特殊器型耐熱陶瓷烹調器的研制

摘 要:本文主要論述了含鋰質耐熱陶瓷原料配方的改進，以及產品成形和燒成工藝的優化，研制出具有優良抗熱震性的特殊器型的耐熱陶瓷烹調器。

關鍵詞:特殊器型;耐熱;陶瓷烹調器

1 前 言

接觸食物的陶瓷制品稱為日用陶瓷，其類別有盤、碟、碗、杯、壺等。在GB/T3532-2009《日用瓷器》標準條款中規定:“小、中型日用瓷產品要求180℃至20℃熱交換一次不裂;大、特型產品160℃至20℃熱交換一次不裂”。由此可見，普通的日用瓷產品只能在常規條件下使用，不適用于特殊條件，特別是明火烹調的條件使用。適用于明火等特殊條件下使用的陶瓷容器，其執行標準應為:QB/T2580-2002《精細陶瓷烹調器》。該標準條款中規定:“中、小型耐熱陶瓷產品自400℃至20℃熱交換一次不裂;大型產品自350℃至20℃熱交換一次不裂”。

耐熱陶瓷烹調器并不少見，但特殊器型(如橢圓型、方型、長柄鍋和烤盤)則比較少見，這是因為該類制品的生產，在原料配方、成形工藝和燒成工藝等方面均存在特殊要求，而且技術難度較大。筆者通過研究和驗證，在該類產品研制的技術和工藝方面得到一定的收獲，與大家共享。

2 產品研制的主要環節

2.1原料配方及泥料加工

原料中加入適量的鋰輝石，能降低產品的熱膨脹系數，提高產品的抗熱震性能。上世紀九十年代，我國部分陶瓷產區生產的耐熱陶瓷鍋的原料中已引入鋰輝石，而且加入的量較大，加入的鋰輝石多產自新疆。由于新疆產鋰輝石的鋰含量相對較低，加上泥料加工工藝較簡單，導致產品抗熱震性不理想或不穩定。該類配方的原料比較適用于制作圓型等常規器型產品，不適于異型產品的生產。

筆者選用澳洲優質鋰輝石(澳洲精鋰)，主要化學成分為(wt%):Li2O 6.0;Fe2O3 ≤0.80;K2O 0.30;Na2O 0.25;Al2O3 22.00;SiO2 68.00;CaO 0.25;P2O5 0.20;MnO 0.10;TiO2 0.10。對澳洲鋰輝石進行高溫煅燒。選用的高嶺土經過機碓(機械捶打)處理，使顆粒形狀成為較長而帶菱形，提高原料的致密度和可塑性。以鋰輝石、高嶺土、長石等礦物料組合而成的泥料，其主要化學成分詳見表1。

制成的泥料經過充分練泥和陳腐處理，以提高泥料的可塑性和產品成形過程的適應性。釉料中含有適量的氧化鋰，使釉料的熱膨脹系數與泥料相近。

2.2產品模具及成形工藝

特殊器型產品的成形技術難度較大，采用常規結構的石膏模具生產時，很難在滾壓成形機上完成特殊器型的成形。針對這一難題，筆者研制出組合石膏模具，同時對滾壓成形機進行改進，即拉長成形機連接公模的軸距，使產品成形過程中公模可以根據需要進行進退與升降，以完成不同角度的滾壓。組合模具的內模可以由多片組成，并由外模固定;產品脫胎時，內外模分開后，內模片拆除方便，不傷產品。以上方法解決了異型產品成形過程中造型與脫胎之間的矛盾，確保成形產品合格率的穩定。

2.3 干修坯

常規的陶瓷制品絕大多數采用半濕修坯。采用含鋰材料制成的泥質胎體的強度較差，必須在基本干燥時才能達到較好的強度。因此采用干修坯的方式，可以減少修坯過程對產品的損傷，確保泥質胎體的質量。

2.4產品施釉

由于泥質胎體比較干燥，在施釉中容易引起釉層的不均勻。應在施釉前對產品表面作濕度處理，也就是在產品表面噴或刷上清水，使胎體表面的含水率保持在5%～10%，然后再進行施釉，確保釉層均勻，不缺釉、不流掛。

2.5產品燒成

產品采用氧化氣氛燒成，最高燒成溫度為1280℃±5℃。在產品燒成階段，應適當延長燒成時間，使產品充分析晶。異型產品的各個部位燒成收縮率差距較大，太快的燒成和收縮，容易引起產品的變形、開裂，這些現象有時會在出窯或使用過程中出現。因此，產品燒成控制對產品的外觀質量和使用過程的抗熱震性均存在較大影響。

3 產品的質量指標

采用上述配方及工藝制成的產品，經“廣東省陶瓷產品質量監督檢驗站(潮州)”檢驗，產品質量符合QB/2580-2002《精細陶瓷烹調器》標準要求。主要技術指標及檢驗結果見表2。

為了進一步驗證產品的熱穩定性，將產品再次進行單項目檢驗，檢驗結果見表3。

4 結 論

(1) 泥料配方中保持適量的鋰含量，有利于提高產品的抗熱震性;泥料中的高嶺土采用機碓方法處理，有利于提高泥料的塑性，滿足異型產品成形的要求。

(2)拉長滾壓成形機的軸距，配套使用石膏組合模具，有利于異型產品的成形生產，而且能提高產品的合格率。

(3)干修坯方式適應于異型耐熱陶瓷烹調器生產。

(4)適當延長產品的燒成階段，有利于產品充分析晶，提高產品的抗熱震性，也能減少產品的開裂。

(5) 采用該配方及工藝生產的特殊器型耐熱陶瓷烹調器系列產品，目前已經進行批量生產，進入產業化階段。