卫生陶瓷浆料质量评价体系的探索研究

翟新岗 袁 鹏 李秀军 高 博

(德州市乐华陶瓷洁具有限公司 山东 德州 253000)

在卫生陶瓷日常生产中，企业经常会遇到浆料质量评价的问题。由于行业缺乏必要的、统一的评价方法和评价标准，泥浆出现问题后原料车间和成形车间经常会出现推诿，问题界定不清现象。

从稳定生产和提高泥浆质量角度出发，为评价卫生陶瓷浆料质量的优劣、改进泥浆质量提供开发方向，迫切需要制订一套科学、系统的浆料质量评价体系。

浆料质量对卫生陶瓷企业来说至关重要，同时，浆料对产品的外观质量和内在性能都有重要影响，所以浆料在卫生陶瓷行业中的重要性不言而喻。从企业自身发展和行业进步角度来看，在卫生陶瓷行业中制定规范的浆料质量评价方法，可以不断改善和提高泥浆品质。

本研究所涉及的内容目前在国内尚未见公开报道，属行业内首创。笔者所述评价体系存在的一些不足和缺陷之处，敬请业内专家学者批评指正。

1 浆料质量评价体系的构成

1.1 评价方案和评价指标设计

浆料质量评价体系的内容必须全面、系统、科学、可量化，既要反映出泥浆的使用性能，又要方便指导生产。因此，浆料质量评价体系设计了以下4个方面的指标进行评价：

1)强制性指标。本系列指标为制约性指标，浆料必须全部达标。这些指标对产品质量有重大影响，包括热稳定性、抗冻性、抗裂性、耐荷重性。任何一项指标不达标，泥浆总体评价为不合格，停止后续指标评价，总得分为50分。

2)浆料质量指标。本系列指标均可量化评分，是反映泥浆质量的主要指标项目，得分占评价体系总得分的权重为75%。

3)浆料使用性能指标。本系列指标可定性评分，无法量化，主要考察成形车间注浆工人对泥浆使用性能的反馈，由成形车间主任负责评分，最终结果取各车间评分的算术平均值。由于该指标主观性较强，所以本系列指标得分占评价体系总得分的权重为10%。

4)工艺调查指标。本系列指标是实验室安排专人对泥浆性能进行随机抽查的结果，用来完善3)浆料使用性能指标之不足。同样本系列指标受调查对象影响较大，得分占评价体系总得分的权重仅为15%。

1.2 评价体系得分计算方法和评价频次

本评价体系评分均采用百分制，上述1.1中的2)，3)，4)各项指标满分均为100分。在1)项指标均达标的前提下，2)，3)，4)项指标的实际得分乘以各自的权重系数，得到浆料质量评价的总得分。计算公式如下：

评价总得分=浆料质量指标得分×75%+浆料使用性能指标得分×10%+工艺调查指标得分×15%

浆料质量评价至少每月评价一次，以便及时发现问题加以改进。

1.3 泥浆质量评价等级分类

根据评价总得分情况，按以下等级对泥浆质量进行划分：

优秀级：≥90分;

良好级：≥80分;

中等级：≥70～80分;

一般级：≥60分;

较差级：≥50分。

2 强制性指标评价内容和评价标准

2.1 热稳定性(抗热震性)

该指标为重要指标，反映了产品承受温度急剧变化而不开裂的能力，直接影响产品的使用稳定性，在北方寒冷地区该指标尤为重要。

2.1.1 热稳定性评价标准的制定

关于热稳定性，《卫生陶瓷》国家标准未作明确要求。参考国家标准GB/T 3532-2009《日用瓷器》，特大型陶瓷产品，热稳定性应达到160 ℃至20 ℃热交换一次不裂。但在实际生产中，卫生陶瓷泥浆很难稳定满足140 ℃温差不裂。卫生陶瓷不是日用瓷器，虽然热稳定性标准没必要制定的像日用陶瓷一样高，但在寒冷的冬天，也会出现把热水浇到冰冷的陶瓷制品上的极端情况，所以卫生陶瓷的热稳定性至少应满足100 ℃温差热交换一次不裂。

