CN1138723C - 卫生陶器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明提供的卫生陶器，其中在陶瓷素坯的表面上形成第一层颜色釉层，在第一层釉层上形成第二层透明的釉层，在所述的素坯表面和所述的第一层釉层之间形成一层釉底料层。

Description

卫生陶器及其制造方法

                        发明背景

                        发明领域

本发明涉及卫生陶器，例如抽水马桶的盆体、小便池、洗面池和洗面池架，及其制造方法，以便保持很容易地除去长时期存在的污垢的功能。

                    对有关技术的说明

卫生陶器的表面必须具有良好的外观，为了卫生和美观起见，它们是可以清洁的。而且，最好能长期保持这种条件。

为了保持清洁卫生和良好的外观，将表面活性剂、酸类和碱类等清洁剂应用于各种类型的洗刷，卫生陶器的表面同时会受到强烈地摩擦。总之，污垢是通过清洁剂产生的化学清洁力和使用刷子摩擦产生的物理清洁力除去的。

不幸的是，很难说这类清洁工作是很容易的，所以最好将这类工作的频率减少到最少。而且，由于近年来已经证明，在废水中所包含的表面活性剂对环境有污染作用，所以最好减少它们的用量和使用频率。

鉴于这种情况，从卫生和美观的角度，人们一直主张，卫生陶器应有极好的表面。

例如，人们已经提出一种方法，采用氟树脂或具有氟代烷基的硅氧烷树脂涂敷表面以降低其表面能，使污垢难以粘附到卫生陶器表面上。

此外，还提出一种方法，使表面尽可能地光滑，防止污垢牢固地附着到卫生陶器表面上。然而，到目前为止，对表面条件与污垢附着的难度、耐久性或光滑程度之间的关系，还研究得不够充分。只是基于对良好外观的理性认识，提出卫生陶器应具有平滑的表面，但对实现这些特性的具体方法，没有提出任何建议。

                      发明概述

本发明人知道，通过设计一种釉层结构，可以制成不带不良外观的卫生陶器，在这种卫生陶器上，污垢极难附着，一旦有污垢附着，可用微弱的水流除去。

在本发明的实施方案中，该目的是要提供能使污垢极难附着，没有不良外观的卫生陶器，一旦有污垢附着，可用微弱的水流除去。

此外，根据本发明提供的卫生陶器，其中在陶瓷素坯的表面上形成第一层颜色釉层，在第一层上形成第二层透明的釉层，在陶瓷素坯的表面和第一层之间形成一层釉底料层。

在本发明中，术语“卫生陶器”系指用于休息室附近的设备，尤其是指抽水马桶、小便池、小便池的滤板、抽水马桶的水箱、带支架的洗面池和洗手池等。

“50％颗粒直径”，系指基于采用激光衍射方法得到的颗粒分布测定数据，在从较小颗粒算起的颗粒累积体积达到50％时的颗粒的颗粒直径。

“中线平均粗糙度Ra”是从粗糙度曲线向其中线方向引出测定长度1，以这一引出部分的中线作为X轴，以轴向放大方向作为Y轴，以y＝f(x)表示粗糙度曲线，通过下列方程式得到以微米表示的数值：

[方程式1] $\mathrm{Ra}=\frac{1}{l}{\∫}_0^l\left|f\left(x\right)\right|\mathrm{dx}$

中线平均粗糙度Ra的测定，是遵照日本工业标准(JIS)-BO0601(1994)的定义和注释，采用符合JIS-BO651(1996)的记录针式表面粗糙度测定仪进行的。可以很容易地从日本工业标准(地址：1-24，Akasaka 4-chome，Minato-ku，东京(Tokyo)107-0052日本(Japan))得到这些日本工业标准及其英文译本。

这种测定仪的示意图示于图2，在图2中，检测器11具有记录针12和滑道13，采用加载装置16将固定装置15上试样14的表面送入检测器11，检测器11检测在竖直方向上的位移。采用在指示装置或记录装置上的放大装置(未示出)显示这些位移，就能得到表面的粗糙度曲线。

