豪华型高效节水座便器的研制

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摘要:本文介绍了一种高效节水座便器的研制,并详细列出了该产品在开发与生产中出现的问题与相应的解决措施,为卫生陶瓷企业进一步开发节能产品提供借鉴。

关键词:座便器;节水

1前 言

当前,国内卫生陶瓷企业遇到较大的困难。一是由美国次贷危机引发的金融危机席卷全球,已影响到我国的实体经济,使陶瓷产品的出口受到一定程度的影响;二是国内卫生陶瓷市场供大于求、市场竞争日趋激烈;三是原材料、燃料、水、电、劳动力价格持续走高,使生产成本加大;四是我国卫生洁具的出口目的地主要是美加市场,而这些地区由于受金融风暴的影响较大,对座便器的进口提出了更严格、更苛刻的要求,不但要求用水量越来越少,而且要求是粗管径的;同时监督检测项目越来越多,标准也越来越严,故粗管径高效节水座便器很受客户青睐,成为市场卖点和企业开发的重点。在这种市场形势下,企业只有顺应时代潮流,满足用户和市场需求,开发优质、高效节水、高附加值的产品,才能赢得用户、占领市场,这同时也是卫生陶瓷企业走出困境、提高经济效益的重要途径。

根据市场调研,经过近一年的研究,我们成功开发出一种粗管径、豪华型(超长超高、庄重大方)一次成形的座便器,该座便器冲力大、排污强劲有力、污物排出彻底,远远高于美国高效节水座便器(HET)标准的要求,目前已投入大批量生产,承接客商大量定货。现将该座便器的开发研制生产过程作一简介。

2开发目标与要求

我们所开发的产品是根据客商定货提供的外形图纸来开发加工的,其基本要求是:

(1) 产品为分体式,座便器和水箱共2件;

(2) 组合外型尺寸为:长×宽×高=710mm×375mm×420mm;本品为加长型产品,便器盖长度(A1)为470mm,座便器高度为420mm;

(3) 座便器的排污形式为下排水,排污尺距(墙距)为305mm(即12inch);

(4) 产品的结构形式为喷射虹吸式;

(5) 水封面积要求在200mm×100mm以上;

(6) 用水量要求为≤6L。φ19mm小球,放置100个排出≥90个;味增(豆泥模拟便条)通过≥7条(≥350g);

(7) 粗管道,应通过φ48mm的检测球体;

(8) 其它依据GB6952-2005规定。

3设计思路

通过对市场进行调研,发现市场上有外型相近的产品,但其生产工艺复杂,是地摊粘接生产,产量低,质量不易保证。我们开发此产品,首先要保证产品的外型美观,顺应市场的流行趋势,让用户易于接受;各种尺寸满足客商的要求,使产品外型豪华、庄重大方;座便器与水箱、水箱与水箱盖做到齐口吻合,以体现整套产品的流线型统一;其次,采用目前卫生陶瓷行业成熟的组合立式浇注成形工艺,一次成形,确保质量,且可以大批量生产,有利于生产安排;产品的沟槽处做成圆弧形,以利于取模取坯;第三,通过在产品管道的结构上仔细研究,充分借鉴我公司开发喷射虹吸式座便器的经验,设计出排污功能优良的座便器管道;第四,在管道水路结构设计上,我们仔细研究了水路走向,巧妙设计制作,尽可能地缩短水流流程和减小摩擦阻力,以加大排污冲力;第五,为适合立式组合浇注成形,考虑到本品是加长加高型产品,体积较大,我们重新设计了模型内外部结构,改制了立浇线小车,使模具与立浇车吻合,且防止模型的变形,延长模型的寿命;第六,将标准管道加粗,确保成品的有效内径由42mm增加到53mm,顺畅通过直径为48mm的实心球体;同时增加双水封,增强隔臭效果,加大排污冲力。

4成形操作

(1) 工艺操作程序

清理模型合模微压注浆吸浆放浆微压巩固开模湿坯扎眼找裂翻模取坯湿坯再修整干燥刷坯

(2) 产品成形特点

座便器、水箱、水箱盖均为立浇生产。本项目开发的座便器与我公司其他普通座便器相比,由于又长又高、产品体积大,给成形生产操作带来很大的难度。在坯体存放、搬运过程中要轻拿轻放,且要有防护措施,以减少破损;由于管道有双水封,放浆完成后必须堵死所有放浆通道,以防止漏气,否则会影响便器的排污功能。

5生产工艺参数

5.1 坯料的化学成分

采用我公司现成的泥料,其化学成分见表1。

5.2 浆料的物理性能

所制得浆料的基本参数见表2。

5.3 釉料

采用我公司现成的釉料,采用压力施釉,釉层厚度为0.8～1.0mm。

5.4 模型

采用混合石膏粉制模,水膏比例为1:1.4,搅拌时间2～3min,模型经50℃左右干燥后使用。

5.5 成形工艺参数

成形室内温度:白天 28～30℃,夜间 32～36℃;

相对湿度:50%～60%;

吃浆厚度:双面部位 11～12mm, 单面部位 7～9mm;

吃浆时间:1.0～1.5h;

微压巩固压力:0.015～0.02MPa;

