论日用玻璃陶瓷的产品开发*

蔡键烯　蔡彦英

(广东健诚高科玻璃制品股份有限公司　广东 潮州　515658)



论日用玻璃陶瓷的产品开发*

蔡键烯蔡彦英

(广东健诚高科玻璃制品股份有限公司广东 潮州515658)

摘要笔者就日用玻璃陶瓷开发的相关问题，包括产品特点、市场方向、原料配方、产品器型、设计开发流程、关键工序、产品质量控制等方面进行研究和分析，为陶瓷企业的产品研制与企业发展提供借鉴作用。

关键词日用玻璃陶瓷产品开发设计

玻璃陶瓷又称为微晶玻璃。在GB/T 30771-2014《日用玻璃陶瓷》的标准中，玻璃陶瓷的定义为：由结晶相和玻璃相构成的一类复合材料，一般通过对玻璃进行适当加热处理以使玻璃体内产生足量结晶而获得；对日用玻璃陶瓷的定义为：供日常使用的玻璃陶瓷制品。

玻璃陶瓷应用比较广泛，如在瓷砖的表面复合一层微晶玻璃，可提高瓷砖的质量；而日用玻璃陶瓷，是不经施釉的制品，制品内外的材质一致。日用玻璃陶瓷制品由美国康宁公司率先研发与生产，国内企业已通过引进、吸收和改进，开发和生产出多种类型和多个档次的日用玻璃陶瓷产品，产品以外销为主。在国外，消费者接触日用玻璃陶瓷的时间较久，加之冷餐的餐饮习惯，比较容易接受日用玻璃陶瓷用品。中国是日用陶瓷的生产大国和消费大国，消费者对日用陶瓷已有长期使用的习惯性和依赖性，加上国内中式餐饮的特点，对日用玻璃陶瓷还未能真正接受。随着日用玻璃陶瓷产品的发展和消费的引导，国内市场对日用玻璃陶瓷的销售量会日渐增加。

日用玻璃陶瓷的器型近似于日用陶瓷，从外观可分为：高白度和半透明两大类，可以通过彩绘贴花，或通过产品质地的颜色处理，增加花色品种。高白度的日用玻璃陶瓷外观近似传统的白色乳浊玻璃制品，其白度主要是由制品胎体中的大量微晶对光线折射所引起。近期，有企业将产品送到高校实验室进行测试，可以证明制品的表面和断面层均存在大量的纳米级晶粒。这些晶粒会引起光波的折射，且有利于制品力学性能的增强。

1日用玻璃陶瓷的设计和开发

1.1原料配方

日用玻璃陶瓷的生产原料主要为复合材料。制作高白度日用玻璃陶瓷的原料主要有：石英砂、氢氧化铝、纯碱、碳酸钡、碳酸钙、碳酸镁、五水硼砂、氧化锌、氟硅酸钠等。主要化学成分为：氧化硅(65%～70%)、氧化铝(7%左右)等。配方的设定应考虑到原料在1 400～1 500 ℃的熔炼要求、成形要求、析晶数量、晶体的生长和分布，确保制品的厚度均匀和规整、色泽均匀，不发生破裂和明显结石的存在，使制品达到要求的强度和抗热震性，制品的可溶性铅、镉、砷、锑符合相关标准的限量要求。原料配方与后续的生产工艺是相互关联和相互作用的，当对原料配方进行调整时，生产工艺也需要做相应的调整。

1.2产品设计

产品设计应考虑到产品的市场定位，其中包括：产品目标销售地的文化、传统、饮食习惯，产品档次及售价与消费水平相匹配等因素。

外销产品的规格尺寸相对较大，如沙拉碗，供多人用餐使用，规格尺寸略小于国内的大汤碗，注重容量；平盘是最常用的餐具，用于盛放固体食物；安士杯主要用于盛啤酒，器型为直筒状并带有手把较适宜。中东地区喜欢浓重和鲜艳的色彩，欧美地区则偏重于简洁优雅。花纹图案的设计应避开产品销售地的政治和民俗的禁忌，如某些动物、花草的图型在某一地域是否禁用或者不受欢迎。

