FFC泥浆生产卫生陶瓷
——兼谈超薄型产品的印象

岳邦仁 宋子春

(1 北京金隅集团有限责任公司 北京 100096)(2 惠达卫浴股份有限公司 河北 唐山 063307)

前言

FFC(Fine Fire Clay或Fine Fireclay的缩写)泥浆很早就在国外使用。2005年国内出现了FFC泥浆制作的产品，2006年，国内已有卫生陶瓷生产企业使用FFC泥浆生产产品，其产品主要用于出口和国内市场销售。

按照国家标准GB 6952-2015《卫生陶瓷》的规定，吸水率为0.5%～15.0%属于炻陶质卫生陶瓷，可以制作坐便器和蹲便器以外的各种类的卫生陶瓷。FFC产品的吸水率一般为8%～13%，属于炻陶质卫生陶瓷,这类卫生陶瓷坯体的材质属于“精陶”，施釉后，可称为“施釉精陶”。

我国的FFC泥浆使用时间较晚，一是使用普通泥浆制作的瓷质卫生陶瓷，其可以满足市场所需的全部产品；二是有一种认识，认为陶质的坯体强度低，同时，在使用中坯体会吸水或吸收潮气，造成釉裂(事实证明，技术上可以克服这个缺点)。因此，人们大多优先选用瓷质卫生陶瓷。

但近年来，随着国内外对大型柜式洗面器，特别是对直边直角洗面器的需求量越来越大，而普通的泥浆由于烧成收缩大、变形大，要么合格率太低，要么根本做不出来，这样，FFC泥浆的应用，为这类产品的生产提供了可能。

经过近几年的发展，国内越来越多的卫生陶瓷企业开始使用FFC泥浆制作卫生陶瓷，产品包括洗面器、小便器、洗涤槽、淋浴底盘等，其中各种造型的柜式洗面器，占的比例最大。有的企业的年产量达到几十万件，最大的柜式洗面器产品长度达到2.0 m；同时，随着国内企业研发实力的提升，有些企业已经摆脱最初的国外进口的高价原料，全部实现了国产化，在降低了生产成本的同时，也保证了生产过程中配方的随机调整和工艺参数的调配。FFC材料制作的产品可以明显提高整体的规整度，最大限度地保证设计者的初衷，同时可以有效地减少烧成过程中的变形，提高烧成合格率。可以说，FFC泥浆制作卫生陶瓷已成为我国卫生陶瓷生产中的一个亮点。

下面以柜式洗面器为例，将FFC泥浆与传统的普通泥浆进行对比，进一步认识FFC泥浆。

1 普通泥浆制作的柜式洗面器

市场上的柜式洗面器的造型种类很多，但其中的两类产品占据了市场的主导地位：

一类是市场较为流行的、俗称为“中边盆”的产品，此类产品的台面部分为双层单面吃浆，台面厚度为30 mm左右，如图1所示。

图1 台面为单面吃浆的“中边盆”

另一类是近些年开始流行的俗称的“薄边台板盆”，这类产品除溢水道外，整个产品包括台面绝大多数均为双面吃浆，台面厚度一般为10～18 mm，如图2所示。

图2 台面为双面吃浆的“薄边台板盆”

通常，普通泥浆制作的柜式洗面器的“中边盆”长度最大为1 000 mm左右，这类产品对产品的外形和结构、产品成形和半成品修正的过程中繁杂的预变形、产品的生产控制都有苛刻的要求，以减少变形，提高合格率。比如前缘带弧度的产品(如图3所示)。为了预防长直边的变形，专门设计了弧形边，但即使这样，在使用普通泥浆制作时，也需要根据产品在烧成中的收缩量和变形量制作较复杂的预变形，同时，半成品的干坯还需要严格按照相关的预变形参数进行各部位的控制，这样才有可能烧制出合格的产品。即使采取这些对策，产品的烧成合格率也仅为50%左右(不同厂家因为检验标准的不同，合格率有所差异，下同)。如果长边是直边的1 000 mm“中边盆”，如图4所示，其制作难度会更大，产品烧成合格率也会更低，仅仅为30%左右，同时，产品的外观规整度较差，产品的边缘部位会出现很多小的S弯变形，即使勉强不超标，但外观的美观程度较差。

