日用陶瓷模型质量提升分析

石膏模具是陶瓷工业生产中长期以来使用的传统模具，尽管近年来国内外部分使用了象聚乙烯醇等有机材料制成的硬塑模具，但是由于石膏摸具有制作方便、原材料来源广泛、成本低、吸水性能好、模具质量轻、可回收利用、不易污染环境，尤其是可以灵活方便地复制清晰棱角线条等许多优点。因此，无论是可塑成型，还是注浆成型；无论是日用陶瓷工业还是卫生洁具陶瓷行业，都还沿用大量的石膏模具。随着陶瓷工业逐步向机械化与自动化生产方向的发展，石膏模具强度低、使用寿命短、质量差出坯率低的致命弱点也就越来越突出了。根据我们企业的生产实际情况表明，瓷厂每年的石膏模具破损量很大。可塑法成型(滚压)使用寿命50～150次；注浆仅有40～80次．这样不仅每年耗用数百吨石膏粉，百万元以上的资金，约占成本的2—5％；同时还影响到企业生产的质量和产量。如何有效地提高石膏模具强度、延长其使用寿命、增加出坯率就显得更加迫切了。

1、陶瓷生产模具石膏粉的化学成分和性能

石膏粉是由天然石营矿物炒制加工而成。天然石膏是含有两个结晶水的硫酸钙矿物CaS04·2H20。根据差热分析，二水石膏在低温阶段有两个吸热反应。当温度为 140℃左右时，其结晶水开始排出。在 150℃~170℃时，很快分解为半水石膏(CaS04·1/2H20)，当温度继续升高到 225℃时，则失去全部结晶水，变成无水石膏(CaS04)。
石膏粉根据加工炒制工艺和产品晶型结构的不同可分为两种，即普通石膏粉(也叫B石膏粉)和高强石膏粉(也叫a石膏粉)。β石膏粉是在常压下凸底铁锅内 160℃~170℃煅烧天然石膏粉料炒制而得;a 石膏粉是将天然石膏块状料放在蒸压釜内，在 130℃及 1.5~3个大气压下蒸压 3~5h 加热加压脱水，然后 150℃~170℃干燥室内烘干，将其粉碎而得。由于两种石膏粉的制造工艺不同，造成它们的晶型结构和产品性质不同。B石膏粉晶型结构是规则的片状晶体，晶粒的孔隙和裂纹较多，比表面积大，标准稠度需水量大，石膏粉与水混合后水化反应能力强，初凝时间短，模型的气孔率、吸水率高，但模型的强度低;而a石膏粉晶型结构是齐整的针状晶体，比表面积小，标准稠度需水量小，模型的气孔率、吸水率小，石膏粉与水混合后反应能力差，石膏浆体的流动性好，初凝时间长，模型强度高。根据这两种晶型石膏的特点，一般B石膏粉制作注浆成形模型，而a石膏粉制作滚压成形模型和塑压成形模型。
除了以上两种石膏粉外，生产中还使用由以上两种石膏粉按不同比例(一般是 70%~8096的6 石膏粉与 30%~20%的a石膏粉)混匀形成的混合石膏粉。这种石膏粉是利用B石膏的吸水性能好和a石膏强度高的特点，用干陶瓷生产中注浆成形模型的制造(例如卫生陶瓷模型)。近些年来，随着陶瓷行业发展之需，在高强a 石膏粉的基础上通过改进加工工艺和添加一些特殊外加剂又衍生出许多有特殊用途的超高强石膏粉，如母模石膏粉、K型粉、树脂石膏粉等等。

2、提高模型强度的途径

1、选用优质石膏粉。与原矿品质及加工工艺控制有关。

2、使用高强度ɑ石膏粉。

人们提到a石膏强度高,是因为它的标准稠度需水量低(一般为 45%~55%)，也即膏水比例大，所以模型强度高:而普通的β粉标准稠度需水量大(一般为70%~80%)，也即膏水比例小，所以模型强度低。虽然a石膏强度高，但气孔率和吸水率低:而B石膏粉虽然强度低，但气孔率和吸水率高，注浆成型吸浆性能良好。卫生瓷注浆成型生产中利用各自的特点，一般采用混合石膏粉(a+β制造模型。通过a石膏和β石膏的混合，能制得强度高且其它性能指标都比较优良的模型。在生产中使用a石膏时，必须提高它的膏水比例，这样才能提高模型的强度，才能体现出a石膏在强度方面的优越性。否则，如果按β石膏的比例使用a石膏，凝固时间长，注出的模型上面有浮水，模型的强度并不比β石膏模型强度高多少;另外这种模型在生产中易变形。

3、使用较高细度的石膏粉。

在一定的颗粒细度范围内,石膏粉的细度越细,其颗粒的比表面积大,表面活性大，与水结合后反应充分，形成的网络结构多，则模型强度高。在生产实际中我们体会到,采用较高细度的石膏粉(一般指a石膏粉)不仅能显著地提高模型的强度，而且更为重要的是其表面细腻光滑，耐磨性强。在模型使用到中后期，与其它模型相比其表面仍然光滑，坯体的外观质量
好，减轻了工人刷坯的劳动强度，同时也延长了模型的使用寿命。生产中还体会到，石膏粉的细度越细，凝固时间越长。故为了提高模型的强度，可以继续提高石膏和水的比例。这一点也是普通β石膏粉所无法做到的。石膏粉的细度以 100~120目为宜。

4、提高膏水比例。

石膏和水的比例是模型制造中重要的工艺参数。它对模型的强度、气孔率和吸水率等指标起着决定性的作用。模型的强度和膏水比例成正比例关系，提高模型的膏水比例是提高强度最有效的方法。随着膏水比例的增大，模型的强度也提高。在日用陶瓷、卫生陶瓷生产中，都使用大量的石膏模型，根据不同成型方法的特点，对膏水比的要求则不同。卫生陶瓷全注浆成型、滚压成型和冷塑压成型。注浆成型生产首先要强调模型的吸水性能，故模型的膏水比例不宜过高，一般在(1.15~1.46):1，根据成型工艺的不同和产品体积的大小进行比例的调整。小件模型比例低些，大件、受力件的模型比例大些:日用陶瓷滚压成型、冷塑压成型要求把模型的强度、耐磨性、耐热性放在首位，故特别强调模型有很高的强度，模型的膏水比例一般使用在(1.6~1.8):1，根据件的大小和石膏粉的质量进行比例调整。

5、适当延长搅膏时间。有利于石膏粉和水充分接触反应。但不能无限延长，浆体接近稠化时会破坏晶型的正常生长和网络化结构形成。一般2-4分钟为宜。
6、合理的搅拌速度。搅拌速度过慢会影响石膏和水结合反应，过快破坏了晶核生长和网络结构形成，并会带入气泡。一般300-400转/分为宜。
7、采用真空脱泡。可以使得颗粒之间更加致密。
8、使用外加剂。一般为腐殖酸钠、焦磷酸钠、AST剂、桃胶等。
9、确保有效干燥。常温下放置24h,再进行干燥温度一般不超50度。
10、模型内放置增强钢筋。
各种方法并不是孤立的，而是互相关联起作用的，只有各种因素达到最佳值，才能起到整体增强效果。