内销产品应注重中华文化和民俗。中餐的饮具以圆形为主，应尽量减少棱角。中餐注重汤碗和汤盘，菜中常带有流质，相应要求盘子有一定深度；中餐用碗(饭碗、汤碗)宜小而精巧；碟是中餐装配料用常备餐具，必不可少；小匙和筷子是中餐所特有的配套件。中式餐具的装饰以形象和抽象的花草图案为主 ，金色和红色常作为富贵和喜庆的装饰颜色。由于日用陶瓷中有青花装饰，在日用玻璃陶瓷中采用青花装饰，工艺上可行，效果也不错。我国传统餐具以“头”为件数计算单位，常用的套装餐具有24头、38头、52头。

1.3产品设计开发流程

设计开发是产品实现的首要环节。设计开发包括：策划、输入和输出、评审、验证和确认等过程。

1.3.1策划

日用玻璃陶瓷设计的策划，最好是由开发、营销部门联合进行。首先，应确定目标市场及产品的档次。其次，应进行产品设计的阶段划分，包括相关的分工以及需要外部的相关协作，应确定相关的评审、验证和确认活动。策划的充分和有效，能促使设计开发的顺利进行，减少因策划和考虑不周所引起的更改，甚至导致设计开发的失败。

1.3.2输入

将与产品要求相关的要素作为设计开发的输入。除了产品在销售地域的特殊要求(如某些国家的法律和法规要求)外，重点是相应标准(如国家标准、行业标准、地方标准)的要求，当以上标准无法适用于新开发的产品时，应制定企业标准，并报当地质监部门备案。制定严于国家标准和行业标准的企业标准，是企业质量提升的有效途径。在设计开发输入中，可借用企业过去设计中积累的信息，如相似器型、相似花面或相近的原料配方。输入应完整、清楚，不能自相矛盾，对于本企业能适用。

1.3.3输出

设计开发的输出是与设计开发输入所对应的，也就是结果应符合设计开发的要求。日用玻璃陶瓷产品设计开发的输出包括：绘采购、生产和检验提供的信息，如物资采购渠道、质量要求、生产工艺数据、检验的要求和方法；还包括：样品、图纸、模具等。设计开发输出包含或引用产品接受准则，包括产品的安全和正常使用所必需的特性，如抗热震性、产品对微波炉、烤炉的适应性等。

1.3.4评审

应组织对设计开发进行评审，最好是由开发、营销、生产及质检部门联合进行。评审内容主要有：设计开发的结果是否满足要求，有没有需要更改的地方，如有更改，应由相关部门组织进行，更改的结果还需再次评审。

1.3.5验证

日用玻璃陶瓷产品设计开发的验证包括：产品通过内部检测或送有资质部门进行检测，如果产品是国外客户委托设计开发的，应请客户将样品送往有资质的检测机构检测；可根据设计开发提供的原料配方，生产工艺，在生产线上进行小批量试产，以验证配方及工艺的适应性。

1.3.6确认

设计开发的确认可在企业内部组织进行，也可请供销商参与，确认产品是否符合要求，是否可以投产和展销。日用玻璃陶瓷属于日用产品，客户可以在样品上作确认标识(如签名)，样品可作为产品布产和产品交收的参考依据。

