[科普中国]-注浆成型

注浆成型，就是指选择适当的解胶剂(反絮凝剂) 使粉状原料均匀地悬浮在溶液中，调成泥浆，然后浇注到有吸水性的模型(一般为石膏模) 中吸去水分，按模型成型成坯体的方法。这种方法常用于制造形状复杂，精度要求不高的日用陶瓷和建筑陶瓷。1

基于多孔石膏模具能够吸收水分的物理特性，将陶瓷粉料配成具有流动性的泥浆，然后注入多孔模具内（主要为石膏模），水分在被模具（石膏）吸入后便形成了具有一定厚度的均匀泥层，脱水干燥过程中同时形成具有一定强度的坯体，此种方式被称为注浆成型。

概念注浆成型是陶瓷工艺雕塑广泛使用的一种成型方法。它有很多优点，主要是：能使陶瓷工艺雕塑品的坯眙造型比较规整，同时能较纯正地保持陶瓷雕塑造型的原样；雕塑眙壁轻薄而均匀，持拿移动轻便省力；成型操作技术较易掌握，有利于批量复制；成形周期较短，原材料消耗较少，成本较低。但也有不利之点，如胎壁质松易碎，不易成型较大体和造型变化过于复杂的雕塑整体造型；模具要求精度较高、翻制较繁等。不过，这种成型方法不仅以其多种优点而为陶瓷工艺雕塑生产所普遍采用，尤以其有利“保持原样”这一点而为陶瓷工艺雕塑生产企业所看重。2

原理一般的注浆成型是基于多孔石膏模吸收水分的特性，其注浆过程基本上可分为三个阶段。

从泥浆注入石膏模后模壁吸水开始到形成薄泥层为第一阶段。此阶段的成型力为石膏模的毛细管力，即在石膏模毛细管力的作用下开始吸收泥浆中的水，使靠近模壁的泥浆中的水、溶于水中的溶质及小于微米级的坯料颗粒被吸人石膏模的毛细管中。由于水分被吸走，泥浆中的颗粒互相靠近，形成最初的薄壁层。

薄壁层形成后，泥层逐渐增厚直到形成注件为第二阶段。在此阶段中，石膏模的毛细管力仍继续吸水，薄壁层继续脱水。同时，泥浆内水分向薄壁层扩散，通过泥层被吸入石膏模的毛细孔中，其扩散动力为水分的浓度差和压力差。此时泥层就像滤网，随着泥层逐渐增厚，水分扩散的阻力也逐渐增大。当泥层增厚到所要求的注件厚度时，将余浆倒出，形成了雏坯。

从雏坯形成到脱模为收缩脱模阶段，即第三阶段。由于石膏模继续吸水和雏坯表面水分开始蒸发，雏坯开始收缩，脱离模型形成生坯，当坯体具有一定强度后即可脱模。

在生产中一般要求注浆成型的时间尽可能短些。从注浆过程可知，成坯时间的长短与泥层的形成速度有关。从实验中得知，坯体泥层形成的厚度与成型时间的平方根成比例。泥层的形成速度主要取决于泥浆中的水在泥层中的渗滤速度，而影响渗滤速度的因素又很多。从注浆过程的机理来分析，影响渗滤速度的因素有：泥层两面的压力差、泥层的孔隙率和孑L隙的形状、泥料颗粒的比表面积大小、水的黏度、相对密度和泥层的厚度等，其中泥层两面的压力差主要取决于模型的毛细管力(即吸水能力)和泥浆的压力。泥层的孔隙率、孔隙形状、泥层颗粒的比表面积大小等则取决于泥浆的组成、颗粒大小、级配和解胶剂。为此，要改变注浆的成型时间(及泥层的形成速度)可从下列几方面来调节：

降低泥层的阻力泥层的阻力取决于其结构，由泥浆的组成、浓度、添加物的种类等因素所决定。

泥层中塑性料含量多，固体颗粒细，易形成较致密的坯体，其渗透性差，使注浆速率降低。因此，若要加快吸浆速度，可适当减少塑性原料的用量，泥浆颗粒可稍粗些，这对大件产品的注浆成型尤为重要。

