科技猎纵观改革开放40年，卫生陶瓷行业的技术变迁（下）
【编者按】纵观改革开放40年来我国 卫生陶瓷 业的发展，工艺技术方面有下面一些变化和进步。可以说，我国卫生陶瓷业的发展是伴随着改革开放40年经济的发展而发展，尤其在90年代后期以后发展的更为迅速。时光荏苒，上世纪末本世纪初，我国卫生陶瓷业发展迅速，新的卫生陶瓷企业如雨后春笋般地出现，国外知名品牌相继抢滩中国，发展历史需要铭记，本文从技术的革新为依据，描绘了 卫浴 陶瓷产业从改革开放以来的壮丽变迁。
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自1994年开始，连续10多年产量以两位数的速度增长，企业不断增多，产量得到很大提高，出口量也得到大幅度提高，我国已成为世界上最大的卫生陶瓷生产国、消费国和出口大国。据官方统计，2017年产量已达2.18亿件，约占世界产量的30%；出口约占产量的40%。卫生陶瓷业的发展是全方位、多方面的、成绩是巨大的。包括产区、企业的数量、规模、工艺技术水平、装备水平、产品的花色品种、质量水平、配套水平、产品的节水功能水平等等。可以说，我国卫生陶瓷业的发展是伴随着改革开放40年经济的发展而发展，尤其在90年代后期以后发展的更为迅速。
纵观改革开放40年来我国卫生陶瓷业的发展，工艺技术方面有下面一些变化和进步：
2、在石膏模型方面
普通石膏粉→高强石膏粉、混合石膏粉；
低水膏比例→高水膏比例；
简单模型→复杂模型；
地摊模型→立浇模型；
石膏灰胎→水泥胎、玻璃钢胎、树脂胎。
主要体现在高强度石膏粉的使用、先进母模胎型的采用以及石膏模型制造工艺的变化等方面。这得益于机械化组合立式浇注成形新工艺和一次成形新工艺的采用，即成形工艺技术的进步和模型制造工艺技术的发展相辅相成。
过去（30年前），卫生陶瓷生产由于成形工艺落后，为地摊成形，产品品种和结构简单，对模型强度等指标要求的不高。那时各厂采用自炒自用（自己采购石膏矿石、破碎粉碎后加工炒制）的普通石膏粉（β石膏粉）制做石膏模型，水膏比例小（一般为1:(1.16～1.2），模型强度低，使用次数少，模型使用次数仅70次左右。模型制造中使用的母模胎型也落后、质量差。那时的母模胎型主要是水泥与石膏粉混合制做的灰胎，使用次数少，仅50次左右，倒出的模型内表面光滑度差、模型缝隙大、易变形，这决定了模型的使用次数低
随着改革开放的发展，对外交流的日益增多，国外先进设备和技术的引进（注：1986年6月唐山陶瓷厂国内首次从德国NETZSCH(内茨）公司引进具有世界先进水平的5条立式浇注生产线，随后消化吸收行业推广），尤其是机械化组合浇注成形新工艺和一次成形工艺的采用，对模型的强度等指标提出了很高的要求，各厂自己不再炒制石膏粉，而是外购商品化的高强度石膏粉和混合石膏粉。这些石膏粉在卫生陶瓷行业得到广泛的使用。
位于陡河东岸，唐钢北工房与建筑（文革前称"德胜"，文革中叫"红卫"，后改为"建筑"至消失）陶瓷厂之间的宣传建筑。 来源印象唐山
石膏模型制造中也广泛采用缓凝增强剂等技术。水膏比例也大为提高，由以前的1:(1.16～1.2）提高到1：（1.4～1.5），模型的强度得到很大的提高，使用寿命明显延长，由70次提高到100次。模型制造使用的母模胎型制作技术也了很大进步。使用一些轻型树脂胎、玻璃钢胎、水泥胎、玻璃钢水泥复合胎等胎型，这些胎型不变形、表面光滑，做出的模型均一质量稳定性好，对口缝隙很小，不易漏浆，为延长模型的使用次数创造了条件，也为组合立式浇注成形新工艺大范围推广奠定了基础。
