日用陶瓷模型質(zhì)量提升分析

石膏模具是陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中長(zhǎng)期以來(lái)使用的傳統(tǒng)模具，盡管近年來(lái)國(guó)內(nèi)外部分使用了象聚乙烯醇等有機(jī)材料制成的硬塑模具，但是由于石膏摸具有制作方便、原材料來(lái)源廣泛、成本低、吸水性能好、模具質(zhì)量輕、可回收利用、不易污染環(huán)境，尤其是可以靈活方便地復(fù)制清晰棱角線條等許多優(yōu)點(diǎn)。因此，無(wú)論是可塑成型，還是注漿成型；無(wú)論是日用陶瓷工業(yè)還是衛(wèi)生潔具陶瓷行業(yè)，都還沿用大量的石膏模具。隨著陶瓷工業(yè)逐步向機(jī)械化與自動(dòng)化生產(chǎn)方向的發(fā)展，石膏模具強(qiáng)度低、使用壽命短、質(zhì)量差出坯率低的致命弱點(diǎn)也就越來(lái)越突出了。根據(jù)我們企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際情況表明，瓷廠每年的石膏模具破損量很大?？伤芊ǔ尚?滾壓)使用壽命50～150次；注漿僅有40～80次．這樣不僅每年耗用數(shù)百?lài)嵤喾?，百萬(wàn)元以上的資金，約占成本的2—5％；同時(shí)還影響到企業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和產(chǎn)量。如何有效地提高石膏模具強(qiáng)度、延長(zhǎng)其使用壽命、增加出坯率就顯得更加迫切了。

1、陶瓷生產(chǎn)模具石膏粉的化學(xué)成分和性能

石膏粉是由天然石營(yíng)礦物炒制加工而成。天然石膏是含有兩個(gè)結(jié)晶水的硫酸鈣礦物CaS04·2H20。根據(jù)差熱分析，二水石膏在低溫階段有兩個(gè)吸熱反應(yīng)。當(dāng)溫度為 140℃左右時(shí)，其結(jié)晶水開(kāi)始排出。在 150℃~170℃時(shí)，很快分解為半水石膏(CaS04·1/2H20)，當(dāng)溫度繼續(xù)升高到 225℃時(shí)，則失去全部結(jié)晶水，變成無(wú)水石膏(CaS04)。
石膏粉根據(jù)加工炒制工藝和產(chǎn)品晶型結(jié)構(gòu)的不同可分為兩種，即普通石膏粉(也叫B石膏粉)和高強(qiáng)石膏粉(也叫a石膏粉)。β石膏粉是在常壓下凸底鐵鍋內(nèi) 160℃~170℃煅燒天然石膏粉料炒制而得;a 石膏粉是將天然石膏塊狀料放在蒸壓釜內(nèi)，在 130℃及 1.5~3個(gè)大氣壓下蒸壓 3~5h 加熱加壓脫水，然后 150℃~170℃干燥室內(nèi)烘干，將其粉碎而得。由于兩種石膏粉的制造工藝不同，造成它們的晶型結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品性質(zhì)不同。B石膏粉晶型結(jié)構(gòu)是規(guī)則的片狀晶體，晶粒的孔隙和裂紋較多，比表面積大，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量大，石膏粉與水混合后水化反應(yīng)能力強(qiáng)，初凝時(shí)間短，模型的氣孔率、吸水率高，但模型的強(qiáng)度低;而a石膏粉晶型結(jié)構(gòu)是齊整的針狀晶體，比表面積小，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量小，模型的氣孔率、吸水率小，石膏粉與水混合后反應(yīng)能力差，石膏漿體的流動(dòng)性好，初凝時(shí)間長(zhǎng)，模型強(qiáng)度高。根據(jù)這兩種晶型石膏的特點(diǎn)，一般B石膏粉制作注漿成形模型，而a石膏粉制作滾壓成形模型和塑壓成形模型。
除了以上兩種石膏粉外，生產(chǎn)中還使用由以上兩種石膏粉按不同比例(一般是 70%~8096的6 石膏粉與 30%~20%的a石膏粉)混勻形成的混合石膏粉。這種石膏粉是利用B石膏的吸水性能好和a石膏強(qiáng)度高的特點(diǎn)，用干陶瓷生產(chǎn)中注漿成形模型的制造(例如衛(wèi)生陶瓷模型)。近些年來(lái)，隨著陶瓷行業(yè)發(fā)展之需，在高強(qiáng)a 石膏粉的基礎(chǔ)上通過(guò)改進(jìn)加工工藝和添加一些特殊外加劑又衍生出許多有特殊用途的超高強(qiáng)石膏粉，如母模石膏粉、K型粉、樹(shù)脂石膏粉等等。

