閆開放
(咸陽陶瓷研究設(shè)計院 陜西 咸陽 712000)
2012年是國家“十二五”開局的第一年,對于各行業(yè)來說都是非常重要的一年,對于剛剛從雪上加霜的寒冬走出的建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)尤為重要。2012年初,建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)“十二五”規(guī)劃出臺;2012年5月27日,“中國建筑衛(wèi)生陶瓷協(xié)會第六屆理事會第四次全體會長擴(kuò)大會議暨陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展座談會”在廣州舉行,中國建筑材料聯(lián)合會會長喬龍德在會上做了《以“三新”為支撐,實現(xiàn)建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展一控制三轉(zhuǎn)變》的報告,就建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀以及凸顯出來的矛盾作了深刻的詮釋,并對產(chǎn)業(yè)今后的發(fā)展提出了指導(dǎo)性的意見。報告涵蓋了產(chǎn)業(yè)總量控制、節(jié)能減排、市場準(zhǔn)入、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、出口政策、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品調(diào)整等多個方面;2012年5~11月,《建筑衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)業(yè)政策》的編寫工作緊鑼密鼓的展開,2012年12月將在北京評審。這些說明了國家層面已經(jīng)非常重視本行業(yè)的發(fā)展,也為我們這個高度市場化的行業(yè)帶來了全新的發(fā)展思路。
作為中華人民共和國工業(yè)和信息化部授權(quán)的建筑衛(wèi)生陶瓷及衛(wèi)浴產(chǎn)品質(zhì)量控制和技術(shù)評價實驗室,咸陽陶瓷研究設(shè)計院承擔(dān)了行業(yè)質(zhì)量控制和技術(shù)評價工作的重要責(zé)任,現(xiàn)就2012年建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)質(zhì)量和技術(shù)方面的進(jìn)展做出如下報告。
2012年,行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作取得矚目的成就,主要表現(xiàn)在:
1.1.1 ISO 13006:2012《陶瓷磚術(shù)語和定義、分類、性能要求和標(biāo)識》發(fā)布實施
該標(biāo)準(zhǔn)的實施明確了陶瓷磚國際標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍;增加了對吸水率小于0.5%的擠壓陶瓷磚的技術(shù)要求;增加了特定使用條件下對陶瓷磚背紋的要求等。我國是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的常任理事國,將在2013年完成修訂的GB/T 4100《陶瓷磚》標(biāo)準(zhǔn)中,國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 13006:2012的新變化將會得到充分體現(xiàn)。
1.1.2 完成了一批新標(biāo)準(zhǔn)的制定工作
完成制定的新標(biāo)準(zhǔn)包括:
1)建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《薄型陶瓷磚》;
2)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)清潔生產(chǎn)評價體系和監(jiān)測方法》;
3)建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《供水系統(tǒng)中用水器具的噪聲分級和測試方法》;
4)建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《陶瓷太陽能板》。
特別是建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《薄型陶瓷磚》,從2012年初工信部下達(dá)制定計劃,到2012年10月全國建筑衛(wèi)生陶瓷標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會在長沙召開審議會順利通過審議,該項標(biāo)準(zhǔn)的制定工作,時間緊、任務(wù)重、意義重大,在工作組和全行業(yè)的努力和關(guān)注下,順利完成了《薄型陶瓷磚》的制定工作,為陶瓷磚減薄實施鋪平了道路,推動了陶瓷磚減薄的進(jìn)程,為陶瓷行業(yè)節(jié)能減排提供了新的思路和突破口。
1.1.3 發(fā)布實施了一批新標(biāo)準(zhǔn)