2日用玻璃陶瓷生产的关键工序和质量控制

为了使设计开发成果更好地转化和产业化，确保产品生产和产品质量达到设计开发的要求，必须对生产的关键工序和工艺进行有效控制。

2.1熔炼

原料熔炼是日用玻璃陶瓷生产的首道工序。大型的生产企业都是采用冷顶熔炼炉进行原料的熔炼。冷顶熔炼炉是圆柱型直立式熔炉，熔炉顶部开口，便于原料从顶部开口处投入。熔炉的中部设置加热电极，炉下端设置玻璃浆出浆口。在熔炉工作过程中，矿化料从熔炼炉的顶部开口处投入，加热电极对熔炉内的矿化料进行加热，使矿化料熔化成玻璃浆，玻璃浆从熔炉下端的玻璃浆出浆口输送给产品成形工序。在连续式生产中，矿化料持续均匀地向熔炉中投入，熔炉中部的加热电极对矿化料进行加热，经加热形成的玻璃浆下降至熔炉内下端，由于矿化料的质量比玻璃浆轻，刚投入的矿化料飘浮于玻璃浆上面，形成厚度为40～50 cm的飘浮层，飘浮层下部受热不断熔化，而上面矿化料又不断投入，使飘浮层保持一定的厚度，飘浮层压盖在玻璃浆上面，减少玻璃浆中热气的上升外冒，达到节能效果。由于熔炼炉中最上层始终保持一层未经熔化的矿化料层，使熔炼炉上端(开口处)保持较低的温度，因而，行业中将这种熔炼炉称为冷顶熔炼炉。

2.2成形

制品成形采用公、母钢模压注和离心甩制等形式。从熔炉出浆至成形用浆阶段，应减少料浆温度的大幅下降，应在中途采取保温手段。在离心甩制的成形过程中，制品温度下降较快，应适当补充热量，确保制品边沿的完整和制品的规整。

2.3制品热处理

制品成形之后，应经过一定温度的处理过程，使胎体生成足量和均匀的晶体，晶体和晶界尺寸符合要求。当晶体分布不均匀，局部缺晶或晶界过大，都会引起制品表面色泽的不均匀，严重时会影响制品的抗热震性，或引起内应力的变化导致制品破裂。制品在加热时应保持温度的相对均匀，确保适当的时间段，不能以温度提高而缩短周期。

2.4制品冷修

部分制品需作局部冷修。冷修过程应避免对制品产生强冲击，应确保修整面光滑，使制品表面形成良好的压应力，防止缺陷所引起的应力而导致制品开裂。

2.5外观装饰

部分制品采用外观装饰，包括彩绘或贴花纸。由于日用玻璃陶瓷装饰中采用的颜色料属于较低温的色料，在使用鲜红色(如旗红)、蓝色，或由红、蓝2种颜色分别构成的颜色，如赤褐和黑色、深绿等颜色，应尽量减少彩绘装饰面积，防止单位产品的铅、镉溶出量超标。制品在烤彩时，应保持恰当的温度和周期，制品在烤彩装窑中，应防止过度密装，确保窑炉内部和产品之间的空气流动性，保证良好的氧化气氛，防止挥发物沉降而污染制品。

3结语

日用玻璃陶瓷的产品开发，应与企业产品发展的方向和目标相结合，在市场调研和分析的同时，进行开发的可行性研究。产品开发设计中必须严格执行设定程序，确保策划、输入、输出、评审、验证、确认等环节的有机联系和相互作用，并在后续的成果转化和产业化中注重关键工序和工艺控制。只有如此，才可以促进企业的健康和快速发展。