                     附图简述

图1是表示根据本发明的卫生陶器实施方案的表面结构的示意图；和

图2是符合JIS-B0651(1996)的记录针式表面粗糙度测定仪示意图。

                  对优选实施方案的说明

在根据本发明的卫生陶器中，在陶瓷素坯的表面上形成第一层颜色釉层，在第一层上形成第二层透明层，在陶瓷素坯的表面和第一层之间形成一层釉底料层。

一般只在卫生陶器的表面上形成一层颜色釉层。在这种情况下，粒状的颜料成分，例如遮光剂颗粒或颜料颗粒，在釉的表面上分布得很不均匀。因此，就本发明人所知，在卫生陶器领域中所销售的陶瓷，表面粗糙度Ra至多不过约0.1μm。

在本发明中，第二层透明的釉层是在第一层颜色釉层上形成的，以减少上述粒状物质所造成的不均匀性。由于这一结果，第二层釉层，即表面釉层的Ra＜0.07μm。

具有上述的结构的本发明的卫生陶器，使得污垢，例如发黄的物质、排泄物、霉菌和尿结石等附着困难，即使附着上了，用微弱的水流也能将其洗掉。由于这种结果，就能长时期地保持釉表面的清洁，而不需经常的清洁操作。这就是污垢在平滑的表面上难以附着的一般常识；然而，从常识的观点来看，这种效果是极其显著的，并出人意外地超过了预期的程度。以根据本发明的卫生陶器为例，在其与水接触时，由于固定标志的污物都飘浮起来，并被水流除掉。对沙拉油也是如此。况且，水垢和尿结石的附着是极其困难的，即使发生附着，也很容易除去。污垢附着的高度困难和容易除去，是根据常识完全不能预料的。

另一方面，制成“二层釉结构”的卫生陶器是不容易的，其中在第一层颜色釉层上具有第二层透明的釉层。原来是这样的，对于抽水马桶、洗面池和类似的成形复杂的大型卫生陶器而言，它们具有在常规卫生陶器中使用的原料(采用天然原料，例如硅酸盐砂(石英)和长石作为主要原料，为了着色起见，加入起遮光剂作用的锆英石和颜料)，在试图形成“二层结构”时，其中第二层透明的釉层是在陶瓷素坯上形成的第一层颜色釉层上形成的，在烧成过程中，随着温度的升高，第二层透明的釉层比第一层釉层熔化的还早，在温度高于第二层釉层的熔化温度下，素坯中产生的大量气体受第二层釉层的阻挡，使其很难释放到外界，造成带斑痕的不良外观，斑痕中尚有残余的气泡，由于残余的气泡使局部表面发生隆起，所以表面的平滑度降低。

因此，在本发明中，在陶瓷素坯和第一层颜色釉层之间形成一层釉底料层。通过加入这层釉底料层，使产生的气体影响第一和第二层釉层的难度增加，减少了由于斑点引起的不良外观的出现，所以能够防止由于上述气体的影响而损害第二层表面的平滑度。

根据发明人获得的知识，本发明的效果将基本上不受釉组成的影响；然而，所示的优选和更优选的组成范围如以下所述。

对于下列组成，在比较时不包括遮光剂锆英石和颜料。在比较第二层透明层组成和除了遮光剂和颜料以外的第一层颜色釉层组成的情况下，增加了在第二层中包含的Al₂O₃和SiO₂成分的含量，由于无产品缺陷的烧成温度范围很宽，所以生产很容易进行。

              第一层颜色釉层的优选组成

           优选的范围(重量％)    更优选的范围(重量％)SiO₂                52-80                    57-80Al₂O₃              5-14                     5-12Fe₂O₃              0-0.4                    0-0.4MgO                   0.5-4.0                  0.5-3.5CaO                   6-17                     8-17ZnO                   3-11                     3-10K₂O                 1-5                      1-5Na₂O                0.5-2.5                  0.5-2.5ZrO₂                0.1-15                   0.1-15颜料                 0.001-20                 0.001-20

                第二层透明釉层的优选组成

          优选的范围(重量％)     更优选的范围(重量％)SiO₂               53-82                    58-82Al₂O₃             5.5-16                   6-16Fe₂O₃             0-0.4                    0-0.4MgO                  0.5-4.0                  0.5-3.5

CaO              6-17                     6-15

ZnO              3-11                     3-10

K₂O             1-5                      1-5

Na₂O            0.5-2.5                  0.5-2.5

可根据需要调节第二层透明釉层的厚度，但约0.1mm-0.5mm是优选的，0.15mm-0.4mm是更优选的。

此外，也可以根据需要调节第一层颜色釉层的厚度，但约0.1mm-1.0mm是优选的，0.2mm-0.7mm是更优选的。这样的厚度意味着不容易出现细微的裂纹和釉剥落之类的产品缺陷。