结合目前生产实际情况，本评价体系确定的热稳定性标准为：厚度小于13 mm、尺寸大于10 cm×10 cm未上釉的瓷坯试片，140 ℃至20 ℃热交换一次不裂。

2.1.2 热稳定性检测方法

参考国家标准GB/T 3298-2008《日用陶瓷器抗热震性测定方法》，本着方便、快速、高效、可日常监测的目的，本研究设定的检测方法为：采用石膏模制作泥浆试片，要求试片烧成后厚度小于13 mm、尺寸大于10 cm×10 cm，未上釉；该试片在生产窑炉中烧成后，将检测无裂纹的试样放置在140 ℃烘箱中恒温加热30 min，保温结束后，在15 s内快速把试样垂直投入20℃±2℃的足量水中，浸泡10 min(保证温差120 ℃以上)，水面要高出试片至少20 mm，投入试片后水温上升不应超过4 ℃；然后取出试样擦干水，用红墨水擦拭试样表面，查看表面是否有裂纹或破损。

2.2 抗冻性

在北方寒冷地区，卫生陶瓷制品还需满足抗冻性。参照国家标准GB/T 3532-2009《日用瓷器》中“6.8节：从冰箱到烤箱适应性测定”，卫生陶瓷也很有必要增加类似检测项目，以考察产品在极端使用环境中是否会开裂。结合卫生陶瓷的实际情况，本研究确定的抗冻性标准为：长时间冷冻试片后，从冰箱中取出投入到热水中，一次冷热交换不裂。

参考国家标准GB/T 3810.12-2006《抗冻性的测定》，本研究采用的泥浆抗冻性检测方法为：选择尺寸适当的单面上釉的试片，试片尺寸不小于10 cm×10 cm，试样不少于3组，用红墨水擦拭试片，检查试片表面是否有裂纹,确认试片是否完好。先用煮沸法让试片吸水至饱和，然后将试片放入冰箱中(-18 ℃左右)冷冻16 h，冷冻后快速置于足量的热水(90℃±2 ℃，自来水)中。浸泡15 min后取出并擦干水，用红墨水擦拭试片，查看表面是否有裂纹并作记录。

2.3 抗裂试验

根据国家标准GB 6952-2005《卫生陶瓷》测试方法，选择单面有釉的未裂试片，浸入氯化钙与水质量相等的溶液中，在110 ℃±5 ℃煮沸90 min，迅速投入2～3 ℃的冰水中急冷5 min ,然后把试样浸入2倍体积水的墨水溶液中浸泡2 h，查看是否有裂纹。合格标准：抗裂试验无坯裂、无釉裂。

2.4 耐荷重性

按照国家标准GB 6952-2005《卫生陶瓷》所述方法进行检测，使用荷重测试仪进行检测，国标要求2.2 kN压力下陶瓷产品无裂纹。根据笔者长期生产实践经验可知，本研究确定的连体坐便器耐荷重性合格标准为：在500 kg压力下保持10 min，卫生陶瓷产品无裂纹、无变形。

3 泥浆质量指标评价内容和评价标准

本系列各项评价指标均可以量化、打分，客观性较强，更因为这是泥浆质量重要的衡量指标，所以作为主要评分项，在整个评价体系中占的权重较高，为75%。

本系列评价指标内容主要考察指标包括：泥浆收缩率、吸水率、收坯率(仅考察技术熟练程度为中等的注浆员工)、干坯抗折强度、瓷坯抗折强度、开裂试验时间、吸浆速度稳定性、泥浆毛孔试验情况、泥浆参数稳定情况等。