2015年9～12月卫浴领域节水认证(CQC)证书清单

序号证书编号产品名称制造商发证日期证书截止时间182CQC14704104823陶瓷密封水嘴东陶(大连)有限公司2015-11-302017-2-11183CQC14704104824陶瓷密封水嘴东陶(大连)有限公司2015-11-302017-2-11184CQC15704127671陶瓷密封水嘴东陶(大连)有限公司2015-11-302018-5-29185CQC15704127673陶瓷密封水嘴东陶(大连)有限公司2015-11-302018-5-29186CQC15704127672陶瓷密封水嘴东陶(大连)有限公司2015-11-302018-5-29187CQC15704127669陶瓷密封水嘴东陶(大连)有限公司2015-11-302018-5-29188CQC15704127668陶瓷密封水嘴东陶(大连)有限公司2015-11-302018-5-29189CQC14704104826陶瓷密封水嘴东陶(大连)有限公司2015-11-302017-2-11190CQC15704136904洗槽水嘴河北润旺达洁具制造有限公司2015-11-302018-11-30191CQC15704136901洗衣机水嘴河北润旺达洁具制造有限公司2015-11-302018-11-30192CQC15704127904小便器北京东陶有限公司2015-11-302018-6-7193CQC15704127905小便器北京东陶有限公司2015-11-302018-6-7194CQC15704127906小便器北京东陶有限公司2015-11-302018-6-7195CQC15704122078小便器北京东陶有限公司2015-11-302018-3-6196CQC13704096274小便器北京东陶有限公司2015-11-302016-8-8197CQC13704096273小便器北京东陶有限公司2015-11-302016-8-8198CQC13704096272小便器北京东陶有限公司2015-11-302016-8-8199CQC13704095298小便器北京东陶有限公司2015-11-302016-8-8200CQC13704091001小便器东陶华东有限公司2015-11-302016-4-12201CQC13704091004小便器东陶华东有限公司2015-11-302016-4-12202CQC13704091577小便器东陶华东有限公司2015-11-302016-4-23203CQC13704091583小便器东陶华东有限公司2015-11-302016-4-23204CQC13704091579小便器东陶华东有限公司2015-11-302016-4-23

205CQC13704091000小便器东陶华东有限公司2015-11-302016-4-12206CQC15704136010小便器东陶华东有限公司2015-11-302018-11-30207CQC15704136005小便器东陶华东有限公司2015-11-302018-11-30208CQC15704136004小便器东陶华东有限公司2015-11-302018-11-30209CQC15704128978小便器冲洗阀东陶机器(广州)有限公司2015-11-302018-7-7210CQC15704129205小便器冲洗阀东陶机器(广州)有限公司2015-11-302018-7-15211CQC14704120520小便器冲洗阀东陶(大连)有限公司2015-11-302017-12-25212CQC13704087473小便器感知式冲水阀东陶(上海)有限公司2015-11-302016-1-21213CQC13704087471小便器感知式冲水阀东陶(上海)有限公司2015-11-302016-1-21214CQC15704132691小便器感知式冲水阀东陶(上海)有限公司2015-11-302018-10-19215CQC15704132690小便器感知式冲水阀东陶(上海)有限公司2015-11-302018-10-19216CQC15704132688小便器感知式冲水阀东陶(上海)有限公司2015-11-302018-10-19217CQC14704104827延时自闭水嘴东陶(大连)有限公司2015-11-302017-2-11218CQC15704122080坐便器北京东陶有限公司2015-11-302018-3-6219CQC15704122081坐便器北京东陶有限公司2015-11-302018-3-6220CQC15704122079坐便器北京东陶有限公司2015-11-302018-3-6221CQC15704121095坐便器北京东陶有限公司2015-11-302018-1-12222CQC14704119877坐便器北京东陶有限公司2015-11-302017-12-31223CQC14704119508坐便器北京东陶有限公司2015-11-302017-11-28224CQC14704119507坐便器北京东陶有限公司2015-11-302017-11-28225CQC13704096275坐便器北京东陶有限公司2015-11-302016-8-8226CQC13704095343坐便器北京东陶有限公司2015-11-302016-8-8227CQC13704095342坐便器北京东陶有限公司2015-11-302016-8-8228CQC13704095341坐便器北京东陶有限公司2015-11-302016-8-8229CQC13704095340坐便器北京东陶有限公司2015-11-302016-8-8230CQC13704095339坐便器北京东陶有限公司2015-11-302016-8-8231CQC13704096276坐便器北京东陶有限公司2015-11-302016-8-8232CQC13704088531坐便器北京东陶有限公司2015-11-302016-3-13233CQC13704088532坐便器北京东陶有限公司2015-11-302016-3-13234CQC13704095337坐便器北京东陶有限公司2015-11-302016-8-8235CQC13704095336坐便器北京东陶有限公司2015-11-302016-8-8236CQC13704095338坐便器北京东陶有限公司2015-11-302016-8-8237CQC13704088552坐便器北京东陶有限公司2015-11-302016-3-13238CQC13704097459坐便器东陶华东有限公司2015-11-302016-8-15239CQC13704097458坐便器东陶华东有限公司2015-11-302016-8-15