在第二层透明的釉层内，可以加入抗菌的金属，例如银、铜、锌及其化合物，或固溶体。由此产生的结果，以下可称作抗菌作用。

根据本发明优选的实施方案，将在陶瓷素坯表面和第一层釉层之间形成的釉底料层制成孔隙率比陶瓷素坯还低的致密层。

借此，使釉底料层具有一种阻挡作用，防止陶瓷素坯中的气体在通过第一层釉层或第一和第二层釉层的过程中产生的针孔长大。使斑点之类的不良外观更难出现，并能防止气体对第二层釉层的平滑度造成损害。

在本发明优选的实施方案中，至少在卫生陶器的一部分上，制成没有釉底料层的部分。

通过制成没有釉底料层的部分，可以容易和有效地控制来自陶瓷素坯中的气体的影响。而且，生产成本也会降底。

在本发明优选的实施方案中，主要在一部分上形成釉底料层，其中在陶瓷素坯两侧的表面上形成第一层釉层，也可只在一侧的表面上形成釉底料层。

通过这样做，能更有效地控制来自陶瓷素坯中的气体对外观的重要部分，例如对形成洗面池盆体的部分的影响。

根据本发明的卫生陶器制成抽水马桶的形式，特别是制成上述抽水马桶的盆体、小便池和小便池的滤板等形式。能有效地防止或除去抽水马桶的盆体、存水弯管和边沿下表面上发黄物质之类的污垢。此外，根据本发明的卫生陶器也制成洗面池或洗手池的形式。能有效地防止或很容易地除去肥皂、水垢等对洗面池或洗手池盆体部分的沾污。

根据本发明优选的实施方案，生产卫生陶器的方法包括以下步骤：将原料施加到由卫生陶器基料制成的素坯上，形成一层釉底料层，将颜色釉原料施加到釉底料层上，形成第一层釉层，将透明的釉原料施加到第一层釉层上，形成第二层釉层，然后烧制。

按惯例可以采用一些熟知的陶瓷坯料作为上述卫生陶器的坯料。也就是说，可以将原料，例如硅砂、长石和粘土等混合制成的坯料适宜地成形。

可以将制备正规素坯使用的同样材料(瓷石、粘土、长石、和其它天然生成的矿物颗粒)混合，作为制备釉底料层的原料。

制备釉底料层所用原料的优选组成是：30％-50％的瓷石、30％-50％的粘土和10％-30％的助溶剂。

通过采用30％-50％的瓷石、30％-50％的粘土和10％-30％的助溶剂，可以获得釉底料熔化和加热的适宜条件，阻挡来自素坯中的气体的作用是稳定的。

此外，制备釉底料层所用的原料粉末，优选50％的颗粒直径(D50)≤6μm。可采用球磨机等混合上述组成的原料并根据需要磨碎，来获得这样的颗粒直径。

使50％的颗粒直径(D50)≤6μm，能使釉底料层更容易成为孔隙率低于下面的陶瓷素坯层的致密层，使其更容易保持阻挡素坯中气体的作用。

在将制备釉底料层的原料施加到由卫生陶瓷基料制成的素坯表面上时，可将其施加到所制素坯的全部或一部分上。所制素坯的一部分是指，例如盆体的表面、存水弯管、位于盆体表面以上构成用来冲水的水通道部分下表面的背面，和抽水马桶其它容易形成污垢的部分。可以采用普遍知道的方法，例如喷涂、流涂和印制等作为施加釉底料层原料的方法。

形成第一层釉层使用的颜色釉原料，是包括硅砂、长石和石灰石在内的天然生成的矿物颗粒的混合物；非结晶釉；或包括这些材料与加入其中的颜料和/或遮光剂的混合物的原料。

颜料包括，例如，钴化合物和铁化合物。遮光剂包括，例如，锆和锡的氧化物。

非结晶釉是由上述天然生成的矿物颗粒等掺合的釉原料，在高温下熔化后发生玻璃化。例如，玻璃料釉也能适合使用。

至于将形成第一层釉层的颜色釉原料施加到釉底料层上的方法，可以采用普遍知道的方法，例如喷涂、流涂和印制。特别是湿法喷涂或流涂是优选的，因为它们不容易造成釉的剥落。

至于形成第二层釉层的透明原料，可根据需要采用任一种下列原料：(1)非结晶釉，(2)非结晶釉与天然生成的矿物颗粒(在这种情况下，非结晶釉占二者总量的百分数，优选为50％-99％，更优选为60％-95％)的混合物，和(3)天然生成的矿物颗粒，其中50％颗粒直径(D50)磨到≤6μm。

