衛(wèi)生陶瓷工作模用石膏粉的研究

摘要文章簡述了衛(wèi)生陶瓷工作模用石膏粉的生產(chǎn)工藝，較全面地介紹了模用石膏粉的質(zhì)量檢測(cè)項(xiàng)目及其檢測(cè)方法;分析了制模工藝、機(jī)理及其影響因素;研究并探討了提高模具壽命和成形速率的因素與方法。

關(guān)鍵詞模用石膏粉，生產(chǎn)工藝，質(zhì)量檢測(cè)，影響因素，模具壽命，成形速率

1前 言

衛(wèi)生陶瓷造型復(fù)雜，其成形方法基本上都是采用注漿的方法。由于衛(wèi)生陶瓷體積大、坯體厚、模塊多、吸漿時(shí)間長，絕大多數(shù)產(chǎn)品都是采用立式組合澆注成形的工藝，因此決定了衛(wèi)生陶瓷工作模用石膏粉的質(zhì)量和性能要求比日用陶瓷、工藝陶瓷等普通陶瓷要高得多。近十年來，我國衛(wèi)生陶瓷的產(chǎn)量由540萬件猛增到2007年的1.5億件，增長了近28倍，產(chǎn)量遠(yuǎn)居世界第一，因此，對(duì)工作模用石膏粉的需求量非常大，而市場上的石膏粉品種繁多、良莠不齊，至今還沒有一個(gè)有關(guān)衛(wèi)生陶瓷工作模用石膏粉的國家(或行業(yè))標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)，這給石膏粉的生產(chǎn)、科研、管理、銷售以及用戶(衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)廠)對(duì)石膏粉的選擇、使用等都帶來了不少麻煩。通過有關(guān)文獻(xiàn)檢索得知，我國關(guān)于系統(tǒng)研究影響石膏粉性能和研究影響石膏模具性能的因素及機(jī)理的論文甚少;而通過實(shí)際調(diào)研，提出切合衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)實(shí)際的衛(wèi)生陶瓷工作模用石膏粉的質(zhì)量和性能要求的論文就更少。本文是在完成國家科技部科研院所技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目——石膏模快速成形衛(wèi)生陶瓷研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)上述問題作了一些探討性研究，取得了部分成果，供同行參考。

2模用石膏粉的種類、生產(chǎn)工藝、性能及質(zhì)量控制

2.1衛(wèi)生陶瓷工作模用石膏粉的種類及生產(chǎn)工藝

通過對(duì)我國主要的石膏粉生產(chǎn)企業(yè)的實(shí)際考察得知，在市場上，用作衛(wèi)生陶瓷工作模的石膏粉都屬于半水石膏(CaSO4·1/2H2O)，從晶型上可分為α-半水石膏粉、β-半水石膏粉和α-半水石膏與β-半水石膏的混合型石膏粉三種類型。不同類型的石膏粉，其生產(chǎn)工藝不同。

用作生產(chǎn)半水石膏的石膏礦石是二水石膏(CaSO4·2H2O)，二水石膏在加熱過程中會(huì)發(fā)生如下反應(yīng):

α-半水石膏粉的生產(chǎn)工藝為:礦石撿選→沖洗→蒸壓→冷卻→粉碎→(炒)制→包裝→入庫。

加工生產(chǎn)過程的關(guān)鍵工藝是蒸壓工藝過程的晶型轉(zhuǎn)化，決定晶型轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵設(shè)備是蒸壓設(shè)備。使用不同的蒸壓設(shè)備，所生產(chǎn)的α-半水石膏粉的晶體形狀、大小、純度就會(huì)有所不同。山東某新型建材有限公司和甘肅某石膏粉廠，采用進(jìn)口設(shè)備生產(chǎn)α-半水石膏粉，α-半水石膏粉的晶體形狀、大小能夠控制;湖北某外資石膏股份有限公司和某石膏化工有限公司，采用蒸壓釜生產(chǎn)α-半水石膏粉，α-半水石膏粉的晶型轉(zhuǎn)化率高;而國內(nèi)多數(shù)廠家大都采用旋轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)α-半水石膏粉，α-半水石膏粉的晶型轉(zhuǎn)化率難以控制。圖1是國外某廠的衛(wèi)生陶瓷工作模用石膏粉的掃描電鏡圖。從圖1可以看出，該石膏粉由α-半水石膏和β-半水石膏兩種晶型的石膏粉組成。α-半水石膏顆粒較小，大小均勻，呈粒狀、柱狀;β-半水石膏顆粒較大，大小相差不大，呈板狀、柱狀及纖維狀。α-半水石膏約占總量的30～40%;β-半水石膏約占總量的60～70%，這是一個(gè)很好的搭配比例。