(未完待续)

认证问答

问：实施能源管理体系有哪些益处？

答：近年来，随着能源危机、环境保护等因素的影响，能源的有效利用已成为影响各行业经济效益提高及可持续发展的重要因素。对于我国的能源发展战略而言，提高能源的开发和利用效率应摆在首位。各种统计数据表明，我国建筑卫生陶瓷行业的单位产品综合能耗为350～400 kgce/t、单位产品综合电耗为300 kW·h/t，是世界先进水平的近两倍。这说明我国在技术水平、管理水平和经济结构方面还比较粗放，存在着较大的节能潜力。解决能源问题的根本途径之一，便是加强企业的能源管理体系建设，推进和深化节能减排工作。节约能源是中国经济发展和提高人民生活水平的长期战略方针，是缓解能源供应与需求矛盾的重要手段之一。

目前陶瓷行业的能源成本约占陶瓷生产成本的35%，这也就是说陶瓷企业每降低1%的能源消耗就相当于每年为企业创造近百万的利润。

问：国家及地方政府就能源管理体系认证工作已发布了哪些法律法规及相关规定？

答：国家和地方政府已发布了以下法律法规：

1)2011年12月7日国家发改委等十二个部委联合发布了“关于印发万家企业节能低碳行动实施方案的通知”；

2)2012年2月1日国家认监委发布了“关于扩大能源管理体系认证试点工作范围的通知”；

3)2012年11月28日国家发改委和国家认监委联合发布了“关于加强万家企业能源管理体系建设工作的通知”；

4)2012年12月24日广东省经济和信息化委等4部门下发了“关于印发广东省能源管理体系建设及认证试点名单(第一批)的通知”(粤经信节能〔2012〕980号)。

问：国建联信认证中心为哪些陶瓷企业开展了能源管理体系认证？

答：国建联信认证中心(简称GJC)至今已为广东嘉俊陶瓷有限公司、广东萨米特陶瓷有限公司、恩平百强陶瓷有限公司、广东博德精工建材有限公司、佛山市博华陶瓷有限公司等多家企业开展了能源管理体系认证工作。通过实施能源管理体系,各企业均有效地提升了能源管理水平，节能管理工作也取得了良好的成绩，单位产品综合能耗和单位产品综合电耗均有较大幅度下降。

问：国建联信认证中心何时获得能源管理体系认证资质？

答：能源管理体系认证试点工作于2010年开始，国建联信认证中心于同年获得认证资质，是首批获得在建材行业开展能源管理体系认证的机构。批准时间为2010年5月1日，批准号为：CNCA-R-2002-025。

问：申请能源管理体系认证的流程有哪些？

答：通常情况下，申请能源管理体系认证的流程为：

1)向认证机构递交认证申请书，并同时与认证机构签订认证合同；

2)开展GB/T 23331-2009标准培训，内审员培训、指定管理者代表、成立能源管理体系推进小组等；

3)应按GB/T 23331-2009的要求编制相应的管理文件；

4)运行并改进能源管理体系(如开展内部审核、合规性评价及管理评审等)；

5)向认证机构提交相关文件如营业执照复印件、组织机构代码证复印件、CCC认证证书(瓷质砖企业)复印件等；

6)迎接外审；

7)颁发认证证书。

问：实施能源管理体系认证的标准是什么？

答：目前，建筑卫生陶瓷企业实施能源管理体系认证的标准是《能源管理体系要求》(GB/T 23331-2009)。待《能源管理体系陶瓷企业认证要求》标准发布实施后(预计2013年6月发布)，将同时作为陶瓷企业的认证标准。

问：能源管理体系认证证书的有效期是多少年?

