眾所周知，石膏模型是陶瓷生產的主要輔助工具，因為石膏制作模型取用方便，物美價廉;石膏粉按比例與水混合后，有良好的流動性和凝結性能;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，就是做出的模型強度低、耐磨性差，容易破損，故使用壽命短，在生產中需頻繁更換，消耗量很大，加大了生產制造成本。石膏模型在實際生產中損壞和不停地更換，一方面是因為其在搬運和安裝使用過程中需要經過多次的翻轉、擠壓，受到撞擊，從而產生掉角、裂紋、變形;另一方面是因為其在使用時受到擦模、泥漿的侵蝕作用，內表面易受到磨損而變得粗糙，出現麻面，從而影響半成品的表面質量、外形尺寸以及坯體的重量。以上都與模型的強度低有關。可見，強度是影響模型質量、使用壽命的主要因素。隨著陶瓷行業(yè)的發(fā)展，成型方式向機械化方向發(fā)展，對模型的強度要求的越來越高，故提高模型強度放到更加突出的位置，成為科技人員不斷研究的課題。本文根據生產經驗體會，介紹一些提高石膏模型強度的一些方法。
選用優(yōu)質石膏粉
目前市場上的石膏粉種類繁多、質量參差不齊，價格高低不一，有每噸400、500元錢的，有每噸1000元的，還有每噸4000元、5000元的。應了解采購石膏粉的用途，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：做到價格合理，使用優(yōu)良，滿足生產。在生產實際中我們體會到：同種型號類型的石膏粉，因產地生產廠家不同，其石膏粉的質量會有很大的差別(我們選用市場上一些較大規(guī)模石膏廠家生產的石膏粉，在同樣的膏水比例和同等的實驗條件下，進行了對比實驗，其強度會有很大的差別)。出現這種情況的原因，主要是由于各石膏粉生產廠家所用原料的原礦品位、晶相結構不同，生產加工工藝水平、設備水平和質量控制水平不同所致，使得石膏粉的質量有差異。石膏原礦品位好、炒制工藝設備先進、生產量較大、質量控制穩(wěn)定、檢測手段完備的廠家石膏粉質量好，也比較穩(wěn)定，做出的石膏模型強度也高。石膏礦石的化學成分是CaSO4·2H2O，其內含有石英、石灰石、黃鐵礦等雜質。若石膏中含有過多的雜質或由于其它種種原因在石膏漿體中帶入雜質，一方面半水石膏含量少，造成強度低;另一方面澆注模型時，這些雜質會沉積在模型的表面，當模型使用到一段時間后，這些雜質會在模型的內表面顯露出來，嚴重影響坯體的質量。模型不得已需更換，從而縮短模型的使用次數。要獲得高質量的石膏粉，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)生陶瓷先進的國家如日本、德國等很重視石膏粉的質量和模型的強度，他們使用的石膏粉的純度都控制在98%以上，同時還摻加化學合成石膏制造模型，并對許多指標進行嚴細的工藝控制，所以它們的模型強度高、質量好，使用壽命長。
使用高強度α石膏粉
在模型制造中使用高強度石膏粉(即α石膏粉)是提高模型強度有效的方法之一。過去，高強度石膏粉僅用于日用陶瓷的滾壓成型生產中，在衛(wèi)生瓷生產中很少使用。隨著衛(wèi)生瓷組合澆注機械化成型工藝的發(fā)展，對石膏模型的強度要求的越來越高，衛(wèi)生瓷中采用高強度石膏粉才逐漸增多。人們提到α石膏強度高，是因為它的標準稠度需水量低(一般為45%～55%)，也即膏水比例大，所以模型強度高;而普通的β粉標準稠度需水量大(一般為70%～80%)，也即膏水比例小，所以模型強度低。雖然α石膏強度高，但氣孔率和吸水率低;而β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)生瓷注漿成型生產中利用各自的特點，一般采用混合石膏粉(α+β)制造模型。通過α石膏和β石膏的混合，能制得強度高且其它性能指標都比較優(yōu)良的模型。在生產中使用α石膏時，必須提高它的膏水比例，這樣才能提高模型的強度，才能體現出α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α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中易變形。
使用較高細度的石膏粉
