卫生陶瓷坐便器高压注浆成形工艺与控制技术探索*

2018-09-12林毅

陶瓷 2018年9期

林毅

(广东翔华科技股份有限公司广东潮州 515646)

前言

20世纪90年代以来，我国卫生陶瓷行业得到持续快速发展，产量持续增加，出口量也在不断提高，成为世界上最大的卫生陶瓷生产国、消费国和出口大国，同时卫生陶瓷行业的发展带动了一些地区经济的快速发展。由于卫生陶瓷产量的快速增长，也带来了污染环境、粗放性发展等实际问题；而出口量的提高则是靠OEM加工、廉价劳动力、低价格来拉动。这就势必造成国内卫生陶瓷产品中低档居多，高档、高附加值产品少，产品在国内外市场上的售价低，国内卫生陶瓷产品与世界名牌产品的价格相差大。仔细分析造成这种局面的深层原因，主要是我国卫生陶瓷生产企业只注重产能、一味过分看重市场拓展，忽视了企业对产品质量及高品质产品的技术研究和创新。

高压注浆成形技术的实施及产业化应用，使当前卫生陶瓷传统制造模式掀起了一场产业革命，让坐便器的生产由传统石膏模具单套式人工独立生产转变为连续式批量流水线生产，具有提质提效、节能减排的产业特征，为提高粤东卫生洁具的市场竞争力，促进粤东卫生陶瓷产业带的技术进步，具有显著的经济效益和社会意义。

1 项目研发内容

“卫生陶瓷高压注浆成形工艺与控制技术探索”通过研究采用带旋转框辅助装置的坐便器高压注浆成形技术，实现主坯体注浆机械自动辅助的高压快速成形。研究高压注浆成形过程的压力与成坯速度的关联性，获取不同工序的压力和加压时间的最优加压参数，以及无机复合添加剂在坯体注浆的辅助作用等成形控制技术，同时配套高压分体坐便器连续式生产设备形成的现代生产线，实现了高压注浆一次成形数量多，降低工人劳动强度和半成品破损率，免除传统石膏模具需高温干燥及频繁回收加工的冗杂工艺，提高生产效率和节约占地面积的高效立式高压成形产业化生产的技术创新。

项目的实施及产业化应用，为当前应用传统石膏模具注浆成形工艺的卫生陶瓷产业更新换代树立典范，在业内构建了基于分体坐便器的立式高压注浆成形工艺与控制技术体系，摆脱国外陶瓷企业对高压注浆技术垄断，使坐便器的生产由传统的单套式人工独立生产转变为连续式批量流水线生产，具提质提效、节能减排的产业特征，明显提高粤东卫生陶瓷洁具的市场竞争力，促进粤东卫生陶瓷产业带的技术进步，具有显著的经济效益和社会意义。

2 主要用原料和工具

2.1 研究所用原料

研究所用的原料(质量%)：长石21、飞天燕18、粘土5、章村土18、黑泥15、福建瓷土7、梅州土15、白云石1。

2.2 研究所用工具

电气控制系统、液压系统、泥浆管路系统、压缩空气系统、真空系统、水系统、注浆机、侧型打开线、输送线和(坐便器、坐便圈、水箱)加工线。

3 工艺流程

卫生陶瓷高压注浆成形工艺流程：

合成泥浆→搅拌→加温→加压→洗模→合模→填浆→注浆→排浆→稳固→脱模→修坯→烧制→成形→检验→入库。

4 解决的主要技术问题

本项目解决的主要技术包括：

4.1 带旋转框辅助装置的坐便器高压注浆成形技术

4.1.1 技术背景

注浆成形是卫生陶瓷产品生产工艺中的唯一成形手段和方法。当前，国内绝大部分的注浆方法都采用传统石膏模具注浆，存在以下问题：

1)泥浆水分仅靠石膏吸水，脱水速度缓慢；

2)石膏模具脱模后不能连续使用，需经烘干或晾干使石膏脱水后方能继续使用，影响生产效率；

3)石膏注浆工艺产生大量的石膏模废弃物，造成环境污染。

20世纪80年代初，开始出现高压注浆成形技术至今，国外发达国家大多规模生产卫生洁具企业已完成了高压注浆卫生陶瓷生产的技术替代和应用，而国内受制于技术创新弱等原因，还普遍滞留在传统石膏模具生产模式上。