答：按照国家认证认可监督管理委员会的要求，试点期间能源管理体系认证证书有效期为2年，每年监督审核4次，监督审核实施的方式视乙方能源管理体系运行情况决定是否到现场监督审核。试点工作完成后，按照国家要求实施年度监督。再认证审核的现场审核时间应在证书到期前2个月实施，以确保认证证书有连续性。若获证企业的认证内容发生重大变更、或发生影响能源绩效的重大事故时,认证机构将会及时实施非例行的监督审核。

问：建筑卫生陶瓷综合能耗和综合电耗的统计范围是如何规定的？

答：按照《建筑卫生陶瓷单位产品能源消耗限额》 GB 21252-2007的规定，其统计范围分别为：

1卫生陶瓷综合能耗和综合电耗的范围

包括原料粗中细碎、原料制备输送、模型制作、釉料制备、成形、干燥、施釉、烧成、冷修、检验包装等生产过程，供水、供热、供气、供油、机修等辅助和附属生产系统及生产管理部门等所消耗的燃料和电力。

不包括：石膏加工过程、匣钵及窑具加工制作、熔快制备、色料制备、生活设施(如：宿舍、学校、文化娱乐、医疗保健、商业服务和托儿幼教等)及运输保管、采暖、技改等所消耗的燃料和电力。

2陶瓷砖综合能耗和综合电耗的范围

包括原料粗中细碎、原料制备输送、粉料制备、成形、干燥、施釉、烧成、冷修、抛光、检验包装等生产过程，供水、供热、供气、供油、机修等辅助和附属生产系统及生产管理部门等所消耗的燃料和电力。

不包括：熔快制备、色料制备、窑具加制作、生活设施(如：宿舍、学校、文化娱乐、医疗保健、商业服务和托儿幼教等)及运输保管、采暖、技改等所消耗的燃料和电力。

问：按照《建筑卫生陶瓷单位产品能源消耗限额》GB 21252-2007的规定，建筑卫生陶瓷产品分为哪几类？

答：按照《建筑卫生陶瓷单位产品能源消耗限额》GB 21252-2007的规定，建筑卫生陶瓷产品应按"卫生陶瓷、吸水率E≤0.5%的陶瓷砖、吸水率0.5% 10%的陶瓷砖"进行分类。

问：何谓建筑卫生陶瓷产品综合能耗？

答：在报告期内及建筑卫生陶瓷生产全过程中，用于生产实际消耗的各种能源总量。包括生产系统、辅助生产系统和附属生产系统的各种能源消耗量和损失量，不包括基建、技改等项目建设消耗的、生产界区内回收利用的和向外输出的能源量。

问：何谓建筑卫生陶瓷生产界区？

答：从原料、釉料、煤、油、气等原材料和能源，从进入计量工序开始，到成品建筑卫生陶瓷计量入库和辅助生产系统、附属生产系统整个建筑卫生陶瓷产品生产过程，由生产系统工艺装置、辅助生产系统和附属生产系统设施3部分用能构成。

问：何谓建筑卫生陶瓷单位产品综合电耗？

答：以建筑卫生陶瓷单位产量表示的直接消耗的电量，即建筑卫生陶瓷产品单位电耗，不包括动和设备等的耗电量。

* 作者简介：蔡键烯(1984-)，大专；主要从事玻璃陶瓷机械生产、产业化及技术推广工作。蔡彦英(1974-)，大专；主要从事数据收集、检验检测机对比分析。

中图分类号：TQ174.73

文献标识码：B

文章编号：1002-2872(2016)06-0041-03