将上述的透明釉施加到第一层釉层的全部或一部分上。优选施加到一部分上，这一部分是指，例如抽水马桶的盆体表面、存水弯管、边沿的下表面和其它容易形成污垢的地方。

至于将透明的釉原料施加到第一釉层上形成第二釉层的方法，可以采用普遍知道的方法，例如喷涂、流涂和印制。特别是干法喷涂，是优选的。

在烧制过程中，烧制是在温度800℃-1300℃下进行的。通过这样做，将素坯和釉底料层加热，并将二个釉层固定，由此得到的卫生陶器的表面具有极好的平滑度。

                        实施例

(对比例1)

                       表1

        釉原料              重量百分数

        SiO₂                  55-80

        Al₂O₃                5-13

        Fe₂O₃                0.01-0.4

        MgO                     0.8-3.0

        Cao                     8-17

        ZnO                     3-8

        K₂O                   1-4

        Na₂O                  0.5-2.5

        ZrO₂                  0.1-15

        颜料                   0.001-20

将具有表1所示组成的2kg釉原料、1kg水和4kg燧石球加入体积6L的陶瓷筒中。利用球磨机磨碎，采用激光衍射粒度分析仪得到的颜色釉浆的粒度测定结果如下：65％≤10μm，50％平均颗粒直径(D50)为约≤6.5μm。将这里得到的釉浆称作釉A。

其次，采用混合硅砂、长石和粘土等制备的陶瓷坯料以作为卫生陶器的原料，制成一种嵌入台下式的洗面池，其盆体表面的背面不需上釉。采用喷涂的方法施加釉A，然后，在1100℃-1200℃下烧制，制成样品。

在如此制成洗面池以后，测定上釉表面的粗糙度(Ra)，并确定产品的外观缺陷。

采用记录针式表面粗糙度测定仪测定表面的粗糙度(JIS-B0651)并测定中线表面粗糙度(Ra)。

采用目视检查确定产品的外观缺陷。

(对比例2)

                       表2

        釉原料            重量百分数

        SiO₂                 52-76

        Al₂O₃               6-14

        MgO                    0.5-4.0

        CaO                    6-17

        ZnO                    3-11

        K₂O                  1-5

        Na₂O                 0.5-2.5

将2kg透明的釉原料、1kg水和4kg燧石球加入体积6L的陶瓷筒中，其中的透明釉原料是将具有表2所示组成的原料与非结晶釉混合制成的，使非结晶釉占二者总量的百分数为50％-99％(重量)。采用球磨机磨碎，采用激光衍射粒度分析仪得到的透明釉浆的粒度分析结果如下：67％≤10μm，50％平均颗粒直径(D50)为约≤6.0μm。将这里所得的釉浆称作釉B。

其次，采用混合硅砂、长石和粘土等制备的陶瓷坯料以作为卫生陶器的原料，制成壁固定式洗面池，其盆体表面的背面需要上釉。采用喷涂方法施加釉A，作为底涂层，在其上施加釉B，作为外涂层。然后，在1100℃-1200℃下烧制，制成样品。

在如此制成洗面池以后，测定上釉面的粗糙度(Ra)，并确定产品的外观缺陷。

采用记录针式表面粗糙度测定仪测定表面的粗糙度(JIS-B0651)，并测定中线表面粗糙度(Ra)。

采用目视检查确定产品的外观缺陷。

(实施例1)

将2kg釉底料原料(30％-50％的瓷石、30％-50％的粘土和10％-30％的长石)、2kg水和4kg燧石球加入体积6L的陶瓷筒中。采用球磨机磨碎，采用激光衍射粒度分析仪得到的颜色釉浆的粒度测定结果如下：62％≤10μm，50％平均颗粒直径(D50)为约≤7.0μm。将这里得到的釉底料原料泥浆称作泥浆C。

其次，采用混合硅砂、长石和粘土等制备的陶瓷坯料以作为卫生陶器的原料，制成壁固定式洗面池，其盆体表面的背面需要上釉。采用喷涂方法将泥浆C施加到盆体的正面，形成一层釉底料层。