高压注浆成形实际上是一个过滤过程，其模具采用的是多孔塑料模具，注浆过程中泥浆颗粒运动到模具工作面，并依次沉积，形成一定强度的坯体。多孔塑料模具为水分的排除提供了通道，并赋予产品一定的形状。高压注浆成形工艺就是借助特殊的机械装备，高压下在短时间内，迫使流态泥浆在模具内脱水、吃坯、定型。从合模、锁模、上浆、吃坯、空浆、巩固、卸压、开模、脱坯、模具清洗、再次合模，整个操作过程全部机械化、自动化；且具有模具使用寿命长、生产效率高、成形周期短等特点。

高压注浆成形工艺同传统成形工艺一样，也必须视泥浆性能、注浆压力、产品造型和品种而异，实施模具合模、锁紧、开模、脱模等操作，特别是对注浆前后的倒模、排浆、脱模处理时必须进行旋转、倾斜等不同角度的操作，一直以来国内高压注浆生产线都是采用人工辅助模式进行转模和排浆等一系列操作。人工辅助操作起来麻烦，对员工身体素质、操作熟练程度要求很高。项目课题组针对这一技术缺陷，研究了带旋转框辅助装置用于机械辅助注浆、排浆、脱模工艺上，取得明显的效果。

4.1.2 带旋转框辅助装置的坐便器高压注浆成形技术研究应用

项目研发应用的分体式坐便器的高压注浆成形技术分坐便器、坐便圈、水箱三部分注浆成形，三部分都是采用连续式在线高压注浆成形模式生产，并以自动机械传送带进行坐便器、坐便圈不同部件的连接成形(如图1所示)。坐便器由于结构较复杂，其高压注浆生产线也比坐便圈、水箱注浆生产线操作部件更多，其中就包括旋转框辅助装置。

项目应用的坐便器成形部分(见图2)由电气控制系统、液压系统、泥浆管路系统、压缩空气系统、水系统、10台注浆机、侧型打开线、输送线和加工线组成。旋转框辅助装置是由电气控制系统、液压系统、泥浆管路系统、压缩空气系统、水系统等多系统综合协作的核心技术装置。在旋转框辅助装置的作用下，实施了合模、注浆、排浆、脱模等工艺处理，其新技术工艺应用模式如下：

图1 坐便器与坐便圈注浆成形及连接加工生产线示意图

图2 坐便器注浆成形部分的生产线模拟图

4.1.2.1 合模处理

如图3所示，树脂模具下模安装在旋转框底座上，上模安装在升降压板上，侧模则通过侧模吊架吊起，开始工作时主油缸带动升降压板下降，侧模与下模合模，升降压板继续下降，上模与侧模合模，此时侧型压紧油缸启动，在主油缸与侧型压紧油缸的共同作用下，使模具的上下与左右方向全部压紧。

(a)带外框 (b)无外框图3 旋转框辅助装置

4.1.2.2 注浆处理

在控制系统的控制下，泥浆通过泥浆管路注入模腔，在泥浆加压系统的压力作用和树脂模型的过滤作用下，泥浆中的水分通过模具排出。

4.1.2.3 排浆处理

在模腔内形成的待成形陶瓷坯体，间隔时间使其强度达到工艺强度要求时，通过模具的微孔流到模腔，在模腔内形成陶瓷坯体后，倾斜油缸带动旋转框，旋转到一定角度进行自动排浆，排掉多余泥浆。

4.1.2.4 脱模处理

由压缩空气系统向模具内施加压缩空气，将模具内的存水反吹入模腔，使陶瓷坯体与模具之间形成一层水膜，从而陶瓷坯体与模具分离；侧型油缸缩回，上模由加压油缸带动升起，之后侧模升起；此时陶瓷坯体存在于两侧模之间，行走小车启动，带动升降压板、上模、侧模与陶瓷坯体向侧型打开线方向行走。

4.1.2.5 自动输送

侧模行走至侧型打开线上方时，升降压板带动侧模下降，将侧模放于侧型打开线平台上，体输送线的气缸带动托板上升，托板与坯体接触，侧型打开线两端油缸启动，侧型打开线左右平台分别向左右方向移动，带动侧模左右开模，则坯体脱落于托板上，然后气缸下降，将托板及坯体放置于输送线上，体输送线将所有坯体推送至坐便器加工线进行坯体加工。

