王同言
(唐山北方瓷都陶瓷集團(tuán)有限責(zé)任公司 河北 唐山 063020)
隨著我國(guó)對(duì)外貿(mào)易的不斷發(fā)展,出口到北美市場(chǎng)的坐便器產(chǎn)品除了對(duì)功能要求不斷提高外,對(duì)產(chǎn)品的型號(hào)、尺寸等也提出了新的要求。一方面,管徑較粗的節(jié)水型虹吸式坐便器(尤其是4.8 L高效節(jié)水型的噴射虹吸式坐便器)深受用戶的喜愛。這種坐便器的用水量遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 6952-2005規(guī)定的節(jié)水型坐便器6 L的用水量,同時(shí)排污功能強(qiáng)勁,管徑粗不易堵塞,有良好的節(jié)水、沖刷功能效果。另一方面,據(jù)北美市場(chǎng)客戶需求,要求開發(fā)生產(chǎn)一種尺寸、體積較大(長(zhǎng)×寬×高=675 mm×441 mm×361 mm)的掛式坐便器。 該坐便器的結(jié)構(gòu)形式為噴射虹吸式、粗管徑,對(duì)用水量和排污功能要求很高,且有2種進(jìn)水方式(上進(jìn)水和后進(jìn)水),這給開發(fā)生產(chǎn)帶來(lái)很大的難度。像這種超大尺寸、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能要求高的掛式坐便器,以前公司從未研發(fā)過(guò)同類產(chǎn)品。以往我們開發(fā)生產(chǎn)出口到歐洲市場(chǎng)的掛式坐便器都是體積小(一般長(zhǎng)×寬×高=500 mm×360 mm×360 mm),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的沖落式結(jié)構(gòu),開發(fā)生產(chǎn)難度較小,排污功能要求的也較低。但是,我們將要開發(fā)的特大件掛式坐便器為高檔、高附加值的產(chǎn)品,其售價(jià)要比普通坐便器的售價(jià)高60%,所以必須開發(fā)成功并承接出口定貨。我們具有多年開發(fā)生產(chǎn)節(jié)水型坐便器的成功經(jīng)驗(yàn),新產(chǎn)品的成功開發(fā)對(duì)于企業(yè)技術(shù)進(jìn)步,滿足客戶需求,開拓國(guó)際市場(chǎng),提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,增創(chuàng)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,都具有重要的意義。
我們所開發(fā)的產(chǎn)品是根據(jù)客戶定貨提供的外型圖紙(見圖1)以及功能指標(biāo)來(lái)開發(fā)的。該產(chǎn)品的基本要求是:
1)產(chǎn)品為掛式坐便器,外型相同,但有兩種進(jìn)水方式。
2)坐便器的外型尺寸為:長(zhǎng)×寬×高=675 mm×441 mm×361 mm;便器蓋長(zhǎng)度(A1)為470 mm,為加長(zhǎng)型;坐便器高度為361 mm。
3)坐便器的排污形式為墻排式。
4)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式為噴射虹吸式。
5)水封面積要求在100 mm×85 mm以上。
6)用水量要求為≤4.8 L。將直徑為19 mm小球,放置100個(gè),排出≥85個(gè);味增(豆泥模擬便條)通過(guò)≥7條(≥350g)。
7)管徑應(yīng)至少通過(guò)直徑為46 mm的檢測(cè)球體。
8)防濺水實(shí)驗(yàn):不能超過(guò)5個(gè)水點(diǎn),最大點(diǎn)直徑不能超過(guò)3 mm。
9)承重實(shí)驗(yàn):不低于225 kg。
10)其它性能指標(biāo)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 6952-2005的規(guī)定。
圖1 坐便器的外型尺寸