成形组合立式浇注新工艺的采用和模型制造工艺技术的发展，也带动了石膏产业的发展，使高强石膏粉、混合石膏粉以及一些特种石膏粉应运而生。从另一方面而言，模型结构的改进和制模工艺技术水平的提高，再辅之于成形机械设备，使成形变得越来越简单，一次成形得以实现，对操作工人的技术水平要求的也不太苛刻，工人的劳动强度得到降低，操作环境得到大幅度的改善。同时，产品的外观实物质量和合格率也得到大幅度提高。可以说，高强石膏粉的使用、模型结构的改进、一次成形新工艺的实现、机械化立浇线的使用、石膏产业的发展，相辅相成，相互促进，整体推动了卫生陶瓷业以及相关产业的发展。
3、在原料方面
泥料及配方
泥用原料：本埠料→外埠料，块状料→粉状料；
配方组成：少种类、大比例→多种类、小比例。
20年前，各卫生陶瓷厂泥料配方中主要使用一些本地廉价优质的黏土原料和一些硬质料。随着陶瓷行业的发展，一些陶瓷产区由于没有高度重视资源的合理使用，过度采掘使用有限的资源，没有实行原料标准化生产和进行规范化开采，滥采滥挖现象严重，一些优质原料已近枯竭，而且现有的原料质量也越来越低劣，不能满足生产工艺的要求。为了确保生产好提高质量，也为了企业持续发展，多数厂家都在调整配方，开始大量高价外购使用一些外埠的优质原料，尤其是配方中使用一些高粘性的黑泥和白泥原料。虽然这些原料加入量不多（一般3%左右），但大大地改善了泥浆的性能，明显地提高了半成品的成坯率。15～20年前，泥料配方中一般使用石英、长石等质量优良的常规原料。这些原料进厂均为大块料，生产企业需要拣选、破碎、粉碎。而现在则向使用粉状原料发展，且现在纯正的石英、长石等原料的使用量越来越少，而是使用一些砂岩、石英岩、瓷石等原料。另外，目前泥料配方体系向原料多种类、小比例方向发展。原来泥料配方中一般由八、九种原料组成，现在种类数量达到十四、十五种。这样的配方体系，即便是某种原料成分和质量发生变化，也不会影响整个泥浆性能的稳定性，是比较科学合理的做法。
釉料：块状料→粉状料；矿物原料→化工原料。
在釉用原料方面，以前大量使用的天然矿物原料的用量逐步减少，逐步向采用化工原料和标准化原料方向发展。这极大地保证了原料的质量和均一稳定性，也保证了釉浆性能的稳定，提高了产品的釉面质量。15～20年前，大宗用量、矿山直接进货的石英、长石等质量优良的天然原料，进厂为大块料，工厂内需要精挑细选，需要经过洗料、破碎、粉碎等工序，浪费了大量的人力、物力、财力。目前则向使用标准化的粉状原料方向发展，原料进口或由国内专业生产厂家提供。广泛使用标准化的原料和化工料，对生产和质量大有裨益。过去配方中的氧化铝成分的来源，主要由粘土原料提供，而目前则由氧化铝粉、氢氧化铝等提供。过去各卫生瓷生产厂所使用的氧化锌都是自烧自用，都是采购生氧化锌原料，在本厂内窑炉占窑位烧制，烧好后人工破碎后使用。
占窑位影响产量和窑内气氛的稳定性，这种做法浪费了大量的人力、物力、财力，而且更主要的是所煅烧的氧化锌的质量不稳定。 因为现在卫生陶瓷生产都向低温快烧方向发展，窑炉温度越来越低，目前温度一般在1170～1185℃，不像以前的1200多度，而氧化锌的烧成温度在1200℃。故在这样的烧成温度条件下氧化锌不易烧熟、烧透，从而影响到釉浆性能，也影响到成品釉面的质量；从另一方面而言，以往天然矿物原料使用量大，矿点不稳定，原料又需拣选，耗费人力、物力不说，又需经过一系列的机械破碎加工，不可避免地带入一些铁等杂质，影响到产品的外观质量。可见，陶瓷生产中广泛使用标准化的原料和化工料，既省时省事、生产稳定，又可提高产品质量，为陶瓷生产的发展趋势。