4.1.2.6 模具自动清洗

脱模完毕后按下启动按钮，侧型开闭线闭合，侧模合模，模具进行自动清洗后，行走小车将模具运送至旋转框处，并进入下一轮循环。

4.1.3 带旋转框辅助装置的坐便器高压注浆成形技术优点

1)带旋转框辅助装置的坐便器高压注浆工艺的创新应用，把传统人工的靠体力、不规范操作和依靠熟练工人个人经验判断的工艺模式，提升到定时、定量的机械自动标准化操作的工艺模式，大大降低了员工的劳动强度和对熟练员工的依赖。

2)采用机械化的液压系统、泥浆管路系统、压缩空气系统等注浆流程配合电气自动化控制系统，保证了产品的稳定性，大幅度提升产品的强度和品质，从而降低了产品的厚度，并缩短了烧制时间，具有显著的节约资源和节能减排效果。

4.2 立式高压注浆成形过程的压力与成坯速度的关联性

研究立式高压注浆成形过程的压力与成坯速度的关联性，获取高压注浆各工序压力和时间参数，形成高压注浆成形的质量控制和标准化生产技术规程。

应用高压注浆生产卫生陶瓷已在西方发达国家得到比较成熟的应用，而21世纪初我国才开始相继引进国外先进高压注浆设备，用于企业陶瓷盆、坐便器等卫生陶瓷产品的生产上，使我国卫生陶瓷产能和规模得到进一步的扩大，产品质量有了一定的提升。但是，由于受到模具、加工工艺、泥料配方等技术配套，以及设备售后技术服务等原因的影响，约有80%以上企业的进口高压注浆生产设备使用状况并不理想，很大一部分厂家进口的高压注浆设备生产不饱满甚至处于停产状态。

因此，本项目课题组从高压注浆成形的基本原理出发，通过研究分析坯体形成过程压力与成坯速度的关联性，并以此确立注浆成形工序步骤与各工艺步骤所采用的压力、时间参数，对实现项目的实操性和提升产品质量有极其重要的意义。

4.2.1 细化高压注浆成形工序步骤，创新成形工艺流程

4.2.1.1 当前高压注浆工艺与压力应用存在的问题分析

高压注浆是一种“压滤”成形，是在泥浆注浆过程中，对填充在模具内的泥浆施加压力排出水分，使坯体得以快速成形。

目前，国内外的高压注浆成形的一般工序包括：填浆：通过气动隔膜泵往模具内输送泥浆。注浆：通过外界压力作用于模具内的泥浆，使泥浆脱水、硬化并成形。排浆：排出坯体空心注浆区内多余的泥浆。稳固：对坯体内腔充入压缩空气，使坯体水分分布均匀，逐步增大坯体强度。

高压注浆的高速高效作业，是采用自动化水平较高的PLC进行自动控制，包括合模、填浆、注浆、排浆和稳固的高压注浆各生产环节，生产循环作业的每一工序均是自动置零并连续执行，故对各个生产环节的压力确定及设定是实现其自动化操作的核心。但项目课题组在实验中发现，高压注浆设备生产商在标注设备建议应用的压力设定方面存在不少问题，主要表现在：① 模具夹紧压力存在问题。高压注浆的模具在夹紧时，由于模具表面没有坯体形成，极易导致泥浆中的微细颗粒进入树脂模的微孔中，对模具造成损害。而且，骤然的高压，有可能使泥浆从模具闭合部位泄漏。为了防止泥浆的这种泄漏，目前大多数高压注浆机的模具夹紧力大都设定在22～26 MPa，导致液压站的工作负荷很大。② 排浆压力存在问题。当注浆结束之后进行排浆操作，压力从注浆时的1.0 MPa以上快速降至0.3 MPa左右，变化幅度太大，极易导致坯体空心注浆区域的变形，导致产品的合格率降低。

4.2.1.2 细化高压注浆成形工序步骤，创新成形工艺流程

通过以上工序①、②的高压注浆的模具夹紧压力、排浆压力的预设定，项目课题组进一步分析了高压注浆成形工艺的机理与特点，以实验形式逐步将整个高压注浆成形的周期实施细化分解。在“填浆”工序之后增加“准备注浆”工序，在“注浆”之后增加“预备排浆”。将整个周期由4个工序细分为6个工序。即为：