1)設(shè)計(jì)并制作出一個(gè)優(yōu)良的管道十分重要。排污管道是坐便器的主要組成部分,其對(duì)用水量、排污功能有重要的影響。對(duì)管道的結(jié)構(gòu)(管道的直徑、長(zhǎng)度、彎曲度、管道上下粗細(xì)比例)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì),解決了管徑變粗與用水量之間的矛盾,實(shí)現(xiàn)管徑既粗又節(jié)水。
2)管道結(jié)構(gòu)采用合理的流體動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)。虹吸產(chǎn)生時(shí)虹吸管道兩端封閉產(chǎn)生虹吸動(dòng)力,而虹吸管道中間部分則是水和氣的混合體,從而減少了用水量,增加了水的流速,達(dá)到節(jié)水并快速產(chǎn)生虹吸的效果。
3)對(duì)坐便器的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。對(duì)盆腔的形狀、彎口的造型,布水孔的位置、大小、數(shù)量、角度,水箱水位高度等,進(jìn)行合理配置,使坐便器達(dá)到最佳的節(jié)水效果。
4)改進(jìn)管道施釉工藝方法及管道施釉所用釉料配方,使釉面盡早地玻化,使管道順滑,便于固體廢物的排出。
客戶提出管道至少通過(guò)46 mm的實(shí)體球。我們?yōu)榱诉_(dá)到這一要求,加大管道的富裕量,將管道通過(guò)50 mm的實(shí)體球作為內(nèi)部控制指標(biāo)。這給開發(fā)生產(chǎn)帶來(lái)了很大的困難。據(jù)多年開發(fā)節(jié)水坐便器的經(jīng)驗(yàn):虹吸式坐便器的管道每加粗5 mm,要達(dá)到同樣的沖水效果至少需要多消耗1 L水,可見管徑加粗與節(jié)水是一對(duì)矛盾。我們參考目前大生產(chǎn)中排污功能優(yōu)良產(chǎn)品的管道,尤其是粗管徑坐便器排污良好的彎管結(jié)構(gòu),并以此管道為制作基礎(chǔ)。同時(shí),我們精心設(shè)計(jì)、計(jì)算、制作標(biāo)準(zhǔn)化管道。確保管道的前部最粗處直徑(106 mm)和后部最窄處直徑(81 mm)比例為1.31∶1.00。成品內(nèi)徑為55 mm,管道能順暢通過(guò)直徑50 mm的檢測(cè)球體。
雖然管道設(shè)計(jì)是主要的,但與其配套的盆腔鍋型,彎口的形狀,布水孔大小、數(shù)量及角度,水箱的結(jié)構(gòu)等決定著功能的最佳匹配效果。經(jīng)過(guò)多次反復(fù)試驗(yàn),我們找到了最佳的組合方式:坐便器的進(jìn)水口通道由以往的“深”改為“淺”;盆腔結(jié)構(gòu)做到順滑,以使水流直對(duì)彎口;改變彎口形狀以往坐便器的“短、寬、深”為“長(zhǎng)、窄、淺”。以上措施為實(shí)現(xiàn)坐便器的高效節(jié)水創(chuàng)造了條件。
以往普通坐便器的附水道與水圈相連,斷面面積大,路徑長(zhǎng),沖力小,水流速度緩慢,不僅用水量大,而且虹吸產(chǎn)生的也較慢,故消耗水量大。而我們開發(fā)的產(chǎn)品的附水道的設(shè)計(jì)獨(dú)特:附水道單側(cè)單獨(dú)給水,與水圈水分離;附水道斷面面積小,路徑短,水流沖力大,速度快,從而減少了用水量,滿足噴射孔快速噴水和虹吸管道快速產(chǎn)生虹吸的要求。
水圈與附水道的下水量按照合理比例調(diào)配非常關(guān)鍵,對(duì)沖刷、節(jié)水、排污有著重要的影響。調(diào)配不好很難達(dá)到良好的節(jié)水和沖刷排污效果。水圈和附水道單獨(dú)設(shè)計(jì),一部分水(少量水)用于沖刷;另一部分水(大量水)用于排污,兩者互不影響。我們根據(jù)當(dāng)前生產(chǎn)成熟的布水孔大小、數(shù)量、角度及分布方式進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn),布水孔由原來(lái)的“大孔直徑為7 mm、數(shù)量28個(gè)”改為“小孔直徑為2 mm、數(shù)量16個(gè)”,角度全部為30°~35°。噴射孔的直徑由28 mm縮小到12 mm。經(jīng)測(cè)算和驗(yàn)證,水圈和附水道的用水量按2∶8分配,滿足了大、小水量排污沖刷的要求。
