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摘要:本文介绍了一种高效节水座便器的研制,并详细列出了该产品在开发与生产中出现的问题与相应的解决措施,为卫生陶瓷企业进一步开发节能产品提供借鉴。
关键词:座便器;节水
1前 言
当前,国内卫生陶瓷企业遇到较大的困难。一是由美国次贷危机引发的金融危机席卷全球,已影响到我国的实体经济,使陶瓷产品的出口受到一定程度的影响;二是国内卫生陶瓷市场供大于求、市场竞争日趋激烈;三是原材料、燃料、水、电、劳动力价格持续走高,使生产成本加大;四是我国卫生洁具的出口目的地主要是美加市场,而这些地区由于受金融风暴的影响较大,对座便器的进口提出了更严格、更苛刻的要求,不但要求用水量越来越少,而且要求是粗管径的;同时监督检测项目越来越多,标准也越来越严,故粗管径高效节水座便器很受客户青睐,成为市场卖点和企业开发的重点。在这种市场形势下,企业只有顺应时代潮流,满足用户和市场需求,开发优质、高效节水、高附加值的产品,才能赢得用户、占领市场,这同时也是卫生陶瓷企业走出困境、提高经济效益的重要途径。
根据市场调研,经过近一年的研究,我们成功开发出一种粗管径、豪华型(超长超高、庄重大方)一次成形的座便器,该座便器冲力大、排污强劲有力、污物排出彻底,远远高于美国高效节水座便器(HET)标准的要求,目前已投入大批量生产,承接客商大量定货。现将该座便器的开发研制生产过程作一简介。
2开发目标与要求
我们所开发的产品是根据客商定货提供的外形图纸来开发加工的,其基本要求是:
(1) 产品为分体式,座便器和水箱共2件;
(2) 组合外型尺寸为:长×宽×高=710mm×375mm×420mm;本品为加长型产品,便器盖长度(A1)为470mm,座便器高度为420mm;
(3) 座便器的排污形式为下排水,排污尺距(墙距)为305mm(即12inch);
(4) 产品的结构形式为喷射虹吸式;
(5) 水封面积要求在200mm×100mm以上;
(6) 用水量要求为≤6L。φ19mm小球,放置100个排出≥90个;味增(豆泥模拟便条)通过≥7条(≥350g);
(7) 粗管道,应通过φ48mm的检测球体;
(8) 其它依据GB6952-2005规定。
3设计思路
通过对市场进行调研,发现市场上有外型相近的产品,但其生产工艺复杂,是地摊粘接生产,产量低,质量不易保证。我们开发此产品,首先要保证产品的外型美观,顺应市场的流行趋势,让用户易于接受;各种尺寸满足客商的要求,使产品外型豪华、庄重大方;座便器与水箱、水箱与水箱盖做到齐口吻合,以体现整套产品的流线型统一;其次,采用目前卫生陶瓷行业成熟的组合立式浇注成形工艺,一次成形,确保质量,且可以大批量生产,有利于生产安排;产品的沟槽处做成圆弧形,以利于取模取坯;第三,通过在产品管道的结构上仔细研究,充分借鉴我公司开发喷射虹吸式座便器的经验,设计出排污功能优良的座便器管道;第四,在管道水路结构设计上,我们仔细研究了水路走向,巧妙设计制作,尽可能地缩短水流流程和减小摩擦阻力,以加大排污冲力;第五,为适合立式组合浇注成形,考虑到本品是加长加高型产品,体积较大,我们重新设计了模型内外部结构,改制了立浇线小车,使模具与立浇车吻合,且防止模型的变形,延长模型的寿命;第六,将标准管道加粗,确保成品的有效内径由42mm增加到53mm,顺畅通过直径为48mm的实心球体;同时增加双水封,增强隔臭效果,加大排污冲力。
4成形操作
(1) 工艺操作程序
