論日用玻璃陶瓷的產品開發*

蔡鍵烯　蔡彥英

(廣東健誠高科玻璃制品股份有限公司　廣東 潮州　515658)

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論日用玻璃陶瓷的產品開發*

蔡鍵烯蔡彥英

(廣東健誠高科玻璃制品股份有限公司廣東 潮州515658)

摘要筆者就日用玻璃陶瓷開發的相關問題，包括產品特點、市場方向、原料配方、產品器型、設計開發流程、關鍵工序、產品質量控制等方面進行研究和分析，為陶瓷企業的產品研制與企業發展提供借鑒作用。

關鍵詞日用玻璃陶瓷產品開發設計

玻璃陶瓷又稱為微晶玻璃。在GB/T 30771-2014《日用玻璃陶瓷》的標準中，玻璃陶瓷的定義為：由結晶相和玻璃相構成的一類復合材料，一般通過對玻璃進行適當加熱處理以使玻璃體內產生足量結晶而獲得；對日用玻璃陶瓷的定義為：供日常使用的玻璃陶瓷制品。

玻璃陶瓷應用比較廣泛，如在瓷磚的表面復合一層微晶玻璃，可提高瓷磚的質量；而日用玻璃陶瓷，是不經施釉的制品，制品內外的材質一致。日用玻璃陶瓷制品由美國康寧公司率先研發與生產，國內企業已通過引進、吸收和改進，開發和生產出多種類型和多個檔次的日用玻璃陶瓷產品，產品以外銷為主。在國外，消費者接觸日用玻璃陶瓷的時間較久，加之冷餐的餐飲習慣，比較容易接受日用玻璃陶瓷用品。中國是日用陶瓷的生產大國和消費大國，消費者對日用陶瓷已有長期使用的習慣性和依賴性，加上國內中式餐飲的特點，對日用玻璃陶瓷還未能真正接受。隨著日用玻璃陶瓷產品的發展和消費的引導，國內市場對日用玻璃陶瓷的銷售量會日漸增加。

日用玻璃陶瓷的器型近似于日用陶瓷，從外觀可分為：高白度和半透明兩大類，可以通過彩繪貼花，或通過產品質地的顏色處理，增加花色品種。高白度的日用玻璃陶瓷外觀近似傳統的白色乳濁玻璃制品，其白度主要是由制品胎體中的大量微晶對光線折射所引起。近期，有企業將產品送到高校實驗室進行測試，可以證明制品的表面和斷面層均存在大量的納米級晶粒。這些晶粒會引起光波的折射，且有利于制品力學性能的增強。

1日用玻璃陶瓷的設計和開發

1.1原料配方

日用玻璃陶瓷的生產原料主要為復合材料。制作高白度日用玻璃陶瓷的原料主要有：石英砂、氫氧化鋁、純堿、碳酸鋇、碳酸鈣、碳酸鎂、五水硼砂、氧化鋅、氟硅酸鈉等。主要化學成分為：氧化硅(65%～70%)、氧化鋁(7%左右)等。配方的設定應考慮到原料在1 400～1 500 ℃的熔煉要求、成形要求、析晶數量、晶體的生長和分布，確保制品的厚度均勻和規整、色澤均勻，不發生破裂和明顯結石的存在，使制品達到要求的強度和抗熱震性，制品的可溶性鉛、鎘、砷、銻符合相關標準的限量要求。原料配方與后續的生產工藝是相互關聯和相互作用的，當對原料配方進行調整時，生產工藝也需要做相應的調整。

1.2產品設計

產品設計應考慮到產品的市場定位，其中包括：產品目標銷售地的文化、傳統、飲食習慣，產品檔次及售價與消費水平相匹配等因素。

外銷產品的規格尺寸相對較大，如沙拉碗，供多人用餐使用，規格尺寸略小于國內的大湯碗，注重容量；平盤是最常用的餐具，用于盛放固體食物；安士杯主要用于盛啤酒，器型為直筒狀并帶有手把較適宜。中東地區喜歡濃重和鮮艷的色彩，歐美地區則偏重于簡潔優雅?；y圖案的設計應避開產品銷售地的政治和民俗的禁忌，如某些動物、花草的圖型在某一地域是否禁用或者不受歡迎。

