FFC泥漿生產衛生陶瓷
——兼談超薄型產品的印象

岳邦仁 宋子春

(1 北京金隅集團有限責任公司 北京 100096)(2 惠達衛浴股份有限公司 河北 唐山 063307)

前言

FFC(Fine Fire Clay或Fine Fireclay的縮寫)泥漿很早就在國外使用。2005年國內出現了FFC泥漿制作的產品，2006年，國內已有衛生陶瓷生產企業使用FFC泥漿生產產品，其產品主要用于出口和國內市場銷售。

按照國家標準GB 6952-2015《衛生陶瓷》的規定，吸水率為0.5%～15.0%屬于炻陶質衛生陶瓷，可以制作坐便器和蹲便器以外的各種類的衛生陶瓷。FFC產品的吸水率一般為8%～13%，屬于炻陶質衛生陶瓷,這類衛生陶瓷坯體的材質屬于“精陶”，施釉后，可稱為“施釉精陶”。

我國的FFC泥漿使用時間較晚，一是使用普通泥漿制作的瓷質衛生陶瓷，其可以滿足市場所需的全部產品；二是有一種認識，認為陶質的坯體強度低，同時，在使用中坯體會吸水或吸收潮氣，造成釉裂(事實證明，技術上可以克服這個缺點)。因此，人們大多優先選用瓷質衛生陶瓷。

但近年來，隨著國內外對大型柜式洗面器，特別是對直邊直角洗面器的需求量越來越大，而普通的泥漿由于燒成收縮大、變形大，要么合格率太低，要么根本做不出來，這樣，FFC泥漿的應用，為這類產品的生產提供了可能。

經過近幾年的發展，國內越來越多的衛生陶瓷企業開始使用FFC泥漿制作衛生陶瓷，產品包括洗面器、小便器、洗滌槽、淋浴底盤等，其中各種造型的柜式洗面器，占的比例最大。有的企業的年產量達到幾十萬件，最大的柜式洗面器產品長度達到2.0 m；同時，隨著國內企業研發實力的提升，有些企業已經擺脫最初的國外進口的高價原料，全部實現了國產化，在降低了生產成本的同時，也保證了生產過程中配方的隨機調整和工藝參數的調配。FFC材料制作的產品可以明顯提高整體的規整度，最大限度地保證設計者的初衷，同時可以有效地減少燒成過程中的變形，提高燒成合格率。可以說，FFC泥漿制作衛生陶瓷已成為我國衛生陶瓷生產中的一個亮點。

下面以柜式洗面器為例，將FFC泥漿與傳統的普通泥漿進行對比，進一步認識FFC泥漿。

1 普通泥漿制作的柜式洗面器

市場上的柜式洗面器的造型種類很多，但其中的兩類產品占據了市場的主導地位：

一類是市場較為流行的、俗稱為“中邊盆”的產品，此類產品的臺面部分為雙層單面吃漿，臺面厚度為30 mm左右，如圖1所示。

圖1 臺面為單面吃漿的“中邊盆”

另一類是近些年開始流行的俗稱的“薄邊臺板盆”，這類產品除溢水道外，整個產品包括臺面絕大多數均為雙面吃漿，臺面厚度一般為10～18 mm，如圖2所示。

圖2 臺面為雙面吃漿的“薄邊臺板盆”

通常，普通泥漿制作的柜式洗面器的“中邊盆”長度最大為1 000 mm左右，這類產品對產品的外形和結構、產品成形和半成品修正的過程中繁雜的預變形、產品的生產控制都有苛刻的要求，以減少變形，提高合格率。比如前緣帶弧度的產品(如圖3所示)。為了預防長直邊的變形，專門設計了弧形邊，但即使這樣，在使用普通泥漿制作時，也需要根據產品在燒成中的收縮量和變形量制作較復雜的預變形，同時，半成品的干坯還需要嚴格按照相關的預變形參數進行各部位的控制，這樣才有可能燒制出合格的產品。即使采取這些對策，產品的燒成合格率也僅為50%左右(不同廠家因為檢驗標準的不同，合格率有所差異，下同)。如果長邊是直邊的1 000 mm“中邊盆”，如圖4所示，其制作難度會更大，產品燒成合格率也會更低，僅僅為30%左右，同時，產品的外觀規整度較差，產品的邊緣部位會出現很多小的S彎變形，即使勉強不超標，但外觀的美觀程度較差。