本系列评价指标总分为100分，各具体指标评分细则如下：

3.1 泥浆收缩率

泥浆收缩率是一个重要指标，直接关系到产品的尺寸和规整度问题。根据本公司泥浆实际情况，泥浆收缩率设定的控制范围为11.0%～12.0%，理想控制范围为11.6%～11.8%。收缩率指标所占的评价分值为15分。

检测方法：将泥浆注入石膏模，在实验室环境中吸浆120 min后开模，石膏模上刻有150 mm长度刻度线，待试片完全干燥后测量干燥收缩率，然后入窑炉烧成，测量烧成收缩率，最后计算出总收缩率。

评分细则如下：

收缩率<11.0%，得分为该指标满分分值的(以下简称：得分为)0；

11.0%≤收缩率<11.2%，得分为50%；

11.2%≤收缩率<11.4%，得分为70%；

11.4%≤收缩率<11.6%，得分为90%；

11.6%≤收缩率≤11.8%，得分为100%；

11.8%<收缩率≤12.0%，得分为80%；

收缩率>12.0%，得分为0(约束性指标，超标得0分)。

3.2 产品吸水率

根据《卫生陶瓷》国家标准要求，瓷质卫生陶瓷吸水率要求≤0.50%。本研究确定的吸水率目标控制范围是0.20%～0.30%，因为吸水率太低则意味着要多消耗能源。

吸水率检测采用国家标准GB 6952-2005《卫生陶瓷》中的检测方法：选取单面带釉的成瓷试片，采用煮沸法煮沸2 h，然后浸泡20 h，最后计算出吸水率。吸水率指标所占的评价分值为15分。

评分细则如下：

吸水率≤0.1%，得分为80%；

0.10%<吸水率<0.20%，得分为90%；

0.20%≤吸水率≤0.30%，得分为100%；

0.30%<吸水率≤0.40%，得分为70%；

0.40%<吸水率≤0.50%，得分为40%；

吸水率>0.50%，得分为0(强制性指标，超标得0分)。

3.3 收坯率

该指标直接采用人力资源部统计数据。技术熟练的老员工和技术较差的新员工(新员工判定标准：进厂注浆时间在一年以内)收坯率数据代表意义不大，不能真实反映泥浆质量的好坏。本评价体系只统计技术熟练程度为中等员工的(进厂注浆时间在1年以上、3年以下)收坯率，收坯率目标为85%。

收坯率应该考核整个分厂，这样数据才有意义。如果只固定考核某一区域，则存在较大的取样风险，因为同一分厂不同车间、不同班组、不同区域之间收坯率存在较大的差距。只有统计样本足够大，统计数据才有意义，才更能反映存在问题。

每个成形车间提供10个成形工号，这些工号所做产品应有一定的普遍性和代表性。收坯率计算方法为：本单个工号上浆的石膏模具数×每月实际上浆天数=理论收坯数，以该工号每月实际交坯数/理论收坯数=收坯率。

收坯率对成形车间的产量和质量有重大影响，是重点考核内容，所占评价分值最高，为25分，同时本指标设置加分项。

评分细则如下：

收坯率≤70%，得分为60%；

70%<收坯率<75%，得分为70%；

75%≤收坯率<80%，得分为80%；

80%≤收坯率<85%，得分为90%；

85%≤收坯率<90%，得分为100%；

90%≤收坯率<95%，得分为105%；

收坯率≥95%，得分为110% 。

3.4 干坯抗折强度

为了提高卫生陶瓷生坯强度，减少员工在后续搬运和运输过程中造成坯体的破损，方便下面工序操作，所以专门考核此指标，其所占评价分值为10分。

根据本公司实际测量值并结合其他产区洁具厂的检测值，本评价体系确定干坯抗折强度指标≥3.0 MPa,期望目标是抗折强度能达到3.5 MPa。在其他参数稳定的情况，鼓励适当提高生坯强度，因此本指标也设置加分项。

