王曉蘭 成智文 劉 娥

（咸陽(yáng)陶瓷研究設(shè)計(jì)院 陜西 咸陽(yáng) 712000）

前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大和人民生活水平的提高，人們對(duì)建筑衛(wèi)生陶瓷的需求量越來(lái)越大，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和功能的要求也越來(lái)越高。這也促進(jìn)了我國(guó)建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)發(fā)展迅猛，衛(wèi)生陶瓷的生產(chǎn)企業(yè)的規(guī)模不斷擴(kuò)大和企業(yè)數(shù)量也在不斷增加。

目前，衛(wèi)生潔具產(chǎn)品的概念，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)觀念。它作為現(xiàn)代化生活的標(biāo)志性用品，不僅要具有衛(wèi)生與清潔功能，還應(yīng)具有保健、審美以及娛樂(lè)功能。近年來(lái)，衛(wèi)生潔具產(chǎn)品新推出了附加悠閑式浴缸、淋浴盆、柜盆、蒸汽房、雙聯(lián)洗滌器、大型廚房洗槽等功能的一系列配套產(chǎn)品，市場(chǎng)發(fā)展前景廣闊。

為了生產(chǎn)出新型衛(wèi)生潔具產(chǎn)品，必須生產(chǎn)出具有低變形度，尺寸準(zhǔn)確，強(qiáng)度較高的衛(wèi)生陶瓷，才能與其它部件配合安裝。因此研究開發(fā)收縮小，強(qiáng)度高的坯料，是現(xiàn)階段衛(wèi)生陶瓷行業(yè)的趨勢(shì)和研究方向，也是陶瓷科研工作者的必要任務(wù)和工作重點(diǎn)。

經(jīng)過(guò)調(diào)研，目前我國(guó)專業(yè)生產(chǎn)陶瓷原料的大型企業(yè)并不多，其中的一家是新會(huì)嘉窯原料有限公司，它是東南亞地區(qū)一家主要的專業(yè)陶瓷原料供應(yīng)商，每年出口及內(nèi)銷量逾70萬(wàn)t。在提供優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定原料的同時(shí)，該公司多年來(lái)不斷開發(fā)適合于生產(chǎn)高級(jí)衛(wèi)生潔具、日用陶瓷、耐火材料、電子陶瓷、墻地磚、釉料等一系列優(yōu)質(zhì)球土和高品位高嶺土產(chǎn)品，以滿足陶瓷工業(yè)發(fā)展的需求。另一家是佛山市高明新科美陶瓷原料有限公司，擁有多個(gè)儲(chǔ)量豐富的礦山資源，完善的生產(chǎn)工藝，健全的物理及化學(xué)檢測(cè)方法可提供從原礦到成品的全過(guò)程即時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)，以保證產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和穩(wěn)定性。該公司年產(chǎn)球粘土泥條15萬(wàn)t，水洗球粘土10萬(wàn)t，同時(shí)還開發(fā)出具有燒失量低，流動(dòng)性能、強(qiáng)度、注漿性能和燒成性能良好的衛(wèi)生陶瓷坯泥。從這2家公司銷售量可以看出，衛(wèi)生陶瓷企業(yè)為了生產(chǎn)出色差小、強(qiáng)度高、品質(zhì)好的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，必須購(gòu)買性能穩(wěn)定的陶瓷的原料，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。因此衛(wèi)生陶瓷原料標(biāo)準(zhǔn)化具有廣闊的市場(chǎng)前景。

咸陽(yáng)陶瓷研究設(shè)計(jì)院作為建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)惟一的科研單位，已具有60余年的建筑衛(wèi)生陶瓷的研究歷史，并且擁有一批高素質(zhì)的科研開發(fā)隊(duì)伍，在行業(yè)內(nèi)具有一定的影響力，走在行業(yè)技術(shù)最前沿。該院經(jīng)過(guò)一年多努力，研究出適合澆注大型雙聯(lián)洗滌器，大型廚房洗槽等高吸水率衛(wèi)生瓷坯體配方用的原料，以推動(dòng)衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，滿足市場(chǎng)需求。

1 原料

1.1 原料外觀及燒結(jié)性能

原料外觀及燒結(jié)性能見(jiàn)表1。

表1 原料外觀及燒結(jié)性能

續(xù)表1

1.2 粘土原料的物理性能

粘土原料的物理性能見(jiàn)表2。

表2 粘土原料的物理性能

1.3 原料化學(xué)分析

原料化學(xué)全分析結(jié)果如表3所示。

表3 原料化學(xué)全分析（質(zhì)量%）

1.4 主要原料X衍射分析

X衍射礦物類型分析如表4所示。

表4 X衍射礦物類型分析

2 坯料配方研究

2.1 坯料配方試驗(yàn)

根據(jù)原料性能測(cè)試結(jié)果，可以確定耐火材料的坯料配方（如表5所示）。

表5 耐火材料坯料配方（質(zhì)量%）

2.2 耐火材料坯料化學(xué)成分

耐火材料坯料化學(xué)成分見(jiàn)表6。

表6 耐火材料坯料化學(xué)成分（質(zhì)量%）

2.3 工藝流程

按配方配料→球磨→過(guò)篩、除鐵→泥漿陳腐→注漿成形→干燥→施釉→燒成→檢驗(yàn)。

2.4 工藝參數(shù)