1)当前业内应用的高压注浆工艺流程：填浆→注浆→排浆→稳固。

2)项目创新的高压注浆工艺流程：填浆→预备注浆→注浆→预备排浆→排浆→稳固。

通过以上将业内传统应用的4个注浆工序流程，调整为项目自主创新的6个工序流程之后，项目课题组直接在森兰特(SUNLETS)坐便器高压注浆生产线上进行了实际应用，有以下应用优点：

1)“预备注浆工序”的设定，使得模具内部的泥浆在高压注浆之前，在模具表面就已形成一个结构较为疏松的坯层，有利于防止注浆过程中泥浆颗粒进入模具微孔，延长模具使用寿命。形成的坯层起到密封模具的作用，避免了在注浆开始工序中可能出现的泥浆泄漏。

2)模具密封性提升，同步大大降低模具夹紧力。实验显示，通过采用新工艺流程注浆作业，其注浆压力在1.0～1.5 MPa时，模具夹紧力只需11～14 MPa，只有调整前的一半，延长了设备的使用寿命，同时降低了对模具造成的损伤。

3)增设“预备排浆”工序，对注浆压力进行卸压，避免在排浆过程中产生坯体变形，有效的提高了半成品合格率。

4.2.1.3 项目创新的高压注浆工艺流程

6个阶段流程压力及时间通过反复试验调试至最佳状态，通过计算机设定并与电脑、手机连接可以通过远程设定、修复，大大缩短设备运行过程故障排除及修复时间。实现远程修复，采用PLC和触摸屏进行控制和参数设置，方便按原料配方的调整或性状的变化进行参数调整。

1)填浆。压力设定在0.25 MPa，打开泥浆总阀按钮，压机主体上升至上限，泥浆总阀关闭，注浆时间为100 s。

2)预备注浆。压力设定在0.3 MPa,模型组型完成，各成形机原点显示正常，模型一次倾斜，管路循环40 s。

3)注浆。压力设定在0.95 MPa,上浆三方阀打开，小流量阀打开，泥浆总阀打开，开始自动低压注浆200 s,泥浆总阀自动关闭，压机下降，开始高压注浆600 s。

4)预备排浆。压力设定0.18 MPa，高压注浆完成，大小流量阀关闭，模型二次倾斜，预备排浆3 s。

5)排浆。压力设定0.18 MPa，排浆阀打开，排浆总阀打开，开始排浆130 s。

6)稳固。压力设定0.18 MPa，排浆完成，排浆总阀关闭，注浆三方阀关闭，排浆阀关闭，巩固阀打开，开始巩固300 s。

4.2.2 高压注浆各工序压力和时间设定的最优加压参数的研究

高压注浆成形过程是持续借助外部压力作用于泥浆或湿坯，根据不同成形过程工序步骤发挥的作用，势必要选择合适的工作压力与时间，才能保证高压注浆设备的正常使用和成形坯体的质量。故项目课题组在细分并重设高压注浆工艺流程之后，进行高压注浆的坯体形成过程压力与成坯速度关联性的技术研究，形成了各工序压力和时间设定的最优压力参数。具体研究包括：

4.2.2.1 填浆工序的加压参数的设定

加压对填浆工序发挥的作用主要是：让泥浆能快速、平稳地充满模具，同时，使泥浆中的固体颗粒顺利地完成连结，在模具表面形成一层很疏松的薄坯层，从而防止泥浆中的固体颗粒进人模具微孔堵塞模具。据此，项目课题组把填浆工序的压力设定在0.2～0.35 MPa的范围内。

填浆的时间也应满足上述目的，项目课题组在项目应用安装了10套模具的森兰特(SUNLETS)高压注浆机进行实验，以0.3 MPa的压力向模具内输送泥浆，填满模具需70～100 s。使泥浆中的固体颗粒完成连结处理，则应根据填浆压力的大小和所要求形成坯层的厚度来确定。项目课题组发现，一般薄坯层只需1～1.5 mm就可以。若超过这个范围会影响后面工序的进行，在时间上也不经济。所以这部分时间等于模具充满时间即可。据此，项目课题组把填浆工序的填充时间设定为模具填满时间的2倍，即140～200 s。