此外，采用喷涂方法将釉A施加到包括盆体的正面和背面在内的所需部分，作为底涂层。将釉B施加到除盆体背面以外的所需部分，作为表面层。然后，在1100℃-1200℃下烧制，制成样品。

在如此制成洗面池以后，测定上釉表面的粗糙度(Ra)，并确定产品表面的缺陷。

采用记录针式表面粗糙度测定仪测定表面的粗糙度(JIS-B0651)并测定中线表面粗糙度(Ra)。

采用目视检查确定产品的外观缺陷。

(实施例2)

将2kg釉底料原料(30％-50％的瓷石、30％-50％的粘土和10％-30％的长石)、2kg水和4kg燧石球加入体积6L的陶瓷筒中。采用球磨机磨碎，采用激光衍射粒度分析仪得到的颜色釉浆的粒度测定结果如下：71％≤10μm，50％平均颗粒直径(D50)为约≤5.0μm。将这里制备的釉底料原料泥浆称作泥浆D。

其次，采用混合硅砂、长石和粘土等制备的陶瓷坯料以作为卫生陶器的原料，制成壁固定式洗面池，其盆体表面的背面需要上釉。采用喷涂方法将泥浆D施加到盆体的正面上，形成一层釉底料层。

再采用喷涂方法，将釉A施加到包括盆体的正面和背面在内的所需部分上，作为底涂层，将釉B施加到除盆体背面以外的所需部分上，作为表面层。然后，在1100℃-1200℃下烧制，制成样品。

在如此制成洗面池以后，测定上釉表面的粗糙度(Ra)，并确定产品的表面缺陷。

采用记录针式表面粗糙度测定仪测定表面的粗糙度(JIS-B0651)，并测定中线表面粗糙度(Ra)。

采用目视检查确定产品的外观缺陷。

每种结果都示于表3。结果是，将具有阻挡来自素坯中气体作用的釉底料施加到素坯的表面上，并形成釉底料层，施加颜色釉层的部分等与产品的形式无关，不容易出现斑痕。

                         表3

             外观                   表面粗糙度(Ra)对比例1          良好                     0.110μm对比例2          局部有些斑点             0.060μm实施例1          基本良好                 0.055μm实施例2          良好                     0.050μm

                      工业适用范围

根据本发明，施加颜色釉层的部分与产品的形式无关，本发明可提供具有良好外观的卫生陶器，该陶器能长时期保持容易除去污垢的功能。

Claims (9)

1.一种卫生陶器，其中：

在陶瓷素坯的表面上形成第一层颜色釉层；

在所述的第一层釉层上形成第二层透明的釉层；

在所述的陶瓷素坯表面和所述的第一釉层之间形成一层釉底料层；

所述的釉底料层的孔隙率小于所述素坯的孔隙率；和

所述的卫生陶器在采用记录针式表面粗糙度仪测定(JIS-B0651)时，其中所述第二层釉层的表面粗糙度＜0.07μm。

2.权利要求1的卫生陶器，其中所述的第一层颜色釉层包括粒状材料，例如遮光剂颗粒或颜料颗粒。

3.权利要求1-2任一项的卫生陶器，其中所述的卫生陶器至少一部分不形成所述的釉底料层。

4.权利要求1-3任一项的卫生陶器，其中所述的釉底料层，主要是在所述素坯二侧的表面上形成第一层釉层的部分上形成的，以及所述的釉底料层仅在二侧的表面之一上形成。

5.一种制造权利要求1-4任一项的卫生陶器的方法，其中包括以下步骤：

将原料施加到已成形的卫生陶器基料的素坯上，形成釉底料层；

将颜色釉原料施加到所述的釉底料层上，形成第一层釉层；和

将透明的釉原料施加到所述的第一层釉层上，形成第二层釉层；和

烧制。

6.权利要求5的卫生陶器的制造方法，其中形成所述釉底料层的原料是50％颗粒直径(D50)≤6μm的粉末状原料。

7.权利要求5或6任一项的卫生陶器的制造方法，其中形成所述釉底料层的原料是由30％-50％的瓷石、30％-50％的粘土和10％-30％的助熔剂组成的。

8.权利要求5-7任一项的卫生陶器的制造方法，其中所述的卫生陶器至少一部分不形成所述的釉底料层。

9.权利要求5-8任一项的卫生陶器的制造方法，其中所述的釉底料层，主要是在所述素坯二侧的表面上形成第一层釉层的部分上形成的，以及所述的釉底料层仅在二侧的表面之一上形成。

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