我們對(duì)現(xiàn)用的管道施釉的釉料配方進(jìn)行了調(diào)整。使用生產(chǎn)普通產(chǎn)品的釉,玻化效果不理想,管道不光滑,致使實(shí)體球經(jīng)過(guò)管道時(shí)有堵塞現(xiàn)象。釉料配方調(diào)整后,經(jīng)管道施釉試驗(yàn)表明,管道非常光滑,利于實(shí)體球順暢地通過(guò);我們還對(duì)管道施釉工藝進(jìn)行了改進(jìn),要求施釉時(shí)釉漿在管道內(nèi)至少停留3~5 s,并且將釉漿容重提高到1.35~1.45 g/cm3,釉漿要到達(dá)盆腔的一半部位,以保證管道全部充滿釉漿。施釉完成后專人負(fù)責(zé)將盆腔內(nèi)的多余釉漿擦去,以免造成滾釉缺陷。
試驗(yàn)初期,由于附水道三角區(qū)部位從胎型上設(shè)計(jì)不合理,間隙過(guò)大,造成泥漿不能控出,致使此部位存漿,導(dǎo)致在干燥過(guò)程中開裂、崩裂嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)對(duì)模型微處理,把模型三角區(qū)部位變窄卡死,使泥漿順利排出,不再存漿并產(chǎn)生崩裂、開裂現(xiàn)象,很好地解決了存漿、崩裂問(wèn)題。
由于掛式坐便器在燒成過(guò)程中需要立裝,且由于本產(chǎn)品的造型特點(diǎn),支撐筋在保證造型和產(chǎn)品外型尺寸方面起到很重要的作用。開發(fā)試驗(yàn)初期,由于支撐筋模型的設(shè)計(jì)問(wèn)題,致使坯體過(guò)厚、棱角太直:一是造成成形不密實(shí),燒成時(shí)易產(chǎn)生氣泡;二是產(chǎn)生大量的滾釉缺陷。在胎型上采取措施,將此部位坯體減薄,同時(shí)棱角處改為圓弧形,即可成功地解決氣泡現(xiàn)象,坯體不密實(shí)以及生產(chǎn)中出現(xiàn)大批滾釉問(wèn)題。
掛式坐便器安裝在墻面上使用,需要承受一定的質(zhì)量,同時(shí)底盤上孔眼多、尺寸要求精確。試驗(yàn)初期,掛座底盤存在許多問(wèn)題:一是為了便于注漿和回漿,產(chǎn)品上沿部位通道為雙面吃漿,且設(shè)置1個(gè)注漿管,這就導(dǎo)致存漿崩裂和產(chǎn)生漏水現(xiàn)象。我們通過(guò)仔細(xì)研究設(shè)計(jì),通道由雙面吃漿改為單面吃漿,注漿管由1個(gè)增加為3個(gè),成功地解決了以上問(wèn)題;二是底盤為增大強(qiáng)度,設(shè)置了許多單面吃漿的加強(qiáng)筋。由于加強(qiáng)筋寬度、斜度不夠、成形時(shí)濕坯脫模易破裂,導(dǎo)致坯體成形合格率低。我們通過(guò)把加強(qiáng)筋加寬,并設(shè)計(jì)一定的角度,解決了此問(wèn)題,同時(shí)有利于提高掛式坐便器的承重量;三是試驗(yàn)初期,底盤法蘭盤由于設(shè)計(jì)問(wèn)題,底盤深度(23 mm)太深,不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。經(jīng)在胎型上加以修改,改為16 mm,滿足15~17 mm的標(biāo)準(zhǔn)要求。
開發(fā)試驗(yàn)初期,圈眼設(shè)置確定直徑為2 mm扎子16個(gè)、角度為30°~35°,鍋內(nèi)噴射孔部位有二等臺(tái)階,出現(xiàn)了嚴(yán)重的噴水、濺水、甩水現(xiàn)象,不能滿足客戶要求。我們通過(guò)反復(fù)試驗(yàn),將噴射孔部位的二等臺(tái)階去掉,并將圈眼數(shù)量增加到24個(gè),直徑為2 mm扎子不變,角度改為70°,成功解決了濺水等問(wèn)題,同時(shí)排污沖刷功能達(dá)到優(yōu)良。
通過(guò)以上措施,產(chǎn)品質(zhì)量合格率由最初的37%提高到80%以上,投入大批量生產(chǎn)。
坯用原料化學(xué)成分、坯料配方的化學(xué)成分見表1和表2。
