CN101020605B - 陶瓷质模具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种陶瓷质模具，其原料配料重量百分组成为：陶瓷骨料40～90％、添加剂0.5～25％和增孔剂10～40％。本发明陶瓷质模具能自动吸、排水，不仅是吸水率大，孔隙率高，而且机械强度高，还具有良好的耐酸、耐碱性，工作面表面光洁平整，使用寿命长，使用次数是石膏模具的50倍以上，更为重要的是，采用本发明陶瓷质模具所生产的陶瓷坯体表面光滑，无需修坯，减轻生产工人劳动强度，能最大限度减少陶瓷制品的缺陷，提高了日用陶瓷生产专业和自动化程度，提高了陶瓷产品的外观质量和优级品率，生产效率高。采用废瓷粉，变废为宝，降低成本，保护环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷质模具，用于日用陶瓷产品的成型生产。
背景技术
在日用陶瓷生产过程中，成型所用模具基本上都是石膏模具，石膏模具决定陶瓷制品的形状和外观质量，因此，石膏模具质量对陶瓷制品质量起着至关重要的作用。石膏模具是由石膏矿石经采矿、精选、粉碎、蒸压、炒制、制模而成，石膏模具吸水率较大，孔隙率较高，但其机械强度却非常低，工作面表面粗糙，耐酸、碱性性能差，使用后，其工作面表面出现大量麻点、空洞，造成陶瓷制品的严重缺陷，一般使用次数在50～80次，使用寿命短。
发明内容
本发明的目的在于提供一种陶瓷质模具，成型质量好，使用寿命长。
本发明所述的陶瓷质模具，其原料配料重量百分组成为：
陶瓷骨料40～90％
添加剂0.5～25％
增孔剂10～40％。
为了保证成型性能，骨料粒度控制在74～140μm，增孔剂粒度控制在40～200μm适宜。其中：
陶瓷骨料可为废瓷粉、石英、氧化铝、锆英砂或熟铝矾土中的一种。
增孔剂有无机增孔剂和有机增孔剂两种，无机增孔剂有煤粉、焦碳粉、碳酸胺、碳酸氢胺、氯化铵等，可选用其中之一；有机增孔剂有锯末、淀粉、尿素、萘、聚乙烯醇和聚氯乙烯等，可选用其中之一。适当混用也是可以的。
制作方法与陶瓷的生产方法基本相同：依次包括原料拣选→粉碎→混料→成型→烧成→产品整修分级拣选。其中混料、成型和烧成工序生产工艺最为关键，因为骨料与添加剂、增孔剂的体积密度不同，颗粒大小也不同，难以混合均匀。有两种方法混料：其一、干法混料，将骨料和添加剂先混合造粒，再与增孔剂混合。其二、湿法混料，将骨料、添加剂、增孔剂分别制成悬浮液，按比例喷雾干燥后再混合。
根据不同的成型方法，可选用不同的添加剂：
(1)用滚压、塑压或挤压成型方法成型，添加剂组成及用量控制为：结合粘土5～25％、羟甲级纤维素0～2％、甘油0～5％和聚乙烯醇0～5％，此时，添加剂称为粘结剂。结合粘土用于提供粘和性能。成型水分控制为18～28％。
(2)用注浆或注射成型方法成型，添加剂组成及用量控制为：结合粘土5～20％、水玻璃0～1.5％、碱粉0～2％、腐植酸钠0～1.5％、单宁酸钠0～1.5％，此时，结合粘土称为悬浮剂，其他添加剂称为解胶剂。成型水分控制为28～37％。
(3)用等静压成型方法成型，添加剂组成及用量控制为：高岭土5～20％、聚乙二胺0～5％，此时，添加剂称为表面活性剂。成型水分控制为5～15％。
烧成温度控制为1150～1250℃。
适宜的烧成制度为：
室温-600℃，升温速度40～80℃/h；
600～960℃，升温速度100～150℃/h；
960～最高烧成温度，升温速度100～120℃/h；
高温保温时间0.5～2小时。
产品气孔率达到20～70％即可满足使用要求，具体情况可根据需要自行调节，45～65％更好。
本发明陶瓷质模具能自动吸、排水，不仅是吸水率大，孔隙率高，而且机械强度高，还具有良好的耐酸、耐碱性，工作面表面光洁平整，使用寿命长，使用次数是石膏模具的50倍以上，更为重要的是，采用本发明陶瓷质模具所生产的陶瓷坯体表面光滑，无需修坯，减轻生产工人劳动强度，能最大限度减少陶瓷制品的缺陷，提高了日用陶瓷生产专业和自动化程度，提高了陶瓷产品的外观质量和优级品率，生产效率高。采用废瓷粉，变废为宝，降低成本，保护环境。
本发明中所用骨料的原料化学组成见表1。
(接下页)
表1、骨料原料和结合粘土的化学重量百分组成表
| 名称 | SiO<sub>2</sub> | Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> | CaO | MgO | KNaO | TiO<sub>2</sub> | ZrO<sub>2</sub> | 烧失量 |
| 1#废瓷粉 | 50～70 | 5～15 | 0～0.5 | 0～1.5 | 18～30 | 0.5～3.5 | |||
| 2#废瓷粉 | 60～80 | 10～30 | 0～0.5 | 0～1.5 | 0～2 | 0.5～6 | 0～0.5 | ||