清理模型→合模→微压注浆→吸浆→放浆→微压巩固→开模→湿坯扎眼找裂→翻模→取坯→湿坯再修整→干燥→刷坯
(2) 产品成形特点
座便器、水箱、水箱盖均为立浇生产。本项目开发的座便器与我公司其他普通座便器相比,由于又长又高、产品体积大,给成形生产操作带来很大的难度。在坯体存放、搬运过程中要轻拿轻放,且要有防护措施,以减少破损;由于管道有双水封,放浆完成后必须堵死所有放浆通道,以防止漏气,否则会影响便器的排污功能。
5生产工艺参数
5.1 坯料的化学成分
采用我公司现成的泥料,其化学成分见表1。
5.2 浆料的物理性能
所制得浆料的基本参数见表2。
5.3 釉料
采用我公司现成的釉料,采用压力施釉,釉层厚度为0.8～1.0mm。
5.4 模型
采用混合石膏粉制模,水膏比例为1:1.4,搅拌时间2～3min,模型经50℃左右干燥后使用。
5.5 成形工艺参数
成形室内温度:白天 28～30℃,夜间 32～36℃;
相对湿度:50%～60%;
吃浆厚度:双面部位 11～12mm, 单面部位 7～9mm;
吃浆时间:1.0～1.5h;
微压巩固压力:0.015～0.02MPa;
微压巩固时间:20～40min;
干燥周期:7d;
半成品刷坯时水分:小于2%。
5.6 烧成
采用我公司从意大利引进的宽断面燃气隧道窑,最高烧成温度为1160～1170℃,烧成周期14～17h。
6试验中所解决的关键技术
6.1 解决模型结构设计问题
外商提供的产品图纸属于豪华加长型座便器,如果能够成功生产,不仅可以提高产品产量,更重要的是还可提高工艺制造水平和产品档次。但由于该座便器体积大,上立浇组合浇注一次成形生产,工艺难度相当大。且产品体积大,必然造成模型体积偏大,这给模型返制、干燥、上线、使用都带来了很大影响。为此,我们将模型的重点受力部位适当加厚,模型底部做成台阶夹角120°左右,与立浇线小车相吻合。模型内部预埋特制钢筋件,一方面是为了增加强度,防止变形;另一方面,钢筋件上的定位螺杆能使模型和立浇车固定牢固,防止模型变形并有利于安全生产,完成正常翻模取坯操作。以上这些设计都对防止模型变形和开裂、延长其使用寿命起到很重要的作用。
6.2 解决产品崩裂问题
在产品小试过程中,产品锅内最低点(俗称弯子口)开裂较多,约占50%,造成大量废品。通过仔细分析得知,造成产品开裂的原因,一是胎型局部设计不合理,局部厚度过大或过小;二是成形操作不当。对此采取以下措施:
(1) 严格控制胎型模型尺寸,保持凹胎帽子尖(即锅内弯子口处)双面吃浆的厚度在10～11mm,既不能过薄也不能过厚,且两侧均匀一致,防止发生过厚崩裂或过薄开裂的现象;
(2) 改变弯子口处底裙立墙的角度,由170℃缩小到130℃;
(3) 成形操作时,适当延长模型上盖的揭模时间;
(4) 严禁刷湿坯。
通过实施以上措施,坯体崩裂问题基本得以解决。
6.3 解决箱盖不吻合问题
我们开发的这款卫生洁具,其水箱盖与水箱是齐口的,要求做到两者完美吻合。在开发试验初期,遇到过各种各样的困难,小试出来的产品箱盖极不吻合,且露出白边,严重影响产品质量。经多次修改胎型且反复跟踪试验,采取的主要措施有:
(1) 使胎型上箱盖子母口吻合;
(2) 湿坯用专用支子支上以防变形;
(3) 干坯修刷时要使箱盖匹配;
(4) 成品检验时要保证原箱配原盖,个别不匹配者,需打磨处理。
6.4 解决底盘装烧开裂问题
由于产品底部较大(长300m、宽260m),为避免中间烧裂,采用本坯垫烧的工艺。但随着产量的扩大,本坯垫用量较大,不能满足需求,且浪费泥料。我们通过增加加强筋、固定装窑位置、装窑前重点受力点刷抹氧化铝碱浆等措施,成功解决了装烧开裂的问题。
