豪華型高效節水座便器的研制

摘要:本文介紹了一種高效節水座便器的研制，并詳細列出了該產品在開發與生產中出現的問題與相應的解決措施，為衛生陶瓷企業進一步開發節能產品提供借鑒。

關鍵詞:座便器;節水

1前 言

當前，國內衛生陶瓷企業遇到較大的困難。一是由美國次貸危機引發的金融危機席卷全球，已影響到我國的實體經濟，使陶瓷產品的出口受到一定程度的影響;二是國內衛生陶瓷市場供大于求、市場競爭日趨激烈;三是原材料、燃料、水、電、勞動力價格持續走高，使生產成本加大;四是我國衛生潔具的出口目的地主要是美加市場，而這些地區由于受金融風暴的影響較大，對座便器的進口提出了更嚴格、更苛刻的要求，不但要求用水量越來越少，而且要求是粗管徑的;同時監督檢測項目越來越多，標準也越來越嚴，故粗管徑高效節水座便器很受客戶青睞，成為市場賣點和企業開發的重點。在這種市場形勢下，企業只有順應時代潮流，滿足用戶和市場需求，開發優質、高效節水、高附加值的產品，才能贏得用戶、占領市場，這同時也是衛生陶瓷企業走出困境、提高經濟效益的重要途徑。

根據市場調研，經過近一年的研究，我們成功開發出一種粗管徑、豪華型(超長超高、莊重大方)一次成形的座便器，該座便器沖力大、排污強勁有力、污物排出徹底，遠遠高于美國高效節水座便器(HET)標準的要求，目前已投入大批量生產，承接客商大量定貨。現將該座便器的開發研制生產過程作一簡介。

2開發目標與要求

我們所開發的產品是根據客商定貨提供的外形圖紙來開發加工的，其基本要求是:

(1) 產品為分體式，座便器和水箱共2件;

(2) 組合外型尺寸為:長×寬×高=710mm×375mm×420mm;本品為加長型產品，便器蓋長度(A1)為470mm，座便器高度為420mm;

(3) 座便器的排污形式為下排水，排污尺距(墻距)為305mm(即12inch);

(4) 產品的結構形式為噴射虹吸式;

(5) 水封面積要求在200mm×100mm以上;

(6) 用水量要求為≤6L。φ19mm小球，放置100個排出≥90個;味增(豆泥模擬便條)通過≥7條(≥350g);

(7) 粗管道，應通過φ48mm的檢測球體;

(8) 其它依據GB6952-2005規定。

3設計思路

通過對市場進行調研，發現市場上有外型相近的產品，但其生產工藝復雜，是地攤粘接生產，產量低，質量不易保證。我們開發此產品，首先要保證產品的外型美觀，順應市場的流行趨勢，讓用戶易于接受;各種尺寸滿足客商的要求，使產品外型豪華、莊重大方;座便器與水箱、水箱與水箱蓋做到齊口吻合，以體現整套產品的流線型統一;其次，采用目前衛生陶瓷行業成熟的組合立式澆注成形工藝，一次成形，確保質量，且可以大批量生產，有利于生產安排;產品的溝槽處做成圓弧形，以利于取模取坯;第三，通過在產品管道的結構上仔細研究，充分借鑒我公司開發噴射虹吸式座便器的經驗，設計出排污功能優良的座便器管道;第四，在管道水路結構設計上，我們仔細研究了水路走向，巧妙設計制作，盡可能地縮短水流流程和減小摩擦阻力，以加大排污沖力;第五，為適合立式組合澆注成形，考慮到本品是加長加高型產品，體積較大，我們重新設計了模型內外部結構，改制了立澆線小車，使模具與立澆車吻合，且防止模型的變形，延長模型的壽命;第六，將標準管道加粗，確保成品的有效內徑由42mm增加到53mm，順暢通過直徑為48mm的實心球體;同時增加雙水封，增強隔臭效果，加大排污沖力。

4成形操作

(1) 工藝操作程序

清理模型→合模→微壓注漿→吸漿→放漿→微壓鞏固→開模→濕坯扎眼找裂→翻模→取坯→濕坯再修整→干燥→刷坯

(2) 產品成形特點

座便器、水箱、水箱蓋均為立澆生產。本項目開發的座便器與我公司其他普通座便器相比，由于又長又高、產品體積大，給成形生產操作帶來很大的難度。在坯體存放、搬運過程中要輕拿輕放，且要有防護措施，以減少破損;由于管道有雙水封，放漿完成后必須堵死所有放漿通道，以防止漏氣，否則會影響便器的排污功能。

5生產工藝參數

5.1 坯料的化學成分

采用我公司現成的泥料，其化學成分見表1。

5.2 漿料的物理性能

所制得漿料的基本參數見表2。

5.3 釉料

采用我公司現成的釉料，采用壓力施釉，釉層厚度為0.8～1.0mm。

5.4 模型

采用混合石膏粉制模，水膏比例為1:1.4，攪拌時間2～3min，模型經50℃左右干燥后使用。

5.5 成形工藝參數

成形室內溫度:白天 28～30℃，夜間 32～36℃;

相對濕度:50%～60%;

吃漿厚度:雙面部位 11～12mm， 單面部位 7～9mm;

吃漿時間:1.0～1.5h;

微壓鞏固壓力:0.015～0.02MPa;

微壓鞏固時間:20～40min;