在2011年,發(fā)布了《建筑衛(wèi)生陶瓷單位產(chǎn)品能耗評價體系和監(jiān)測方法》、《衛(wèi)生潔具 便器用重力式?jīng)_水裝置及潔具機(jī)架》等8個國家標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn),包括產(chǎn)品特性標(biāo)準(zhǔn)、試驗方法標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)、原輔料標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)已在2012年陸續(xù)實施,不僅完善了建筑衛(wèi)生陶瓷標(biāo)準(zhǔn)體系,健全了建筑衛(wèi)生陶瓷標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu),更發(fā)揮了標(biāo)準(zhǔn)在調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)升級和完成節(jié)能減排目標(biāo)的重要作用。
表1 2011年發(fā)布-2012年實施的標(biāo)準(zhǔn)
1.1.4 加快標(biāo)準(zhǔn)修訂進(jìn)程,提升標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型
2012年,我們完成了GB 18145《陶瓷片密封水嘴》、JC/T 932《衛(wèi)生潔具排水配件》的標(biāo)準(zhǔn)制定工作,另外還有一大批標(biāo)準(zhǔn)的修訂工作正在緊張有序的進(jìn)行,這些修定中的標(biāo)準(zhǔn),包括 GB/T 4100《陶瓷磚》及 GB/T 3810《陶瓷磚試驗方法》、GB 6952《衛(wèi)生陶瓷》、GB 21252《建筑衛(wèi)生陶瓷單位產(chǎn)品能源消耗限額》等系列共24個標(biāo)準(zhǔn),任務(wù)艱巨而光榮,工作復(fù)雜且不失嚴(yán)謹(jǐn)。
《陶瓷磚》、《衛(wèi)生陶瓷》、《陶瓷片密封水嘴》、《建筑衛(wèi)生陶瓷單位產(chǎn)品能耗評價體系和監(jiān)測方法》是建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)主要的、重要的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和能耗限額標(biāo)準(zhǔn),在標(biāo)準(zhǔn)修訂過程中一定要認(rèn)真做到以下幾點:
1)要處理好陶瓷片密封水嘴標(biāo)準(zhǔn)中技術(shù)現(xiàn)狀與產(chǎn)品特性、安全性能、節(jié)水性能之間的關(guān)系。
2)重視衛(wèi)生陶瓷減量化指標(biāo)和節(jié)水性能要求,謹(jǐn)慎對待節(jié)水型便器沖洗用水量要求,本著客觀實際、科學(xué)發(fā)展的態(tài)度,處理好節(jié)水型便器需要幾升水的問題,節(jié)水技術(shù)是什么現(xiàn)狀?用水量是不是越少越好?在這些問題上,標(biāo)準(zhǔn)起草工作組應(yīng)引起重視,也希望引起相關(guān)機(jī)構(gòu)和主管部門的重視。
3)陶瓷磚標(biāo)準(zhǔn)的修訂,重點要放在減薄上,引領(lǐng)行業(yè)朝薄型化方向發(fā)展。
4)進(jìn)一步細(xì)化《建筑衛(wèi)生陶瓷單位產(chǎn)品能耗評價體系和監(jiān)測方法》中能耗測算程序,降低能耗限額值,提高準(zhǔn)入門檻,淘汰落后產(chǎn)能。
1.1.5 召開了JGJ 126《外墻飾面磚工程施工及驗收規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)審查會
2012年11月8日,建設(shè)部建筑工程行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ 126《外墻飾面磚工程施工及驗收規(guī)程》審查會在紹興召開,此次審查會,引起了行業(yè)的廣泛關(guān)注,也牽動著行業(yè)主管部門和企業(yè)家的心,大家一定要未雨綢繆,在未來的技術(shù)、生產(chǎn)過程中,引起足夠的重視。
為了貫徹落實國家節(jié)水政策、提升節(jié)水產(chǎn)品質(zhì)量、服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展,國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局聯(lián)合水利部與全國節(jié)約用水辦公室在2012年度共同開展節(jié)水產(chǎn)品質(zhì)量提升行動。國家建筑衛(wèi)生陶瓷質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心,分別承擔(dān)了國家質(zhì)檢總局和水利部聯(lián)合部署的陶瓷坐便器產(chǎn)品國家監(jiān)督抽查和陶瓷片密封水嘴產(chǎn)品國家專項抽查任務(wù),還承擔(dān)了國家質(zhì)檢總局部署的陶瓷磚產(chǎn)品國家監(jiān)督抽查任務(wù)。
1)2012年陶瓷片密封水嘴產(chǎn)品質(zhì)量國家監(jiān)督專項抽查工作共抽查了7個省、直轄市的150家企業(yè)生產(chǎn)的150種陶瓷片密封水嘴產(chǎn)品。抽查發(fā)現(xiàn)有32種產(chǎn)品不符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,不合格項目涉及到管螺紋精度、酸性鹽霧試驗、冷熱疲勞試驗、流量(不帶附件)、冷熱水標(biāo)志項目。抽查合格率為78.76%。
圖1 陶瓷片密封水嘴歷年抽查情況走勢圖