β-半水石膏的生產(chǎn)工藝為:礦石撿選→沖洗→粉碎→炒制→包裝→入庫

有些工廠在包裝前還要進(jìn)行一次均化工藝，這樣產(chǎn)品的性能就會(huì)更加穩(wěn)定。

據(jù)資料報(bào)道，陳化工藝對(duì)石膏粉性能有較大影響。圖2是山東某廠的衛(wèi)生陶瓷工作模用石膏粉的掃描電鏡圖。從圖2可以看出，該石膏粉基本上是由β-半水石膏粉組成，顆粒大小不一，成針狀、板狀及纖維狀，基本上保持了二水石膏晶型的原貌。

2.2 衛(wèi)生陶瓷工作模用石膏粉的性能檢測(cè)

在我國，衛(wèi)生瓷工作模具用石膏粉的性能檢測(cè)項(xiàng)目、檢測(cè)方法等至今還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，下面介紹各企業(yè)常用的幾種性能檢測(cè)項(xiàng)目及檢測(cè)方法:

2.2.1細(xì)度測(cè)定

大部分企業(yè)采用120目篩進(jìn)行檢測(cè);也有用140目篩余≤2%進(jìn)行檢測(cè)的。QB/T1639-1992《陶瓷模用石膏粉》中規(guī)定的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)為:0.15mm篩余為零，0.090mm篩余≤1.0%(一等品)。有的企業(yè)不測(cè)細(xì)度，而測(cè)殘?jiān)浚械耐赓Y企業(yè)不但測(cè)細(xì)度而且還測(cè)顆粒級(jí)配。

2.2.2初凝時(shí)間的測(cè)定

初凝時(shí)間是指從石膏粉撒入水中至其漿體失去流動(dòng)性開始變稠時(shí)所經(jīng)過的時(shí)間，以小刀割試餅，切口兩端不再合攏的時(shí)間來表示。

日本某石膏粉生產(chǎn)企業(yè)初凝時(shí)間的測(cè)定方法為:向流入金屬圓筒型(尺寸)的漿中慢慢插入荷重為300g、直徑為2mm的針，該針停止到距金屬模具底面高1mm處所需的時(shí)間即為初凝時(shí)間。

QB/T1639-1992《陶瓷模用石膏粉》要求α-石膏粉的初凝時(shí)間>8min、β-石膏粉的初凝時(shí)間>6min。衛(wèi)生陶瓷模用石膏粉的初凝時(shí)間一般要求>10min;日本某企業(yè)要求石膏粉的初凝時(shí)間>15min，但時(shí)間太長也不好。

2.2.3終凝時(shí)間的測(cè)定

終凝時(shí)間可用捺按法或維卡儀法進(jìn)行測(cè)定。

捺按法:直接在測(cè)定初凝時(shí)間后的三塊試餅上，用大拇指以約5kg的力連續(xù)捺按兩次，通過對(duì)第一塊和第三塊試餅的試驗(yàn)判斷接近終凝的時(shí)間，以第二塊為準(zhǔn)，捺按至印痕邊緣沒有水分出現(xiàn)即為終凝。記錄從試樣投入水中至終凝的時(shí)間間隔即為終凝時(shí)間。

