卫生洁具浆料质量评价方法的研究
翟新岗 袁鹏 李秀军 高博
摘 要：本文在参考相关文献、结合工厂自身实际并借鉴其他公司先进做法的基础上，研究建立了一套系统的卫生洁具浆料质量评价方法，该评价方法涵盖了与浆料质量有关的大部分重要指标，并视其重要程度赋予不同的得分权重，最后以打分的方式评估出浆料质量的得分。经过长时间试运行，采用该评价方法得出的结果真实可靠，可科学客观的评价浆料质量的优劣，既可以用于企业自身纵向对比，也可用于不同企业间参照对比互找不足，为生产上改进浆料提供方向。
关键词：卫生洁具；浆料质量；评价方法
1 前言
在卫生洁具生产中，目前对于浆料质量的评价是个困难的问题。由于缺乏必要的、统一的评价方法和评价标准，泥浆质量出现问题后，原料车间和成型车间经常会相互推卸责任。从生产实际需要及稳定泥浆质量角度出发，迫切需要制订出一套完整的浆料质量评价方法，以便评价浆料质量的优劣，同时为改进泥浆质量提供开发方向。
从卫生洁具行业来看，本文所述内容目前在国内未见公开报道，属行业内首次公开发表。由于笔者水平和知识有限，本评价方法肯定存在一些不足和缺陷，一些评价指标的设置也未必合理，敬请业内专家学者批评指正。
2 评价方法的方案设计
2.1 评价方法的构成
2.1.1强制性指标
本系列指标全部为卫生陶瓷国家标准中的制约性指标，泥浆必须达标，因为这些指标对产品质量有重大影响，包括抗冻性、抗裂性、耐荷重性等。任意一项指标不达标，泥浆总体质量评价为不合格，得分为50，不再进行其他指标的评价。
2.1.2泥浆质量指标
本系列指标均可以量化打分，并根据重要程度不同给予不同的分值。本系列指标是反映泥浆质量的主要指标，是本评价方法的重点考察内容。
为方便操作，便于比较，简化评分流程，评分采用百分制，满分为100分。根据评分细则对各具体指标分别进行打分，合计后得出总评价分。
2.2 评价频次及测评要求
泥浆质量评价周期初步设定为每月评价一次，以便及时发现问题并进行改善。为保证评价结果的连续性、可对比性及稳定性，最好安排专门的或指定的技术员负责全部的检测、调查和数据统计。
2.3 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：
（1） 优秀级：得分≥90；
（2） 良好级：80≤得分<90；
（3） 中等级：70≤得分<80；
（4） 一般级：60≤得分<70；
（5） 较差级：50≤得分<60。
3 强制性指标评价内容和评价标准
3.1 抗冻性
在北方寒冷地区，笔者认为卫生陶瓷制品还需满足抗冻性要求，因此本评价方法把此指标也列入强制性指标。参照《GB/T3532-2009 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此项目，以考察产品在极端使用环境中是否会开裂。结合本公司实际检测情况，参考国标《GB/T3810.12-2006 抗冻性的测定》，本方案采用的泥浆抗冻性检测方法为：使用150mm×95mm×10mm长方形标准板，不施釉入窑烧成，试样不少于3块。烧后用红墨水擦拭试片，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饱和水，测出吸水率；然后将试片放入冰箱冷冻室中（约-18 ℃）冷冻16 h以上，冷冻结束后将试片快速丢入足量的热水（90±2 ℃，自来水加热制成）中。浸泡15 min以上，取出试片用红墨水擦拭试片，查看表面是否有裂纹并记录。
合格标准：一次冷热交换，全部试样无坯裂。
3.2 抗裂试验
根据《GB6952-2005卫生陶瓷》测试方法，选择单面有釉的未裂试片，浸入氯化钙质量分数为50%的溶液中，在110±5 ℃煮沸90 min，然后迅速投入2～3 ℃的冰水中急冷5 min ，再把试样泡入2倍体积水的墨水溶液中浸泡2 min，查看是否有裂。
