CN209682451U - 一种平面陶瓷坯体的单面注浆成型模具 - Google Patents
一种平面陶瓷坯体的单面注浆成型模具 Download PDFInfo
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Abstract
一种平面陶瓷坯体的单面注浆成型模具，其具有一个平板状的石膏板，石膏板的四周固定有非吸水性材料的侧板，侧板上端高出石膏板的上表面，使石膏板的上表面与其四周的侧板围成一个单面吸水的型腔。成型过程中不会产生因上、下两个模具同时吸水而造成的坯体内部夹层缺陷；用作凝胶注模成型时，浆料中部分水分逐渐被下方石膏板吸收，干燥固化时产生的应力大部分得到释放，不会产生翘曲变形的问题。通过使用该单面注浆成型模具，能够克服现有湿法成型时导致的缺陷，方便制备出大规格、无中间缺陷的高质量平面陶瓷坯体；石膏板和侧板均可回收多次使用，整体成本低；由于无需设计注浆口和排气口，也无需加压密封，故操作过程简洁方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种成型模具，具体地说是一种平面陶瓷坯体的单面注浆成型模具。
背景技术
目前，纳米级、高附加值粉末的大规格平面陶瓷坯体成型技术主要分干法与湿法两种。干法普遍采用先模压再冷等静压（CIP）的方法；湿法普遍采用注浆成型的方法。
使用模压后CIP成型大规格平面陶瓷坯体时，其工艺存在局限性，如坯体密度不均匀、成品率低、稳定性差、易引入杂质，对模具和压机要求较高，CIP后坯体易出现厚度不均和不同程度的翘曲等现象。湿法成型技术可以弥补干法成型的部分缺点，主要优势体现在产品净尽尺寸、均匀性较好，以及可成型大尺寸、复杂形状靶材上。湿法成型技术使用比较普遍的是双面（实心）石膏模具，在常压或带有一定压力条件下将浆料注入模具并持续补浆，直至完成固化成型，该方法的局限性在于：1）模具需要上、下半模或更多模具的组合，注浆前要加压密封，且设置进浆口和排气口，增加了模具复杂度和成本；2）无论是常压还是带压方式，使用双面注浆成型方法总会在成型后的坯体中间位置遗留一定程度的夹层，此种缺陷在后续烧结过程中难以完全消除，对于结构均匀性要求较高的高附加值陶瓷产品质量风险很大。
凝胶注模成型也属于湿法成型，其工艺方法是将陶瓷粉料分散于有机单体和交联剂的预混液中，制备出高固含量、低粘度的浆料，浆料中加入引发剂和催化剂后注入塑料、金属等无孔的非吸水性模具中，在一定温度下有机单体通过交联反应将陶瓷粉颗粒原位凝固在高分子弹性体中。采用该工艺成型出的陶瓷坯体均匀性好、强度高、烧结性能优异，但用该工艺制备大规格平板状陶瓷坯体时，在干燥（固化）过程中坯体因内部应力较大极易出现翘曲变形（易导致开裂）的现象，因此限制了其在大规格平板陶瓷坯体成型领域的应用。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有平面陶瓷坯体湿法成型易产生夹层等内部缺陷和容易翘曲变形的问题，提供一种平面陶瓷坯体的单面注浆成型模具。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种平面陶瓷坯体的单面注浆成型模具，其具有一个平板状的石膏板，石膏板的四周固定有非吸水性材料的侧板，侧板上端高出石膏板的上表面，使石膏板的上表面与其四周的侧板围成一个单面吸水的型腔。
所述的侧板为玻璃板，其通过粘接方式固定在石膏板侧面。相邻的侧板之间通过玻璃胶密封固定。
所述石膏板的厚度为300—500mm。
所述侧板的高度高出石膏板上表面300—400mm。
所述侧板高出石膏板上表面部分的内侧面设置有石蜡涂层。
所述石膏板的上表面为石膏浆在玻璃板上成型后形成的光滑平面。
本实用新型的有益效果是：采用底部石膏板和非吸水性材料侧板围成的单面吸水的型腔来成型平面陶瓷坯体，成型过程中不会产生双面石膏模注浆时因上、下两个模具同时吸水而造成的坯体内部夹层缺陷；在用作凝胶注模成型时，浆料中的一部分水分逐渐被下方石膏板所吸收，使干燥固化时产生的应力大部分得到释放，不会产生采用无孔模具时，浆料中所含水分全部依靠蒸发排出而导致的坯体残留应力大，易发生翘曲变形的问题。因此，通过使用该单面注浆成型模具，能够克服现有湿法成型时导致的缺陷，方便制备出大规格、无中间缺陷的高质量平面陶瓷坯体。
该坯体成型模具仅使用一块石膏板、若干玻璃板和少许粘结料，且石膏板在烘干后可多次使用，玻璃板可回收，故整体成本很低；由于无需设计注浆口和排气口，也无需加压密封，故操作过程简洁方便。
附图说明
图1是本实用新型单面注浆成型模具的结构示意图。
图中标记：1、石膏板，2、侧板，3、成型坯体，4、型腔，5、石蜡涂层。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的说明。下面实施例所列出的具体内容不限于权利要求记载的技术方案要解决的技术问题所必须的技术特征。同时，所述列举是实施例仅仅是本实用新型的一部分，而不是全部实施例。