干燥周期:7d;

半成品刷坯時水分:小于2%。

5.6 燒成

采用我公司從意大利引進的寬斷面燃氣隧道窯，最高燒成溫度為1160～1170℃，燒成周期14～17h。

6試驗中所解決的關鍵技術

6.1 解決模型結構設計問題

外商提供的產品圖紙屬于豪華加長型座便器，如果能夠成功生產，不僅可以提高產品產量，更重要的是還可提高工藝制造水平和產品檔次。但由于該座便器體積大，上立澆組合澆注一次成形生產，工藝難度相當大。且產品體積大，必然造成模型體積偏大，這給模型返制、干燥、上線、使用都帶來了很大影響。為此，我們將模型的重點受力部位適當加厚，模型底部做成臺階夾角120°左右，與立澆線小車相吻合。模型內部預埋特制鋼筋件，一方面是為了增加強度，防止變形;另一方面，鋼筋件上的定位螺桿能使模型和立澆車固定牢固，防止模型變形并有利于安全生產，完成正常翻模取坯操作。以上這些設計都對防止模型變形和開裂、延長其使用壽命起到很重要的作用。

6.2 解決產品崩裂問題

在產品小試過程中，產品鍋內最低點(俗稱彎子口)開裂較多，約占50%，造成大量廢品。通過仔細分析得知，造成產品開裂的原因，一是胎型局部設計不合理，局部厚度過大或過小;二是成形操作不當。對此采取以下措施:

(1) 嚴格控制胎型模型尺寸，保持凹胎帽子尖(即鍋內彎子口處)雙面吃漿的厚度在10～11mm，既不能過薄也不能過厚，且兩側均勻一致，防止發生過厚崩裂或過薄開裂的現象;

(2) 改變彎子口處底裙立墻的角度，由170℃縮小到130℃;

(3) 成形操作時，適當延長模型上蓋的揭模時間;

(4) 嚴禁刷濕坯。

通過實施以上措施，坯體崩裂問題基本得以解決。

6.3 解決箱蓋不吻合問題

我們開發的這款衛生潔具，其水箱蓋與水箱是齊口的，要求做到兩者完美吻合。在開發試驗初期，遇到過各種各樣的困難，小試出來的產品箱蓋極不吻合，且露出白邊，嚴重影響產品質量。經多次修改胎型且反復跟蹤試驗，采取的主要措施有:

(1) 使胎型上箱蓋子母口吻合;

(2) 濕坯用專用支子支上以防變形;

(3) 干坯修刷時要使箱蓋匹配;

(4) 成品檢驗時要保證原箱配原蓋，個別不匹配者，需打磨處理。

6.4 解決底盤裝燒開裂問題

由于產品底部較大(長300m、寬260m)，為避免中間燒裂，采用本坯墊燒的工藝。但隨著產量的擴大，本坯墊用量較大，不能滿足需求，且浪費泥料。我們通過增加加強筋、固定裝窯位置、裝窯前重點受力點刷抹氧化鋁堿漿等措施，成功解決了裝燒開裂的問題。

6.5 增強節水功能、加大排污沖力

對于噴射虹吸式座便器，要減少排污用水量，必須使從放水到產生虹吸的時間盡可能短，使噴射孔沖力大，瞬間虹吸抽力大。而這與座便器排污管道粗細、長短、水封高低、噴射口大小、圈眼位置、大小、數量、斜度等因素都有關系。我們利用本廠在排污管道方面豐富的設計經驗，在借鑒國內外同類產品的基礎上，仔細研究管道結構、水流走向等問題，對管道水路結構進行巧妙設計，使流向噴射孔的水不經過水圈，直瀉而下沖向排污管道;盡可能地縮小水流流程、加大噴射沖力;同時對圈眼的大小、數量和噴射口的尺寸進行反復試驗與測試，確定最佳方案，最終使該座便器具有高效節水、沖力大、污物排出徹底等性能，達到預定目標要求。產品在本廠內檢測的情況見表3。

表中數據表明，本產品虹吸作用和排污用水量比同類產品有很顯著的進步。該產品產生虹吸早，虹吸作用時間短、補水量少、用水量少、污物排出徹底、抽力大。特別是其粗管路能從根本上杜絕座便器的堵塞問題。模擬便條試驗達到美標HET(高效節水)標準的要求，且小便時僅用4L水，節水效果顯著。客戶提出的苛刻定貨要求全部達到，個別指標還優于標準要求。

7產品尺寸及功能

(1) 產品的外型尺寸、安裝尺寸完全達到客戶及設計目標的要求(測量結果略)。

(2) 產品檢驗執行GB6925-2005 《衛生陶瓷》國標，經國家建筑衛生陶瓷產品質量監督檢驗中心檢測，同時增加HET檢測，完全符合國標以及客戶定貨標準的要求，其主要指標見表4。

8結 論

該座便器突破了傳統生產工藝的束縛，采用一次成形組合澆注生產。產品外觀造型豪華莊重，集“粗管徑”、“超長超高”、“高效節水”、“一次成形”、“雙水封”為一體，實現了產品造型、內部結構與生產工藝的完美融合。該座便器因其造型新穎、排污功能優良深受用戶的青睞，它的研制成功，推動了行業的技術進步，為座便器產品的更新換代，緩解當前衛生陶瓷企業的壓力起到很大的作用。