維卡儀法:儀器須符合QB/T1640-1992的規(guī)定。記錄試樣投入水中到試針插入漿體的深度不大于1mm時(shí)所經(jīng)過的時(shí)間，此時(shí)間即為試樣的終凝時(shí)間。

也有企業(yè)用漿體溫度達(dá)到最高時(shí)與試樣投入水中的時(shí)間間隔作為終凝時(shí)間，這種測(cè)試方法更準(zhǔn)確、更科學(xué)。

QB/T1639-1992《陶瓷模用石膏粉》產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定陶瓷模用石膏粉的終凝時(shí)間<30min，終凝時(shí)間太長會(huì)影響工作效率。筆者通過實(shí)際考察認(rèn)為， 衛(wèi)生陶瓷模用石膏粉的終凝時(shí)間在20～25min左右為宜。

2.2.4 強(qiáng)度的測(cè)定

模具強(qiáng)度的高低與模具壽命成正比關(guān)系。模具強(qiáng)度測(cè)定的項(xiàng)目有2h濕抗折強(qiáng)度、干抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和抗張強(qiáng)度幾類。一般企業(yè)只做2h濕抗折強(qiáng)度，其測(cè)定方法按QB/T1640-1992《陶瓷模用石膏粉物理性能測(cè)試方法》進(jìn)行。即從石膏粉投入水中開始算起，2h后，在抗折儀上測(cè)量試樣的抗折強(qiáng)度即為濕抗折強(qiáng)度。干抗折強(qiáng)度是在試樣脫模后，放入電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，以40±4℃的溫度干燥至恒重，在烘箱(或干燥器)中自然冷卻后測(cè)試。

2.2.5吸水率的測(cè)定

吸水率對(duì)于注漿用工作模特別重要，它是模具吃漿能力的反映。我們知道，半水石膏加水后，又會(huì)變成二水石膏，其反應(yīng)式為:

CaSO4·1/2H2O+3/2H2O=CaSO4·2H2O+熱量

半水石膏加水生成二水石膏的理論用水量是18.6%，但我門澆注模型時(shí)實(shí)際加水量為70～80%，這些過量的水填充在再生二水石膏晶體間，水分蒸發(fā)后就會(huì)形成具有一定強(qiáng)度和一定吸水能力的石膏模型。

加水過多，水蒸發(fā)后留下的空隙就多，吸水率就大，但強(qiáng)度相應(yīng)會(huì)降低。不同企業(yè)對(duì)吸水率的要求和測(cè)試方法不盡相同。

吸水率的測(cè)試方法通常有以下兩種:

一種方法為:試樣在40±5℃下烘至恒重(g0)，然后在水中再泡至恒重(g1)，再按吸水率的計(jì)算公式[(g1- g0)/g0×100%]求出該試樣的吸水率。

另一種方法為:將試樣在40±5℃下烘至恒重，然后放入水中，測(cè)試不同時(shí)間段(1min、3min、5min、1h、3h……直到不吸水為止)的吸水率。

2.2.6 吸水速度的測(cè)定

比較常用的吸水速度測(cè)定方法有三種:

第一種方法為:將一直徑為30㎜的圓環(huán)，放在被測(cè)試樣上，在圓環(huán)內(nèi)注入10mL水，同時(shí)開始計(jì)時(shí)，直至水被試樣完全吸收所用的時(shí)間，即該試樣的吸水速度。

第二種方法為:將試樣周圍密封，高度不超過5cm，放入2cm深的水中并開始計(jì)時(shí)，直至試樣吸水高度達(dá)到5cm時(shí)所用的時(shí)間。

第三種方法與第二種方法較相似，不同的是，測(cè)試項(xiàng)目為試樣放入水中后1min的吸水高度。為了便于觀察，在水中可加入顯色劑。

2.2.7化學(xué)分析

化學(xué)分析的分析項(xiàng)目主要有結(jié)晶水的百分含量和酸不溶物的百分含量，還有CaO、SO2、Fe2O3的百分含量。有的企業(yè)在測(cè)出SO2的百分含量后，再按半水石膏的理論值反算出半水石膏的含量，這是沒有實(shí)際意義的，因?yàn)樘烊皇嗟V石中一般不會(huì)含100%的二水石膏，通常含有無水石膏和各種雜質(zhì)，即便有100%的二水石膏，也很難炒制出100%的半水石膏。

