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)中長期以來使用的傳統(tǒng)模具，盡管近年來國內(nèi)外部分使用了象聚乙烯醇等有機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。因此，無論是可塑成型，還是注漿成型；無論是日用陶瓷工業(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)逐步向機械化與自動化生產(chǎn)方向的發(fā)展，石膏模具強度低、使用壽命短、質(zhì)量差出坯率低的致命弱點也就越來越突出了。根據(jù)我們企業(yè)的生產(chǎn)實際情況表明，瓷廠每年的石膏模具破損量很大。可塑法成型(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)百噸石膏粉，百萬元以上的資金，約占成本的2—5％；同時還影響到企業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和產(chǎn)量。如何有效地提高石膏模具強度、延長其使用壽命、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礦物炒制加工而成。天然石膏是含有兩個結(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吸熱反應(yīng)。當(dāng)溫度為 140℃左右時，其結(jié)晶水開始排出。在 150℃~170℃時，很快分解為半水石膏(CaS04·1/2H20)，當(dāng)溫度繼續(xù)升高到 225℃時，則失去全部結(jié)晶水，變成無水石膏(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，初凝時間短，模型的氣孔率、吸水率高，但模型的強度低;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，石膏漿體的流動性好，初凝時間長，模型強度高。根據(jù)這兩種晶型石膏的特點，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石膏強度高的特點，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，隨著陶瓷行業(yè)發(fā)展之需，在高強a 石膏粉的基礎(chǔ)上通過改進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石膏粉，如母模石膏粉、K型粉、樹脂石膏粉等等。

2、提高模型強度的途徑

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、使用高強度ɑ石膏粉。

人們提到a石膏強度高,是因為它的標(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，所以模型強度低。雖然a石膏強度高，但氣孔率和吸水率低:而B石膏粉雖然強度低，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，一般采用混合石膏粉(a+β制造模型。通過a石膏和β石膏的混合，能制得強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，必須提高它的膏水比例，這樣才能提高模型的強度，才能體現(xiàn)出a石膏在強度方面的優(yōu)越性。否則，如果按β石膏的比例使用a石膏，凝固時間長，注出的模型上面有浮水，模型的強度并不比β石膏模型強度高多少;另外這種模型在生產(chǎn)中易變形。

3、使用較高細度的石膏粉。

在一定的顆粒細度范圍內(nèi),石膏粉的細度越細,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，則模型強度高。在生產(chǎn)實際中我們體會到,采用較高細度的石膏粉(一般指a石膏粉)不僅能顯著地提高模型的強度，而且更為重要的是其表面細膩光滑，耐磨性強。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強度，同時也延長了模型的使用壽命。生產(chǎn)中還體會到，石膏粉的細度越細，凝固時間越長。故為了提高模型的強度，可以繼續(xù)提高石膏和水的比例。這一點也是普通β石膏粉所無法做到的。石膏粉的細度以 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)。它對模型的強度、氣孔率和吸水率等指標(biāo)起著決定性的作用。模型的強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度最有效的方法。隨著膏水比例的增大，模型的強度也提高。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，對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)首先要強調(diào)模型的吸水性能，故模型的膏水比例不宜過高，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度、耐磨性、耐熱性放在首位，故特別強調(diào)模型有很高的強度，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)量進行比例調(diào)整。

5、適當(dāng)延長攪膏時間。有利于石膏粉和水充分接觸反應(yīng)。但不能無限延長，漿體接近稠化時會破壞晶型的正常生長和網(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。攪拌速度過慢會影響石膏和水結(jié)合反應(yīng)，過快破壞了晶核生長和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成，并會帶入氣泡。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,再進行干燥溫度一般不超50度。
10、模型內(nèi)放置增強鋼筋。
各種方法并不是孤立的，而是互相關(guān)聯(lián)起作用的，只有各種因素達到最佳值，才能起到整體增強效果。