自2005以來,國家質(zhì)檢總局對陶瓷片密封水嘴產(chǎn)品共組織了6次國家監(jiān)督抽查。總體來看,產(chǎn)品的合格率穩(wěn)中有升,出現(xiàn)的主要質(zhì)量問題也有逐年減少的趨勢,樣品的合格率已經(jīng)由2005年第一次監(jiān)督抽查的36.6%提高到2012年的78.7%,合格率翻了一番(見圖1)。歷次抽查結(jié)果暴露出陶瓷片密封水嘴的主要質(zhì)量問題集中在酸性鹽霧試驗、管螺紋精度、冷熱水標(biāo)志、流量(帶附件)、流量(不帶附件)、密封性能、冷熱疲勞試驗等方面。
2)2012年第2季度陶瓷坐便器產(chǎn)品質(zhì)量國家監(jiān)督抽查共抽查了13個省、直轄市160家企業(yè)生產(chǎn)的160種陶瓷坐便器產(chǎn)品。抽查發(fā)現(xiàn)有12種產(chǎn)品不符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,不合格項目涉及吸水率、便器用水量、洗凈功能、密封性能、安全水位技術(shù)要求、安裝相對位置項目。抽查合格率為92.5%。
在GB 6952-2005頒布實施后的2007~2012年,國家質(zhì)檢總局連續(xù)6年對陶瓷坐便器進(jìn)行了國家監(jiān)督抽查,2012年度陶瓷坐便器國抽合格率比前5次合格率分別增長了57.9%、39.3%、11.5%、14.5%和6.0%。結(jié)果表明我國陶瓷坐便器行業(yè)的質(zhì)量水平通過連續(xù)6年國家監(jiān)督抽查,陶坐便器行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量在繼續(xù)穩(wěn)步提升(見圖2)。
圖2 陶瓷坐便器抽查合格率曲線
3)2012年陶瓷磚產(chǎn)品質(zhì)量國家監(jiān)督抽查共抽查了17個省、自治區(qū)、直轄市240家企業(yè)生產(chǎn)的240種陶瓷磚產(chǎn)品。抽查發(fā)現(xiàn)有25種產(chǎn)品不符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,不合格項目有放射性核素、破壞強(qiáng)度、斷裂模數(shù)、吸水率、尺寸、抗釉裂性項目。抽查合格率為89.6%(見圖3)。
圖3 陶瓷磚抽查合格率曲線
從以上質(zhì)量抽查的數(shù)據(jù)表明,雖然陶瓷片密封水嘴、陶瓷坐便器產(chǎn)品的質(zhì)量水平有較大幅度的提高,陶瓷磚產(chǎn)品的質(zhì)量水平總體質(zhì)量穩(wěn)定,但是,我們應(yīng)有清醒的認(rèn)識,雖然我們做出了很大努力,取得了很好的成績,然而無論是陶瓷磚、坐便器,還是陶瓷片密封水嘴的產(chǎn)品質(zhì)量,都還存在不盡人意的地方,還有相當(dāng)一部分的產(chǎn)品不合格。我們的質(zhì)量提升、質(zhì)量管理之路還任重道遠(yuǎn)。
目前,國內(nèi)外建筑陶瓷發(fā)展主要有4個方向:節(jié)能減排、表面處理技術(shù)、生產(chǎn)過程自動化、建筑陶瓷部品化。
1)節(jié)能減排的研究方向包括:陶瓷磚薄型化、短流程生產(chǎn)技術(shù)、免燒施釉技術(shù)、原料均化和劣質(zhì)原料的使用、減少拋光和切削、利廢型建筑陶瓷等6個子方向。陶瓷磚薄型化的發(fā)展目前主要有3條思路:陶瓷薄板、超薄外墻磚、地磚和墻磚減薄。在這3條思路的引導(dǎo)下,目前已經(jīng)制作出厚度為3~6mm,寬度達(dá)1.2m,長度為1.8m,甚至可以隨意延伸、具有韌性、內(nèi)含無機(jī)纖維的陶瓷板產(chǎn)品,外墻磚已經(jīng)制作出厚度為3.5~5.5mm的超薄外墻磚產(chǎn)品,地磚和墻磚已經(jīng)把減薄15%~20%作為減薄目標(biāo),正在工藝技術(shù)、裝備技術(shù)、可靠性方面進(jìn)行基礎(chǔ)研究;同時,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/TC 189也成立了薄型磚技術(shù)委員會,2012年11月在日本審議通過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。短流程生產(chǎn)的核心技術(shù)主要是使用大型干法造粒機(jī)和流化床來代替建筑陶瓷的主要電耗工序球磨工序和重要能耗工序噴霧干燥工序,由于能源的緊缺,世界各國均在考慮更加節(jié)能的工序設(shè)計,短流程是探索的一條主要方向,由于我國壓磚機(jī)布料技術(shù)的創(chuàng)新,目前我國處于領(lǐng)先水平。免燒施釉技術(shù)是指通過高壓靜電噴涂方式將無機(jī)粉料噴涂于素坯之上的工藝過程,可以減少有釉陶瓷磚的釉燒工序。原料均化技術(shù)主要是通過料性的不同和產(chǎn)地不同,建立不同工藝過程的大型標(biāo)準(zhǔn)化原料加工基地,可以借鑒水泥行業(yè)或其他礦產(chǎn)行業(yè)的原料均化技術(shù),確保建立在礦山的原料加工廠直接供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化原料,這樣會大幅提高原料的使用效率,同時又能保證后續(xù)工序的穩(wěn)定,為了進(jìn)一步提高行業(yè)的自動化水平做出貢獻(xiàn)。目前我國與意大利、西班牙等建筑陶瓷行業(yè)發(fā)達(dá)國家相比尚有很大差距,后者在工廠基本上不再設(shè)原料加工車間;值得一提的是,廣東蒙娜麗莎新型材料集團(tuán)有限公司張旗康先生提出的兩次平鋪、一球多池、多池一缸、一塔多倉、多倉一帶等6步驟8次預(yù)混的原料均化技術(shù)也是一種行之有效的實用技術(shù),值得推廣。