4.2.2.2 预备注浆和注浆工序的加压参数的设定

预备注浆工序是为注浆工序作准备，在使压力逐步提高的同时，稳定压力的变化，避免压力骤变带来的负面影响。

通过预备注浆工序，模具表面会形成一层较厚的但结构较为疏松的坯层，既能防止因压力升高而产生的泥浆泄漏，又能使水分不断地通过坯层排出。经过项目课题组研究，这一工序的压力应比填浆压力高，但比注浆压力低，项目课题组决定把一般预备注浆压力取值为填浆压力的2倍，即0.5 MPa。

预备注浆的时间不能太长，过长的预备注浆时间会导致所形成的坯层过厚，造成增加注浆工序的水分排出阻力和压实坯体的难度，导致坯体结构不均匀和产品质量不稳定。经过项目课题组研究，预备注浆的时间设定以不超过填浆时间为宜，项目课题组决定把预备注浆的时间设定和填浆时间相同，即30 s。

注浆工序是整个高压注浆的关键，压力的大小直接影响注浆时间和产品的质量。项目课题组经过大量的对比性实验及分析，形成了在不同加压时间参数的作用下，相同泥浆在不同时间点的成坯厚度，见表1，其直观地呈现了因压力变化而导致的成坯速度变化的工艺特性。

表1 不同加压时间下高压注浆的坯体成坯厚度的实验参数

由表1可见，在注浆工序中，泥浆坯体变化与压力相辅相成，呈现泥浆到坯体形成的成形过程：①泥浆中的固体颗粒在压力作用下不断地堆积，形成坯体。初期的坯体层厚度增长较快，结构较为疏松。②随着注浆过程的继续进行，坯体厚度增长趋缓，水分通过坯层空隙排出，水中所带的细颗粒逐渐将坯层结构中的空隙填充，坯体结构变得致密。③在注浆末期，几乎没有水分排出，压力起着将坯体“压实”的作用。

因此，注浆压力的确定应考虑生产工艺的要求和产品尺寸等因素。产品尺寸大，压力可适当取低一些；产品尺寸小，压力可设定的高一点。注浆时间则要根据注浆压力坯体所要求的厚度来确定，注浆压力大，时间可短些；注浆压力小，时间可相应延长。对于成形9 mm±0.5 mm厚的卫生陶瓷坯体，注浆压力可设定在0.95 MPa，加压时间在800 s的范围内取值。

4.2.2.3 预备排浆工序的加压参数的设定

预备排浆的作用是卸去成形的高压，时间视坯体大小可设定在3～8 s时间段内。

4.2.2.4 排浆和稳固工序的压力参数的设定

排浆工序是以在一定时间内将坯体内腔多余的泥浆排空，其间若排浆压力过低，会使泥浆排空不彻底；反之压力过高又会在坯体内腔产生较大的负压，导致坯体变形。

稳固工序是向坯体内腔充入一定压力的压缩空气，防止内表面泥缕缺陷的发生，使坯体的水分分布均匀，并且提高坯体的强度。

实验表明，排浆和稳固的压力可以采用相同的压力，也可以选择不同的压力，两者的压力以0.15～0.2 MPa为宜。

在排浆的时间方面，目前厂家为单纯追求效率，把排浆时间设定得很短。而项目课题组通过实验研究发现，由于高压注浆机模具的安装存在一定的倾角，故在排浆过程中，在其模具的注浆交接处以及坯体的最底部会残留一定量的泥浆，如不能使这部分泥浆彻底排出水分，则会造成坯体水分分布不均匀，使坯体在干燥过程中开裂。因此，适当延长排浆时间，使余浆彻底排出，可明显降低产品的不合格率。课题组决定把排浆工序时间设定在90 s，稳固工序时间设定在300 s。

同时，项目课题组以坯体含水率来判断排浆和稳固的压力时间设定是否合理为主要依据。对于成形好的坯体，分别测试其坯体内、外层的含水率差值，以及顶部与底部的含水率差值，如果两个含水率差值均小于l%，即为合理；反之需进行调整。通过系列实验，项目课题组列出多个实验过程的各工序压力和时间的设定范围(见表2)，并进行调整前、后的数据对比分析。

表2 高压注浆各工序压力和加压时间设定实验

*注：具体数值的设定应考虑泥浆性能与产品尺寸。

比较表2中调整前后的步骤设定与压力时间的取值，虽然调整后的生产周期有所延长，但采用这种设定值，使产品合格率提高，模具使用次数增加。

应用以上工艺参数在森兰特(SUNLETS)坐便器高压注浆生产线上进行了实际应用，经过近两年的产业化运行，成形合格率一直稳定在95%以上，模具使用次数由8 000次增加到10 000次，高压注浆产品的模具成本由原来的10.5元/件降至6元/件，取得了良好的经济效益。