如图1所示，本实用新型的单面注浆成型模具具有一个平板状的石膏板1，石膏板1的四周固定有非吸水性材料的侧板2。在本实用新型的实施例中，侧板2采用玻璃板，其通过粘接方式固定在石膏板1侧面。侧板2的下端与石膏板底部平齐，上端高出石膏板1的上表面，使石膏板1的上表面与其四周的侧板2围成一个单面吸水的型腔4。陶瓷坯体的浆料注入型腔4后，在成型过程中，仅模具底部吸水，不会导致坯体夹层缺陷，而且能够使干燥固化时产生的应力大部分得到释放，不会发生翘曲变形。
为了防止成型后玻璃板粘坯、方便脱模，所述侧板2高出石膏板1上表面部分的内侧面设置有石蜡涂层5。
本实用新型所用的石膏板1采用石膏浆浇注固化成型，石膏浆的原料采用β型半水石膏，按膏水比为1：1.5的比例与水混合制成石膏浆。
石膏板浇注成型用的模具采用玻璃板制成的玻璃框，其尺寸根据要制备的平面陶瓷坯体尺寸设置，石膏浆浇注于该玻璃框中，浇注量使石膏板的厚度达到300—500mm，于40℃干燥固化。由于石膏板成型过程中，其底部由石膏浆在玻璃板上成型，光滑平整，因此，将石膏板脱模后，取其光滑、平整的底面作为平面陶瓷坯体成型时吸浆的上表面。
石膏板固化成型后，将其脱模倒置于操作平台之上，然后将4块厚度为3—5mm的矩形玻璃板分别与石膏板1的4个侧面粘合，形成单面注浆成型模具的侧板2。其中玻璃板的长度与所粘合石膏板侧面长度相同，玻璃板的宽度（即侧板高度）要高出石膏板上表面300—400mm。玻璃板与石膏板1侧面用密封胶粘合，玻璃板之间以玻璃胶粘结，密封固定。
玻璃板粘合面上方200—300mm高度以内的矩形区域（即浇注后与浆料接触部分）涂以一层固态石蜡，形成石蜡涂层5。
本实用新型的单面注浆成型模具在使用时，先将粘合后的模具置于调平后的平台上，再将较高固相含量（75—85%）的陶瓷浆料浇注于模具内，浆料的高度可依据固含量和目标坯体厚度的不同进行选择，一般在200—230mm范围内，在室温条件下，浆料中的水分被底部石膏板逐渐吸收而实现成型，整个过程根据浆料固相含量（含水量）的不同约需要3—6h不等。坯体成型后，可立即将玻璃板边框拆卸完成脱模过程，拆卸后的玻璃板清洗后可反复使用，石膏底板在烘干后也可多次使用。
以Al2O3平面陶瓷坯体的成型为例，目标坯体规格为500（长）×400（宽）×11mm（高）。石膏板1的尺寸与其相同，侧板2采用四块厚度为5mm的矩形玻璃板，其中，2块玻璃板的规格为500×600mm和另2块规格为400×600mm。玻璃板与石膏板侧面用密封胶粘合，玻璃板之间以玻璃胶粘结后制成单面注浆成型模具，并在玻璃板粘合面上方300mm高度以内的矩形区域涂以一层固态石蜡，形成石蜡涂层5。
按坯体目标规格500（长）×400（宽）×11mm（高）取纯度为99.99%、平均粒径为0.05~0.15μm的Al2O3粉末与含0.9%的有机分散剂、0.3%的有机增强剂的去离子水混合，并机械球磨30h，制备出固相含量为78%、粘度为350mPa·s的Al2O3浆料，将该浆料过400目筛后倒入制成的模具内，浆料高度约为220mm。在室温条件下干燥4h后坯体固化成型，将玻璃板边框拆卸后得到大规格、无内部缺陷的坯体，且坯体无翘曲变形现象。
成型的坯体于室温继续干燥20h后，测得相对密度为59%，而后将坯体在800℃条件下进行脱脂处理，得到规格为500（长）×400（宽）×11mm（高）的Al2O3坯体。
以上对具体实施方式的说明只是用于帮助理解本实用新型的技术构思及其核心思想，尽管本文使用了特定的优选实施例对技术方案进行了描述和说明，但其不应理解为对本实用新型自身的限制。本领域技术人员在不脱离本实用新型技术构思的前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。这些轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种平面陶瓷坯体的单面注浆成型模具，其特征在于：其具有一个平板状的石膏板（1），石膏板（1）的四周固定有非吸水性材料的侧板（2），侧板（2）上端高出石膏板（1）的上表面，使石膏板（1）的上表面与其四周的侧板（2）围成一个单面吸水的型腔（4）。
2.如权利要求1所述的一种平面陶瓷坯体的单面注浆成型模具，其特征在于：所述的侧板（2）为玻璃板，其通过粘接方式固定在石膏板（1）侧面。
3.如权利要求2所述的一种平面陶瓷坯体的单面注浆成型模具，其特征在于：相邻的侧板（2）之间通过玻璃胶密封固定。
4.如权利要求1所述的一种平面陶瓷坯体的单面注浆成型模具，其特征在于：所述石膏板（1）的厚度为300—500mm。
5.如权利要求1所述的一种平面陶瓷坯体的单面注浆成型模具，其特征在于：所述侧板（2）的高度高出石膏板（1）上表面300—400mm。
6.如权利要求1所述的一种平面陶瓷坯体的单面注浆成型模具，其特征在于：所述侧板（2）高出石膏板（1）上表面部分的内侧面设置有石蜡涂层（5）。
7.如权利要求1所述的一种平面陶瓷坯体的单面注浆成型模具，其特征在于：所述石膏板（1）的上表面为石膏浆在玻璃板上成型后形成的光滑平面。
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