內銷產品應注重中華文化和民俗。中餐的飲具以圓形為主，應盡量減少棱角。中餐注重湯碗和湯盤，菜中常帶有流質，相應要求盤子有一定深度；中餐用碗(飯碗、湯碗)宜小而精巧；碟是中餐裝配料用常備餐具，必不可少；小匙和筷子是中餐所特有的配套件。中式餐具的裝飾以形象和抽象的花草圖案為主 ，金色和紅色常作為富貴和喜慶的裝飾顏色。由于日用陶瓷中有青花裝飾，在日用玻璃陶瓷中采用青花裝飾，工藝上可行，效果也不錯。我國傳統餐具以“頭”為件數計算單位，常用的套裝餐具有24頭、38頭、52頭。

1.3產品設計開發流程

設計開發是產品實現的首要環節。設計開發包括：策劃、輸入和輸出、評審、驗證和確認等過程。

1.3.1策劃

日用玻璃陶瓷設計的策劃，最好是由開發、營銷部門聯合進行。首先，應確定目標市場及產品的檔次。其次，應進行產品設計的階段劃分，包括相關的分工以及需要外部的相關協作，應確定相關的評審、驗證和確認活動。策劃的充分和有效，能促使設計開發的順利進行，減少因策劃和考慮不周所引起的更改，甚至導致設計開發的失敗。

1.3.2輸入

將與產品要求相關的要素作為設計開發的輸入。除了產品在銷售地域的特殊要求(如某些國家的法律和法規要求)外，重點是相應標準(如國家標準、行業標準、地方標準)的要求，當以上標準無法適用于新開發的產品時，應制定企業標準，并報當地質監部門備案。制定嚴于國家標準和行業標準的企業標準，是企業質量提升的有效途徑。在設計開發輸入中，可借用企業過去設計中積累的信息，如相似器型、相似花面或相近的原料配方。輸入應完整、清楚，不能自相矛盾，對于本企業能適用。

1.3.3輸出

設計開發的輸出是與設計開發輸入所對應的，也就是結果應符合設計開發的要求。日用玻璃陶瓷產品設計開發的輸出包括：繪采購、生產和檢驗提供的信息，如物資采購渠道、質量要求、生產工藝數據、檢驗的要求和方法；還包括：樣品、圖紙、模具等。設計開發輸出包含或引用產品接受準則，包括產品的安全和正常使用所必需的特性，如抗熱震性、產品對微波爐、烤爐的適應性等。

1.3.4評審

應組織對設計開發進行評審，最好是由開發、營銷、生產及質檢部門聯合進行。評審內容主要有：設計開發的結果是否滿足要求，有沒有需要更改的地方，如有更改，應由相關部門組織進行，更改的結果還需再次評審。

1.3.5驗證

日用玻璃陶瓷產品設計開發的驗證包括：產品通過內部檢測或送有資質部門進行檢測，如果產品是國外客戶委托設計開發的，應請客戶將樣品送往有資質的檢測機構檢測；可根據設計開發提供的原料配方，生產工藝，在生產線上進行小批量試產，以驗證配方及工藝的適應性。

1.3.6確認

設計開發的確認可在企業內部組織進行，也可請供銷商參與，確認產品是否符合要求，是否可以投產和展銷。日用玻璃陶瓷屬于日用產品，客戶可以在樣品上作確認標識(如簽名)，樣品可作為產品布產和產品交收的參考依據。