| 3#废瓷粉 | 5～30 | 70～95 | 0～0.5 | 0～0.5 | 0～0.5 | 0～2.0 | 0～0.5 | ||
| 石英 | 90～99 | 0.1～10 | 0～0.5 | 0～0.9 | |||||
| 氧化铝 | 0～0.5 | 90～99 | 0～0.5 | 0～1.0 | 0～1.5 | ||||
| 锆英砂 | 25～40 | 0.5～3.0 | 0～0.5 | 0～0.5 | 0～0.5 | 0～10 | 50～75 | 0～1.5 | |
| 熟铝矾土 | 2～35 | 40～80 | 1～4 | 0～0.6 | 0～0.6 | 0～0.5 | 0～4.0 | ||
| 结合粘土 | 40～75 | 20～40 | 0～0.5 | 0～0.8 | 0～0.8 | 0～1.5 | 0～0.3 | 5～15 | |
| 高岭土 | 40～70 | 25～45 | 0～0.5 | 0～0.8 | 0～0.8 | 0～1.2 | 0～0.3 | 5～15 |
本发明陶瓷质模具与石膏模具技术性能对比见表2。
(接下页)
表2、陶瓷质模具与石膏模具技术性能对比表
| 项目 | 石膏模具 | 陶瓷质模具 |
| 表面显微硬度(Kg/mm<sup>2</sup>) | 0.2 | 480-520 |
| 工作面表面状况 | 粗糙、易出麻点、空洞 | 光洁平整、长期使用不出现麻点、空洞 |
| 抗折强度MPa | 2.5-4.5 | 45-50 |
| 扩散系数×10<sup>-2</sup>(cm<sup>2</sup>/s) | 1.8-6 | 2-12 |
| 耐酸碱性％ | 5 | 85-90 |
| 耐压强度MPa | 9.5-10 | 220-240 |
| 气孔率％ | 25-50 | 20-70 |
| 热稳定性 | 较差、易炸裂 | 很好，不炸裂 |
| 使用次数(次) | 50-80 | 2000-2200 |
| 适宜干燥温度℃ | 40-60 | 40-500 |
| 最高使用温度℃ | ＜60 | 500 |
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例情况见表3。
表3、实施例列举表(骨料粒度控制在74～140μm，增孔剂粒度控制在40～200μm)
以上述实施例为基础上，在其它条件都不变的情况下，分别改用下列组成的添加剂，可获得基本一样的结果。
用滚压、塑压或挤压成型方法成型，添加剂组成及用量分别控制为：结合粘土5％、8％、12％、18％或22％、羟甲级纤维素0、1％、1.5％、1.2％或2％、甘油0、0、0、2％或4％和聚乙烯醇0、1％、3％、0或1.5％。
用注浆或注射成型方法成型，添加剂组成及用量分别控制为：结合粘土6％、10％、14％、18％或20％、水玻璃0、0、1％、1.2％或1.5％、碱粉0、1％、0、2％或0、腐植酸钠0、1.5％、1％、0或0和单宁酸钠0、1.1、1.3％、0.5％或0。
用等静压成型方法成型，添加剂组成及用量分别控制为：高岭土5％、8％、13％、16％或20％和聚乙二胺1％、0、3％、0或1.5％。
Claims (3)
1.一种陶瓷质模具，其特征在于原料配料重量百分组成为：
陶瓷骨料 40～90％
添加剂 0.5～25％
增孔剂 10～40％
其中：
骨料粒度控制在74～140μm，增孔剂粒度控制在40～200μm，陶瓷骨料为废瓷粉、石英、氧化铝、锆英砂或熟铝矾土中的一种，增孔剂为煤粉、焦碳粉、碳酸胺、碳酸氢胺、氯化铵、锯末、淀粉、尿素、萘、聚乙烯醇和聚氯乙烯中的一种，添加剂根据成型方法控制如下：
用滚压、塑压或挤压成型方法成型，添加剂组成及用量控制为：结合粘土5～25％、羟甲级纤维素0～2％、甘油0～5％和聚乙烯醇0～5％；
用注浆或注射成型方法成型，添加剂组成及用量控制为：结合粘土5～20％、水玻璃0～1.5％、碱粉0～2％、腐植酸钠0～1.5％和单宁酸钠0～1.5％；
用等静压成型方法成型，添加剂组成及用量控制为：高岭土5～20％和聚乙二胺0～5％；
其中，结合粘土的化学重量百分组成为：SiO2 40～75％、Al2O3 20～40％、Fe2O3 0～0.5％、CaO 0～0.8％、MgO 0～0.8％、KNaO 0～1.5％、TiO2 0～0.3％和烧失量5～15％。
2.根据权利要求1所述的陶瓷质模具，其特征在于烧成温度为1150～1250℃。
3.根据权利要求2所述的陶瓷质模具，其特征在于烧成制度为：
室温-600℃，升温速度40～80℃/h；
600～960℃，升温速度100～150℃/h；
960～最高烧成温度，升温速度100～120℃/h；
高温保温时间0.5～2小时。
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