微压巩固时间:20～40min;

干燥周期:7d;

半成品刷坯时水分:小于2%。

5.6 烧成

采用我公司从意大利引进的宽断面燃气隧道窑,最高烧成温度为1160～1170℃,烧成周期14～17h。

6试验中所解决的关键技术

6.1 解决模型结构设计问题

外商提供的产品图纸属于豪华加长型座便器,如果能够成功生产,不仅可以提高产品产量,更重要的是还可提高工艺制造水平和产品档次。但由于该座便器体积大,上立浇组合浇注一次成形生产,工艺难度相当大。且产品体积大,必然造成模型体积偏大,这给模型返制、干燥、上线、使用都带来了很大影响。为此,我们将模型的重点受力部位适当加厚,模型底部做成台阶夹角120°左右,与立浇线小车相吻合。模型内部预埋特制钢筋件,一方面是为了增加强度,防止变形;另一方面,钢筋件上的定位螺杆能使模型和立浇车固定牢固,防止模型变形并有利于安全生产,完成正常翻模取坯操作。以上这些设计都对防止模型变形和开裂、延长其使用寿命起到很重要的作用。

6.2 解决产品崩裂问题

在产品小试过程中,产品锅内最低点(俗称弯子口)开裂较多,约占50%,造成大量废品。通过仔细分析得知,造成产品开裂的原因,一是胎型局部设计不合理,局部厚度过大或过小;二是成形操作不当。对此采取以下措施:

(1) 严格控制胎型模型尺寸,保持凹胎帽子尖(即锅内弯子口处)双面吃浆的厚度在10～11mm,既不能过薄也不能过厚,且两侧均匀一致,防止发生过厚崩裂或过薄开裂的现象;

(2) 改变弯子口处底裙立墙的角度,由170℃缩小到130℃;

(3) 成形操作时,适当延长模型上盖的揭模时间;

(4) 严禁刷湿坯。

通过实施以上措施,坯体崩裂问题基本得以解决。

6.3 解决箱盖不吻合问题

我们开发的这款卫生洁具,其水箱盖与水箱是齐口的,要求做到两者完美吻合。在开发试验初期,遇到过各种各样的困难,小试出来的产品箱盖极不吻合,且露出白边,严重影响产品质量。经多次修改胎型且反复跟踪试验,采取的主要措施有:

(1) 使胎型上箱盖子母口吻合;

(2) 湿坯用专用支子支上以防变形;

(3) 干坯修刷时要使箱盖匹配;

(4) 成品检验时要保证原箱配原盖,个别不匹配者,需打磨处理。

6.4 解决底盘装烧开裂问题

由于产品底部较大(长300m、宽260m),为避免中间烧裂,采用本坯垫烧的工艺。但随着产量的扩大,本坯垫用量较大,不能满足需求,且浪费泥料。我们通过增加加强筋、固定装窑位置、装窑前重点受力点刷抹氧化铝碱浆等措施,成功解决了装烧开裂的问题。

6.5 增强节水功能、加大排污冲力

对于喷射虹吸式座便器,要减少排污用水量,必须使从放水到产生虹吸的时间尽可能短,使喷射孔冲力大,瞬间虹吸抽力大。而这与座便器排污管道粗细、长短、水封高低、喷射口大小、圈眼位置、大小、数量、斜度等因素都有关系。我们利用本厂在排污管道方面丰富的设计经验,在借鉴国内外同类产品的基础上,仔细研究管道结构、水流走向等问题,对管道水路结构进行巧妙设计,使流向喷射孔的水不经过水圈,直泻而下冲向排污管道;尽可能地缩小水流流程、加大喷射冲力;同时对圈眼的大小、数量和喷射口的尺寸进行反复试验与测试,确定最佳方案,最终使该座便器具有高效节水、冲力大、污物排出彻底等性能,达到预定目标要求。产品在本厂内检测的情况见表3。

表中数据表明,本产品虹吸作用和排污用水量比同类产品有很显著的进步。该产品产生虹吸早,虹吸作用时间短、补水量少、用水量少、污物排出彻底、抽力大。特别是其粗管路能从根本上杜绝座便器的堵塞问题。模拟便条试验达到美标HET(高效节水)标准的要求,且小便时仅用4L水,节水效果显著。客户提出的苛刻定货要求全部达到,个别指标还优于标准要求。

7产品尺寸及功能

(1) 产品的外型尺寸、安装尺寸完全达到客户及设计目标的要求(测量结果略)。

(2) 产品检验执行GB6925-2005 《卫生陶瓷》国标,经国家建筑卫生陶瓷产品质量监督检验中心检测,同时增加HET检测,完全符合国标以及客户定货标准的要求,其主要指标见表4。

8结 论

该座便器突破了传统生产工艺的束缚,采用一次成形组合浇注生产。产品外观造型豪华庄重,集“粗管径”、“超长超高”、“高效节水”、“一次成形”、“双水封”为一体,实现了产品造型、内部结构与生产工艺的完美融合。该座便器因其造型新颖、排污功能优良深受用户的青睐,它的研制成功,推动了行业的技术进步,为座便器产品的更新换代,缓解当前卫生陶瓷企业的压力起到很大的作用。