而柜式洗面器的“薄边台板盆”的制作难度更大，产品烧成合格率也更低，仅有很少的企业能够生产此类产品。

普通泥浆制作的柜式洗面器“中边盆”的实例：

1)1 000 mm柜式洗面器 “中边盆”1 如图3所示。

图3 1 000 mm柜式洗面器“中边盆” 1

产品相关参数：

产品规格：1 005 mm×505 mm×220 mm。

吃浆：台面为单面吃浆。

坯体厚度：单面吃浆部位11 mm，双面吃浆部位13 mm。

产品质量：28 kg。

成形合格率：95%左右。

烧成合格率：50%左右。

吸水率：不大于0.5%。

2)1 000 mm柜式洗面器“中边盆”2 如图4所示。

图4 1 000 mm柜式洗面器“中边盆”2

产品相关参数：

产品质量略有增加，烧成合格率：30%左右。其他与图3所示的1 000 mm柜式洗面器1相同。

2 FFC泥浆

FFC泥浆制作柜式洗面器，难度会小得多，合格率显著提升，产品也可以做得更大。

2.1 FFC泥浆的配方的技术要点

通常，瓷质卫生陶瓷坯体一般在1 200 ℃左右的高温下烧成，坯体中含有玻璃相、莫来石、石英，气孔(气相)。烧结莫来石的分子式为3Al2O3·2SiO2，其中Al2O3理论含量为71.8%，根据陶瓷坯体中Al2O3的含量，可以估算出其莫来石的最大可能含量。

FFC泥浆的配方中一般加入30%左右的煅烧高岭土，少量的长石(在同样的温度下烧成)。有资料表明：FFC泥浆坯体中，由于加入的长石量减少，玻璃相明显减少，含量一般为30%以下，主要是由于煅烧高岭土带入一部分莫来石，莫来石的含量明显提高，通常为30%左右，气孔(气相)大幅度提高(表现为吸水率的大幅度提高)。这就使得其烧成收缩和烧成变形远远小于普通泥浆，产品的规整度也得到明显改善，同时保持足够的坯体烧成抗折强度。

2.2 FFC泥浆性能

坯料配方中使用的煅烧原料要尽量国产化，这样可以降低原料价格。虽然坯料配方中加入了大量的煅烧原料，但仍然要确保干坯的抗折强度，这就要求技术人员在配方的研制过程中，注意坯体的干燥抗折强度，确保半成品运输过程中保持完好。同时，要确保FFC泥浆产品的烧成温度与现有普通泥浆产品的烧成温度相一致，因为在大多数情况下，FFC泥浆的产品要和普通泥浆的产品一起烧成。当然，如果FFC泥浆的产品有足够的订单量，也可以单独烧成，设定专用的烧成制度，这样，对此类产品的质量控制更有好处。对于FFC泥浆的产品，企业要根据自身的情况确定合理的吸水率，吸水率的大小直接影响最终产品的烧成收缩和烧成变形，直至产品的烧成合格率，同时，吸水率也和坯体的烧成抗折强度有很大关系，特别是要保证洗面器的耐承重性指标。吸水率的高低与FFC泥浆产品的坯釉结合性有很大的关系，直接影响到产品的使用寿命。

由于加入了大量的煅烧高岭土，FFC泥浆配方的原料成本明显提高，但由于产品烧成合格率得到提高，所以生产总成本还是有所下降。

2.3 FFC泥浆化学成分

某企业的FFC泥浆与普通泥浆化学成分的对比见表1。

由表1可以看出，FFC泥浆与普通泥浆相比，烧失量明显降低，Al2O3含量明显提高， K2O、Na2O含量明显降低。

表1 泥浆化学成分比较(质量%)