劣質(zhì)原料的使用主要是尋求多種配方方案,力求以劣質(zhì)粘土和頁巖等為主要原料生產(chǎn)陶瓷產(chǎn)品,通過以劣質(zhì)原料做底料、優(yōu)質(zhì)原料做面料的方案,可以解決使用劣質(zhì)原料的問題。另外,推廣上釉磚,減少通體磚也屬于這一方向。目前,西班牙和意大利在這一方面也領(lǐng)先于我國,尤其是西班牙,使用劣質(zhì)原料制作出了裝飾效果非常好的高檔瓷磚,這一方面,也值得我國同行學(xué)習(xí)。我國生產(chǎn)的拋光磚及大規(guī)格上釉磚產(chǎn)品在拋光、切邊工序中消耗了大量電能,同時切削廢料也難以回收使用,需要通過產(chǎn)品調(diào)整逐漸減少產(chǎn)量。利廢型建筑陶瓷主要是使用固體工業(yè)廢棄物、建筑垃圾生產(chǎn)建筑衛(wèi)生陶瓷及類似制品,其中需要考慮廢陶瓷磚或不合格磚加工后再使用,這一方面,我們已經(jīng)做了大量嘗試,還需要進(jìn)一步規(guī)范化,并研究制作附加值高的產(chǎn)品的可能性。輕質(zhì)陶瓷板、發(fā)泡陶瓷保溫板制作使用了一定的工業(yè)廢棄物,同時又具備了保溫絕熱、吸收噪聲等諸多優(yōu)點,是我們需要探討的發(fā)展方向。
2)表面處理技術(shù)的研究方向包括:防滑性研究、耐污染性研究、表面硬度和耐磨性的研究、表面裝飾效果的研究。防滑性研究的課題主要致力于陶瓷磚表面的性狀和使用環(huán)境的匹配性,最終研究成果應(yīng)當(dāng)給性狀不同的磚分別規(guī)定適當(dāng)?shù)氖褂脠鏊?;耐污染性的研究,是針對如何減小表面開口氣孔,從而降低污物的附著能力;表面硬度和耐磨性的研究,該方面的研究要求對陶瓷磚表面的相態(tài)組成和礦物組成進(jìn)行深入的研究,2012年鷹牌陶瓷“晶聚合”技術(shù)將微晶玻璃復(fù)合板的莫氏硬度提高到了一個新的高度,屬于這方面的研究成果。表面裝飾效果主要有仿石、仿皮、仿布、金屬光澤、貝殼光澤、仿古效果等,依賴于色釉料配方技術(shù)、各種拋光技術(shù)、各種布料技術(shù)、各種印花技術(shù)(包括目前比較前沿的噴墨打印技術(shù))等,這是目前國際陶瓷磚行業(yè)創(chuàng)新最活躍的部分。2012年底全國運(yùn)行的噴墨打印機(jī)將超過500臺,這為科技工作者帶來一個新的課題——噴墨打印墨水國產(chǎn)化,將成為2013年技術(shù)創(chuàng)新的熱點。
3)自動化水平提升的重點包括:連續(xù)式球磨機(jī)、窯頭窯尾監(jiān)控、成品分選、檢驗、包裝等工序,更加成熟的生產(chǎn)線在線監(jiān)測系統(tǒng)、在線分選檢驗系統(tǒng)和在線包裝系統(tǒng),可以大大降低對勞動力的需求。而原料均化程度的提升將是連續(xù)式球磨機(jī)的使用及全自動檢測系統(tǒng)發(fā)展的先決條件。
4)建筑陶瓷部品化是未來建筑陶瓷重要發(fā)展方向之一。部品化的意義在于住宅裝修所需的部件和材料經(jīng)過模數(shù)化設(shè)計后,全部在工廠的標(biāo)準(zhǔn)流水線上生產(chǎn)。建筑陶瓷生產(chǎn)過程的標(biāo)準(zhǔn)化已經(jīng)達(dá)到一個較高的水平,然而,其使用過程距離部品化還甚遠(yuǎn)。目前,已經(jīng)有公司嘗試把外墻磚、粘結(jié)材料、防水層、保溫層等直接做成4m×8 m掛板,使用建筑機(jī)械直接安裝在外墻,雖然屬于新事物,應(yīng)當(dāng)審慎地看待其發(fā)展,但是畢竟給行業(yè)提供一個新的發(fā)展思路,同時也啟發(fā)廣大建筑陶瓷生產(chǎn)廠家可把產(chǎn)業(yè)鏈向使用、裝修、甚至設(shè)計方向延伸。
目前,國內(nèi)外衛(wèi)生陶瓷發(fā)展主要定向于5個發(fā)展方向:輕量化、節(jié)水、生產(chǎn)過程自動化、表面處理技術(shù)、復(fù)合材料及替代材料的研發(fā)。
1)衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量越做越重,資源消耗嚴(yán)重。建議提倡:生產(chǎn)和使用單件質(zhì)量不超過40kg的連體坐便器、不超過25kg的分體坐便器(不含水箱)、不超過15 kg的斗式小便器、不超過20kg的蹲便器、不超過20kg的洗面器。并逐步引導(dǎo)消費者接受這一消費觀念,最終達(dá)到減少原料消耗的目的。
2)“節(jié)水”似乎是衛(wèi)生陶瓷永恒的主題。僅就產(chǎn)品設(shè)計而言,我國坐便器樣品的節(jié)水能力已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。已經(jīng)具備設(shè)計出澳大利亞WELS五星級水效等級的產(chǎn)品和美國HET高效節(jié)水型產(chǎn)品的技術(shù)能力。但是需要說明的是,不能因此就認(rèn)為我國節(jié)水型坐便器產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)可以定為大檔4.8L。在美國、加拿大,坐便器以虹吸式為主,單檔高效節(jié)水型產(chǎn)品以4.8L為上限,對于雙檔則是“一大兩小”平均值以4.8L為上限,即雙檔6 L/4.2L為高效節(jié)水型產(chǎn)品;而對于歐洲、澳大利亞,坐便器以分體式(沖落式)為主,雙檔坐便器用水量可以達(dá)到4.5L/3L,但是試驗方法有很大差異。所以,目前節(jié)水坐便器努力的目標(biāo)仍是雙檔虹吸式6L/4.2L,單檔虹吸式4.8L,雙檔沖落式4.5L/3L,單檔沖落式4.0L。另外,受制于成形工藝和質(zhì)量控制能力的限制,我國水箱、排水管道、水封的均一性與先進(jìn)國家有一定的差距,造成同一款產(chǎn)品用水量波動很大,有的甚至達(dá)到1~1.5 L,所以“節(jié)水”另外一個努力方向是通過工藝過程改進(jìn)和質(zhì)量控制能力提升,把用水量波動控制到0.5L以內(nèi)。