合格标准：抗裂试验后无坯裂、无釉裂。
3.3 耐荷重性
按照国标《GB6952-2005卫生陶瓷》所提方法进行检测，使用荷重测试仪进行检测，国标要求2.2 kN压力下陶瓷无裂纹。
根据笔者长期实际检测数据，本评价方案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，卫生陶瓷无裂纹、无变形。
4 泥浆质量评价内容
本系列各项指标均可以量化打分，客观性相对较强，更因为其是泥浆质量的重要衡量指标，所以选择这些指标作为主要评分项。
主要考察指标包括：瓷坯热稳定性、泥浆收缩率、产品吸水率、成型收坯率、干坯抗折强度、瓷坯抗折强度、开裂试验时间、吸浆速度情况、裂纹情况、变形度等。
4.1 抗热震性（热稳定性）
4.1.1评价标准
该指标为重要指标，直接反映产品在使用过程中的稳定性能以及使用寿命，特别是对北方寒冷地区尤为重要。关于热稳定性，卫生陶瓷国家标准未作明确要求。参考《GB/T3532-2009 日用瓷器》，特大型陶瓷产品，热稳定性应达到160→20 ℃热交换一次不裂。但在实际生产中，很多公司的泥浆均难以保证140 ℃温差热稳定性长期达标。考虑到卫生陶瓷毕竟不是日用容器，热稳定性标准没必要像日用陶瓷那么高，但至少应满足110 ℃温差热交换一次不裂。
综合本公司实际情况并参考唐山一些洁具厂的数据，本评价方案确定的泥浆热稳定性标准为：使用未上釉的标准瓷坯试片，140→20 ℃（120 ℃温差）热交换一次不裂。
4.1.2测试方法
泥浆瓷坯热稳定性测试，受样板形状、尺寸尤其是坯体厚度影响较大，因此有必要统一测试样板的尺寸，以方便测试和比较。本文推荐的标准测试试样尺寸为：150 mm×100 mm×10（±1 mm）长方形板。
检测方法为：参考《GB/T3298—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，本文设定的检测方法为：将检测无裂纹的标准试样在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） ℃足量的水中，浸泡10 min（保证温差120 ℃以上），水面要高出试片至少20 mm，水温上升不应超过4 ℃。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。
4.1.3抗热震性评分细则
（1）120 ℃温差，三块试片均不裂，得分100%；
（2） 三块试片有1块出现开裂，得分75%；其中：开裂试片的裂纹数小于≤1条，且裂纹长度小于15 mm，得分85%；开裂试片的裂纹数小于≤2条，且裂纹长度均小于15 mm，得分80%；
（3） 三块试片有2块出现开裂，得分50%，其中：若所有开裂的试片，其裂纹数都小于≤1条且裂纹长度小于25 mm，得分70%；若所有开裂的试片，其裂纹数都小于≤2条且裂纹长度小于25 mm，得分60%；
（4） 三块试片均出现开裂，得分20%，其中：若所有开裂的试片，其裂纹数都小于≤1条且裂纹长度小于15 mm，得分40%；若所有开裂的试片，其裂纹数都小于≤1条且裂纹长度小于25 mm，得分30%。
4.2 泥浆收缩率（分值10分）
根据本公司所用原料的实际情况，结合长期检测数据，本评价方案确定的泥浆收缩率标准范围为11.0%～12.0%，目标控制范围为11.6%～11.8%。
4.2.1收缩率检测方法
使用标准收缩率测试石膏模，试条尺寸示意图如图1所示。在实验室检测环境中吸浆120 min 后开模脱坯，立即用卡尺在试条上卡150 mm刻度，完全干燥后测量干燥收缩率，然后入窑烧成，测量烧成收缩率，最后计算出总收缩率。说明：吸浆时间要根据泥浆的吸浆速度确定，以坯体具有一定的强度、方便卡取长度为宜。
4.2.2收缩率评分细则