启新是中国第一家水泥厂，始建于1889年，素有“中国水泥工业的摇篮”之称。从清末光绪15年粤人唐廷枢开办“唐山细棉土厂”，到1906年组建“启新洋灰公司”，开创了中国水泥工业的先河。
4、在成形方面，普遍采用了组合浇注一次成形工艺
地摊多块粘接成形（坐便器）→机械化立浇一次成形。
30年前，成形工艺落后、简单，机械设备少，都是地摊、多块粘接生产，半成品的成坯率、成品质量合格率低。在落后成形工艺条件下，以坐便器产品为例，成形工艺方式很落后，一套模型的块数多，占地面积大。大胎和附件基本都是单面吸浆成形，为地摊单面吸浆多块粘接成形生产，包括排污管道、挡板也是粘接的，故生产效率低，产品开裂多，半成品成坯率低（80%左右），对工人的操作技术水平要求高，工人的劳动强度大，操作环境差，最终的产品质量合格率也差（仅75%左右）。
随着卫生陶瓷行业的发展和技术装备的不断进步，无论是产品的结构还是成形生产工艺方式都发生了很大的变化，目前产品一般采用一次成形。即便是现在的地摊成形，产品也可以是整体一次成形或至少两块粘接成形,而且产量提高了一倍多。大多数企业现在广泛采用组合立式浇注一次成形机械化生产，为一次性成形创造了条件，产量、质量都得到很大的提高（例如，坐便器的半成品成坯率达到95%，质量合格率达到90%）。模型外观整齐，模型组合排列，占地少，工人的劳动强度减轻，操作环境大大改善。
目前个别先进企业采用了更先进的成形技术——高压注浆成形新工艺，大大提高了劳动效率和产品的实物质量。
原来在落后成形工艺条件下不能生产的结构复杂品种以及异型产品（比如联体便器、妇女洗涤器、挂式坐便器等），现在都可以在现有机械设备工艺条件下大批量生产。像这些结构复杂的产品，在过去地摊成活率都很低，那时想一次成形、立浇化生产不敢想象。而现在都可以在组合立式浇注线上一次成形大批量生产，成形效率和质量率大为提高。
过去，客户来样加工，有关部门和人员还在一起分析能不能做、能不能接单而进行专门的论证评审，现在是客户来样定货加工的产品几乎没有开发生产不了的。
而且现在成形工艺由于采用一次成形变得也简单，对操作者的技术素质要求的也不太高，稍加培训即可上岗操作。
注浆成形向压力注浆成形发展
地摊静压注浆→组合微压注浆→低压快排水→中压注浆→高压注浆成形；石膏模型→树脂模型。
理论上，对模型中的泥浆加压，有利于提高模型吃浆速度，从而提高注浆效率。根据注浆压力对组合注浆成形工艺可作如下分类：注浆压力低于0.02MPa时，称为微压注浆；注浆压力在0.024～0.2MPa称为低压注浆；注浆压力在0.24～0.5MPa称为中压注浆：注浆压力在0.5～2.5MPa称为高压注浆。
目前卫生陶瓷企业广泛采用的是组合微压注浆成形工艺（即注浆压力低于0.02MPa），其具有投资少见效快的特点，比较适合我国的生产实际，相信会在今后一段时间内仍然广泛使用。
近10多年来，由于模型制造材料和技术方面的进步，提高供浆压力、加压快速脱水成为可能，出现了以下三种浇注系统：低压快排水注浆、中压注浆、高压注浆。
这里主要介绍一下低压快排水注浆和高压注浆。
低压快排水注浆采用组合浇注生产线，供浆压力在0.1～0.2 MPa。
它采用了一种特殊的高强石膏模型，模型内预埋由多孔纤维毛细管网(直径约5mm)组成的脱水网络，该网络与抽真空管路系统相连，因而能够实现加压快速脱水方式。
这一系统其注浆效率达到每天2班，每班2次，模具的使用寿命可达180次；高压注浆给注浆成形带来了革命性的变化，目前在我国一些厂家陆续采用。它采用了强度更高的微孔树脂模具和高压注浆机组，注浆成形压力达到2.0～2.5