评分细则如下：

抗折强度<3.0 MPa，得分为50%(非约束性指标，不做零分处理)；

3.0 MPa≤抗折强度<3.2 MPa，得分为70%；

3.2 MPa≤抗折强度<3.4 MPa，得分为90%；

3.4 MPa≤抗折强度≤3.5 MPa，得分为100%；

3.5 MPa<抗折强度≤3.7 MPa，得分为105%。

抗折强度>3.7 MPa，得分为110%。

3.5 泥浆开裂时间

使用专用的石膏模具，测量生产用泥浆的开裂时间，此指标反映泥浆抗拉强度大小及收缩快慢情况，可侧面衡量湿坯脱模后是否容易出现裂纹。泥浆开裂时间主要受泥浆性能及参数、测试模具结构和模具干湿度、注浆环境温湿度的影响。对于固定的开裂试验石膏模来说，开裂时间主要受泥浆性能和参数的影响，在一定范围内开裂时间越长越好。该指标为重要指标，其所占的评价分值为15分，同样设有加分项。

本研究确定的检测方法为：使用开裂试验专用石膏模，吸浆60 min后开模。需要特别说明的是：开模时间完全取决于泥浆本身的吸浆时间的长短，以开模后泥浆试条有一定的挺实硬度为准。开模后查看试条窄缝处是否有裂纹。若开模后泥浆试条未发现裂纹，则敞开上模，用风扇直吹，直到出现开裂，记录试条开裂的时间。理想的泥浆开裂时间为70～75 min。使用同一桶生产泥浆，在实验室(条件相对恒定)和成形车间(固定同一个位置)同步平行做开裂试验，以成形车间所测定数据为准，实验室测定数据作为对比参照数据，以考察泥浆变化情况。

评分细则如下：

开裂时间<60 min, 得分60%；

60 min≤开裂时间<65 min，得分80%；

65 min≤开裂时间<70 min，得分90%；

70 min≤开裂时间<75 min，得分100%；

开裂时间≥75 min,得分110%。

3.6 吸浆速度

实验室安排专人每日在成形车间环境内使用生产泥浆做吸浆厚度试验，使用圆形坩埚状石膏模，每日加入相同容积的生产用泥浆，单面吸浆90 min(以大生产实际吸浆时间为参考)后放出余浆，打开风扇直吹，巩固60 min，测量湿坯吸浆厚度。测量位置取中间部位同一高度、3个不同位置坯体厚度，结果取3个数值的算术平均值。

我们预期的控制目标是：在一个相对短的评价周期内(比如一周)，泥浆吸浆速度应相对稳定，以有利于成形员工操作，不能忽快忽慢。根据我们的长期研究经验可知，泥浆吸浆厚度波动范围应小于0.4 mm。因此,通过考察吸浆厚度波动范围(下面简称波动范围)来评估此指标，此指标所占的评价分值为10分。

评分细则如下：

波动范围<0.4 mm,得分为100%；

0.4 mm≤波动范围<0.7 mm，得分90%；

0.7 mm≤波动范围<1.0 mm，得分75%；

1.0 mm≤波动范围<1.3 mm，得分60%；

1.3 mm≤波动范围<1.6 mm，得分30%；

1.6 mm≤波动范围，得分为0(吸浆速度波动太大，生产无法稳定，作0分处理)。

3.7 泥浆参数

制坯稳定的一个必要条件是泥浆的各项参数每日变化不大。因此，本评价体系关注并考察该项指标。但泥浆的所有参数只是为了保证容易收坯，在前面3.3中已考核了收坯率，所以此指标占的分值略微降低，所占评价分值为10分。