3)生產(chǎn)過程自動化是目前本行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中所研究的主要課題。自動化過程包括原料均化和制備技術(shù)、注漿成形技術(shù)和干燥技術(shù)3個方面。原料的均化與建筑陶瓷問題相同,不再贅述。在這方面,河南長葛地區(qū)已經(jīng)著手規(guī)劃大型原料生產(chǎn)基地,已經(jīng)邁出了實際的一步。注漿技術(shù)的自動化經(jīng)過咸陽陶瓷研究設(shè)計院接連承擔(dān)的“八五”攻關(guān)項目和“九五”攻關(guān)項目的成果的轉(zhuǎn)化,已經(jīng)在我國取得了長足的進(jìn)步,目前已經(jīng)有少數(shù)衛(wèi)生陶瓷裝備制造企業(yè)具備了全自動壓力注漿機(jī)組制造能力,但是目前由于模具技術(shù)和原料均化工藝技術(shù)的落后,推廣仍然很困難。傳統(tǒng)的衛(wèi)生陶瓷模具及坯體干燥過程需要高溫高濕的環(huán)境,使得勞動環(huán)境非常惡劣,干燥周期很長,占用了很大的空間,同時消耗了大量的能源,能源使用效率也非常低,所以干燥技術(shù)創(chuàng)新也是目前技術(shù)工作的重點,在這一方面我國與國際水平也有很大差距。
4)衛(wèi)生陶瓷表面處理技術(shù)主要包括超平滑自潔釉面技術(shù)、非釉質(zhì)表面處理技術(shù)和表面修補(bǔ)技術(shù)。有自潔功能的“智潔釉”為日本TOTO首創(chuàng),目前國內(nèi)技術(shù)也已接近于日本技術(shù),主要是通過釉面的超平滑效果來解決掛污的問題和通過在釉面中重金屬離子的分解來提高表面抑菌效果。關(guān)于非釉質(zhì)表面處理,武漢理工大學(xué)也嘗試過使用有機(jī)的樹脂材料使得衛(wèi)生陶瓷表面更加豐富多彩并且有彈性,潮州的企業(yè)也曾做過此類嘗試,目前尚未成為成熟產(chǎn)品。表面修補(bǔ)技術(shù)是衛(wèi)生陶瓷大有可為的一項技術(shù),衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品一般有15%的不合格率,其中10%左右為表面落臟等缺陷,目前多使用打磨噴釉回?zé)墓に嚕哪芫薮?,比較前沿的是采用激光修補(bǔ)技術(shù)、局部回?zé)扪a(bǔ)技術(shù)及有機(jī)噴涂修補(bǔ)技術(shù),但是技術(shù)成熟度有待提升,目前并未在行業(yè)中大規(guī)模推廣使用。
5)復(fù)合材料及替代材料的研發(fā)是衛(wèi)生陶瓷(衛(wèi)生潔具)發(fā)展的又一方向。目前已經(jīng)嘗試用亞克力、樹脂-硅灰石、樹脂-石灰石、密胺樹脂材料以及由上述材料結(jié)合陶瓷材料的衛(wèi)生潔具在行業(yè)內(nèi)出現(xiàn),這種產(chǎn)品裝飾效果非常好,并且排水量非常穩(wěn)定,也是一類有發(fā)展前途的產(chǎn)品。另外,將家具與衛(wèi)浴產(chǎn)品合二為一的木材、陶瓷、玻璃鏡組合的浴室柜產(chǎn)品也已經(jīng)成為本行業(yè)的主流產(chǎn)品。
衛(wèi)浴產(chǎn)品中最主要的五金水嘴類產(chǎn)品,目前主要發(fā)展趨勢是解決無鉛銅的使用問題、智能化和表面處理的問題。目前在歐洲和北美地區(qū)對水嘴的材料提出了嚴(yán)格要求,如美國AB1953法令要求2012年出口美國的產(chǎn)品必須使用無鉛銅。但是在我國,無鉛銅的使用量不到5%,而我國的銅加工技術(shù)也難以保證無鉛銅的供應(yīng),目前我國30%的水嘴出口北美和歐洲地區(qū),這就給整個產(chǎn)業(yè)帶來了非常大的貿(mào)易風(fēng)險。所以如何制造無鉛銅及如何在低壓鑄造中使用無鉛銅,是五金衛(wèi)浴類產(chǎn)品所面對的關(guān)鍵課題。這涉及到金屬材料和金屬材料加工技術(shù)等多個學(xué)科。
智能化問題目前的發(fā)展趨勢是如何確保水嘴出水口的水溫恒定。恒溫水嘴的研究在國外起步于21世紀(jì)初,近年來,福建省南安地區(qū)的企業(yè)使用記憶合金與可以無極調(diào)整的彈簧使得水嘴出水口的水溫能夠在一定范圍內(nèi)自由設(shè)定,出水口水溫變化不超過設(shè)定水溫的±3℃。另外,控制距離可以精確調(diào)整的非接觸式水嘴也是一個重要的研究方向。衛(wèi)浴產(chǎn)品的表面處理技術(shù)目前也是一個非?;钴S的研究領(lǐng)域,這方面需要解決的問題主要是美觀、牢固、良好的耐腐蝕性和低污染的工藝過程。
功能化即賦予建筑衛(wèi)生陶瓷除了裝飾效果以外更多的功能,陶瓷磚與太陽能薄膜、光觸媒、高效除菌、防靜電、熒光等技術(shù)結(jié)合,已經(jīng)衍生出一系列產(chǎn)品;具有自潔功能、體檢功能,利用負(fù)壓回吸及臭氧除臭、除菌的功能化衛(wèi)生潔具,具有智能感應(yīng)開啟、自動溫控調(diào)節(jié)及恒溫功能的衛(wèi)浴制品也是目前發(fā)展的重要方向之一。通過對交叉學(xué)科的研究以及對客戶分析,結(jié)合各種科技的發(fā)展成果,進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新,是未來需要考慮的產(chǎn)品發(fā)展思路。