以评价周期内每日泥浆收缩率数据分别进行打分，结果取各日得分的平均值。泥浆收缩率是重要指标，超标即得0分。
（1） 收缩率< 11.0%，得分为0；
（2） 11.0%≤收缩率<11.2%，得分为40%；
（3） 11.2%≤收缩率<11.4%，得分为60%；
（4） 11.4%≤收缩率<11.6%，得分为90%；
（5） 11.6%≤收缩率≤11.8%，得分为100%（目标控制范围）；
（6） 11.8%<收缩率≤11.9%，得分为80%；
（7） 11.9%<收缩率≤12.0%，得分为60%；
（8） 收缩率>12.0%，得分为0。
4.3 产品吸水率（分值7.5分）
4.3.1吸水率标准和测试方法
根据卫生陶瓷国家标准要求，瓷质卫生陶瓷吸水率要求≤0.5%。本评价方法确定的吸水率目标控制范围是0.20%～0.30%。不盲目追求低吸水率，因为吸水率太低则意味着多消耗了能源。
检测方法：采用《GB6952-2005》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。
4.3.2 吸水率指标评分细则
对于瓷质卫生洁具来说，吸水率是强制性指标，一旦超标即意味着产品检测不合格。因此，该指标如果超标就得0分。
（1） 吸水率≤0.1%，得分为80%；
（2） 0.10%<吸水率<0.20%，得分为90%；
（3） 0.20%≤吸水率≤0.30%，得分为100%（目标控制范围，达标得满分）；
（4） 0.30%<吸水率≤0.40%，得分为70%；
（5） 0.40%<吸水率≤0.50%，得分为50%；
（6） 吸水率>0.50%，得分为0。
4.4 收坯率（分值15分）
4.4.1 收坯率统计对象
收坯率指标可直接采用人力资源部统计的数据。技术熟练的老员工和技术较差的新员工收坯率数据代表意义不大，不能真实反映泥浆质量的好坏，本评价方法只统计中等熟练程度员工的收坯率。员工判定依据：进厂注浆时间在一年以内的，判为新员工；进厂注浆时间在一年以上、三年以下的员工，判为中等熟练程度。
4.4.2 收坯率标准
根据本公司生产实际及多年统计数据，本评价方法确定的收坯率标准为85%。为体现泥浆质量优劣，收坯率指标设有加分项。
单个成型工号的月收坯率计算方法为：收坯率= 每月实际交坯数/理论交坯数。实际交坯数以该成型工号的有效报表统计数据为准。理论交坯数=生产线实际有效模具数×每月有效上浆天数。
收坯率数据应该考核整个分厂，这样数据才有意义。如果固定考核某一区域，则存在较大的取样风险。只有统计样本足够大，统计数据才更有意义，才更能反映真实问题。每个成型车间按要求筛选出至少10个成型工号，这些工号所做产品应有一定的代表性。收坯率取所有调查工号的算术平均值。
4.4.3收坯率指标评分细则
收坯率指标评分细则如下：
（1） 收坯率≤70%，得分为50%；（泥浆太差，得基本分）
（2） 70%<收坯率<75%，得分为70%；
（3） 75%≤收坯率<80%，得分为80%；
（4） 80%≤收坯率<85%，得分为90%；
（5） 85%≤收坯率<90%，得分为100%（合格标准，达标得满分）；
（6） 90%≤收坯率<95%，得分为105%（加分项）；
（7） 收坯率≥95%，得分为110%（加分项）。
4.5 干坯抗折强度（分值8分）
4.5.1干坯抗折强度标准及检测方法
为提高生坯强度，减少员工在后续搬运、改坯、喷釉、装车以及运输过程中坯体的破损率，方便后工序操作，有必要考核此指标。但考虑到各工厂实际情况不同，所以评价分值相对降低。
根据本公司长期的检测值并结合唐山一些洁具厂的实测值，本评价方法确定的干坯抗折强度合格标准为：≥3.0 MPa ，期望目标是干坯抗折强度能达到3.5 MPa。在其他参数稳定的情况，鼓励原料车间提高生坯强度，因此本指标也设置加分项。