2.2.8 標(biāo)準(zhǔn)稠度的測(cè)定

標(biāo)準(zhǔn)稠度是指在QB/T1640-1992規(guī)定的條件下，石膏料漿自由擴(kuò)展到直徑達(dá)(220±5)mm時(shí)，加水量占石膏粉量的百分?jǐn)?shù)。

測(cè)定方法按照QB/T1640-1992《陶瓷模用石膏粉物理性能測(cè)試方法》的要求進(jìn)行測(cè)定。

在生產(chǎn)、銷售、研究的過程中，我們經(jīng)常會(huì)提到石膏粉的初凝、終凝時(shí)間、2h濕抗折強(qiáng)度、吸水率和吸水速度等重要性能指標(biāo)，而這些指標(biāo)均與混水量有直接關(guān)系。如果不講清楚是在標(biāo)準(zhǔn)稠度條件下，還是在其它混水量的條件下，這些指標(biāo)就沒有實(shí)際意義，也無法對(duì)比。因?yàn)椴煌氖喾塾胁煌臉?biāo)準(zhǔn)稠度，這都是由石膏粉本身性能所決定的，如果不做標(biāo)準(zhǔn)稠度是無法對(duì)比其性能的。表1是同一個(gè)樣品在不同混水量條件下所測(cè)的性能。

2.2.9 膨脹系數(shù)

該性能對(duì)模用石膏粉非常重要。由于衛(wèi)生陶瓷模具體積大且重，在注模時(shí)，若石膏粉的膨脹系數(shù)過大，終凝后很難從母模中取出，這是和日用陶瓷模用石膏粉要求所不同的地方。表2是筆者了解到的四個(gè)石膏粉生產(chǎn)企業(yè)所生產(chǎn)的石膏粉的膨脹系數(shù)。

2.2.10 酸不溶物的測(cè)定

酸不溶物的測(cè)定，其主要目的就是測(cè)試石膏粉中的雜質(zhì)含量。雜質(zhì)含量的多寡對(duì)模具表面性能和使用壽命有直接影響，雜質(zhì)中危害最大的當(dāng)數(shù)硅質(zhì)。

2.2.11白度的測(cè)定

石膏粉的白度在某種程度上反映了石膏粉的純度。雜質(zhì)含量高，白度就差;但反過來，白度差，不一定石膏粉的質(zhì)量就一定差。大部分南方衛(wèi)生瓷企業(yè)對(duì)石膏粉的白度均有要求，其指標(biāo)多規(guī)定為白度≥85度。

3與石膏粉性能相關(guān)的因素的研究

3.1 混水量對(duì)石膏粉性能的影響

石膏粉廠一般提供的是在標(biāo)準(zhǔn)稠度條件下檢測(cè)的各種石膏粉產(chǎn)品的性能，但衛(wèi)生陶瓷廠在制模時(shí)的實(shí)際加水量要比標(biāo)準(zhǔn)稠度時(shí)大得多，一般在70～85%。為了弄清混水量對(duì)石膏粉性能的影響，我們選擇了湖北某廠的產(chǎn)品試樣，應(yīng)用與標(biāo)準(zhǔn)稠度相同的條件和相同的檢測(cè)方法，測(cè)試不同混水量條件下的石膏粉性能，研究其變化規(guī)律，所測(cè)結(jié)果見表3及圖3、圖4和圖5。