按照工藝流程及燒成性能等，選取Y5配方進(jìn)行試驗(yàn)，其工藝參數(shù)如下：

料∶球∶水＝1∶1.8∶0.4；

球磨時(shí)間：6h；

含水率：29.78%；

細(xì)度：1.25% （萬(wàn)孔篩余）；

容重：1.81g／cm2；

旋轉(zhuǎn)粘度：1300cp；

pH 值：8；

流動(dòng)性：78s；

厚化度：1.72；

吃漿速度：6.3mm。

2.5 樣品主要性能

樣品的主要性能見(jiàn)表7。

表7 樣品主要性能

3 釉料配方及組成

釉料配方見(jiàn)表8，釉料化學(xué)組成見(jiàn)表9。

表8 釉料配方（質(zhì)量%）

表9 釉料化學(xué)組成（質(zhì)量%）

4 討論

4.1 單一電解質(zhì)加入量對(duì)衛(wèi)生陶瓷泥漿性能的影響

對(duì)耐火坯料泥漿分別用電解質(zhì)碳酸鈉、水玻璃、腐植酸鈉和三聚磷酸鈉進(jìn)行調(diào)漿，測(cè)試泥漿的旋轉(zhuǎn)粘度（見(jiàn)圖1）。從圖1可以看出，碳酸鈉對(duì)泥漿性能的影響效果最好，其次分別是水玻璃、三聚磷酸鈉、腐植酸鈉，腐植酸鈉對(duì)泥漿性能影響效果較差。根據(jù)各電解質(zhì)對(duì)泥漿、注漿、燒成性能的影響，綜合考慮得出，電解質(zhì)的最佳加入量分別是碳酸鈉為0.18%～0.20%、水玻璃為0.22%～0.24%、腐植酸鈉為0.05%～0.07%。

圖1 碳酸鈉對(duì)耐火材料坯料泥漿性能的影響

圖2 水玻璃對(duì)耐火材料坯料泥漿性能的影響

4.2 坯、釉結(jié)合性能

釉是附著在坯體上的覆蓋層，因此釉的線膨脹系數(shù)與坯體的線膨脹系數(shù)必須相適應(yīng)。否則，在燒成、冷卻或使用過(guò)程中遇到溫度激變時(shí)，由于溫差較大產(chǎn)生應(yīng)力而導(dǎo)致釉層出現(xiàn)裂紋甚至釉層剝落的缺陷。坯、釉的膨脹系數(shù)α非常接近，一般情況下陶瓷釉的α值為50×10－7～100×10－7；陶瓷坯體的α值為40×10－7～90×10－7，差別不大。當(dāng)α釉＞α坯時(shí)，釉受到拉應(yīng)力易產(chǎn)生釉層細(xì)裂紋；當(dāng)α釉＜α坯，釉受到壓應(yīng)力，結(jié)果可使釉層發(fā)生鱗片狀縮釉、缺釉、滾釉。在器皿彎曲度大的地方，當(dāng)應(yīng)力過(guò)大時(shí)，甚至導(dǎo)致坯體損壞，脫釉現(xiàn)象有時(shí)發(fā)生在坯體入窯前，這是由于釉層干燥收縮大，或者坯面含有溶解鹽所導(dǎo)致的。無(wú)論是陶瓷坯和釉，它們的耐壓強(qiáng)度都比耐拉強(qiáng)度高。實(shí)踐中裂紋要比剝落發(fā)生的幾率大，這是因?yàn)楸佑缘哪屠瓘?qiáng)度很低，因此在選擇釉料組成時(shí)，盡可能選用線膨脹系數(shù)較坯料低的釉，使它在冷卻時(shí)寧可受到輕微的壓應(yīng)力，也不要受到拉應(yīng)力。本配方線膨脹系數(shù)（見(jiàn)表10），選取Y5配方，作為最后制作樣品的配方，坯、釉結(jié)合性良好。

圖3 焦磷酸鈉對(duì)耐火材料坯料泥漿性能的影響

表10 配方線膨脹系數(shù)

5 結(jié)論

1）耐火材料坯體配比（質(zhì)量%）為：博愛(ài)±（Ⅰ）15～17、焦作白土8～10、汝州黑矸7～8、汝州青矸7～9、佳爾長(zhǎng)石16～20、佳爾石英0～10、燒煤矸石20～24。

2）電解質(zhì)的最佳加入量分別是：碳酸鈉為0.18%～0.20%、水玻璃為0.22%～0.24%、腐植酸鈉為0.05%～0.07%。

3）經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究制得了收縮小、吸水率高，適用于快速成形、燒成的高溫耐火坯料。

1 中國(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)陶瓷分會(huì)建筑衛(wèi)生陶瓷專業(yè)委員會(huì)，中國(guó)建材咸陽(yáng)陶瓷研究設(shè)計(jì)院.現(xiàn)代建筑衛(wèi)生陶瓷技術(shù)手冊(cè).北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2010

2 薛福連.試論影響建筑衛(wèi)生陶瓷釉適應(yīng)性的因素.現(xiàn)代技術(shù)陶瓷，2007（2）：51～54

3 江濤.高檔衛(wèi)生瓷潔具泥漿的性能及稀釋劑的應(yīng)用.中國(guó)陶瓷，1996（6）：32～54