6.5 增强节水功能、加大排污冲力
对于喷射虹吸式座便器,要减少排污用水量,必须使从放水到产生虹吸的时间尽可能短,使喷射孔冲力大,瞬间虹吸抽力大。而这与座便器排污管道粗细、长短、水封高低、喷射口大小、圈眼位置、大小、数量、斜度等因素都有关系。我们利用本厂在排污管道方面丰富的设计经验,在借鉴国内外同类产品的基础上,仔细研究管道结构、水流走向等问题,对管道水路结构进行巧妙设计,使流向喷射孔的水不经过水圈,直泻而下冲向排污管道;尽可能地缩小水流流程、加大喷射冲力;同时对圈眼的大小、数量和喷射口的尺寸进行反复试验与测试,确定最佳方案,最终使该座便器具有高效节水、冲力大、污物排出彻底等性能,达到预定目标要求。产品在本厂内检测的情况见表3。
表中数据表明,本产品虹吸作用和排污用水量比同类产品有很显著的进步。该产品产生虹吸早,虹吸作用时间短、补水量少、用水量少、污物排出彻底、抽力大。特别是其粗管路能从根本上杜绝座便器的堵塞问题。模拟便条试验达到美标HET(高效节水)标准的要求,且小便时仅用4L水,节水效果显著。客户提出的苛刻定货要求全部达到,个别指标还优于标准要求。
7产品尺寸及功能
(1) 产品的外型尺寸、安装尺寸完全达到客户及设计目标的要求(测量结果略)。
(2) 产品检验执行GB6925-2005 《卫生陶瓷》国标,经国家建筑卫生陶瓷产品质量监督检验中心检测,同时增加HET检测,完全符合国标以及客户定货标准的要求,其主要指标见表4。
8结 论
该座便器突破了传统生产工艺的束缚,采用一次成形组合浇注生产。产品外观造型豪华庄重,集“粗管径”、“超长超高”、“高效节水”、“一次成形”、“双水封”为一体,实现了产品造型、内部结构与生产工艺的完美融合。该座便器因其造型新颖、排污功能优良深受用户的青睐,它的研制成功,推动了行业的技术进步,为座便器产品的更新换代,缓解当前卫生陶瓷企业的压力起到很大的作用。
关键词:座便器;节水
1前 言
当前,国内卫生陶瓷企业遇到较大的困难。一是由美国次贷危机引发的金融危机席卷全球,已影响到我国的实体经济,使陶瓷产品的出口受到一定程度的影响;二是国内卫生陶瓷市场供大于求、市场竞争日趋激烈;三是原材料、燃料、水、电、劳动力价格持续走高,使生产成本加大;四是我国卫生洁具的出口目的地主要是美加市场,而这些地区由于受金融风暴的影响较大,对座便器的进口提出了更严格、更苛刻的要求,不但要求用水量越来越少,而且要求是粗管径的;同时监督检测项目越来越多,标准也越来越严,故粗管径高效节水座便器很受客户青睐,成为市场卖点和企业开发的重点。在这种市场形势下,企业只有顺应时代潮流,满足用户和市场需求,开发优质、高效节水、高附加值的产品,才能赢得用户、占领市场,这同时也是卫生陶瓷企业走出困境、提高经济效益的重要途径。
根据市场调研,经过近一年的研究,我们成功开发出一种粗管径、豪华型(超长超高、庄重大方)一次成形的座便器,该座便器冲力大、排污强劲有力、污物排出彻底,远远高于美国高效节水座便器(HET)标准的要求,目前已投入大批量生产,承接客商大量定货。现将该座便器的开发研制生产过程作一简介。
2开发目标与要求
我们所开发的产品是根据客商定货提供的外形图纸来开发加工的,其基本要求是:
(1) 产品为分体式,座便器和水箱共2件;
(2) 组合外型尺寸为:长×宽×高=710mm×375mm×420mm;本品为加长型产品,便器盖长度(A1)为470mm,座便器高度为420mm;
(3) 座便器的排污形式为下排水,排污尺距(墙距)为305mm(即12inch);