由于泥浆参数较多，考察全部参数不现实且意义不大，因此本研究只考察容重、流速和触变(波美浓度计法)3个参数。以7天为一个评价周期，考察这一周内3项参数的变化情况。

评分细则如下：

1)泥浆容重变化小于0.005 g/cm3，流速变化小于5 s,触变波动小于0.5，得分为100%(有任一项不符合，得分扣5%，下同)；

2)泥浆容重变化小于0.010 g/cm3，流速变化小于10 s,触变波动小于1.0，得分80%～90%；

3)泥浆容重变化小于0.015 g/cm3，流速变化小于15 s,触变波动小于1.5，得分60%～70%；

4)泥浆容重变化小于0.020 g/cm3，流速变化小于20 s,触变波动小于2.0，得分20%。

4 浆料使用性能指标评价内容和评价标准

同一种泥浆，因员工技术熟练程度不同、产品型号不同、区域温湿度不同、模具干湿度不同等因素，都会导致反馈结果有较大偏差甚至完全相反。因此，本评价体系纳入浆料使用性能指标进行考核，但因该指标数据主观性太强，所以分值权重相对降低，只占总得分的10%，以保证整体评价结果的客观性。

本系列评价指标的调查对象为成形车间主任，分别打分，结果取所有调查对象的平均值。车间主任代表本车间所有员工，数据统计的代表意义应该更大一些。当然，为了避免此处的人为误差，下面还专门补充增加了对一线员工的实际调查统计。

4.1 收坯情况

以各车间整体收坯率数据为准，与上述3.3的收坯率统计方法不同。该项指标为浆料使用性能指标的主要评分项，所占的分值比较较高，分值为40分。收坯率计算方法为：本车间所有注浆的石膏模具数×每月实际上浆天数=理论收坯数，以车间每月实际交坯数/理论收坯数=收坯率。

评分细则如下：

收坯率<60%，得分该该项满分分值的40%；

收坯率<65%(60%～65%)，得分该该项满分分值的50%；

收坯率<70%(65%～70%)，得分该该项满分分值的60%；

收坯率<75%(70%～75%)，得分该该项满分分值的70%；

收坯率<80%(75%～80%)，得分该该项满分分值的90%；

收坯率<85%(80%～85%)，得分该该项满分分值的100%；

收坯率<90%(85%～90%)，得分该该项满分分值的105%；

收坯率≥90%，得分该该项满分分值的110%；

4.2 其他情况

裂纹情况：察看开模后坯体表面裂纹情况，主要考察胆内裂纹、管道裂纹、水箱裂纹等。

烂坯情况：察看湿坯在成形车间烘干一晚后，第二天无法补救、只能丢掉的烂坯的情况。

察看其他吸浆快慢、收水快慢、杂质多少等情况。评分细则见表1 。

表1 浆料使用性能指标评分表

5 工艺调查指标的评价内容和评价标准

考虑到成形车间管理人员的反馈信息的主观性较强，有时未必能真正反映了一线员工的真实情况，因此，有必要专门安排人去调查实际的注坯情况。该指标所占分值为15分，超过浆料使用性能指标的权重，以保证评价结果的可靠性。

每个成形班随机选定2条生产线为调查对象，但该生产线员工不应是新员工，至少应该为从事注浆工作6个月以上的员工。本研究设想的方案是：到车间现场去查看员工的烂坯情况、开模后湿坯裂纹情况，以及收坯率情况、吸浆情况等。通过掌握第一手资料，以保证评价结果的客观性。每条生产线的具体的评分细则见表2 。

表2 工艺调查指标评分表

根据本公司实际收坯情况、烧成质量情况，并结合外界气候情况，本评价体系具体指标参数、评分细则应每半年更新、调整一次。

6 结语

卫生陶瓷浆料质量评价是个复杂的问题，涉及部门较多，而且很多数据还难以量化，编写一个统一的评价方法确实难度很大。本研究所述浆料评价体系，是笔者根据本公司实际情况及多年生产经验综合编制而成，因作者水平有限，所以难免有不足或缺失之处，但对国内卫生陶瓷企业具有一定参考借鉴意义。笔者期望能起到抛砖引玉的作用，能有更多的业内人士关注和研究浆料质量的评价工作，共同促进洁具行业的进步。