我國目前在建筑陶瓷各個工序中所使用的主要裝備技術(shù)水平評價如下:
3.1.1 原料制備工序
廣義上的建筑陶瓷包括陶瓷磚、陶瓷板、干掛空心陶板、輕質(zhì)板、琉璃瓦、陶瓷保溫材料等。成形方法有干壓成形法和擠壓成形法,其原料制備包括原料進(jìn)倉到形成粉料或泥餅。
對于干壓成形的建筑陶瓷而言,目前原料制備裝備主要包括球磨機(jī)、柱塞泵和噴霧干燥塔。目前意大利、西班牙等陶瓷強(qiáng)國均大量使用連續(xù)式球磨機(jī),單位物料能耗降低15%~20%,占地面積小,漿料均勻性高,人工需求量少,可以實現(xiàn)信息化管理。我國目前采用間歇式球磨機(jī),最多在物料軟硬分磨及研磨程序上進(jìn)行一些技術(shù)革新。其原因主要受制于我國陶瓷原料的均化水平,均化程度提高后,可以考慮大量使用連續(xù)式球磨機(jī)。
由于干壓成形的建筑陶瓷的濕法制粉能耗、水耗很大,目前以干磨機(jī)、干混系統(tǒng)、造粒機(jī)、流化床為核心設(shè)備的干法制粉技術(shù)已經(jīng)成為全球陶瓷行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的熱點,國家科技部已經(jīng)把該技術(shù)列為“十二五”重大科技支撐項目,委托咸陽陶瓷研究設(shè)計院承擔(dān)。
噴霧干燥塔與柱塞泵技術(shù)我國已經(jīng)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
3.1.2 成形工序
目前,我國陶瓷磚壓磚機(jī)制造水平已經(jīng)居于世界前列,產(chǎn)量已經(jīng)穩(wěn)居全球之首,由于我國拋光磚生產(chǎn)技術(shù)的長足發(fā)展,壓磚機(jī)布料技術(shù)已經(jīng)在引導(dǎo)世界陶瓷磚布料技術(shù)的發(fā)展,這是值得驕傲地事情。同時,值得說明的是,我國壓磚機(jī)模具技術(shù)還有待進(jìn)一步提升。另外,用于監(jiān)控坯體4個頂角厚度變化的在線監(jiān)測裝備在意大利已經(jīng)普遍使用,值得同行學(xué)習(xí)。壓磚機(jī)工序的收塵系統(tǒng),目前國內(nèi)發(fā)展還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,值得探討。
就擠出成形建筑陶瓷制品而言,目前我國擠出機(jī)使用壽命、擠出模頭設(shè)計與德國、意大利發(fā)達(dá)國家有很大差距,值得進(jìn)一步研究探討。
3.1.3 印花施釉工序
目前我們在絲網(wǎng)、輥筒、膠輥印刷方面已經(jīng)與先進(jìn)陶瓷制造國家持平,并且已經(jīng)有宏宇陶瓷持有專利的三維膠輥印刷技術(shù),這在世界上也算是突破。
目前我們大力推進(jìn)的噴墨打印裝備還很落后,尤其在打印噴頭等核心部件、以及配套使用的打印墨水方面,其基本由國外壟斷,這需要我們集成創(chuàng)新,學(xué)習(xí)其他行業(yè)的技術(shù),引用到我們行業(yè)以實現(xiàn)裝備能力提升。
3.1.4 燒成工序
我國的輥道窯生產(chǎn)技術(shù)已很成熟,在廣西桂平已經(jīng)有世界上最長的500m的輥道窯,但是其使用壽命、溫場均勻度、氣氛控制、能耗水平與國外還有一定差距。這需要在耐火材料、燒嘴設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計方面進(jìn)行更深入的研究。
3.1.5 磨邊和拋光
由于我國產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以拋光產(chǎn)品和磨邊產(chǎn)品為主,在拋光機(jī)和磨邊機(jī)裝備制造方面穩(wěn)居國際前列,但是由于拋光磨邊增加了產(chǎn)品能耗,又對物料提出較高的要求,所以其并非鼓勵的發(fā)展方向。
3.1.6 包裝和在線檢測系統(tǒng)
我國勞動力成本近幾年增長很快,對于勞動力需求量最大的工序——成品檢驗和包裝工序壓力很大,所以近幾年該裝備也成為建筑陶瓷裝備發(fā)展的熱點之一。但是,目前國內(nèi)此設(shè)備還不完全成熟,與國外裝備質(zhì)量有一定的差距。該類設(shè)備技術(shù)含量有限,相信近2年內(nèi)就能達(dá)到世界水平。
目前我國衛(wèi)生陶瓷各工序中所使用的主要裝備技術(shù)水平評價如下:
3.2.1 原料制備工序
目前,我國衛(wèi)生陶瓷行業(yè)的原料制備技術(shù)仍然比較原始,礦山開采沒有合理規(guī)劃,往往不同批次之間成分、水分、雜質(zhì)等差異都較大,運(yùn)輸?shù)焦S以后,多數(shù)泥料和砂石露天堆放,風(fēng)吹日曬,均無防護(hù),受天氣影響很大,泥漿性能不穩(wěn)定,導(dǎo)致后續(xù)工藝的注漿性能、干燥性能、燒成性能等均不穩(wěn)定,成品批次之間,變形、尺寸偏差都很大。日本東陶公司的質(zhì)量方針是“精品、均質(zhì)”,在我國,精品可以做得出來,然而,均質(zhì)的要求卻達(dá)不到。這也是我國衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量落后于國際知名品牌的主要原因。
