CN109776073A - 一种环保陶瓷模具及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种环保陶瓷模具，属于陶瓷模具技术领域。所述环保陶瓷模具的原料包括废旧石膏模块、脱硫石膏和转晶剂。所述环保陶瓷模具的制备方法，包括以下步骤：原料破碎；脱水，破碎料在回转窑进行脱水；降温沉化；干磨，细度为120‑220目的粉末；压制成型；烧成。采用本发明制备的陶瓷模具，产量高，成本低，适合工业化生产，同时利用废旧的石膏模块，减少了环境污染。

Description

一种环保陶瓷模具及其制备方法

技术领域

本发明属于陶瓷模具技术领域，具体涉及一种环保陶瓷模具及其制备方法。

背景技术

我国的陶瓷模具从20世纪50年代开始发展起来，从过去到现在，陶瓷模具在模具总的构成中一直占主要地位，尽管随着结合剂材料种类的不断发展和模具种类的提高，陶瓷模具产量在模具总产量中呈下降趋势，但其在模具总量中仍占有较大比例。石膏模具是最早也是使用最广泛的一种模具，目前仍被广泛应用于注浆、滚压、旋压等成型工艺中，是陶瓷行业不可缺少的辅助材料。

传统的石膏模型制造过程为：先制造型又称胎，由型翻制成种模，再将每一种模的模片分别制成一个模，称为母模。再以石膏从母模中浇注成大量生产用的工作模。传统陶瓷石膏模具设计制造过程漫长且复杂，制得的模具强度低，容易折断，易于修改，精度不够高，不耐用，无法适应当前日益激烈的市场竞争，为了改变传统陶瓷石膏模具开发的落后现状，提高模具的抗折强度，增加表面光滑性提高精度，同时减少制备时间，有必要开发新的陶瓷模具制备方法，以满足陶瓷石膏模具快速开发的需求。

发明内容

基于以上现有技术，本发明的目的在于提供一种环保陶瓷模具及其制备方法，所得环保陶瓷模具吸水性强，其制作陶瓷产品的产量高，成本低，传统的工艺一天仅可烧制2次，本发明一天可烧制4~6次。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：一种环保陶瓷模具，包括以下重量份原料：废旧石膏模块48~55份、脱硫石膏43~48份、转晶剂1.0~3.0份。

为了更好的实现本发明，进一步的，包括以下重量份原料：废旧石膏模块53份、脱硫石膏45份、转晶剂1.8份。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述转晶剂为硫酸铝钾、硫酸铝和柠檬酸钠中的一种或几种。

为了更好的实现本发明，进一步的，所述转晶剂包括按照质量百分比计的如下组分：硫酸铝钾93%~95%，柠檬酸钠5%~7%。

一种环保陶瓷模具的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、破碎：按照所述重量比分别称取原料粉碎后放入破碎机进行破碎，破碎至粒径在1cm以内，得到破碎料；

步骤2、脱水：将步骤1得到的破碎料投入回转窑进行脱水，脱水温度126~180℃，脱水时间30~45min，得到半水石膏；

步骤3、降温沉化：将步骤2得到的半水石膏在沉化器中自然降温，降温至30~80℃，维持8d，得到沉化石膏；

步骤4、干磨：将步骤3得到的沉化石膏用磨粉机进行干磨成粉状，控制细度为120~220目，石膏粉用抽风机吸到储料仓；

步骤5、压制成型：将步骤4中得到石膏粉装入模具，在压力机上加压，压力为10~50MPa，压制成型；

步骤6、烧成：将压制成型的陶瓷模具放入窑炉烧成，具体包括以下步骤：

①将干燥好的陶瓷模具放入窑炉中，小火缓慢升温，使温度在1~2h均匀升至400~500℃；

②加大火力，在氧化气氛下，使温度在0.5~1h均匀升至800~900℃；

③保温2~4h后，退火冷却后起窑即得。

有益效果

本发明的有益效果如下：

（1）本发明提供的环保陶瓷模具，使用废旧石膏模块和脱硫石膏为主要原料，将陶瓷制造工业中产生的大量固废石膏进行二次利用，代替天然石膏，既处理了废旧石膏带来的环境污染和过分开采天然石膏造成的环境破坏，还降低了生产成本；

（2）本发明提供的环保陶瓷模具，使用脱硫石膏提高了模具的抗折强度，使用转晶剂改变了半水石膏的晶型结构，使其长出的晶体长且完整，为长柱型，从而提高了模具的强度；

（3）本发明提供的环保陶瓷模具的制备方法，制备工艺简单，每天可烧制4~6次，产量高，成本低，适合工业化生产。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

本实施例提供一种环保陶瓷模具，其特征在于，包括以下重量份原料：废旧石膏模块48份、脱硫石膏48份、转晶剂3.0份。

其中转晶剂包括按照质量百分比计的如下组分：硫酸铝钾95%，柠檬酸钠5%。

本实施例还提供一种环保陶瓷模具的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、破碎：按照所述重量比分别称取原料粉碎后放入破碎机进行破碎，破碎至粒径在1cm以内，得到破碎料；