2日用玻璃陶瓷生產的關鍵工序和質量控制

為了使設計開發成果更好地轉化和產業化，確保產品生產和產品質量達到設計開發的要求，必須對生產的關鍵工序和工藝進行有效控制。

2.1熔煉

原料熔煉是日用玻璃陶瓷生產的首道工序。大型的生產企業都是采用冷頂熔煉爐進行原料的熔煉。冷頂熔煉爐是圓柱型直立式熔爐，熔爐頂部開口，便于原料從頂部開口處投入。熔爐的中部設置加熱電極，爐下端設置玻璃漿出漿口。在熔爐工作過程中，礦化料從熔煉爐的頂部開口處投入，加熱電極對熔爐內的礦化料進行加熱，使礦化料熔化成玻璃漿，玻璃漿從熔爐下端的玻璃漿出漿口輸送給產品成形工序。在連續式生產中，礦化料持續均勻地向熔爐中投入，熔爐中部的加熱電極對礦化料進行加熱，經加熱形成的玻璃漿下降至熔爐內下端，由于礦化料的質量比玻璃漿輕，剛投入的礦化料飄浮于玻璃漿上面，形成厚度為40～50 cm的飄浮層，飄浮層下部受熱不斷熔化，而上面礦化料又不斷投入，使飄浮層保持一定的厚度，飄浮層壓蓋在玻璃漿上面，減少玻璃漿中熱氣的上升外冒，達到節能效果。由于熔煉爐中最上層始終保持一層未經熔化的礦化料層，使熔煉爐上端(開口處)保持較低的溫度，因而，行業中將這種熔煉爐稱為冷頂熔煉爐。

2.2成形

制品成形采用公、母鋼模壓注和離心甩制等形式。從熔爐出漿至成形用漿階段，應減少料漿溫度的大幅下降，應在中途采取保溫手段。在離心甩制的成形過程中，制品溫度下降較快，應適當補充熱量，確保制品邊沿的完整和制品的規整。

2.3制品熱處理

制品成形之后，應經過一定溫度的處理過程，使胎體生成足量和均勻的晶體，晶體和晶界尺寸符合要求。當晶體分布不均勻，局部缺晶或晶界過大，都會引起制品表面色澤的不均勻，嚴重時會影響制品的抗熱震性，或引起內應力的變化導致制品破裂。制品在加熱時應保持溫度的相對均勻，確保適當的時間段，不能以溫度提高而縮短周期。

2.4制品冷修

部分制品需作局部冷修。冷修過程應避免對制品產生強沖擊，應確保修整面光滑，使制品表面形成良好的壓應力，防止缺陷所引起的應力而導致制品開裂。

2.5外觀裝飾

部分制品采用外觀裝飾，包括彩繪或貼花紙。由于日用玻璃陶瓷裝飾中采用的顏色料屬于較低溫的色料，在使用鮮紅色(如旗紅)、藍色，或由紅、藍2種顏色分別構成的顏色，如赤褐和黑色、深綠等顏色，應盡量減少彩繪裝飾面積，防止單位產品的鉛、鎘溶出量超標。制品在烤彩時，應保持恰當的溫度和周期，制品在烤彩裝窯中，應防止過度密裝，確保窯爐內部和產品之間的空氣流動性，保證良好的氧化氣氛，防止揮發物沉降而污染制品。

3結語

日用玻璃陶瓷的產品開發，應與企業產品發展的方向和目標相結合，在市場調研和分析的同時，進行開發的可行性研究。產品開發設計中必須嚴格執行設定程序，確保策劃、輸入、輸出、評審、驗證、確認等環節的有機聯系和相互作用，并在后續的成果轉化和產業化中注重關鍵工序和工藝控制。只有如此，才可以促進企業的健康和快速發展。