在一定的顆粒細度范圍內，石膏粉的細度越細，其顆粒的比表面積大，表面活性大，與水結合后反應充分，形成的網絡結構多，則模型強度高。在生產實際中我們體會到，采用較高細度的石膏粉(一般指α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，耐文章轉載于華夏陶瓷網磨性強。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。
采用適宜的水溫
水的溫度對石膏的凝結時間和模型的強度也有較大的影響。隨著水溫的升高，攪拌時間縮短，凝結時間加快，模型的強度明顯下降�？梢姡捎幂^低的水溫制模能提高模型的強度。日本東陶公司(TOTO)在衛(wèi)生瓷生產技術管理方面世界領先，管理很嚴細，它們在夏季衛(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，延長石膏在水中的溶解和晶核形成時間，即延緩石膏與水的反應速度，從而可延長攪拌時間，也使?jié){體中的氣泡順利逸出，石膏和水充分接觸反應，形成均勻的微晶網絡結構，提高了模型的強度。
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。它對模型的強度、氣孔率和吸水率等指標起著決定性的作用。模型的強度和膏水比例成正比例關系，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)生陶瓷生產中，都使用大量的石膏模型，根據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。注漿成型生產首先要強調模型的吸水性能，故模型的膏水比例不宜過高，一般在(1.15～1.46)：1，根據成型工藝的不同和產品體積的大小進行比例的調整。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，根據件的大小和石膏粉的質量進行比例調整。
適當延長攪拌時間
在石膏攪拌過程中，適當延長攪拌時間，可有利于石膏粉與水的充分接觸和反應，有利于石膏漿體中氣泡的排出，有利于提高模型的強度。但攪拌時間也不是無限地延長，尤其是當石膏漿體接近稠化時仍在攪拌，會破壞石膏晶核的正常生長和網絡結構的形成，會降低模型的強度。正常合理的攪拌時間應在2～4分鐘。
掌握合理的攪拌速度
當攪拌速度過慢時，石膏和水不能很好地結合與反應，不會提高強度;當轉速過快時，也會降低模型的強度。原因是當攪拌速度過快時，破壞了石膏晶核的正常生長和網絡結構的形成，導致石膏晶體結構松散，強度下降;另一方面原因，轉速高時，會帶入氣泡，模型中含有大量的氣泡會降低其強度。攪拌速度以300～400r/min為宜。
采用真空脫泡工藝
模型在混料、攪拌過程中，會帶入許多氣泡。注模操作中采用真空脫泡攪拌工藝是一種提高石膏模強度很有效的方法。因為通過真空脫泡處理，排出石膏漿中的氣泡，可使模型結構變得致密，會明顯提高模型的強度。真空度控制在-0.065～-0.079Mpa，攪拌時間控制在2～4分鐘。
使用外加劑
外加劑的種類繁多，既有有機的又有無機的。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絡結構連生有一定的增強效果外，主要的是具有緩凝作用，這為延長攪拌時間、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度。
確保模型有效干燥
干燥是模型生產和成型使用的一個很重要的環(huán)節(jié)。模型是否干燥對其強度和使用壽命有很大的影響。模型經干燥可明顯提高其強度，約提高2～2.5倍。為了確保模型的強度，一是干燥溫度不要超過50℃;二是干燥時要注意空氣的流動;三是模型脫模倒出后應最好在常溫下保持24小時，再推入干燥室干燥;四是確保干燥的模型上線使用，同時在模型使用中也要保持干燥。這既可保證成型正常生產，又可提高模型的強度和耐磨性能，確保坯體尺寸和質量的穩(wěn)定，防止模型發(fā)生變形，最終延長模型的使用次數。
模型內部放置增強鋼筋
衛(wèi)生瓷模型體積大，在生產中極易損壞，造成使用次數低。主要原因是因模型強度低導致的斷裂和變形引起。通過在模型內部放入∮12mm左右的鋼筋，可解決以上問題，將明顯提高其抗折強度，延長模型使用次數。同時還確保操作者的人身生命安全。
總之，提高石膏模強度的方法很多。各種方法并不是孤立起作用的，而是相互關聯一起起作用的。只有各種因素達到最佳值，才能起到整體的增強效果，從而為延長模型的使用次數創(chuàng)造條件。