MPa，平均生产周期为10～16分／件，模具的使用次数可达1万次～3万次。高压注浆的主要优点是：占地空间比传统浇注少；操作环境好，劳动强度低。成形车间的温度和湿度可以相对较低；注浆坯体以“压滤”方式成形，模具无需干燥，可连续循环使用；坯体变形小，坯体强度高，产品质量好。
5、在坯体干燥方面
慢干燥→快速干燥；
原位干燥→集中干燥。
20年前，大多数卫生陶瓷企业存在一个很大的共性问题，即坯体干燥没有专门的快速干燥（室）设备，坯体在成形室原位干燥，不但占用很大的面积，而且要考虑到成形工人的劳动环境条件，烘干温度不宜过高，所以坯体干燥速度慢，也不利于模具的干燥。因为在成形室干燥，厂房面积大，干燥温度低，湿度也无法控制，能源浪费严重，达不到应有的效果，很难实现既能合理干燥坯体又能合理干燥模具的目的。现在，一些企业将坯体干燥和模具干燥分开，建造了卫生陶瓷坯体快速干燥室，将成形后的湿坯在第二天移入快速干燥室集中干燥，加快了坯体的干燥，使坯体（以坐便器为例）的干燥周期由原来的5～7d缩短到12h。同时，夜间把成形室的温度提高到45～50℃，对模具进行强化干燥，有利于延长模具的使用寿命。
6、在施釉方面
浸釉→静压喷釉→压力喷釉；
人工喷釉→机械手喷釉；
固定喷釉厨→循环施釉线。
30年前，卫生瓷施釉方法有浸釉和喷釉。后来卫生瓷浸釉因工艺落后、效率低、破损大、釉面质量差而遭淘汰。喷釉是卫生瓷生产普遍采用的一种施釉方法。喷釉从静压喷釉，到压力喷釉（压力泵、压力罐），再到机械手喷釉。通过压力施釉工艺技术的应用，使釉料与坯体的附着力增强，釉层厚度增加，釉面光亮细腻，釉面缺陷较少。机械手施釉新工艺目前在个别先进企业得到使用，提高了工效和产品的釉面质量。为了满足出口外商的要求以及提高坐便器的排污功能，坐便器弯管普遍采用了管道施釉新工艺，以使坐便器管道内部顺滑、防漏气，提高了坐便器的排污冲刷能力，以达到进一步节水的目的。一些企业在施釉后还使用了底部擦坯机，提高了工效和减少了缺釉。
另外，目前国内一些陶瓷厂，如北陶、惠达、梦牌等研制成功并投产了高平滑釉，釉面光亮细腻，不挂污。其施釉工艺与目前大多数厂不同。一般的厂只是施一次釉，而它们则是施两次釉。先在素坯表面施一层含颜料和乳浊剂的釉料，再在其上面施一层薄的透明釉。这种施釉工艺可使釉层不易受来自坯体中气体的影响，不易产生外观缺陷。原来的釉料表面的粗糙度0.7mm以上，而现在的釉料，由于表面非常光滑，其粗糙度在0.07mm以下。用这种釉料的产品使用一段时间后，釉面不易挂污、洁净度好。还有，现在一些企业建造了联动循环施釉线，大大减少了破损及提高了生产效率。
7、在烧成方面
慢烧→快烧；
高温→低温；
燃煤→重油→煤气→天然气；
燃煤倒焰窑→燃煤隧道窑→宽断面燃气隧道窑（燃气梭式窑）；
能耗高→能耗低（节能）；
匣鉢烧成→无匣鉢烧成；
人工看火烧窑→微机全自动化烧窑。
20～30年前，卫生陶瓷烧成窑炉是能耗高的燃煤倒焰窑（匣鉢烧成）、隧道窑以及后来以重渣油为燃料的隧道窑，烧成温度高（1215～1250℃）、周期长（20～24h）、能耗高、污染大。后来通过先进设备的引进和国内消化吸收，国内卫生瓷烧成普遍采用宽断面节能隧道窑（有些厂采用梭式窑），以洁净的煤气、天然气、液化气或轻柴油为燃料，采用轻型节能窑车，微机自动化控制。烧成工艺向低温快烧方向发展，烧成最高温度1175～1190℃，烧成周期为14～17h。烧成工序作业环境大为改善，能耗大幅度降低，减少了对环境的污染，明显地提高了产品的质量档次水平。产品一次烧成合格率由过去的不80%左右提高到92%以上。