检测方法为：使用石膏模具，把生产浆浇注到石膏模中获得相应规格尺寸的试条，经干燥后使用数显电动抗折仪进行测量。试条的截面形状和尺寸对抗折强度影响较大，因此，测试抗折强度时，必须固定并统一所有的工艺条件：包括试条石膏模规格、吸浆时间、巩固时间、干燥温度等等，这样测试数据才有对比性。一般来说，使用截面为圆形的长试条进行测量，数据稳定性要好一些。
4.5.2干坯抗折强度评分细则
干坯抗折强度评分细则如下：
（1） 抗折强度<3.0 MPa，得分50%（非约束性指标，不做零分处理）；
（2） 3.0 ≤抗折强度<3.2 MPa，得分70%；
（3） 3.2≤抗折强度< 3.4 MPa，得分90%；
（4） 3.4≤抗折强度≤3.6 MPa，得分100%；
（5） 3.6<抗折强度≤3.8 MPa，得分105%（加分项）；
（6） 抗折强度>3.8 MPa ，得分110%（加分项）。
4.6 瓷坯抗折强度（分值4.5分）
4.6.1瓷坯抗折强度标准及测试方法
瓷坯抗折强度指标主要反映成瓷的强度及后续操作过程中是否易损坏，瓷坯强度越高越好。
使用抗折强度试条模型，制好试条干燥后不施釉入窑烧成，分别放在窑炉的左中右三个位置烧成，烧成时窑板要平整，烧后试条不能有明显变形。测量瓷坯抗折时，要求试块截面为矩形，并且干坯厚度应小于10.0 mm，试条长度应大于250 mm，以保证抗折试验仪能测出数据。
参考《GB/T4100-2006陶瓷砖》，吸水率小于0.5%的瓷质砖抗折强度应≥35 MPa。根据本公司实际检测数据并参照其他公司检测数据，本评价方法确定的卫生洁具瓷坯抗折强度合格标准为：>60 MPa。同时该指标设有加分项。
4.6.2瓷坯抗折强度指标评分细则
瓷坯抗折强度指标评分细则如下：
（1） 抗折强度≤40MPa，得分30%；
（2） 40<抗折强度≤45 MPa，得分50%；
（3） 45<抗折强度≤50 MPa，得分60%；
（4） 50<抗折强度≤55 MPa， 得分70%；
（5） 55<抗折强度≤60 MPa， 得分85%；
（6） 60<抗折强度≤65 MPa， 得分100%（期望目标）；
（7） 65<抗折强度≤70 MPa， 得分105%（加分项）；
（8） 抗折强度>70MPa，得分110%（加分项）。
4.7 泥浆开裂时间（分值15分）
4.7.1开裂试验测试方法及合格标准
使用专门的石膏模具，利用模具中间的约束性卡槽使试条开裂，测量生产用泥浆的开裂时间。此指标反映泥浆抗拉能力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。开裂试验模图片如图2所示。
泥浆开裂时间主要受泥浆配方及参数、模具结构及干湿度、注浆环境温湿度等影响。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，所占评价分相对较高，同样设有加分项。
本评价方法确定的检测方法为：使用开裂试验专用石膏模，吸浆60 min后开模，开模后查看试条窄缝处是否有裂纹。需要特别说明的是：开模时间完全取决于泥浆本身的吸浆速度快慢，以开模后泥浆试条有一定的挺实硬度为准。对于吸浆速度较快的泥浆，若开模太晚则试条在模具内早已断裂，无法记录开裂的时间；对于吸浆太慢的泥浆，若开模太早则坯体太软，也不能反映真实情况。因此，开模时间可根据工厂实际情况做些调整。同时吸浆速度与开模时间如何更好地匹配，还有待于继续完善。
若开模后泥浆试条未发现裂纹，则敞开上模，打开风扇直吹，风速要恒定，直到卡槽位置出现开裂，记录试条从注浆到开裂的时间。
本公司大生产泥浆实际吸浆时间在100 min左右，故本文确定的泥浆开裂时间合格标准为：70～75 min。该指标对成型车间有较强的参考意义，也设有加分项。
4.7.2开裂时间指标评分细则
开裂时间指标评分细则如下：