從表3和圖3、圖4、圖5中，我們可以明顯地看出，隨著混水量的加大，石膏粉的初凝、終凝時(shí)間延長，吸水能力提高，但強(qiáng)度卻降低。這是因?yàn)椋胨嗉尤胨械姆磻?yīng)，是一個(gè)溶解-析晶-再溶解-再析晶的過程。當(dāng)混水量增加時(shí)，半水石膏的濃度相對(duì)于二水石膏就低，二水石膏相互聯(lián)結(jié)﹑凝固的時(shí)間便延長，也就是延長了初凝﹑終凝時(shí)間;至于強(qiáng)度降低的原因則是在混水量增加的情況下，多余的水分蒸發(fā)后，留在模具中的空隙必然增加，在其它條件不變時(shí)，強(qiáng)度必然降低。所以，在模具制作前，對(duì)混水量的多少要作綜合考慮，以便得到一個(gè)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上較合理的結(jié)果。一般來講，α-半水石膏的混水量低，β-半水石膏的混水量高。同時(shí)，在判斷石膏粉性能時(shí)，首先要弄清楚混水量究竟為多少，否則不具可比性。

3.2 攪拌時(shí)間對(duì)石膏粉性能的影響

石膏粉加到水中后，在制漿時(shí)要進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁瑪嚢钑r(shí)間的長短對(duì)石膏粉的性能有很大的影響。

表4及圖6﹑圖7﹑圖8是同一石膏粉加入水中后，在不同的攪拌時(shí)間下，石膏粉的性能變化情況。

從表4和圖6、圖7、圖8可知，制漿過程的攪拌時(shí)間要適宜，隨著攪拌時(shí)間的加長，凝結(jié)時(shí)間縮短、吸水率減小、強(qiáng)度減小，而吸水速度則在2min時(shí)達(dá)到最小，之后再變大。

圖9是同一石膏粉在相同混水量的條件下，不同攪拌時(shí)間的二水石膏晶體的生長狀況SEM圖。從圖中可以看出，由于攪拌時(shí)間不同，二水石膏晶體的大小﹑排列順序就會(huì)有所不同，從而影響到石膏粉的凝結(jié)時(shí)間﹑所制成模具的吸水率﹑強(qiáng)度以及吸水速度等性能。攪拌時(shí)間過長，二水石膏晶體正常生長的環(huán)境被破壞，模具的性能變差。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，以攪拌4min為宜，當(dāng)然各廠可根據(jù)自身的實(shí)際情況而定。

3.3 干燥溫度對(duì)模具性能的影響

干燥溫度對(duì)模具性能的影響試驗(yàn)為:將試樣分別在60℃、80℃和100℃三個(gè)溫度下烘至恒重后進(jìn)行檢測(cè)，其結(jié)果列于表5中。從表5可以看出，在100℃條件下烘干，模具會(huì)直接粉化;在80℃條件下烘干，其強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)下降情況。因此，模具的烘干溫度以60℃左右為宜，不能超過80℃。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，即使烘干溫度設(shè)定為60℃，如果烘干的室溫不夠均勻，被烘模具固定不動(dòng)，模具對(duì)著風(fēng)口的部位照樣會(huì)出現(xiàn)粉化現(xiàn)象。

3.4 石膏粉細(xì)度對(duì)其性能的影響

通過對(duì)同一種石膏粉不同細(xì)度的產(chǎn)品進(jìn)行性能檢測(cè)，結(jié)果表明，細(xì)度細(xì)的產(chǎn)品強(qiáng)度高，吸水率略有下降但下降幅度不大，且模具表面細(xì)膩。通過實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)，國外衛(wèi)生陶瓷工作模用石膏粉的顯著特點(diǎn)之一，就是顆粒細(xì)、粒度均勻。

