檀瑞超

（惠達(dá)衛(wèi)浴股份有限公司，唐山 063307）

衛(wèi)生陶瓷重?zé)扪a(bǔ)料及修補(bǔ)方法的開發(fā)

檀瑞超

（惠達(dá)衛(wèi)浴股份有限公司，唐山 063307）

近年來，隨著國內(nèi)陶瓷產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，陶瓷礦產(chǎn)資源日漸枯竭，燃料能源供應(yīng)緊張。據(jù)統(tǒng)計，衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品一次燒成的質(zhì)量合格率約為86%～90%，在10～15%的廢品中，約有2%可以通過重?zé)扪a(bǔ)技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楹细衿?。如何擴(kuò)大重?zé)扪a(bǔ)范圍，將剩余的殘品數(shù)量進(jìn)一步減小，是每個陶瓷工作者的責(zé)任，同時也能有效提高資源、能源綜合利用率，減少有毒有害氣體排放。因此研制一種衛(wèi)生陶瓷重?zé)扪a(bǔ)料及修補(bǔ)技術(shù)，是衛(wèi)生陶瓷行業(yè)實現(xiàn)節(jié)能降耗、低碳排放，走可持續(xù)發(fā)展道路的重要舉措。

重?zé)?；修補(bǔ)料；粒度分布；抗折強(qiáng)度

1 前言

隨著國內(nèi)外陶瓷產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，陶瓷礦產(chǎn)資源日漸枯竭，燃料能源供應(yīng)緊張。根據(jù)中國材料工業(yè)規(guī)劃研究院和工信部的相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國的衛(wèi)生潔具產(chǎn)量2015年將達(dá)到2億件，其中約有3千萬件衛(wèi)生陶瓷殘品。在這些殘品中小缺陷的可以進(jìn)行修補(bǔ)，進(jìn)而符合企業(yè)內(nèi)控及國家標(biāo)準(zhǔn)，但開裂大缺陷（最長 25 mm、最寬 1 mm、最深4 mm）的衛(wèi)生潔具，由于修補(bǔ)料不能達(dá)到衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品的抗折強(qiáng)度及抗熱震性的要求，當(dāng)有此制品出現(xiàn)時只能把其打碎，這種情況導(dǎo)致各大衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)區(qū)殘品堆積如山，給當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境帶來一定的影響，同時重新制作要消耗大量的礦產(chǎn)資源和燃料能源，增加了生產(chǎn)成本，延長了生產(chǎn)周期。

現(xiàn)行的重?zé)扪a(bǔ)技術(shù)的弊端是，重?zé)龜?shù)量少，重?zé)扪a(bǔ)的缺陷小。這就需要研發(fā)一種修補(bǔ)料及修補(bǔ)方法，將現(xiàn)有的修補(bǔ)范圍擴(kuò)大，有效提高資源、能源綜合利用率，減少有毒有害氣體排放量。擴(kuò)大衛(wèi)生陶瓷重?zé)扪a(bǔ)范圍，是衛(wèi)生陶瓷行業(yè)實現(xiàn)節(jié)能降耗、低碳排放，走可持續(xù)發(fā)展道路的重要舉措。

2 實驗內(nèi)容

2.1 重?zé)扪a(bǔ)料的要求

為了保證制品使用的安全性，持久性，衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品的抗折強(qiáng)度一般要求在70～80 MPa之間，把加熱到130℃的小試條放到20℃冷水中沒有炸裂現(xiàn)象為抗熱震性合格。用于開裂衛(wèi)生潔具的修補(bǔ)料同樣要求如此，同時要求燒成后不收縮，以保證裂縫燒后完全平整光滑，沒有縫隙，這樣制品的裂縫才能修補(bǔ)完善。同時要求開裂制品的修補(bǔ)料具有較寬的燒成范圍以適應(yīng)窯內(nèi)極大的溫差，但是燒制階段是坯體最終收縮并致密化的過程，若采用上述方法（采用不收縮的原料作為修補(bǔ)料的主體），只有尋找耐火度極高的原料，此時必然會提高修補(bǔ)料的吸水率，同時抗折強(qiáng)度會大幅降低，嚴(yán)重影響制品的使用壽命。因此，燒成不收縮、有較寬的燒成范圍并能達(dá)到衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品要求的修補(bǔ)料才能滿足衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品開裂大缺陷的修復(fù)要求。

2.2 配方設(shè)計原理

本實驗配方選取不收縮、具有高溫不可逆膨脹的硅線石作為一次燒開裂制品大缺陷修補(bǔ)料的主體，在1180℃的燒成溫度下，通過引入高硼熔塊，提高硅線石的莫來石轉(zhuǎn)化效率，保證修補(bǔ)底料與基體收縮一致，并且具有足夠的斷裂強(qiáng)度。同時，通過引入煅燒高鋁土提高莫來石晶相含量，平衡修補(bǔ)底料與基體，修補(bǔ)面釉熱膨脹系數(shù)的匹配性。