(4) 产品的结构形式为喷射虹吸式;
(5) 水封面积要求在200mm×100mm以上;
(6) 用水量要求为≤6L。φ19mm小球,放置100个排出≥90个;味增(豆泥模拟便条)通过≥7条(≥350g);
(7) 粗管道,应通过φ48mm的检测球体;
(8) 其它依据GB6952-2005规定。
3设计思路
通过对市场进行调研,发现市场上有外型相近的产品,但其生产工艺复杂,是地摊粘接生产,产量低,质量不易保证。我们开发此产品,首先要保证产品的外型美观,顺应市场的流行趋势,让用户易于接受;各种尺寸满足客商的要求,使产品外型豪华、庄重大方;座便器与水箱、水箱与水箱盖做到齐口吻合,以体现整套产品的流线型统一;其次,采用目前卫生陶瓷行业成熟的组合立式浇注成形工艺,一次成形,确保质量,且可以大批量生产,有利于生产安排;产品的沟槽处做成圆弧形,以利于取模取坯;第三,通过在产品管道的结构上仔细研究,充分借鉴我公司开发喷射虹吸式座便器的经验,设计出排污功能优良的座便器管道;第四,在管道水路结构设计上,我们仔细研究了水路走向,巧妙设计制作,尽可能地缩短水流流程和减小摩擦阻力,以加大排污冲力;第五,为适合立式组合浇注成形,考虑到本品是加长加高型产品,体积较大,我们重新设计了模型内外部结构,改制了立浇线小车,使模具与立浇车吻合,且防止模型的变形,延长模型的寿命;第六,将标准管道加粗,确保成品的有效内径由42mm增加到53mm,顺畅通过直径为48mm的实心球体;同时增加双水封,增强隔臭效果,加大排污冲力。
4成形操作
(1) 工艺操作程序
清理模型→合模→微压注浆→吸浆→放浆→微压巩固→开模→湿坯扎眼找裂→翻模→取坯→湿坯再修整→干燥→刷坯
(2) 产品成形特点
座便器、水箱、水箱盖均为立浇生产。本项目开发的座便器与我公司其他普通座便器相比,由于又长又高、产品体积大,给成形生产操作带来很大的难度。在坯体存放、搬运过程中要轻拿轻放,且要有防护措施,以减少破损;由于管道有双水封,放浆完成后必须堵死所有放浆通道,以防止漏气,否则会影响便器的排污功能。
5生产工艺参数
5.1 坯料的化学成分
采用我公司现成的泥料,其化学成分见表1。
5.2 浆料的物理性能
所制得浆料的基本参数见表2。
5.3 釉料
采用我公司现成的釉料,采用压力施釉,釉层厚度为0.8～1.0mm。
5.4 模型
采用混合石膏粉制模,水膏比例为1:1.4,搅拌时间2～3min,模型经50℃左右干燥后使用。
5.5 成形工艺参数
成形室内温度:白天 28～30℃,夜间 32～36℃;
相对湿度:50%～60%;
吃浆厚度:双面部位 11～12mm, 单面部位 7～9mm;
吃浆时间:1.0～1.5h;
微压巩固压力:0.015～0.02MPa;
微压巩固时间:20～40min;
干燥周期:7d;
半成品刷坯时水分:小于2%。
5.6 烧成
采用我公司从意大利引进的宽断面燃气隧道窑,最高烧成温度为1160～1170℃,烧成周期14～17h。
6试验中所解决的关键技术
6.1 解决模型结构设计问题
外商提供的产品图纸属于豪华加长型座便器,如果能够成功生产,不仅可以提高产品产量,更重要的是还可提高工艺制造水平和产品档次。但由于该座便器体积大,上立浇组合浇注一次成形生产,工艺难度相当大。且产品体积大,必然造成模型体积偏大,这给模型返制、干燥、上线、使用都带来了很大影响。为此,我们将模型的重点受力部位适当加厚,模型底部做成台阶夹角120°左右,与立浇线小车相吻合。模型内部预埋特制钢筋件,一方面是为了增加强度,防止变形;另一方面,钢筋件上的定位螺杆能使模型和立浇车固定牢固,防止模型变形并有利于安全生产,完成正常翻模取坯操作。以上这些设计都对防止模型变形和开裂、延长其使用寿命起到很重要的作用。