2.4 FFC泥浆性能

表2 泥浆性能指标比较

成形性能出裂时间(min)重复性非常差,没可比性干燥收缩(%)2.8～3.82.0～3.0V0 (s)40～6040～60V30 (s)80～12080～120烧成收缩(%)8～102～6烧成弯曲(mm/200mm跨距)20～306～10烧成性能吸水率(%)≤0.511热膨胀率(10-6/℃)相同相同烧成抗折强度(MPa)70～10030～70

某企业的FFC泥浆与普通泥浆性能指标的对比见表2。

由表2可以看出，FFC泥浆与普通泥浆相比，粒度有所降低，干燥收缩有所减小，烧成收缩、烧成弯曲明显减小，烧成抗折强度有所降低，但吸水率大大提高。

2.5 FFC泥浆使用的釉浆

FFC产品与普通产品的釉浆一样，通常是通过调整泥浆的配方，以增强坯釉结合的能力，当然也可以坯、釉双向调整，增强坯釉结合的能力。

2.6 FFC泥浆生产

配制FFC泥浆，要适应与之匹配的釉浆，注意监测抗裂性，也要防止在使用中产生釉裂。其他生产工艺与普通泥浆的相同。

1)FFC泥浆产品坯体结构的特点。FFC泥浆产品的单、双面吃浆的分布没有变化，FFC产品在成形阶段只需对坯体做不大的预变形，成形操作更加简单。

2)防止坯体吸水造成后期龟裂的对策。需研制专用的FFC泥浆用釉浆，或专用的普通釉浆用FFC泥浆，解决好FFC泥浆的产品坯体与釉层的膨胀系数的匹配问题，保证产品的抗裂性检验合格，同时，确保产品在长期使用中不会因为坯体吸潮出现釉面裂纹。

3)隐蔽部位的施釉。如产品在使用中有接触水的部位(包括内部空腔)，普通泥浆产品的做法可以不施釉，但FFC泥浆产品必须要施釉，以免坯体吸水，造成产品的变色，甚至是发毛，更有甚者会出现漏水的问题。

2.7 FFC泥浆生产的产品

1)14 000 mm洗面器“中边盆”如图5所示。

图5 14 000 mm柜式洗面器“中边盆”

2)1 200 mm双盆柜式洗面器“中边盆” 如图6所示。

3)1 000 mm柜式洗面器“中边盆” 如图7所示。

相关参数中与普通泥浆的1 000 mm柜式洗面器2不同之处为 ：

图6 1 200 mm双盆柜式洗面器“中边盆”

图7 1 000 mm柜式洗面器“中边盆”

烧成合格率为90%左右，比普通泥浆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，产品急冷热性能的试验试验的结果均为合格。

4)800 mm柜式洗面器“中边盆” 如图8所示。

图8 800 mm柜式洗面器“中边盆”

2.8 FFC泥浆成形模式

高压注浆和普通注浆均可。对于批量较大的产品，采用高压注浆或者低压快排水注浆的模式，会显著提升产品的生产效率，而对于小批量多品种的产品，采用普通注浆模式，以便灵活应对。

2.9 FFC泥浆产品的减薄和烧成节能

由于FFC泥浆的产品在烧制过程中的变形较小，在保证合格率的前提下，可以适当减薄坯体的厚度，600 mm以上的中大型产品，双面吃浆的厚度通常在12 mm左右，有些企业最低双面吃浆的厚度达到10 mm。产品越小，减薄的效果越明显，如洗面器类中的洗手碗(也称艺术盆)的边沿，最薄的部位的厚度可以减薄到5 mm。