2.3 配方設(shè)計

重?zé)扪a(bǔ)料的具體原料配比見表1。

按上述配比制備的修補(bǔ)料物理性能見表2。

表1 實施例和比較例的原料配比

表2 物理性能

2.4 重?zé)扪a(bǔ)料的制備

本實驗所用原料采用如下方式制備：

硅線石的粒度要求為 （質(zhì)量）：粒度≤1μm 5%、粒度≤2 μm 15%、粒度≤5 μm 30%、粒度≤10 μm 40%、粒度≤50 μm 90%；

煅燒高鋁土粒度要求為（質(zhì)量）：粒度≤1μm 15%、粒度≤2 μm 30%、粒度≤5 μm 55%、粒度≤10 μm 75%、粒度≤50 μm 90%；

高硼熔塊粒度要求為（質(zhì)量）：粒度≤1 μm 10%、粒度≤2 μm 25%、粒度≤5 μm 45%、粒度≤10 μm 65%、粒度≤50 μm 90%；

修補(bǔ)料粒度要求為 （質(zhì)量）：粒度≤1 μm 10%、粒度≤2 μm 20%、粒度≤5 μm 40%、粒度≤10 μm 55%、粒度≤50 μm 90%。

本重?zé)扪a(bǔ)料采用配方中的原料配比，硅線石、煅燒高鋁土、高硼熔塊先各自單獨預(yù)磨烘干，再按照配比將上述各原料混合球磨，然后烘干、在研缽中碾碎，過100目篩，取篩下料，用丙三醇調(diào)整其物理性能到軟硬適中時待用。

中層釉和面釉的制備方法，按照配方稱取相應(yīng)的原料，一次入磨，球磨至規(guī)定（質(zhì)量）：粒度≤1 μm 10%、粒度≤2 μm 25%、粒度≤5 μm 45%、粒度≤10 μm 65%、粒度≤50 μm 90%，烘箱烘干，之后步驟同修補(bǔ)料的制備，得到的釉漿性能見表3。

表3 釉漿性能

2.5 重?zé)扪a(bǔ)方法

為了保證修補(bǔ)面積的最小化，只需將開裂制品裂縫及周圍用帶有酒精的毛巾擦拭干凈，再用壓縮空氣將其吹干即可，然后把修補(bǔ)料填充到裂縫中添實至一次燒坯體的位置，用干毛巾擦拭干凈，進(jìn)行中層釉的修補(bǔ)，修補(bǔ)后中層釉高度較一次燒釉面高0.3 mm，最后對修補(bǔ)面用面釉的釉漿噴一遍（噴槍為2.5 mm口徑）。待修補(bǔ)部位完全干后在梭式窯中進(jìn)行重?zé)?，燒成周期?8 h，最高燒成溫度為1180℃，保溫時間為30 min，氧化氣氛，燒成后即完成衛(wèi)生陶瓷的修補(bǔ)。重?zé)扪a(bǔ)圖片見圖1及圖2。

圖1

圖2

3 實驗討論與分析

由表2可知，1#配方由于引入了大量的莫來石粉，導(dǎo)致配方整體耐火度飆升，從而使抗折強(qiáng)度及吸水率驟增。2#配方降低了耐火度極高的莫來石粉使用量，雖然抗折強(qiáng)度有所提高，吸水率有所降低，但燒成收縮驟增，使得開裂制品不能進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)燒完后還存在縫隙。3#配方的抗折強(qiáng)度及抗熱震性符合國家及企業(yè)的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，修補(bǔ)后無痕跡，修補(bǔ)效果好。4#配方中將硅線石的用量提高后，修補(bǔ)效果雖然沒什么區(qū)別，但抗折強(qiáng)度隨之降低，吸水率提高，直接影響制品的使用安全，因此硅線石的用量不能超過該配比。5#配方中降低了硅線石的用量，增加了熔劑的用量，提高了抗折強(qiáng)度的同時降低了吸水率，但隨著硅線石用量的減少其高溫膨脹的特性及配方整體耐火度的影響令所修制品的修補(bǔ)部位與其周圍相比稍稍凹陷，如果修補(bǔ)面為陶瓷制品的可見面則該產(chǎn)品有可能會出現(xiàn)不符合要求的情況，如果修補(bǔ)面為陶瓷制品的隱蔽面，則該產(chǎn)品符合要求，因此硅線石的用量不能少于該配比，所以3#配方為最優(yōu)配方。

與本重?zé)扪a(bǔ)料配套使用的中層釉和面釉均采用下述質(zhì)量百分含量的原料：鉀長石15.98%，鈉長石6.4%，石英34.38%，氧化鋁2.6%，方解石9.49%，白云石4.86%，硅灰石6.68%，氧化鋅2.34%，硅酸鋯6.0%，煅燒高嶺土6.92%，硬硼鈣石4.31%，釩蘭0.04%。

原料的預(yù)磨，能有效地控制粒度，避免原料粒度過大或過小，從而能有效地提高修補(bǔ)料的質(zhì)量，提升其修補(bǔ)效果。重?zé)扪a(bǔ)料對硅線石的粒度進(jìn)行限定，從而保證其不會因粒度太小而失去高溫膨脹的特性，避免了干燥收縮太大導(dǎo)致修補(bǔ)部位干燥過程中開裂情況的發(fā)生，也不會因粒度太大，導(dǎo)致吸水率及抗折強(qiáng)度降低的情況發(fā)生。本文所用方法控制熔劑性原料的粒度，從而實現(xiàn)最緊密堆積，提高干燥強(qiáng)度，降低干燥收縮，促進(jìn)吸水率的降低及抗折強(qiáng)度的提升。