2015年9～12月衛浴領域節水認證(CQC)證書清單

序號證書編號產品名稱制造商發證日期證書截止時間182CQC14704104823陶瓷密封水嘴東陶(大連)有限公司2015-11-302017-2-11183CQC14704104824陶瓷密封水嘴東陶(大連)有限公司2015-11-302017-2-11184CQC15704127671陶瓷密封水嘴東陶(大連)有限公司2015-11-302018-5-29185CQC15704127673陶瓷密封水嘴東陶(大連)有限公司2015-11-302018-5-29186CQC15704127672陶瓷密封水嘴東陶(大連)有限公司2015-11-302018-5-29187CQC15704127669陶瓷密封水嘴東陶(大連)有限公司2015-11-302018-5-29188CQC15704127668陶瓷密封水嘴東陶(大連)有限公司2015-11-302018-5-29189CQC14704104826陶瓷密封水嘴東陶(大連)有限公司2015-11-302017-2-11190CQC15704136904洗槽水嘴河北潤旺達潔具制造有限公司2015-11-302018-11-30191CQC15704136901洗衣機水嘴河北潤旺達潔具制造有限公司2015-11-302018-11-30192CQC15704127904小便器北京東陶有限公司2015-11-302018-6-7193CQC15704127905小便器北京東陶有限公司2015-11-302018-6-7194CQC15704127906小便器北京東陶有限公司2015-11-302018-6-7195CQC15704122078小便器北京東陶有限公司2015-11-302018-3-6196CQC13704096274小便器北京東陶有限公司2015-11-302016-8-8197CQC13704096273小便器北京東陶有限公司2015-11-302016-8-8198CQC13704096272小便器北京東陶有限公司2015-11-302016-8-8199CQC13704095298小便器北京東陶有限公司2015-11-302016-8-8200CQC13704091001小便器東陶華東有限公司2015-11-302016-4-12201CQC13704091004小便器東陶華東有限公司2015-11-302016-4-12202CQC13704091577小便器東陶華東有限公司2015-11-302016-4-23203CQC13704091583小便器東陶華東有限公司2015-11-302016-4-23204CQC13704091579小便器東陶華東有限公司2015-11-302016-4-23

205CQC13704091000小便器東陶華東有限公司2015-11-302016-4-12206CQC15704136010小便器東陶華東有限公司2015-11-302018-11-30207CQC15704136005小便器東陶華東有限公司2015-11-302018-11-30208CQC15704136004小便器東陶華東有限公司2015-11-302018-11-30209CQC15704128978小便器沖洗閥東陶機器(廣州)有限公司2015-11-302018-7-7210CQC15704129205小便器沖洗閥東陶機器(廣州)有限公司2015-11-302018-7-15211CQC14704120520小便器沖洗閥東陶(大連)有限公司2015-11-302017-12-25212CQC13704087473小便器感知式沖水閥東陶(上海)有限公司2015-11-302016-1-21213CQC13704087471小便器感知式沖水閥東陶(上海)有限公司2015-11-302016-1-21214CQC15704132691小便器感知式沖水閥東陶(上海)有限公司2015-11-302018-10-19215CQC15704132690小便器感知式沖水閥東陶(上海)有限公司2015-11-302018-10-19216CQC15704132688小便器感知式沖水閥東陶(上海)有限公司2015-11-302018-10-19217CQC14704104827延時自閉水嘴東陶(大連)有限公司2015-11-302017-2-11218CQC15704122080坐便器北京東陶有限公司2015-11-302018-3-6219CQC15704122081坐便器北京東陶有限公司2015-11-302018-3-6220CQC15704122079坐便器北京東陶有限公司2015-11-302018-3-6221CQC15704121095坐便器北京東陶有限公司2015-11-302018-1-12222CQC14704119877坐便器北京東陶有限公司2015-11-302017-12-31223CQC14704119508坐便器北京東陶有限公司2015-11-302017-11-28224CQC14704119507坐便器北京東陶有限公司2015-11-302017-11-28225CQC13704096275坐便器北京東陶有限公司2015-11-302016-8-8226CQC13704095343坐便器北京東陶有限公司2015-11-302016-8-8227CQC13704095342坐便器北京東陶有限公司2015-11-302016-8-8228CQC13704095341坐便器北京東陶有限公司2015-11-302016-8-8229CQC13704095340坐便器北京東陶有限公司2015-11-302016-8-8230CQC13704095339坐便器北京東陶有限公司2015-11-302016-8-8231CQC13704096276坐便器北京東陶有限公司2015-11-302016-8-8232CQC13704088531坐便器北京東陶有限公司2015-11-302016-3-13233CQC13704088532坐便器北京東陶有限公司2015-11-302016-3-13234CQC13704095337坐便器北京東陶有限公司2015-11-302016-8-8235CQC13704095336坐便器北京東陶有限公司2015-11-302016-8-8236CQC13704095338坐便器北京東陶有限公司2015-11-302016-8-8237CQC13704088552坐便器北京東陶有限公司2015-11-302016-3-13238CQC13704097459坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-8-15239CQC13704097458坐便器東陶華東有限公司2015-11-302016-8-15