（1） 开裂时间<60 min， 得分60%；
（2） 60≤开裂时间<65 min，得分80%；
（3） 65≤开裂时间<70 min，得分90%；
（4） 70≤开裂时间<75 min，得分100%；
（5） 开裂时间≥75 min，得分105%（加分项）。
4.8 吸浆速度情况（分值15分）
4.8.1吸浆厚度波动标准
原料车间安排专人，每日在成型车间环境内使用生产浆做吸浆试验，使用自制石膏模圆台形浆杯（下圆外径约120 mm、上圆外径155 mm、上圆内径90 mm、高95 mm）每日固定加入相同容积的泥浆，单面吸浆100 min后放出余浆，打开风扇直吹巩固60 min，测量湿坯吸浆厚度，取中间部位同一高度处、三处不同位置厚度的算术平均值。
对于吸浆速度，我们预期的控制目标是：在一个评价周期内，泥浆吸浆速度相对稳定，不能忽快忽慢，吸浆厚度波动范围应小于0.4 mm。
4.8.2吸浆厚度指标评分细则
吸浆厚度指标评分细则如下：
（1） 波动范围< 0.4mm，得分为100%；
（2） 0.4 ≤波动范围<0.7mm，得分80%；
（3） 0.7 ≤波动范围<1.0mm，得分70%；
（4） 1.0 ≤波动范围<1.3mm，得分60%；
（5） 1.3 ≤波动范围<1.6mm，得分30%；
（6） 1.6 ≤波动范围<2.0mm，得分10%。
4.9 产品裂纹缺陷情况（分值10分）
泥浆质量好坏，以及产品烧后裂纹情况也是一个直观的、重要衡量指标。裂纹指标可以直接采用分级数据（以连体产品为主）。
4.9.1标准确立方法
根据上一年度裂纹缺陷的全年缺陷率情况，每年均下浮10%作为本年度的考核标准。众所周知，泥浆质量再好其裂纹缺陷率也不可能一直下降，它有个极限值。根据本公司泥浆的实际情况，裂纹缺陷的极限目标是4%。
4.9.2裂纹缺陷评分细则
本公司2014年裂纹缺陷率为4.9%，所以本评价方法确定的2015年裂纹缺陷考核标准为：≤4.5%。
裂纹缺陷每升高0.1%扣得分5%；超过2014年指标4.9%时，每升高0.1%扣得分10%；本指标不计负分。
裂纹缺陷评分细则如下：
（1） 裂纹缺陷率≤4.5%，得分100%；（期望目标）
（2） 4.5<裂纹缺陷率≤4.6%，得分95%；
（3） 4.6<裂纹缺陷率≤4.7%，得分90%；
（4） 4.7<裂纹缺陷率≤4.8%，得分85%；
（5） 4.8<裂纹缺陷率≤4.9%，得分80%；（去年实际达成目标）
（6） 4.9<裂纹缺陷率≤5.0%，得分70%；
（7） 5.0<裂纹缺陷率≤5.1%，得分60%；
（8） 5.1<裂纹缺陷率≤5.2%，得分50%；
（9） 5.2<裂纹缺陷率≤5.3%，得分40%；
（10） 5.3<裂纹缺陷率≤5.4%，得分30%；
（11） 5.4<裂纹缺陷率≤5.5%，得分20%；
裂纹缺陷率>5.5%，得分10%。
4.10 变形度（分值7分）
使用本公司内控的变形度检测方法，每日使用生产泥浆注成弯曲测试试条，每天放入窑炉固定位置烧成，测量其烧后变形度。根据本公司泥浆实际，本评价方法确定的变形度合格标准：≤35 mm。
5 结语
编写一个统一的评价方法，对卫生洁具浆料质量进行评价，遇到的问题很多，难度也很大。评价指标的选择和合格标准的设定，更是大费周折。本文具有探索性研究的作用，期望能为相关研究人员提供参考和借鉴。同时也希望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。
参考文献
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[2] 王瑞生，于之东，黄转红.卫生陶瓷泥浆、釉浆及坯料性能测试
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