規(guī)模較大的衛(wèi)生陶瓷廠目前都采用硬質(zhì)料球磨,軟質(zhì)料在漿池中化漿過篩,后在混合漿池中混合攪拌陳腐;有些工廠建立了壓濾工序,將軟質(zhì)泥料處理成濾餅后加入混合漿池化漿備用;潮州有很多瓷泥廠,把軟質(zhì)料做成泥餅、泥球后出售,廣東以外的一些衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)廠家的部分原料就是采用這種形式;也有部分瓷泥廠直接做成配方泥,到工廠后加水、電解質(zhì)后調(diào)漿就可使用。后兩種模式是對原料均化的初步嘗試,值得進(jìn)一步研究與規(guī)劃開采相結(jié)合的大形原料均化基地的模式。
原料制備目前涉及到的裝備包括:壓濾機(jī)、漿池、攪拌機(jī)、球磨機(jī)、泥漿罐、輸漿泵、振動篩、除鐵系統(tǒng)等,均屬于產(chǎn)業(yè)化比較成熟的設(shè)備。
3.2.2 成形工序
成形工序是目前最具創(chuàng)新活力的工序之一。目前常見的工藝及裝備包括常壓地攤式澆注、微壓組合澆注、低壓快排水、壓力注漿,與脫坯脫模結(jié)合后演化出機(jī)械化注漿,在東南亞也有使用類似陶瓷磚的干壓成形技術(shù)生產(chǎn)無溢水通道的臺下盆產(chǎn)品的成形技術(shù)。
常壓地攤式成形適用于成形模具模塊很多的器形復(fù)雜的產(chǎn)品。其優(yōu)點是:一次性投資少、靈活多變、模具更換方便,適用于小型工廠、小批量產(chǎn)品、定制產(chǎn)品、大型連體坐便器等產(chǎn)品;其缺點是:勞動強(qiáng)度大、對工人技術(shù)水平及熟練程度依賴度高、工作效率低、個人勞動生產(chǎn)率低、注漿周期長。
微壓組合澆注也稱立式澆注線、上線等,20世紀(jì)80年代由咸陽陶瓷研究設(shè)計院消化吸收國外技術(shù)后向全行業(yè)推廣。其優(yōu)點是:產(chǎn)品生產(chǎn)批量大,勞動強(qiáng)度有所降低,產(chǎn)品一致性得到了提升,個人勞動生產(chǎn)率較高。其缺點是:模具更換困難、干燥周期長等。適用于批量較大、模具模塊較少的的坐便器、水箱、洗面器產(chǎn)品。
機(jī)械化注漿是在微壓組合澆注基礎(chǔ)上增加脫模系統(tǒng)、坯體轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)后形成的工藝過程,能夠較大地降低組合澆注的勞動強(qiáng)度。
低壓快排水可以說是一種過渡工藝,通過高位罐增加泥漿壓力減少注漿時間,通過在模具中布設(shè)的排水通道內(nèi)加壓,排除模具中吸收的水分,以實現(xiàn)減少模具干燥時間,從而縮短注漿周期,與微壓組合澆注相比,注漿周期(包括模具干燥)縮短一半,適用產(chǎn)品基本一致。
壓力注漿技術(shù)和裝備是咸陽陶瓷研究設(shè)計院承擔(dān)的國家“九五”攻關(guān)科技成果,20世紀(jì)末由于勞動力成本壓力很小,未得到進(jìn)一步推廣。時至今日,勞動力成本迅速上升,壓力注漿技術(shù)可望得到大范圍推廣和應(yīng)用。壓力注漿使得注漿周期(含模具干燥時間)由約2h、每天1班注漿一次提高到20~40min,無需模具干燥時間,坯體含水率低,干燥變形和燒成變形減小,成品合格率明顯提升,生產(chǎn)效率大大提高,勞動強(qiáng)度大幅度降低,占地面積小,是一種實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級的關(guān)鍵技術(shù)。目前壓力注漿仍有以下問題需要解決:泥漿適應(yīng)性,模具材料配方、維護(hù)保養(yǎng),配套裝備。另外,由于該裝備脫模自由度的限制,只能制造6塊模具以內(nèi)成形的產(chǎn)品,如簡單坐便器(水圈需單獨成形后粘接)、洗面器、水箱等產(chǎn)品,尤其是水箱和薄邊盆,脫模只需兩個自由度,變形要求高,最為適用。并且該設(shè)備一次性投資大、模具昂貴,適用于批量很大的產(chǎn)品。
3.2.3 模具制造工序
該工序包括:原胎制作、翻制母模、制作工作模。該工序目前自動化程度非常低,裝備水平進(jìn)一步提升空間很大。
科勒、東陶、美標(biāo)等少數(shù)企業(yè)使用計算機(jī)輔助設(shè)計及數(shù)控機(jī)床為核心的原胎制作工藝,由于衛(wèi)生陶瓷原胎需要更多的加工自由度,數(shù)控機(jī)床需要龐大的軟件系統(tǒng)支持,更需要熟悉軟件使用、產(chǎn)品造型設(shè)計、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計人員以及熟悉尺寸收放和支撐結(jié)構(gòu)的熟練工組成的技術(shù)團(tuán)隊協(xié)同作業(yè),這些對管理技術(shù)及人員素質(zhì)要求很高,使用成本也很高,所以目前在本土衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)企業(yè)中很少使用。本土企業(yè)大多數(shù)仍延用師徒工作室的原胎開發(fā)模式。隨著勞動力資源的進(jìn)一步緊缺,這種高度依賴技工經(jīng)驗的模式已經(jīng)走到盡頭,需要盡快開發(fā)出適用于現(xiàn)狀的原胎制作工藝。翻制母模及制作工作模的工藝仍以手工及半機(jī)械化為主,裝備水平提升空間很大。
3.2.4 修坯工序
目前,該工序仍以人工修坯為主,尤其是以地攤式成形及模具使用次數(shù)嚴(yán)重超標(biāo)的組合澆注脫坯后的產(chǎn)品,修坯工作量非常大。該工序是粉塵污染嚴(yán)重的工序之一,尤其是干法修坯,長期在此環(huán)境中作業(yè),會導(dǎo)致嚴(yán)重的職業(yè)病——塵肺。希望廣大技術(shù)人員針對該工序做好研究工作,開發(fā)出經(jīng)濟(jì)實用、安全環(huán)保的自動化或半自動化裝備以解決工人的勞動保護(hù)問題。
3.2.5 干燥工序
