眾所周知，石膏模型是陶瓷生產(chǎn)的主要輔助工具，因?yàn)槭嘀谱髂Ｐ腿∮梅奖�，物美價(jià)廉;石膏粉按比例與水混合后，有良好的流動(dòng)性和凝結(jié)性能;模型有良好的吸水性能和干燥功能。所以陶瓷企業(yè)仍將其做為制作模型的主要材料，用于制作注漿、滾壓和冷壓成型的模型。但石膏也有其致命的缺點(diǎn)，就是做出的模型強(qiáng)度低、耐磨性差，容易破損，故使用壽命短，在生產(chǎn)中需頻繁更換，消耗量很大，加大了生產(chǎn)制造成本。石膏模型在實(shí)際生產(chǎn)中損壞和不停地更換，一方面是因?yàn)槠湓诎徇\(yùn)和安裝使用過(guò)程中需要經(jīng)過(guò)多次的翻轉(zhuǎn)、擠壓，受到撞擊，從而產(chǎn)生掉角、裂紋、變形;另一方面是因?yàn)槠湓谑褂脮r(shí)受到擦模、泥漿的侵蝕作用，內(nèi)表面易受到磨損而變得粗糙，出現(xiàn)麻面，從而影響半成品的表面質(zhì)量、外形尺寸以及坯體的重量。以上都與模型的強(qiáng)度低有關(guān)。可見(jiàn)，強(qiáng)度是影響模型質(zhì)量、使用壽命的主要因素。隨著陶瓷行業(yè)的發(fā)展，成型方式向機(jī)械化方向發(fā)展，對(duì)模型的強(qiáng)度要求的越來(lái)越高，故提高模型強(qiáng)度放到更加突出的位置，成為科技人員不斷研究的課題。本文根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)體會(huì)，介紹一些提高石膏模型強(qiáng)度的一些方法。
選用優(yōu)質(zhì)石膏粉
目前市場(chǎng)上的石膏粉種類(lèi)繁多、質(zhì)量參差不齊，價(jià)格高低不一，有每噸400、500元錢(qián)的，有每噸1000元的，還有每噸4000元、5000元的。應(yīng)了解采購(gòu)石膏粉的用途，是注漿成型用還是滾壓成型用，是返胎母模用還是成型模型用，是普通注漿用還是機(jī)械化壓力注漿成型用，是日用瓷用還是衛(wèi)生瓷用，是小件模型用還是大件模型用，等等。只有這樣，才能選擇適宜的石膏粉：做到價(jià)格合理，使用優(yōu)良，滿足生產(chǎn)。在生產(chǎn)實(shí)際中我們體會(huì)到：同種型號(hào)類(lèi)型的石膏粉，因產(chǎn)地生產(chǎn)廠家不同，其石膏粉的質(zhì)量會(huì)有很大的差別(我們選用市場(chǎng)上一些較大規(guī)模石膏廠家生產(chǎn)的石膏粉，在同樣的膏水比例和同等的實(shí)驗(yàn)條件下，進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)，其強(qiáng)度會(huì)有很大的差別)。出現(xiàn)這種情況的原因，主要是由于各石膏粉生產(chǎn)廠家所用原料的原礦品位、晶相結(jié)構(gòu)不同，生產(chǎn)加工工藝水平、設(shè)備水平和質(zhì)量控制水平不同所致，使得石膏粉的質(zhì)量有差異。石膏原礦品位好、炒制工藝設(shè)備先進(jìn)、生產(chǎn)量較大、質(zhì)量控制穩(wěn)定、檢測(cè)手段完備的廠家石膏粉質(zhì)量好，也比較穩(wěn)定，做出的石膏模型強(qiáng)度也高。石膏礦石的化學(xué)成分是CaSO4·2H2O，其內(nèi)含有石英、石灰石、黃鐵礦等雜質(zhì)。若石膏中含有過(guò)多的雜質(zhì)或由于其它種種原因在石膏漿體中帶入雜質(zhì)，一方面半水石膏含量少，造成強(qiáng)度低;另一方面澆注模型時(shí)，這些雜質(zhì)會(huì)沉積在模型的表面，當(dāng)模型使用到一段時(shí)間后，這些雜質(zhì)會(huì)在模型的內(nèi)表面顯露出來(lái)，嚴(yán)重影響坯體的質(zhì)量。模型不得已需更換，從而縮短模型的使用次數(shù)。要獲得高質(zhì)量的石膏粉，工藝上要求石膏礦石CaSO4·2H2O的含量(純度)至少大于95%，大于98%則更好。世界上衛(wèi)生陶瓷先進(jìn)的國(guó)家如日本、德國(guó)等很重視石膏粉的質(zhì)量和模型的強(qiáng)度，他們使用的石膏粉的純度都控制在98%以上，同時(shí)還摻加化學(xué)合成石膏制造模型，并對(duì)許多指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)細(xì)的工藝控制，所以它們的模型強(qiáng)度高、質(zhì)量好，使用壽命長(zhǎng)。
使用高強(qiáng)度α石膏粉
在模型制造中使用高強(qiáng)度石膏粉(即α石膏粉)是提高模型強(qiáng)度有效的方法之一。過(guò)去，高強(qiáng)度石膏粉僅用于日用陶瓷的滾壓成型生產(chǎn)中，在衛(wèi)生瓷生產(chǎn)中很少使用。隨著衛(wèi)生瓷組合澆注機(jī)械化成型工藝的發(fā)展，對(duì)石膏模型的強(qiáng)度要求的越來(lái)越高，衛(wèi)生瓷中采用高強(qiáng)度石膏粉才逐漸增多。人們提到α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α石膏強(qiáng)度高，但氣孔率和吸水率低;而β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(α+β)制造模型。通過(guò)α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α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α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α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。