20年前，卫生陶瓷生产厂主要以隧道窑为烧成主要设备，很少建造梭式窑。釉面很少修补，产品也不回火重烧，仅仅是修粘产品的隐蔽面。后来，为了提高产品的优等品率和合格率，适应客商和新的国家标准对产品质量的新要求，实现产品质量与国际先进标准接轨，大多数卫生陶瓷厂在新建厂或改造扩建时都配置了梭式窑，对大件高档高附加值产品单独烧制，或者对大件高附加值的产品进行修补后重烧。这样，大大提高了产品的实物质量和优等品率，为一个等级出厂创造了条件。同时，满足了客商订货要求，增加了企业的效益。
8、在成品检验方面
单一检测介质→多元化检测介质；
检测设备（项目）少→检测设备（项目）多。
20年前，卫生瓷使用的检测介质一般是放3个标准的乒乓球（质量26±0.2g）做为坐便器排污功能的检测介质，测试三次，平均过2个球即合格。改革开放以来，随着国际贸易的发展，通过与国外客商的不断交流，因产品出口目的地的不同，质量标准、检测标准和手段呈多样化。
从检测介质来看:
（1）出口到美加市场的产品，一般都采用∮19㎜聚丙烯球体进行检测。具体要求是：放置100个，要求检测三次平均值过85个及以上为合格，特殊产品要求过95个以上；若放置200个，要求通过175个以上。有的客户要求检测海绵条（断面尺寸约20×20㎜，长约60㎜），放置20个，一次通过至少16个为合格。客商要求进行颗粒测试时，测试介质是用大约2500个直径厚度为4.23mm的圆片状聚乙烯颗粒，每次测试首次冲洗后，便器中存留的可见颗粒数不应多于125个。
有的客户还要求检测球体通过情况，放置一个塑料球体（∮48㎜的或∮50㎜的），放水一次通过为合格；有的放置三个∮50㎜皮球，放水一次全通过为合格。其不仅检测了坐便器管道的内径，而且还检测便器的虹吸排污功能水平。有的客商还要求检测仿人造大便条，长度尺寸为70mm，放7个，每个50g，排水一次通过至少350g(7条)为合格。还有的客户要求过五米双层卫生纸，一次全部通过为合格。总之，美加市场对坐便器排污功能要求的非常严格，检测项目也很多。既强调坐便器有良好的虹吸能力，又强调有排出污物的冲击力。
（2）出口到韩国市场的产品，检测标准和介质采用或引用了美国标准，但也有一些变化。从介质来看，也是采用∮19㎜聚丙烯球体进行检测。要求是：放置100个，要求检测三次平均值过90个及以上为合格，要求检测海绵条（断面尺寸约20×20㎜，长约60㎜），放置6个，一次通过至少5个为合格。根据要求，采用∮48㎜或∮50㎜实心塑料球检测管道的内径。采用200×200㎜2的豆包布（仿卫生纸）检测管道内部是否有毛刺，是否挂污和排污顺畅。采用半根烟丝末（仿聚乙烯颗粒）检测虹吸能力。
（3）出口到欧洲市场的坐便器产品，采用卫生纸检测排污功能。总之，各种检测方法尽可能逼真地模仿人们日常生活中粪便污物的实际情况。
现在卫生陶瓷成品检测项目很多，一些先进的检测设备和手段得到采用。除了以往常规的坐便器试排水设备外，一些厂增加了检测坐便器、台盆漏水漏气的设备，检测挂式坐便器荷载承重的设备等等。这些检测设备和手段，确保了出厂产品的质量，满足了客商的需要。
后记
本文主要以唐山卫生陶瓷行业的情况而写。毕竟，唐山是我国第一件卫生陶瓷诞生的地方。毕竟，唐山在上世纪有我国建材行业非常有影响力、贡献巨大的两个大厂——唐山陶瓷厂、唐山市建筑陶瓷厂。时光荏苒，上世纪末本世纪初，我国卫生陶瓷业发展迅速，新的卫生陶瓷企业如雨后春笋般地出现，国外知名品牌相继抢滩中国，在中国投资建厂或OEM加工，带来了新思想、新技术、新工艺、新装备。因此，本文或许有许多不足和局限性。望同行企业和朋友补充，不吝指教。
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