王曉蘭 成智文 劉 娥

（咸陽陶瓷研究設(shè)計院 陜西 咸陽 712000）

前言

隨著我國經(jīng)濟建設(shè)規(guī)模的擴大和人民生活水平的提高，人們對建筑衛(wèi)生陶瓷的需求量越來越大，對產(chǎn)品質(zhì)量和功能的要求也越來越高。這也促進了我國建筑衛(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)遠遠超出傳統(tǒng)觀念。它作為現(xiàn)代化生活的標志性用品，不僅要具有衛(wèi)生與清潔功能，還應(yīng)具有保健、審美以及娛樂功能。近年來，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，尺寸準確，強度較高的衛(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，強度高的坯料，是現(xiàn)階段衛(wèi)生陶瓷行業(yè)的趨勢和研究方向，也是陶瓷科研工作者的必要任務(wù)和工作重點。

經(jīng)過調(diào)研，目前我國專業(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t。在提供優(yōu)質(zhì)穩(wěn)定原料的同時，該公司多年來不斷開發(fā)適合于生產(chǎn)高級衛(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，擁有多個儲量豐富的礦山資源，完善的生產(chǎn)工藝，健全的物理及化學檢測方法可提供從原礦到成品的全過程即時檢測數(shù)據(jù)，以保證產(chǎn)品的標準化和穩(wěn)定性。該公司年產(chǎn)球粘土泥條15萬t，水洗球粘土10萬t，同時還開發(fā)出具有燒失量低，流動性能、強度、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、強度高、品質(zhì)好的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，必須購買性能穩(wěn)定的陶瓷的原料，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。因此衛(wèi)生陶瓷原料標準化具有廣闊的市場前景。

咸陽陶瓷研究設(shè)計院作為建筑衛(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，以推動衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新，滿足市場需求。

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表2。

表2 粘土原料的物理性能

1.3 原料化學分析

原料化學全分析結(jié)果如表3所示。

表3 原料化學全分析（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

根據(jù)原料性能測試結(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 耐火材料坯料化學成分

耐火材料坯料化學成分見表6。

表6 耐火材料坯料化學成分（質(zhì)量%）

2.3 工藝流程

按配方配料→球磨→過篩、除鐵→泥漿陳腐→注漿成形→干燥→施釉→燒成→檢驗。

2.4 工藝參數(shù)

按照工藝流程及燒成性能等，選取Y5配方進行試驗，其工藝參數(shù)如下：

料∶球∶水＝1∶1.8∶0.4；

球磨時間：6h；

含水率：29.78%；

細度：1.25% （萬孔篩余）；

容重：1.81g／cm2；

旋轉(zhuǎn)粘度：1300cp；

pH 值：8；

流動性：78s；

厚化度：1.72；

吃漿速度：6.3mm。

2.5 樣品主要性能

樣品的主要性能見表7。

表7 樣品主要性能

3 釉料配方及組成

釉料配方見表8，釉料化學組成見表9。

表8 釉料配方（質(zhì)量%）

表9 釉料化學組成（質(zhì)量%）

4 討論

4.1 單一電解質(zhì)加入量對衛(wèi)生陶瓷泥漿性能的影響

對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行調(diào)漿，測試泥漿的旋轉(zhuǎn)粘度（見圖1）。從圖1可以看出，碳酸鈉對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，腐植酸鈉對泥漿性能影響效果較差。根據(jù)各電解質(zhì)對泥漿、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 碳酸鈉對耐火材料坯料泥漿性能的影響

圖2 水玻璃對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、冷卻或使用過程中遇到溫度激變時，由于溫差較大產(chǎn)生應(yīng)力而導致釉層出現(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α釉＞α坯時，釉受到拉應(yīng)力易產(chǎn)生釉層細裂紋；當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，當應(yīng)力過大時，甚至導致坯體損壞，脫釉現(xiàn)象有時發(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致的。無論是陶瓷坯和釉，它們的耐壓強度都比耐拉強度高。實踐中裂紋要比剝落發(fā)生的幾率大，這是因為薄層釉的耐拉強度很低，因此在選擇釉料組成時，盡可能選用線膨脹系數(shù)較坯料低的釉，使它在冷卻時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±（Ⅰ）15～17、焦作白土8～10、汝州黑矸7～8、汝州青矸7～9、佳爾長石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)過試驗研究制得了收縮小、吸水率高，適用于快速成形、燒成的高溫耐火坯料。

1 中國硅酸鹽學會陶瓷分會建筑衛(wèi)生陶瓷專業(yè)委員會，中國建材咸陽陶瓷研究設(shè)計院.現(xiàn)代建筑衛(wèi)生陶瓷技術(shù)手冊.北京：中國建材工業(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.中國陶瓷，1996（6）：32～54