現(xiàn)漏水的問題。

2.7 FFC泥漿生產(chǎn)的產(chǎn)品

1)14 000 mm洗面器“中邊盆”如圖5所示。

圖5 14 000 mm柜式洗面器“中邊盆”

2)1 200 mm雙盆柜式洗面器“中邊盆” 如圖6所示。

3)1 000 mm柜式洗面器“中邊盆” 如圖7所示。

相關(guān)參數(shù)中與普通泥漿的1 000 mm柜式洗面器2不同之處為 ：

圖6 1 200 mm雙盆柜式洗面器“中邊盆”

圖7 1 000 mm柜式洗面器“中邊盆”

燒成合格率為90%左右，比普通泥漿制作的柜式洗面器提高40%左右。

吸水率：11%左右。

抗裂性，耐荷重性，產(chǎn)品急冷熱性能的試驗試驗的結(jié)果均為合格。

4)800 mm柜式洗面器“中邊盆” 如圖8所示。

圖8 800 mm柜式洗面器“中邊盆”

2.8 FFC泥漿成形模式

高壓注漿和普通注漿均可。對于批量較大的產(chǎn)品，采用高壓注漿或者低壓快排水注漿的模式，會顯著提升產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，而對于小批量多品種的產(chǎn)品，采用普通注漿模式，以便靈活應對。

2.9 FFC泥漿產(chǎn)品的減薄和燒成節(jié)能

由于FFC泥漿的產(chǎn)品在燒制過程中的變形較小，在保證合格率的前提下，可以適當減薄坯體的厚度，600 mm以上的中大型產(chǎn)品，雙面吃漿的厚度通常在12 mm左右，有些企業(yè)最低雙面吃漿的厚度達到10 mm。產(chǎn)品越小，減薄的效果越明顯，如洗面器類中的洗手碗(也稱藝術(shù)盆)的邊沿，最薄的部位的厚度可以減薄到5 mm。

近幾年，國內(nèi)日用陶瓷生產(chǎn)企業(yè)使用日用陶瓷的坯釉料、燒成溫度也在制作，這類產(chǎn)品坯體厚度也比較薄，但在產(chǎn)品的造型和尺寸方面，受到較大的制約。

還有一些稱作減薄的產(chǎn)品，是將洗面器最上部的邊緣部位做的比較薄，之下部分仍為普通產(chǎn)品厚度，產(chǎn)品的質(zhì)量幾乎沒有變化，炒作的成分更大一些。

在制作減薄產(chǎn)品的過程中，確定合理的坯體的厚度與FFC泥漿成瓷坯體的抗折強度有關(guān)，也與產(chǎn)品的大小有關(guān)。不要為了減薄而減薄，在減薄時，首先保證產(chǎn)品的使用性能及耐荷重性，其次要考慮產(chǎn)品在運輸，搬動，使用中的特殊情況等因素，厚度不應過薄，以免發(fā)生破裂，要確保其安全性能。

圖9 柜式洗面器“中邊盆”燒成的立裝產(chǎn)品

除減薄外，還有一種可以減輕產(chǎn)品質(zhì)量的方法。由于FFC泥漿的產(chǎn)品在燒制過程中的變形較小，可以由傳統(tǒng)的立裝式產(chǎn)品(如圖9所示)，轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬悠窖b式產(chǎn)品(如圖10所示)，將燒成時立裝產(chǎn)品的裝窯支撐面全部取消，明顯減少了產(chǎn)品的重量，有的產(chǎn)品的重量甚至可以減少30%左右。

同時，采用新型的組裝式多層燒成架支(如圖11所示)，取代傳統(tǒng)的平裝燒成架支(如圖12所示)，這樣既減輕了窯具的質(zhì)量，又可以充分利用窯爐的高度，明顯提高了裝窯空間利用效率，達到燒成節(jié)能的效果。

圖10 柜式洗面器“中邊盆”燒成的多層平裝產(chǎn)品

圖11 組裝式多層燒成架支

圖12 傳統(tǒng)的平裝燒成架支

綜上所述，F(xiàn)FC泥漿的產(chǎn)品能夠明顯提高產(chǎn)品整體的規(guī)整度，減少燒成變形的缺陷，提高燒成合格率，對部分產(chǎn)品可以減輕產(chǎn)品質(zhì)量，燒成節(jié)能等優(yōu)點，F(xiàn)FC泥漿有著廣泛的使用前景。由于國內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)對FFC泥漿的認識程度還不夠深入，與國外一些企業(yè)的FFC泥漿產(chǎn)品相比，在變形程度、坯釉的結(jié)合狀態(tài)等方面存在一定的差距，同時，在配方研制的過程中，如何擺脫對國外高價原料的依賴，這些都是企業(yè)今后的研發(fā)課題。

3 超薄型產(chǎn)品的印象

2012年開始，歐洲的某企業(yè)開始推出超減薄的材質(zhì)的產(chǎn)品，從公開的資料可以看到，給此類產(chǎn)品命名為Saphir Keramik(藍鉆陶瓷)。從展會的展品及相關(guān)的資料顯示，此類產(chǎn)品僅限于尺寸較小的洗面器類產(chǎn)品，洗面器最大長度可以做到900 mm，通常深度都偏淺。產(chǎn)品很多部位的厚度不超過6 mm，上部邊沿的邊緣部位，甚至是3～4 mm。其產(chǎn)品如圖13所示。

這類產(chǎn)品的燒后坯體的化學成分如表3所示。

圖13 藍鉆陶瓷洗面器

表3 藍鉆陶瓷洗面器化學成分(質(zhì)量%)

藍鈷陶瓷吸水率為8.5%。

資料顯示，這種材質(zhì)是在坯料中加入了Al2O3含量更高的煅燒過的原料，使坯體中莫來石的含量更高，坯體在明顯減薄之后，使坯體抗折強度更高，燒成變形更小，為坯體的大幅度減薄創(chuàng)造條件。

由于產(chǎn)品的坯體很薄，在施釉的過程中僅有很薄的一層釉附著在坯體的邊緣部分，為了避免成品邊緣發(fā)生“漏黑邊”缺陷,坯體的白度很高。產(chǎn)品燒成溫度在1 250 ℃或更高。

此種坯體已與普通泥漿、FFC泥漿的長石質(zhì)瓷的坯體有很大的差別，應屬于另一類材質(zhì)，也許屬于莫來石材質(zhì)。

2018年度最新發(fā)布的美國國家標準ASME A112.19.2-2018/CSA B45.A-18中規(guī)定，減薄產(chǎn)品的定義范圍為坯體厚度低于6 mm，但最薄不能低于3 mm的洗面器類的產(chǎn)品。

這種產(chǎn)品的出現(xiàn)，提高了國內(nèi)企業(yè)制作減薄衛(wèi)生陶瓷的熱度。與國內(nèi)經(jīng)常提到的減薄產(chǎn)品相比，這種產(chǎn)品稱為超薄型產(chǎn)品也許更加準確。其原料的選用、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)成本、產(chǎn)品的特點、市場的前景等值得關(guān)注。