步骤2、脱水：将步骤1得到的破碎料投入回转窑进行脱水，脱水温度126℃，脱水时间45min，得到半水石膏；

步骤3、降温沉化：将步骤2得到的半水石膏在沉化器中自然降温，降温至30℃，维持8d，得到沉化石膏；

步骤4、干磨：将步骤3得到的沉化石膏用磨粉机进行干磨成粉状，控制细度为120~220目，石膏粉用抽风机吸到储料仓；

步骤5、压制成型：将步骤4中得到石膏粉装入模具，在压力机上加压，压力为10MPa，压制成型；

步骤6、烧成：将压制成型的陶瓷模具放入窑炉烧成，具体包括以下步骤：

①将干燥好的陶瓷模具放入窑炉中，小火缓慢升温，使温度在2h均匀升至500℃；

②加大火力，在氧化气氛下，使温度在1h均匀升至900℃；

③保温2h后，退火冷却后起窑即得。

实施例2

本实施例提供一种环保陶瓷模具，其特征在于，包括以下重量份原料：废旧石膏模块50份、脱硫石膏48份、转晶剂2.0份。

其中转晶剂包括按照质量百分比计的如下组分：硫酸铝钾94%，柠檬酸钠6%。

本实施例还提供一种环保陶瓷模具的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、破碎：按照所述重量比分别称取原料粉碎后放入破碎机进行破碎，破碎至粒径在1cm以内，得到破碎料；

步骤2、脱水：将步骤1得到的破碎料投入回转窑进行脱水，脱水温度140℃，脱水时间40min，得到半水石膏；

步骤3、降温沉化：将步骤2得到的半水石膏在沉化器中自然降温，降温至45℃，维持8d，得到沉化石膏；

步骤4、干磨：将步骤3得到的沉化石膏用磨粉机进行干磨成粉状，控制细度为120~220目，石膏粉用抽风机吸到储料仓；

步骤5、压制成型：将步骤4中得到石膏粉装入模具，在压力机上加压，压力为20MPa，压制成型；

步骤6、烧成：将压制成型的陶瓷模具放入窑炉烧成，具体包括以下步骤：

①将干燥好的陶瓷模具放入窑炉中，小火缓慢升温，使温度在1.8h均匀升至580℃；

②加大火力，在氧化气氛下，使温度在0.9h均匀升至880℃；

③保温2.5h后，退火冷却后起窑即得。

实施例3

本实施例提供一种环保陶瓷模具，其特征在于，包括以下重量份原料：废旧石膏模块53份、脱硫石膏45份、转晶剂1.8份。

其中转晶剂包括按照质量百分比计的如下组分：硫酸铝钾93%，柠檬酸钠7%。

本实施例还提供一种环保陶瓷模具的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、破碎：按照所述重量比分别称取原料粉碎后放入破碎机进行破碎，破碎至粒径在1cm以内，得到破碎料；

步骤2、脱水：将步骤1得到的破碎料投入回转窑进行脱水，脱水温度150℃，脱水时间35min，得到半水石膏；

步骤3、降温沉化：将步骤2得到的半水石膏在沉化器中自然降温，降温至55℃，维持8d，得到沉化石膏；

步骤4、干磨：将步骤3得到的沉化石膏用磨粉机进行干磨成粉状，控制细度为120~220目，石膏粉用抽风机吸到储料仓；

步骤5、压制成型：将步骤4中得到石膏粉装入模具，在压力机上加压，压力为30MPa，压制成型；

步骤6、烧成：将压制成型的陶瓷模具放入窑炉烧成，具体包括以下步骤：

①将干燥好的陶瓷模具放入窑炉中，小火缓慢升温，使温度在1.5h均匀升至560℃；

②加大火力，在氧化气氛下，使温度在0.8h均匀升至860℃；

③保温3h后，退火冷却后起窑即得。

实施例4

本实施例提供一种环保陶瓷模具，其特征在于，包括以下重量份原料：废旧石膏模块53份、脱硫石膏46份、转晶剂1.0份。

其中转晶剂包括按照质量百分比计的如下组分：硫酸铝钾95%，柠檬酸钠5%。

本实施例还提供一种环保陶瓷模具的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、破碎：按照所述重量比分别称取原料粉碎后放入破碎机进行破碎，破碎至粒径在1cm以内，得到破碎料；