表1 坯用原料的化學(xué)成分(質(zhì)量%)
表2 坯料配方的化學(xué)成分(質(zhì)量%)
坯式:
釉用原料化學(xué)成分、釉料配方的化學(xué)成分見表3和表4。
表3 釉用原料化學(xué)成分(質(zhì)量%)
表4 釉料配方的化學(xué)成分(質(zhì)量%)
釉式:
5.3.1 泥漿物理性能
容重:1.785~1.805 g/cm3;細(xì)度:2.2%~2.6%(萬(wàn)孔篩余);流動(dòng)度:5′30″~6′40″;厚化度:1.20~1.32。
5.3.2 釉漿物理性能
容重:1.795~1.815 g/cm3;細(xì)度:0.25%~0.45%(400目篩余);流動(dòng)度:55″~1′40″;吸干速度:18~20 min。
5.3.3 石膏模型參數(shù)
采用混合石膏粉制模,水膏比例為1.0∶1.4,攪拌時(shí)間為2~3 min,模型經(jīng)50 ℃干燥后使用。
5.3.4 成形控制參數(shù)
成形室內(nèi)溫度:白天27~32 ℃,夜間32~37 ℃;
相對(duì)濕度:50%~60%;
吃漿厚度:雙面部位 11~12 mm,單面部位 7~9 mm;
微壓鞏固壓力:0.015~0.02 MPa,微壓鞏固時(shí)間:20~40 min;
干燥周期:7 d;
半成品刷坯時(shí)水分小于2%。
由于本產(chǎn)品的圈眼小(直徑2 mm),為防止堵塞,故刷坯后逐件逐個(gè)需疏通圈眼。
5.3.5 燒成控制參數(shù)
最高燒成溫度1 200~1 208 ℃;進(jìn)車速率:16~19 min/車;
產(chǎn)品裝窯:后面墊起15°角,向前傾斜。
5.3.6 生產(chǎn)工藝流程(見圖2)
產(chǎn)品檢驗(yàn)執(zhí)行GB 6925-2005 《衛(wèi)生陶瓷》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)國(guó)家輕工業(yè)陶瓷質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)唐山站檢測(cè),完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及客戶定貨標(biāo)準(zhǔn)要求(主要指標(biāo)見表5)。
表5 掛式坐便器檢測(cè)結(jié)果
表5中檢測(cè)數(shù)據(jù)表明,本項(xiàng)目產(chǎn)品的排污功能等指標(biāo)比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和客戶定貨要求有顯著的提高。該產(chǎn)品虹吸作用產(chǎn)生的早,虹吸作用時(shí)間短,補(bǔ)水量小,用水量少,抽力大,污物排出徹底,特別是粗管徑能從根本上杜絕坐便器的堵塞問(wèn)題。模擬便條試驗(yàn)達(dá)到并遠(yuǎn)高于美標(biāo)HET(高效節(jié)水)標(biāo)準(zhǔn)要求。
本項(xiàng)目通過(guò)對(duì)坐便器整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),對(duì)水圈和附水道的下水量按照合理比例調(diào)配,從而減少了用水量,增大了水的流速,達(dá)到節(jié)水并快速產(chǎn)生虹吸的效果;同時(shí)對(duì)布水孔大小、數(shù)量、角度及分布方式進(jìn)行了深入的研究,對(duì)管道施釉的工藝操作及管道施釉用釉料配方進(jìn)行了調(diào)整,成功研制出了粗管徑(實(shí)體球通過(guò)50 mm),用水量?jī)H4.8 L的特大件高效節(jié)水型噴射虹吸掛式坐便器。該產(chǎn)品集粗管徑(過(guò)直徑50 mm球)、超節(jié)水(4.8 L)、噴射虹吸式、組合立澆生產(chǎn)、體積大于一體,解決了諸多成形技術(shù)問(wèn)題,產(chǎn)品的合格率大幅提高。不僅滿足了美國(guó)、加拿大市場(chǎng)客戶訂貨要求,也為企業(yè)創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
圖2 生產(chǎn)工藝流程