2、提高模型強(qiáng)度的途徑

1、選用優(yōu)質(zhì)石膏粉。與原礦品質(zhì)及加工工藝控制有關(guān)。

2、使用高強(qiáng)度ɑ石膏粉。

人們提到a石膏強(qiáng)度高,是因?yàn)樗臉?biāo)準(zhǔn)稠度需水量低(一般為 45%~55%)，也即膏水比例大，所以模型強(qiáng)度高:而普通的β粉標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量大(一般為70%~80%)，也即膏水比例小，所以模型強(qiáng)度低。雖然a石膏強(qiáng)度高，但氣孔率和吸水率低:而B(niǎo)石膏粉雖然強(qiáng)度低，但氣孔率和吸水率高，注漿成型吸漿性能良好。衛(wèi)生瓷注漿成型生產(chǎn)中利用各自的特點(diǎn)，一般采用混合石膏粉(a+β制造模型。通過(guò)a石膏和β石膏的混合，能制得強(qiáng)度高且其它性能指標(biāo)都比較優(yōu)良的模型。在生產(chǎn)中使用a石膏時(shí)，必須提高它的膏水比例，這樣才能提高模型的強(qiáng)度，才能體現(xiàn)出a石膏在強(qiáng)度方面的優(yōu)越性。否則，如果按β石膏的比例使用a石膏，凝固時(shí)間長(zhǎng)，注出的模型上面有浮水，模型的強(qiáng)度并不比β石膏模型強(qiáng)度高多少;另外這種模型在生產(chǎn)中易變形。

3、使用較高細(xì)度的石膏粉。

在一定的顆粒細(xì)度范圍內(nèi),石膏粉的細(xì)度越細(xì),其顆粒的比表面積大,表面活性大，與水結(jié)合后反應(yīng)充分，形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多，則模型強(qiáng)度高。在生產(chǎn)實(shí)際中我們體會(huì)到,采用較高細(xì)度的石膏粉(一般指a石膏粉)不僅能顯著地提高模型的強(qiáng)度，而且更為重要的是其表面細(xì)膩光滑，耐磨性強(qiáng)。在模型使用到中后期，與其它模型相比其表面仍然光滑，坯體的外觀質(zhì)量
好，減輕了工人刷坯的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也延長(zhǎng)了模型的使用壽命。生產(chǎn)中還體會(huì)到，石膏粉的細(xì)度越細(xì)，凝固時(shí)間越長(zhǎng)。故為了提高模型的強(qiáng)度，可以繼續(xù)提高石膏和水的比例。這一點(diǎn)也是普通β石膏粉所無(wú)法做到的。石膏粉的細(xì)度以 100~120目為宜。

4、提高膏水比例。

石膏和水的比例是模型制造中重要的工藝參數(shù)。它對(duì)模型的強(qiáng)度、氣孔率和吸水率等指標(biāo)起著決定性的作用。模型的強(qiáng)度和膏水比例成正比例關(guān)系，提高模型的膏水比例是提高強(qiáng)度最有效的方法。隨著膏水比例的增大，模型的強(qiáng)度也提高。在日用陶瓷、衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)中，都使用大量的石膏模型，根據(jù)不同成型方法的特點(diǎn)，對(duì)膏水比的要求則不同。衛(wèi)生陶瓷全注漿成型、滾壓成型和冷塑壓成型。注漿成型生產(chǎn)首先要強(qiáng)調(diào)模型的吸水性能，故模型的膏水比例不宜過(guò)高，一般在(1.15~1.46):1，根據(jù)成型工藝的不同和產(chǎn)品體積的大小進(jìn)行比例的調(diào)整。小件模型比例低些，大件、受力件的模型比例大些:日用陶瓷滾壓成型、冷塑壓成型要求把模型的強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性放在首位，故特別強(qiáng)調(diào)模型有很高的強(qiáng)度，模型的膏水比例一般使用在(1.6~1.8):1，根據(jù)件的大小和石膏粉的質(zhì)量進(jìn)行比例調(diào)整。

5、適當(dāng)延長(zhǎng)攪膏時(shí)間。有利于石膏粉和水充分接觸反應(yīng)。但不能無(wú)限延長(zhǎng)，漿體接近稠化時(shí)會(huì)破壞晶型的正常生長(zhǎng)和網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)形成。一般2-4分鐘為宜。
6、合理的攪拌速度。攪拌速度過(guò)慢會(huì)影響石膏和水結(jié)合反應(yīng)，過(guò)快破壞了晶核生長(zhǎng)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成，并會(huì)帶入氣泡。一般300-400轉(zhuǎn)/分為宜。
7、采用真空脫泡?？梢允沟妙w粒之間更加致密。
8、使用外加劑。一般為腐殖酸鈉、焦磷酸鈉、AST劑、桃膠等。
9、確保有效干燥。常溫下放置24h,再進(jìn)行干燥溫度一般不超50度。
10、模型內(nèi)放置增強(qiáng)鋼筋。
各種方法并不是孤立的，而是互相關(guān)聯(lián)起作用的，只有各種因素達(dá)到最佳值，才能起到整體增強(qiáng)效果。