(未完待續)

認證問答

問：實施能源管理體系有哪些益處？

答：近年來，隨著能源危機、環境保護等因素的影響，能源的有效利用已成為影響各行業經濟效益提高及可持續發展的重要因素。對于我國的能源發展戰略而言，提高能源的開發和利用效率應擺在首位。各種統計數據表明，我國建筑衛生陶瓷行業的單位產品綜合能耗為350～400 kgce/t、單位產品綜合電耗為300 kW·h/t，是世界先進水平的近兩倍。這說明我國在技術水平、管理水平和經濟結構方面還比較粗放，存在著較大的節能潛力。解決能源問題的根本途徑之一，便是加強企業的能源管理體系建設，推進和深化節能減排工作。節約能源是中國經濟發展和提高人民生活水平的長期戰略方針，是緩解能源供應與需求矛盾的重要手段之一。

目前陶瓷行業的能源成本約占陶瓷生產成本的35%，這也就是說陶瓷企業每降低1%的能源消耗就相當于每年為企業創造近百萬的利潤。

問：國家及地方政府就能源管理體系認證工作已發布了哪些法律法規及相關規定？

答：國家和地方政府已發布了以下法律法規：

1)2011年12月7日國家發改委等十二個部委聯合發布了“關于印發萬家企業節能低碳行動實施方案的通知”；

2)2012年2月1日國家認監委發布了“關于擴大能源管理體系認證試點工作范圍的通知”；

3)2012年11月28日國家發改委和國家認監委聯合發布了“關于加強萬家企業能源管理體系建設工作的通知”；

4)2012年12月24日廣東省經濟和信息化委等4部門下發了“關于印發廣東省能源管理體系建設及認證試點名單(第一批)的通知”(粵經信節能〔2012〕980號)。

問：國建聯信認證中心為哪些陶瓷企業開展了能源管理體系認證？

答：國建聯信認證中心(簡稱GJC)至今已為廣東嘉俊陶瓷有限公司、廣東薩米特陶瓷有限公司、恩平百強陶瓷有限公司、廣東博德精工建材有限公司、佛山市博華陶瓷有限公司等多家企業開展了能源管理體系認證工作。通過實施能源管理體系,各企業均有效地提升了能源管理水平，節能管理工作也取得了良好的成績，單位產品綜合能耗和單位產品綜合電耗均有較大幅度下降。

問：國建聯信認證中心何時獲得能源管理體系認證資質？

答：能源管理體系認證試點工作于2010年開始，國建聯信認證中心于同年獲得認證資質，是首批獲得在建材行業開展能源管理體系認證的機構。批準時間為2010年5月1日，批準號為：CNCA-R-2002-025。

問：申請能源管理體系認證的流程有哪些？

答：通常情況下，申請能源管理體系認證的流程為：

1)向認證機構遞交認證申請書，并同時與認證機構簽訂認證合同；

2)開展GB/T 23331-2009標準培訓，內審員培訓、指定管理者代表、成立能源管理體系推進小組等；

3)應按GB/T 23331-2009的要求編制相應的管理文件；

4)運行并改進能源管理體系(如開展內部審核、合規性評價及管理評審等)；

5)向認證機構提交相關文件如營業執照復印件、組織機構代碼證復印件、CCC認證證書(瓷質磚企業)復印件等；

6)迎接外審；

7)頒發認證證書。

問：實施能源管理體系認證的標準是什么？

答：目前，建筑衛生陶瓷企業實施能源管理體系認證的標準是《能源管理體系要求》(GB/T 23331-2009)。待《能源管理體系陶瓷企業認證要求》標準發布實施后(預計2013年6月發布)，將同時作為陶瓷企業的認證標準。

問：能源管理體系認證證書的有效期是多少年?