步骤2、脱水：将步骤1得到的破碎料投入回转窑进行脱水，脱水温度160℃，脱水时间30min，得到半水石膏；

步骤3、降温沉化：将步骤2得到的半水石膏在沉化器中自然降温，降温至70℃，维持8d，得到沉化石膏；

步骤4、干磨：将步骤3得到的沉化石膏用磨粉机进行干磨成粉状，控制细度为120~220目，石膏粉用抽风机吸到储料仓；

步骤5、压制成型：将步骤4中得到石膏粉装入模具，在压力机上加压，压力为40MPa，压制成型；

步骤6、烧成：将压制成型的陶瓷模具放入窑炉烧成，具体包括以下步骤：

①将干燥好的陶瓷模具放入窑炉中，小火缓慢升温，使温度在1.3h均匀升至530℃；

②加大火力，在氧化气氛下，使温度在0.7h均匀升至840℃；

③保温3.5h后，退火冷却后起窑即得。

实施例5

本实施例提供一种环保陶瓷模具，其特征在于，包括以下重量份原料：废旧石膏模块55份、脱硫石膏43份、转晶剂2.0份。

其中转晶剂包括按照质量百分比计的如下组分：硫酸铝钾94%，柠檬酸钠6%。

本实施例还提供一种环保陶瓷模具的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、破碎：按照所述重量比分别称取原料粉碎后放入破碎机进行破碎，破碎至粒径在1cm以内，得到破碎料；

步骤2、脱水：将步骤1得到的破碎料投入回转窑进行脱水，脱水温度180℃，脱水时间30min，得到半水石膏；

步骤3、降温沉化：将步骤2得到的半水石膏在沉化器中自然降温，降温至80℃，维持8d，得到沉化石膏；

步骤4、干磨：将步骤3得到的沉化石膏用磨粉机进行干磨成粉状，控制细度为120~220目，石膏粉用抽风机吸到储料仓；

步骤5、压制成型：将步骤4中得到石膏粉装入模具，在压力机上加压，压力为50MPa，压制成型；

步骤6、烧成：将压制成型的陶瓷模具放入窑炉烧成，具体包括以下步骤：

①将干燥好的陶瓷模具放入窑炉中，小火缓慢升温，使温度在1h均匀升至500℃；

②加大火力，在氧化气氛下，使温度在0.5h均匀升至800℃；

③保温4h后，退火冷却后起窑即得。

对上述实施例1至5中制得的环保陶瓷模具进行硬度和弯曲强度测试，测试方法如下：

硬度测试：使用金刚石压头加载压入法，测试维氏硬度，即用对角面为136°的金刚石四棱椎体做压头，在9.807~490.3（1~50kgf）的载荷作用下，压入陶瓷模具表面，保持一定时间后卸除载荷，材料表面便留下一个压痕，测量压痕对角线的长度和压痕面积，求出单位面积上承受的载荷应力，即维氏硬度HV，数值越高，硬度越大。

弯曲强度测试：一般分三点弯曲和四点弯曲强度，其中四点弯曲是纯弯曲，得到的结果比较精确，因此我们使用四点弯曲测试。

对上述实施例1至5中制得的环保陶瓷模具与作为对照例的普通石膏模具进行硬度和强度测试结果如下表1所示：

上述实施例1至5中烧成的环保陶瓷模具，其硬度和强度测试性能均强于普通石膏模具。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种环保陶瓷模具，其特征在于，包括以下重量份原料：废旧石膏模块48~55份、脱硫石膏43~48份、转晶剂1.0~3.0份。

2.根据权利要求1所述的一种环保陶瓷模具，其特征在于，包括以下重量份原料：废旧石膏模块53份、脱硫石膏45份、转晶剂1.8份。

3.根据权利要求1或2所述的一种环保陶瓷模具，其特征在于，所述转晶剂为硫酸铝钾、硫酸铝和柠檬酸钠中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述的一种环保陶瓷模具，其特征在于，所述转晶剂包括按照质量百分比计的如下组分：硫酸铝钾93%~95%，柠檬酸钠5%~7%。

5.一种权利要求1所述的环保陶瓷模具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、破碎：按照所述重量比分别称取原料粉碎后放入破碎机进行破碎，破碎至粒径在1cm以内，得到破碎料；

步骤2、脱水：将步骤1得到的破碎料投入回转窑进行脱水，脱水温度126~180℃，脱水时间30~45min，得到半水石膏；

步骤3、降温沉化：将步骤2得到的半水石膏在沉化器中自然降温，降温至30~80℃，维持8d，得到沉化石膏；

步骤4、干磨：将步骤3得到的沉化石膏用磨粉机进行干磨成粉状，控制细度为120~220目，石膏粉用抽风机吸到储料仓；

步骤5、压制成型：将步骤4中得到石膏粉装入模具，在压力机上加压，压力为10~50MPa，压制成型；

步骤6、烧成：将压制成型的陶瓷模具放入窑炉烧成，具体包括以下步骤：

①将干燥好的陶瓷模具放入窑炉中，小火缓慢升温，使温度在1~2h均匀升至400~500℃；

②加大火力，在氧化气氛下，使温度在0.5~1h均匀升至800~900℃；

③保温2~4h后，退火冷却后起窑即得。