目前,衛(wèi)生陶瓷企業(yè)的干燥工藝包括濕坯干燥、模具干燥、釉坯干燥3個方面。企業(yè)通常采用的干燥方式包括:自然干燥、車間高溫高濕環(huán)境受控干燥、干燥室干燥、隧道式干燥器、少空氣干燥、注漿線局部隔離干燥。
粘土的性能、干燥環(huán)境的溫度濕度、坯體表面空氣的流速是決定干燥速率、坯體厚度方向含水率梯度和干燥開裂與否的主要控制條件。廣東省潮州地區(qū)的優(yōu)質(zhì)粘土、常年處于高溫高濕的條件使得自然干燥成為可能,但是環(huán)境條件波動仍然會引起質(zhì)量不穩(wěn)定。全國多數(shù)衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)企業(yè)仍然采用在成形車間加濕加溫、增加風(fēng)扇來實現(xiàn)受控干燥,但是同時帶來作業(yè)環(huán)境惡劣的現(xiàn)狀,車間不同區(qū)域以及不同時段注漿成品率波動仍然很大,干燥周期也依然很長。20世紀(jì)末,在吸收國外干燥裝備的基礎(chǔ)上,開發(fā)出少空氣干燥器,實現(xiàn)了環(huán)境條件的精確控制,注漿成品率得到了穩(wěn)定和提高,干燥周期也大大縮短。在組合澆注生產(chǎn)線上模具無法自由移動,石膏模具干燥時間長也成為阻礙生產(chǎn)效率的主要因素,基于該項需求,有少數(shù)公司在模具干燥階段對組合澆注線采取了隔離措施,只對隔離區(qū)域的模具通過加大空氣流速升高溫度的方式進(jìn)行干燥,這樣使得模具干燥時間大大縮短,作業(yè)環(huán)境也得到了明顯改善。干燥室和隧道式干燥器通常在施釉后入窯前的干燥工序使用。
干燥工序的工藝和裝備改進(jìn)仍需關(guān)注于解決干燥周期過長、作業(yè)環(huán)境惡劣、復(fù)雜器型干燥成品率、窯爐預(yù)熱利用的問題。
3.2.6 施釉工序
與修坯工序一樣,施釉工序也是粉塵污染嚴(yán)重、易造成“塵肺”的工序之一。目前行業(yè)仍以手工噴釉為主。手工噴釉所使用的裝備主要是噴釉柜和噴槍??紤]用自動化噴釉機(jī)械手來替代手工施釉也是行業(yè)內(nèi)技術(shù)發(fā)展需要考慮的焦點問題之一。
20世紀(jì)90年代,噴釉機(jī)械手已經(jīng)進(jìn)口使用,國內(nèi)也已經(jīng)研制開發(fā)出實用性較好的噴釉機(jī)械手,但目前仍未大規(guī)模推廣,勞動力成本與裝備投資費用的博弈、釉漿質(zhì)量、設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)、軟件系統(tǒng)是制約發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。隨勞動力成本的進(jìn)一步上升,噴釉機(jī)械手的進(jìn)一步優(yōu)化、推廣,使用勢在必行。另外,在施釉工序,作業(yè)環(huán)境的粉塵污染的處置也將是一個重要課題,這無論對勞動保護(hù)還是對釉面質(zhì)量的提高都非常重要。
3.2.7 燒成工序
目前大型和中型的衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)企業(yè)大多使用寬斷面隧道窯生產(chǎn),配梭式窯進(jìn)行修補(bǔ)回?zé)?;潮州小型企業(yè)多使用梭式窯燒成;河南少數(shù)企業(yè)使用輥道窯燒成。
我國的各種窯爐生產(chǎn)技術(shù)已很成熟,但是其使用壽命、溫場均勻度、氣氛控制、能耗水平與國外還有一定差距。另外,窯爐中富氧、全氧燃燒技術(shù)尚未采用,尾氣硫化物、氮化物沒有處理,適用于釉面缺陷修補(bǔ)的局部高溫處理尚在探索中,這都將是下一步需要解決的問題。
3.2.8 輔助設(shè)備
輔助設(shè)備包括上述工序中未涉及的生產(chǎn)線連接裝置(吊載車、裝窯車、運(yùn)坯車、吊籃、托輥、窯車、裝窯裝置、坯體轉(zhuǎn)運(yùn)叉車)、生產(chǎn)過程檢測和監(jiān)測裝置(含在線檢測系統(tǒng))、環(huán)境溫濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)、檢測設(shè)備、包裝設(shè)備、生產(chǎn)線專用工具等。目前輔助設(shè)備在每家企業(yè)的使用情況差別比較大,各個年代的裝置共存。雖然不屬于核心生產(chǎn)設(shè)備,然而這些設(shè)備卻在維護(hù)生產(chǎn)線正常運(yùn)轉(zhuǎn)、提高工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量、減低勞動強(qiáng)度中起著不可忽視的作用,而且,這些設(shè)備也是近些年企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造所關(guān)注的焦點,具有很大的發(fā)展空間。
習(xí)近平總書記在“十八大”上指出“空談?wù)`國、實干興邦”,高的質(zhì)量需要更好的技術(shù)和更加先進(jìn)的裝備來支撐。咸陽陶瓷研究設(shè)計院正與行業(yè)同仁致力于打造一個面向建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)的公共服務(wù)技術(shù)平臺和技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟。借助這個平臺,廣泛吸納行業(yè)技術(shù)精英們參與于各類項目的研發(fā)之中,將獲得的成果與全行業(yè)共享,促進(jìn)行業(yè)更加迅速、良性發(fā)展。