而柜式洗面器的“薄邊臺板盆”的制作難度更大，產品燒成合格率也更低，僅有很少的企業能夠生產此類產品。

普通泥漿制作的柜式洗面器“中邊盆”的實例：

1)1 000 mm柜式洗面器 “中邊盆”1 如圖3所示。

圖3 1 000 mm柜式洗面器“中邊盆” 1

產品相關參數：

產品規格：1 005 mm×505 mm×220 mm。

吃漿：臺面為單面吃漿。

坯體厚度：單面吃漿部位11 mm，雙面吃漿部位13 mm。

產品質量：28 kg。

成形合格率：95%左右。

燒成合格率：50%左右。

吸水率：不大于0.5%。

2)1 000 mm柜式洗面器“中邊盆”2 如圖4所示。

圖4 1 000 mm柜式洗面器“中邊盆”2

產品相關參數：

產品質量略有增加，燒成合格率：30%左右。其他與圖3所示的1 000 mm柜式洗面器1相同。

2 FFC泥漿

FFC泥漿制作柜式洗面器，難度會小得多，合格率顯著提升，產品也可以做得更大。

2.1 FFC泥漿的配方的技術要點

通常，瓷質衛生陶瓷坯體一般在1 200 ℃左右的高溫下燒成，坯體中含有玻璃相、莫來石、石英，氣孔(氣相)。燒結莫來石的分子式為3Al2O3·2SiO2，其中Al2O3理論含量為71.8%，根據陶瓷坯體中Al2O3的含量，可以估算出其莫來石的最大可能含量。

FFC泥漿的配方中一般加入30%左右的煅燒高嶺土，少量的長石(在同樣的溫度下燒成)。有資料表明：FFC泥漿坯體中，由于加入的長石量減少，玻璃相明顯減少，含量一般為30%以下，主要是由于煅燒高嶺土帶入一部分莫來石，莫來石的含量明顯提高，通常為30%左右，氣孔(氣相)大幅度提高(表現為吸水率的大幅度提高)。這就使得其燒成收縮和燒成變形遠遠小于普通泥漿，產品的規整度也得到明顯改善，同時保持足夠的坯體燒成抗折強度。

2.2 FFC泥漿性能

坯料配方中使用的煅燒原料要盡量國產化，這樣可以降低原料價格。雖然坯料配方中加入了大量的煅燒原料，但仍然要確保干坯的抗折強度，這就要求技術人員在配方的研制過程中，注意坯體的干燥抗折強度，確保半成品運輸過程中保持完好。同時，要確保FFC泥漿產品的燒成溫度與現有普通泥漿產品的燒成溫度相一致，因為在大多數情況下，FFC泥漿的產品要和普通泥漿的產品一起燒成。當然，如果FFC泥漿的產品有足夠的訂單量，也可以單獨燒成，設定專用的燒成制度，這樣，對此類產品的質量控制更有好處。對于FFC泥漿的產品，企業要根據自身的情況確定合理的吸水率，吸水率的大小直接影響最終產品的燒成收縮和燒成變形，直至產品的燒成合格率，同時，吸水率也和坯體的燒成抗折強度有很大關系，特別是要保證洗面器的耐承重性指標。吸水率的高低與FFC泥漿產品的坯釉結合性有很大的關系，直接影響到產品的使用壽命。

由于加入了大量的煅燒高嶺土，FFC泥漿配方的原料成本明顯提高，但由于產品燒成合格率得到提高，所以生產總成本還是有所下降。

2.3 FFC泥漿化學成分

某企業的FFC泥漿與普通泥漿化學成分的對比見表1。

由表1可以看出，FFC泥漿與普通泥漿相比，燒失量明顯降低，Al2O3含量明顯提高， K2O、Na2O含量明顯降低。

表1 泥漿化學成分比較(質量%)