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α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，耐文章轉(zhuǎn)載于華夏陶瓷網(wǎng)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。
采用適宜的水溫
水的溫度對(duì)石膏的凝結(jié)時(shí)間和模型的強(qiáng)度也有較大的影響。隨著水溫的升高，攪拌時(shí)間縮短，凝結(jié)時(shí)間加快，模型的強(qiáng)度明顯下降。可見(jiàn)，采用較低的水溫制模能提高模型的強(qiáng)度。日本東陶公司(TOTO)在衛(wèi)生瓷生產(chǎn)技術(shù)管理方面世界領(lǐng)先，管理很?chē)?yán)細(xì)，它們?cè)谙募拘l(wèi)生瓷模型制造中采用低溫水，將水溫控制在8～10℃，其目的是降低半水石膏在水中的溶解速率，延長(zhǎng)石膏在水中的溶解和晶核形成時(shí)間，即延緩石膏與水的反應(yīng)速度，從而可延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，也使?jié){體中的氣泡順利逸出，石膏和水充分接觸反應(yīng)，形成均勻的微晶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高了模型的強(qiáng)度。
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)生陶瓷全部是注漿成型，日用陶瓷有注漿成型、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。
適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間
在石膏攪拌過(guò)程中，適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間，可有利于石膏粉與水的充分接觸和反應(yīng)，有利于石膏漿體中氣泡的排出，有利于提高模型的強(qiáng)度。但攪拌時(shí)間也不是無(wú)限地延長(zhǎng)，尤其是當(dāng)石膏漿體接近稠化時(shí)仍在攪拌，會(huì)破壞石膏晶核的正常生長(zhǎng)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，會(huì)降低模型的強(qiáng)度。正常合理的攪拌時(shí)間應(yīng)在2～4分鐘。
掌握合理的攪拌速度
當(dāng)攪拌速度過(guò)慢時(shí)，石膏和水不能很好地結(jié)合與反應(yīng)，不會(huì)提高強(qiáng)度;當(dāng)轉(zhuǎn)速過(guò)快時(shí)，也會(huì)降低模型的強(qiáng)度。原因是當(dāng)攪拌速度過(guò)快時(shí)，破壞了石膏晶核的正常生長(zhǎng)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，導(dǎo)致石膏晶體結(jié)構(gòu)松散，強(qiáng)度下降;另一方面原因，轉(zhuǎn)速高時(shí)，會(huì)帶入氣泡，模型中含有大量的氣泡會(huì)降低其強(qiáng)度。攪拌速度以300～400r/min為宜。
采用真空脫泡工藝
模型在混料、攪拌過(guò)程中，會(huì)帶入許多氣泡。注模操作中采用真空脫泡攪拌工藝是一種提高石膏模強(qiáng)度很有效的方法。因?yàn)橥ㄟ^(guò)真空脫泡處理，排出石膏漿中的氣泡，可使模型結(jié)構(gòu)變得致密，會(huì)明顯提高模型的強(qiáng)度。真空度控制在-0.065～-0.079Mpa，攪拌時(shí)間控制在2～4分鐘。
使用外加劑
外加劑的種類(lèi)繁多，既有有機(jī)的又有無(wú)機(jī)的。常用的外加劑有焦磷酸鈉、腐植酸鈉、硼砂、AST劑、桃膠等。這些外加劑除了使石膏的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連生有一定的增強(qiáng)效果外，主要的是具有緩凝作用，這為延長(zhǎng)攪拌時(shí)間、采用真空攪拌工藝、提高膏水比例創(chuàng)造了條件，從而也提高了模型的強(qiáng)度。
確保模型有效干燥
干燥是模型生產(chǎn)和成型使用的一個(gè)很重要的環(huán)節(jié)。模型是否干燥對(duì)其強(qiáng)度和使用壽命有很大的影響。模型經(jīng)干燥可明顯提高其強(qiáng)度，約提高2～2.5倍。為了確保模型的強(qiáng)度，一是干燥溫度不要超過(guò)50℃;二是干燥時(shí)要注意空氣的流動(dòng);三是模型脫模倒出后應(yīng)最好在常溫下保持24小時(shí)，再推入干燥室干燥;四是確保干燥的模型上線使用，同時(shí)在模型使用中也要保持干燥。這既可保證成型正常生產(chǎn)，又可提高模型的強(qiáng)度和耐磨性能，確保坯體尺寸和質(zhì)量的穩(wěn)定，防止模型發(fā)生變形，最終延長(zhǎng)模型的使用次數(shù)。
模型內(nèi)部放置增強(qiáng)鋼筋
衛(wèi)生瓷模型體積大，在生產(chǎn)中極易損壞，造成使用次數(shù)低。主要原因是因模型強(qiáng)度低導(dǎo)致的斷裂和變形引起。通過(guò)在模型內(nèi)部放入∮12mm左右的鋼筋，可解決以上問(wèn)題，將明顯提高其抗折強(qiáng)度，延長(zhǎng)模型使用次數(shù)。同時(shí)還確保操作者的人身生命安全。
總之，提高石膏模強(qiáng)度的方法很多。各種方法并不是孤立起作用的，而是相互關(guān)聯(lián)一起起作用的。只有各種因素達(dá)到最佳值，才能起到整體的增強(qiáng)效果，從而為延長(zhǎng)模型的使用次數(shù)創(chuàng)造條件。