6.2 解决产品崩裂问题
在产品小试过程中,产品锅内最低点(俗称弯子口)开裂较多,约占50%,造成大量废品。通过仔细分析得知,造成产品开裂的原因,一是胎型局部设计不合理,局部厚度过大或过小;二是成形操作不当。对此采取以下措施:
(1) 严格控制胎型模型尺寸,保持凹胎帽子尖(即锅内弯子口处)双面吃浆的厚度在10～11mm,既不能过薄也不能过厚,且两侧均匀一致,防止发生过厚崩裂或过薄开裂的现象;
(2) 改变弯子口处底裙立墙的角度,由170℃缩小到130℃;
(3) 成形操作时,适当延长模型上盖的揭模时间;
(4) 严禁刷湿坯。
通过实施以上措施,坯体崩裂问题基本得以解决。
6.3 解决箱盖不吻合问题
我们开发的这款卫生洁具,其水箱盖与水箱是齐口的,要求做到两者完美吻合。在开发试验初期,遇到过各种各样的困难,小试出来的产品箱盖极不吻合,且露出白边,严重影响产品质量。经多次修改胎型且反复跟踪试验,采取的主要措施有:
(1) 使胎型上箱盖子母口吻合;
(2) 湿坯用专用支子支上以防变形;
(3) 干坯修刷时要使箱盖匹配;
(4) 成品检验时要保证原箱配原盖,个别不匹配者,需打磨处理。
6.4 解决底盘装烧开裂问题
由于产品底部较大(长300m、宽260m),为避免中间烧裂,采用本坯垫烧的工艺。但随着产量的扩大,本坯垫用量较大,不能满足需求,且浪费泥料。我们通过增加加强筋、固定装窑位置、装窑前重点受力点刷抹氧化铝碱浆等措施,成功解决了装烧开裂的问题。
6.5 增强节水功能、加大排污冲力
对于喷射虹吸式座便器,要减少排污用水量,必须使从放水到产生虹吸的时间尽可能短,使喷射孔冲力大,瞬间虹吸抽力大。而这与座便器排污管道粗细、长短、水封高低、喷射口大小、圈眼位置、大小、数量、斜度等因素都有关系。我们利用本厂在排污管道方面丰富的设计经验,在借鉴国内外同类产品的基础上,仔细研究管道结构、水流走向等问题,对管道水路结构进行巧妙设计,使流向喷射孔的水不经过水圈,直泻而下冲向排污管道;尽可能地缩小水流流程、加大喷射冲力;同时对圈眼的大小、数量和喷射口的尺寸进行反复试验与测试,确定最佳方案,最终使该座便器具有高效节水、冲力大、污物排出彻底等性能,达到预定目标要求。产品在本厂内检测的情况见表3。
表中数据表明,本产品虹吸作用和排污用水量比同类产品有很显著的进步。该产品产生虹吸早,虹吸作用时间短、补水量少、用水量少、污物排出彻底、抽力大。特别是其粗管路能从根本上杜绝座便器的堵塞问题。模拟便条试验达到美标HET(高效节水)标准的要求,且小便时仅用4L水,节水效果显著。客户提出的苛刻定货要求全部达到,个别指标还优于标准要求。
7产品尺寸及功能
(1) 产品的外型尺寸、安装尺寸完全达到客户及设计目标的要求(测量结果略)。
(2) 产品检验执行GB6925-2005 《卫生陶瓷》国标,经国家建筑卫生陶瓷产品质量监督检验中心检测,同时增加HET检测,完全符合国标以及客户定货标准的要求,其主要指标见表4。
8结 论
该座便器突破了传统生产工艺的束缚,采用一次成形组合浇注生产。产品外观造型豪华庄重,集“粗管径”、“超长超高”、“高效节水”、“一次成形”、“双水封”为一体,实现了产品造型、内部结构与生产工艺的完美融合。该座便器因其造型新颖、排污功能优良深受用户的青睐,它的研制成功,推动了行业的技术进步,为座便器产品的更新换代,缓解当前卫生陶瓷企业的压力起到很大的作用。