4.3 无机复合添加剂在高压注浆坯体的辅助作用

形成以0.75%水玻璃复配0.08%碳酸钠的无机复合添加剂的最优效果配方，明显提升注浆浆料流动性、成形效率及成品强度。

高压注浆除需要高度自动化的高压注浆机和特殊的塑料模具外，对所用泥浆还有一些特殊的要求。用传统方法生产的泥浆不适合高压注浆，只有对泥浆进行改进(主要是加入无机复合添加剂)后，才能使生产步入正常。

项目课题组在完成模拟人工辅助的高压注浆成形技术研究之后，也同步实施了高压注浆的泥浆添加无机复合添加剂的应用技术研究。

4.3.1 高压注浆对泥浆品质要求以及无机复合添加剂对泥浆的作用

从加快注浆速度，防止堵模的角度出发，要求：①泥浆的含水量尽可能低，即增加泥浆的容重；②尽量减少<2 μm的颗粒含量；③适当增加配料中的瘠性料，增加脱水性，但这会产生其他方面的问题。首先，如增大颗粒度，增加瘠性料就会破坏泥浆的悬浮性，容易发生沉淀，同时生坯强度下降。其次，增加泥浆容重，减少含水量，又会使泥浆粘度增大，流动性变差，流动困难。要解决以上矛盾，只有在泥浆中加入添加剂。

传统的泥浆添加剂大多是无机添加剂即稀释剂，主要对粘土起分散和解胶作用，但单一的无机添加剂不能同时起到防止堵模、增加渗透性和干坯强度的作用。为此，项目课题组利用水玻璃(Na2O·nSiO2)和碳酸钠(Na2CO3)以复合配制成了几种多功能无机添加剂，并进行了相关的应用试验。

4.3.2 无机复合添加剂在坯体注浆的辅助作用研究

项目课题组针对项目泥浆原料试验过程存在的影响产品变形、开裂的因素进行研究，开展对高压注浆坯体生产过程的高分子添加剂等影响产品生产质量因素的研究，通过研究适量的无机复合添加剂配比应用，以降低泥浆含水率，提高浆料流动性，实现注浆快速成形，以及坯体收缩比小、密度及成品强度好的技术应用。

因此,项目课题组在技术创新过程中研究筛选水玻璃(Na2O·nSiO2)和碳酸钠(Na2CO3)复合配制成了无机添加剂，以满足项目高压注浆生产的实质性应用，并通过研究无机复合添加剂的添加应用，控制注浆产品坯体的浆料流变性和分散性。

注浆成形是陶瓷产品所采用的传统方法，对已固定的成形设备和模具，坯体的质量主要由泥浆性质所决定。由于高压注浆的产品比传统坯体更薄(轻质)，且具更高的密度及强度的复杂性，所以也带来注浆产品在注浆工艺处理时，由于充浆不均造成起皱、起凹、内气孔等现象发生，从而会造成产品变形、开裂等质量问题。

本项目课题组认为，满足项目高强度注浆产品工艺要求的泥浆应具有良好的流动性、稳定性和均匀性，且要求坯体成形完整、含水量适中，具一定的强度便于脱模和抗开裂等特征。同时，项目课题组认为，流动性好的泥浆使用时，既要保证能在管道中顺畅流动又要快速均匀地分布到构造复杂的模具各部分，又要保证泥浆不易聚沉，使坯体各部分组成均匀。故项目课题组觉得在注浆用泥浆原料中加入水玻璃、碳酸钠复配添加剂来改善高压注浆流动性的方法。

常用的添加剂(又名稀释剂、解胶剂)是水玻璃(Na2O·nSiO2，硅酸钠，又名泡花碱)、碳酸钠(Na2CO3，纯碱)、磷酸盐和聚丙烯酸钠等，水玻璃是通常用量最大的物质。项目课题组选用水玻璃和碳酸钠两种不同性质的无机添加剂，通过复配形成无机复合添加剂添加到原料泥浆中，并进行控制注浆陶瓷浆料的流动性的工艺处理的实验分析上。试验泥浆及成坯要求指数为：泥浆含水率为31%～33%，坯体成坯厚度为0.9 cm，湿坯含水量为19%～20%。