在保证泥浆具有一定流动性的前提下，减少泥浆中的水分，增加其相对密度，可提高吸浆速度。但由于泥浆浓度增加必然使其流动性降低，这就要求选用高效解凝剂。

提高吸浆过程的推动力吸浆过程的推动力，主要是指石膏模的毛细管力，而石膏模的毛细管力的大小又与石膏模的渗透率有关。在制造石膏模时，当水膏比为78：100时可制得具有最大毛细管力的石膏模。当然，制造石膏模时的其他工艺条件也会影响石膏模的毛细管力的大小。

为提高吸浆过程的推动力，还可采用增大泥浆与模型之间压力差的方法来达到。这就是生产中常采用的压力注浆、真空注浆和离心注浆等方法。

提高泥浆与模型的温度因为水的黏度随温度升高而下降，泥浆黏度也因而降低，流动性增大。实验证明，若泥浆温度为35～40℃及模型温度为35℃左右时，则吸浆时间可缩短一半，脱模时间亦会相应缩短。3

步骤其完成过程可分为三个阶段：

1. 泥浆注入模具后，在石膏模毛细管力的作用下吸收泥浆中的水，靠近模壁的泥浆中的水分首先被吸收，泥浆中的颗粒开始靠近，形成最初的薄泥层。2. 水分进一步被吸收，其扩散动力为水分的压力差和浓度差，薄泥层逐渐变厚，泥层内部水分向外部扩散，当泥层厚度达到注件厚度时，就形成雏坯。3. 石膏模继续吸收水分，雏坯开始收缩，表面的水分开始蒸发，待雏坯干燥形成具有一定强度的生坯后，脱模即完成注浆成型。

特点注浆成型的特点：优点：(1)适用性强，不需复杂的机械设备，只要简单的石膏模就可成型；(2)能制出任意复杂外形和大型薄壁注件；(3)成型技术容易掌握，生产成本低。(4)坯体结构均匀。

缺点：(1)劳动强度大，操作工序多，生产效率低；(2)生产周期长，石膏模占用场地面积大；(3)注件含水量高，密度小，收缩大，烧成时容易变形。(4)模具损耗大。(5)不适合连续化、自动化、机械化生产。

常用方法常规注浆成型方法：

单面注浆：泥浆与模型的接触只有一面，称为单面注浆。

双面注浆：泥浆与模型和模芯的工作面两面接触，双面吸水，称为双面注浆。

改进的注浆成型方法：

1. 压力注浆。对于大型的制品来说，因为制品较大，注浆时间就必然很长，又因为注件壁厚，当石膏模吸水能力不够时，就不易干涸，多余泥浆倒出后，有时注件内壁还很潮湿，注件容易损坏。为了加速水分扩散，加快吸浆速度，提高注件的致密度，缩短注浆时间， 并避免大型或异型注件发生缺料现象，必须在压力下将泥浆注入石膏模。一般加压方法是将注浆斗提高，加大注浆压力，或用压缩空气将泥浆压入模型。

2. 真空注浆。泥浆中一般都含有少量空气，这些空气会影响注件的致密度和制品的性能(如机械强度，电性能等)。对质量要求高的制品来说，泥浆要用真空处理来排除所含的空气，有时也可将石膏模置于真空室内浇注，这些方法都叫做真空注浆，可加速坯体形成，提高坯体致密度和强度。

3. 离心注浆。为提高注件的致密度，去除泥浆中的空气。使模子作旋转运动，泥浆注入型腔后，由于离心力的作用，能形成很致密的干涸层，对于泥浆中含有的气泡，因其较轻，当模子旋转时多集中于中心，而后破裂掉。石膏模放在离心机的底座上，在石膏模和底座之间衬一层塑料布，不使泥浆漏掉，塑料布下面再垫一层布。底座中间有一个凹洞，是为了在浇注完毕后把多余泥浆勺出。可加快吸浆速度，避免泥浆沉淀。

注浆成型的应用：注浆成型是一种古老和传统的陶瓷成型方法，应用极为广泛。凡是形状复杂、不规则的、壁薄的、体积大且尺寸要求不严的器物都可以用注浆法成型。包括一般日用陶瓷类的花瓶、汤碗、菜盘、茶壶，卫生洁具类的坐便器、洗面盆，各种形状的工艺瓷器，还有相当一部分工业陶瓷、特种陶瓷产品等。

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学