近几年，国内日用陶瓷生产企业使用日用陶瓷的坯釉料、烧成温度也在制作，这类产品坯体厚度也比较薄，但在产品的造型和尺寸方面，受到较大的制约。

还有一些称作减薄的产品，是将洗面器最上部的边缘部位做的比较薄，之下部分仍为普通产品厚度，产品的质量几乎没有变化，炒作的成分更大一些。

在制作减薄产品的过程中，确定合理的坯体的厚度与FFC泥浆成瓷坯体的抗折强度有关，也与产品的大小有关。不要为了减薄而减薄，在减薄时，首先保证产品的使用性能及耐荷重性，其次要考虑产品在运输，搬动，使用中的特殊情况等因素，厚度不应过薄，以免发生破裂，要确保其安全性能。

图9 柜式洗面器“中边盆”烧成的立装产品

除减薄外，还有一种可以减轻产品质量的方法。由于FFC泥浆的产品在烧制过程中的变形较小，可以由传统的立装式产品(如图9所示)，转变为多层平装式产品(如图10所示)，将烧成时立装产品的装窑支撑面全部取消，明显减少了产品的重量，有的产品的重量甚至可以减少30%左右。

同时，采用新型的组装式多层烧成架支(如图11所示)，取代传统的平装烧成架支(如图12所示)，这样既减轻了窑具的质量，又可以充分利用窑炉的高度，明显提高了装窑空间利用效率，达到烧成节能的效果。

图10 柜式洗面器“中边盆”烧成的多层平装产品

图11 组装式多层烧成架支

图12 传统的平装烧成架支

综上所述，FFC泥浆的产品能够明显提高产品整体的规整度，减少烧成变形的缺陷，提高烧成合格率，对部分产品可以减轻产品质量，烧成节能等优点，FFC泥浆有着广泛的使用前景。由于国内生产企业对FFC泥浆的认识程度还不够深入，与国外一些企业的FFC泥浆产品相比，在变形程度、坯釉的结合状态等方面存在一定的差距，同时，在配方研制的过程中，如何摆脱对国外高价原料的依赖，这些都是企业今后的研发课题。

3 超薄型产品的印象

2012年开始，欧洲的某企业开始推出超减薄的材质的产品，从公开的资料可以看到，给此类产品命名为Saphir Keramik(蓝钻陶瓷)。从展会的展品及相关的资料显示，此类产品仅限于尺寸较小的洗面器类产品，洗面器最大长度可以做到900 mm，通常深度都偏浅。产品很多部位的厚度不超过6 mm，上部边沿的边缘部位，甚至是3～4 mm。其产品如图13所示。

这类产品的烧后坯体的化学成分如表3所示。

图13 蓝钻陶瓷洗面器

表3 蓝钻陶瓷洗面器化学成分(质量%)

蓝钴陶瓷吸水率为8.5%。

资料显示，这种材质是在坯料中加入了Al2O3含量更高的煅烧过的原料，使坯体中莫来石的含量更高，坯体在明显减薄之后，使坯体抗折强度更高，烧成变形更小，为坯体的大幅度减薄创造条件。

由于产品的坯体很薄，在施釉的过程中仅有很薄的一层釉附着在坯体的边缘部分，为了避免成品边缘发生“漏黑边”缺陷,坯体的白度很高。产品烧成温度在1 250 ℃或更高。

此种坯体已与普通泥浆、FFC泥浆的长石质瓷的坯体有很大的差别，应属于另一类材质，也许属于莫来石材质。

2018年度最新发布的美国国家标准ASME A112.19.2-2018/CSA B45.A-18中规定，减薄产品的定义范围为坯体厚度低于6 mm，但最薄不能低于3 mm的洗面器类的产品。

这种产品的出现，提高了国内企业制作减薄卫生陶瓷的热度。与国内经常提到的减薄产品相比，这种产品称为超薄型产品也许更加准确。其原料的选用、生产工艺、生产成本、产品的特点、市场的前景等值得关注。