通过多次比对性实验，形成表3数据，发现水玻璃、碳酸钠2种添加剂对高压注浆产品处理过程的流动性有明显改善效果，且不同复合添加剂的应用有不同的表现，单一及不同复合添加剂的应用对项目注浆后产品影响如下(见表3)：

4.3.2.1 以水玻璃或碳酸钠单个添加剂做为添加剂试验效果

1)采用应用量0.75%的水玻璃单个添加剂做为添加剂添加后，产品注浆的流动性明显提升；

2)采用应用量0.12%的碳酸钠单个添加剂做为添加剂添加后，产品注浆的流动性明显提升；

3)水玻璃和碳酸钠两种不同性质的添加剂应用后的产品均匀性、成形性(脱模后硬度)和开裂性能有所不同；

4)采用水玻璃单个添加剂应用量过大时(见表3的实验1、2)，坯体脱模后硬化较快，坯体易开裂，产品均匀性、成形性较好，抗开裂性弱；

5)采用碳酸钠单个添加剂应用量过大时(见表3的实验3、4)，坯体脱模后则硬化较慢，内外水分差别较大，坯体发软易变形，抗开裂性强，但产品成形性明显不足。

表3 单一及复合无机添加剂应用对项目注浆产品影响

*注：效果各项评分以5分满分计；综合评分以五项效果评分累加得出。

试验泥浆及成坯要求指数为：泥浆含水率为31%～33%，坯体成坯厚度为0.9 cm，湿坯含水率为19%～20%。

4.3.2.2 以水玻璃和碳酸钠复配无机复合添加剂做为添加剂试验效果

1)采用水玻璃复合配制的碳酸钠的无机复合添加剂做为添加剂添加后，产品注浆的流动性明显提升；

2)采用0.75%水玻璃复合配制0.08%碳酸钠的无机复合添加剂添加应用后(见表3实验5)，产品注浆的流动性、均匀性非常好，成形性和抗开裂性效果良好，综合评分最高；

3)采用0.7%水玻璃复合配制0.1%碳酸钠的无机复合添加剂做为添加剂添加应用后(见表3实验6)，产品注浆的流动性、均匀性、成形性和抗开裂性效果良好，综合评分仅次于试验5；

4)采用0.65%水玻璃复合配制0.12%碳酸钠的无机复合添加剂做为添加剂添加应用后(见表3实验7)，产品注浆的均匀性较差，虽抗开裂性效果好，但是成形性效果差；

5)采用0.8%水玻璃复合配制0.07%碳酸钠的无机复合添加剂做为添加剂添加应用后(见表3实验8)，产品注浆的均匀性、成形性效果同样较差。

通过以上试验研究可以确定：针对注浆件较大、注浆结构较复杂的高压注浆工艺处理上，适当添加水玻璃并复配低量的碳酸钠的无机复合添加剂添加应用，可以明显提升注浆的流动性、均匀性非常好，而且成形性和抗开裂性效果良好。

同时，项目课题组也针对项目实施所在地的一年四季不同的天气温度、湿度的变化，其生产场地在秋季较干燥，春季、夏季湿度较大的情况，应对季节变化，根据复配添加剂的特性，通过改变复配添加剂的加入量来调节不同季节泥料的性能。

其中，由于秋季空气较干燥，坯体干燥速度较快，易开裂，这时碳酸钠的用量可以略多一些，水玻璃用量可以略少一些，减缓一下坯体硬化开裂问题。项目课题组决定采用0.70%水玻璃复配0.09%碳酸钠的无机复合添加剂做为添加剂添加应用；在其余时间段内，都采用0.75%水玻璃复合配制0.08%碳酸钠的无机复合添加剂做为添加剂添加应用。

4.3.3 项目达到的技术指标

项目技术应用开发的卫生陶瓷坐便器，通过国家陶瓷及水暖卫浴产品质量监督检验中心的检测达到国家标准GB 6952-2015《卫生陶瓷》，GB 26730-2011《卫生洁具便器用重力式冲水器装置及洁具机架》标准要求。

4.3.4 高压注浆(树脂模)和传统(石膏模具)立式注浇线注浆参数创新之处对比

1)高压注浆(配套树脂模具)与立式注浇线注浆(配石膏模具)工艺参数对比见表4。