2.4 FFC泥漿性能

表2 泥漿性能指標比較

成形性能出裂時間(min)重復性非常差,沒可比性干燥收縮(%)2.8～3.82.0～3.0V0 (s)40～6040～60V30 (s)80～12080～120燒成收縮(%)8～102～6燒成彎曲(mm/200mm跨距)20～306～10燒成性能吸水率(%)≤0.511熱膨脹率(10-6/℃)相同相同燒成抗折強度(MPa)70～10030～70

某企業的FFC泥漿與普通泥漿性能指標的對比見表2。

由表2可以看出，FFC泥漿與普通泥漿相比，粒度有所降低，干燥收縮有所減小，燒成收縮、燒成彎曲明顯減小，燒成抗折強度有所降低，但吸水率大大提高。

2.5 FFC泥漿使用的釉漿

FFC產品與普通產品的釉漿一樣，通常是通過調整泥漿的配方，以增強坯釉結合的能力，當然也可以坯、釉雙向調整，增強坯釉結合的能力。

2.6 FFC泥漿生產

配制FFC泥漿，要適應與之匹配的釉漿，注意監測抗裂性，也要防止在使用中產生釉裂。其他生產工藝與普通泥漿的相同。

1)FFC泥漿產品坯體結構的特點。FFC泥漿產品的單、雙面吃漿的分布沒有變化，FFC產品在成形階段只需對坯體做不大的預變形，成形操作更加簡單。

2)防止坯體吸水造成后期龜裂的對策。需研制專用的FFC泥漿用釉漿，或專用的普通釉漿用FFC泥漿，解決好FFC泥漿的產品坯體與釉層的膨脹系數的匹配問題，保證產品的抗裂性檢驗合格，同時，確保產品在長期使用中不會因為坯體吸潮出現釉面裂紋。

3)隱蔽部位的施釉。如產品在使用中有接觸水的部位(包括內部空腔)，普通泥漿產品的做法可以不施釉，但FFC泥漿產品必須要施釉，以免坯體吸水，造成產品的變色，甚至是發毛，更有甚者會出現漏水的問題。

2.7 FFC泥漿生產的產品

1)14 000 mm洗面器“中邊盆”如圖5所示。

圖5 14 000 mm柜式洗面器“中邊盆”

2)1 200 mm雙盆柜式洗面器“中邊盆” 如圖6所示。

3)1 000 mm柜式洗面器“中邊盆” 如圖7所示。

相關參數中與普通泥漿的1 000 mm柜式洗面器2不同之處為 ：

圖6 1 200 mm雙盆柜式洗面器“中邊盆”

圖7 1 000 mm柜式洗面器“中邊盆”

燒成合格率為90%左右，比普通泥漿制作的柜式洗面器提高40%左右。

吸水率：11%左右。

抗裂性，耐荷重性，產品急冷熱性能的試驗試驗的結果均為合格。

4)800 mm柜式洗面器“中邊盆” 如圖8所示。

圖8 800 mm柜式洗面器“中邊盆”

2.8 FFC泥漿成形模式

高壓注漿和普通注漿均可。對于批量較大的產品，采用高壓注漿或者低壓快排水注漿的模式，會顯著提升產品的生產效率，而對于小批量多品種的產品，采用普通注漿模式，以便靈活應對。

2.9 FFC泥漿產品的減薄和燒成節能

由于FFC泥漿的產品在燒制過程中的變形較小，在保證合格率的前提下，可以適當減薄坯體的厚度，600 mm以上的中大型產品，雙面吃漿的厚度通常在12 mm左右，有些企業最低雙面吃漿的厚度達到10 mm。產品越小，減薄的效果越明顯，如洗面器類中的洗手碗(也稱藝術盆)的邊沿，最薄的部位的厚度可以減薄到5 mm。