答：按照國家認證認可監督管理委員會的要求，試點期間能源管理體系認證證書有效期為2年，每年監督審核4次，監督審核實施的方式視乙方能源管理體系運行情況決定是否到現場監督審核。試點工作完成后，按照國家要求實施年度監督。再認證審核的現場審核時間應在證書到期前2個月實施，以確保認證證書有連續性。若獲證企業的認證內容發生重大變更、或發生影響能源績效的重大事故時,認證機構將會及時實施非例行的監督審核。

問：建筑衛生陶瓷綜合能耗和綜合電耗的統計范圍是如何規定的？

答：按照《建筑衛生陶瓷單位產品能源消耗限額》 GB 21252-2007的規定，其統計范圍分別為：

1衛生陶瓷綜合能耗和綜合電耗的范圍

包括原料粗中細碎、原料制備輸送、模型制作、釉料制備、成形、干燥、施釉、燒成、冷修、檢驗包裝等生產過程，供水、供熱、供氣、供油、機修等輔助和附屬生產系統及生產管理部門等所消耗的燃料和電力。

不包括：石膏加工過程、匣缽及窯具加工制作、熔快制備、色料制備、生活設施(如：宿舍、學校、文化娛樂、醫療保健、商業服務和托兒幼教等)及運輸保管、采暖、技改等所消耗的燃料和電力。

2陶瓷磚綜合能耗和綜合電耗的范圍

包括原料粗中細碎、原料制備輸送、粉料制備、成形、干燥、施釉、燒成、冷修、拋光、檢驗包裝等生產過程，供水、供熱、供氣、供油、機修等輔助和附屬生產系統及生產管理部門等所消耗的燃料和電力。

不包括：熔快制備、色料制備、窯具加制作、生活設施(如：宿舍、學校、文化娛樂、醫療保健、商業服務和托兒幼教等)及運輸保管、采暖、技改等所消耗的燃料和電力。

問：按照《建筑衛生陶瓷單位產品能源消耗限額》GB 21252-2007的規定，建筑衛生陶瓷產品分為哪幾類？

答：按照《建筑衛生陶瓷單位產品能源消耗限額》GB 21252-2007的規定，建筑衛生陶瓷產品應按"衛生陶瓷、吸水率E≤0.5%的陶瓷磚、吸水率0.5% 10%的陶瓷磚"進行分類。

問：何謂建筑衛生陶瓷產品綜合能耗？

答：在報告期內及建筑衛生陶瓷生產全過程中，用于生產實際消耗的各種能源總量。包括生產系統、輔助生產系統和附屬生產系統的各種能源消耗量和損失量，不包括基建、技改等項目建設消耗的、生產界區內回收利用的和向外輸出的能源量。

問：何謂建筑衛生陶瓷生產界區？

答：從原料、釉料、煤、油、氣等原材料和能源，從進入計量工序開始，到成品建筑衛生陶瓷計量入庫和輔助生產系統、附屬生產系統整個建筑衛生陶瓷產品生產過程，由生產系統工藝裝置、輔助生產系統和附屬生產系統設施3部分用能構成。

問：何謂建筑衛生陶瓷單位產品綜合電耗？

答：以建筑衛生陶瓷單位產量表示的直接消耗的電量，即建筑衛生陶瓷產品單位電耗，不包括動和設備等的耗電量。

* 作者簡介：蔡鍵烯(1984-)，大專；主要從事玻璃陶瓷機械生產、產業化及技術推廣工作。蔡彥英(1974-)，大專；主要從事數據收集、檢驗檢測機對比分析。

中圖分類號：TQ174.73

文獻標識碼：B

文章編號：1002-2872(2016)06-0041-03