近幾年，國內日用陶瓷生產企業使用日用陶瓷的坯釉料、燒成溫度也在制作，這類產品坯體厚度也比較薄，但在產品的造型和尺寸方面，受到較大的制約。

還有一些稱作減薄的產品，是將洗面器最上部的邊緣部位做的比較薄，之下部分仍為普通產品厚度，產品的質量幾乎沒有變化，炒作的成分更大一些。

在制作減薄產品的過程中，確定合理的坯體的厚度與FFC泥漿成瓷坯體的抗折強度有關，也與產品的大小有關。不要為了減薄而減薄，在減薄時，首先保證產品的使用性能及耐荷重性，其次要考慮產品在運輸，搬動，使用中的特殊情況等因素，厚度不應過薄，以免發生破裂，要確保其安全性能。

圖9 柜式洗面器“中邊盆”燒成的立裝產品

除減薄外，還有一種可以減輕產品質量的方法。由于FFC泥漿的產品在燒制過程中的變形較小，可以由傳統的立裝式產品(如圖9所示)，轉變為多層平裝式產品(如圖10所示)，將燒成時立裝產品的裝窯支撐面全部取消，明顯減少了產品的重量，有的產品的重量甚至可以減少30%左右。

同時，采用新型的組裝式多層燒成架支(如圖11所示)，取代傳統的平裝燒成架支(如圖12所示)，這樣既減輕了窯具的質量，又可以充分利用窯爐的高度，明顯提高了裝窯空間利用效率，達到燒成節能的效果。

圖10 柜式洗面器“中邊盆”燒成的多層平裝產品

圖11 組裝式多層燒成架支

圖12 傳統的平裝燒成架支

綜上所述，FFC泥漿的產品能夠明顯提高產品整體的規整度，減少燒成變形的缺陷，提高燒成合格率，對部分產品可以減輕產品質量，燒成節能等優點，FFC泥漿有著廣泛的使用前景。由于國內生產企業對FFC泥漿的認識程度還不夠深入，與國外一些企業的FFC泥漿產品相比，在變形程度、坯釉的結合狀態等方面存在一定的差距，同時，在配方研制的過程中，如何擺脫對國外高價原料的依賴，這些都是企業今后的研發課題。

3 超薄型產品的印象

2012年開始，歐洲的某企業開始推出超減薄的材質的產品，從公開的資料可以看到，給此類產品命名為Saphir Keramik(藍鉆陶瓷)。從展會的展品及相關的資料顯示，此類產品僅限于尺寸較小的洗面器類產品，洗面器最大長度可以做到900 mm，通常深度都偏淺。產品很多部位的厚度不超過6 mm，上部邊沿的邊緣部位，甚至是3～4 mm。其產品如圖13所示。

這類產品的燒后坯體的化學成分如表3所示。

圖13 藍鉆陶瓷洗面器

表3 藍鉆陶瓷洗面器化學成分(質量%)

藍鈷陶瓷吸水率為8.5%。

資料顯示，這種材質是在坯料中加入了Al2O3含量更高的煅燒過的原料，使坯體中莫來石的含量更高，坯體在明顯減薄之后，使坯體抗折強度更高，燒成變形更小，為坯體的大幅度減薄創造條件。

由于產品的坯體很薄，在施釉的過程中僅有很薄的一層釉附著在坯體的邊緣部分，為了避免成品邊緣發生“漏黑邊”缺陷,坯體的白度很高。產品燒成溫度在1 250 ℃或更高。

此種坯體已與普通泥漿、FFC泥漿的長石質瓷的坯體有很大的差別，應屬于另一類材質，也許屬于莫來石材質。

2018年度最新發布的美國國家標準ASME A112.19.2-2018/CSA B45.A-18中規定，減薄產品的定義范圍為坯體厚度低于6 mm，但最薄不能低于3 mm的洗面器類的產品。

這種產品的出現，提高了國內企業制作減薄衛生陶瓷的熱度。與國內經常提到的減薄產品相比，這種產品稱為超薄型產品也許更加準確。其原料的選用、生產工藝、生產成本、產品的特點、市場的前景等值得關注。