4衛(wèi)生陶瓷工作模用石膏粉的性能要求

4.1 品種的要求

對(duì)于衛(wèi)生陶瓷工作模用石膏粉的三種類型，由于其晶型不同，所以其物理性能也不同，主要表現(xiàn)在強(qiáng)度和吸水性能方面，反映在衛(wèi)生陶瓷的生產(chǎn)上，就是成形速率和模具使用壽命的不同。α-半水石膏標(biāo)準(zhǔn)稠度小，制模時(shí)需要加的水量少、強(qiáng)度大，模具使用壽命長，但成形時(shí)吸漿速度慢，這樣就不能滿足快速成形的需要，國內(nèi)市場上的α-半水石膏由于設(shè)備和技術(shù)的原因，不可能制得純的α-半水石膏，只有少數(shù)企業(yè)在制作母模時(shí)使用純?chǔ)?半水石膏。而β-半水石膏與α-半水石膏的性能正好相反，更換模具頻繁、勞動(dòng)效率低，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大，也不是一種理想的產(chǎn)品，由于其價(jià)格低，所以國內(nèi)有不少做中低檔產(chǎn)品的企業(yè)還在使用。制作高檔衛(wèi)生陶瓷，最為理想的石膏粉是α-半水石膏與β-半水石膏的混合型石膏粉。α-半水石膏與β-半水石膏的混合比例，沒有一個(gè)固定的模式，視各企業(yè)的要求而定。一般來說，要求模具使用時(shí)間長，α-半水石膏的比例需適當(dāng)提高，反之亦然。通常情況，α-半水石膏與β-半水石膏的混合比例為1:1.3。

4.2 純度的要求

這里所指的純度是半水石膏和雜質(zhì)的百分含量。再好的工作模用石膏粉，都不可能是百分之百的半水石膏，根據(jù)手頭資料進(jìn)行分析，國內(nèi)較好的工作模用石膏粉半水石膏的含量為90%，工作模用石膏粉純度的檢測(cè)方法有兩種:一種方法是化學(xué)分析的方法，測(cè)結(jié)晶水的含量和酸不溶物的含量。半水石膏的理論含水量是6.2%，所以檢測(cè)半水石膏的含水量，大致就可以判斷出半水石膏的純度。

QB/T1639-1992《陶瓷模用石膏粉》產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求模用石膏粉的結(jié)晶水>5.6%，國內(nèi)有的企業(yè)要求結(jié)晶水>5%，筆者對(duì)某國外半水石膏進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)其含水量為6.02%。酸不溶物的含量主要是指雜質(zhì)的含量，雜質(zhì)含量的多寡對(duì)模具的表面性能和使用壽命都有直接影響。雜質(zhì)中危害最大的當(dāng)數(shù)硅質(zhì)和Fe2O3;另一種方法就是測(cè)篩余的多少，這種方法較簡單。

4.3 細(xì)度的要求

細(xì)度對(duì)模具質(zhì)量有重要影響，好的石膏粉一般都很細(xì)，石膏粉細(xì)的話，所制得模具表面光滑、細(xì)膩，但細(xì)的石膏粉，生產(chǎn)成本高、價(jià)格貴，所以須確定一個(gè)合適的細(xì)度，比較合適的細(xì)度要求應(yīng)該是120目篩余為零。

4.4 初凝時(shí)間和終凝時(shí)間的要求

初凝時(shí)間和終凝時(shí)間的長短，對(duì)模具制作工藝、制作質(zhì)量和制作效率有重要影響。初凝時(shí)間太短，制模工藝不能充分完成，必然造成所制的模具內(nèi)部結(jié)構(gòu)不均勻，以及出現(xiàn)氣泡、邊角缺失等缺陷，致使模具吸漿不均勻、強(qiáng)度降低。QB/T1639-1992《陶瓷模用石膏粉》產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求α-石膏粉的初凝時(shí)間>8min、β-石膏粉的初凝時(shí)間>6min。衛(wèi)生陶瓷模用石膏粉的初凝時(shí)間一般要求>10min，而日本某企業(yè)要求石膏粉的初凝時(shí)間>15min。也不是說初凝時(shí)間越長就越好，各個(gè)衛(wèi)生瓷廠要結(jié)合自己的實(shí)際情況，如產(chǎn)品大小、設(shè)備的機(jī)械化程度、工人的操作水平和混水量的大小等進(jìn)行綜合考慮。因?yàn)榘胨嗟某跄⒔K凝時(shí)間都是有關(guān)聯(lián)的，初凝時(shí)間長了，終凝時(shí)間也會(huì)變長。根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，衛(wèi)生陶瓷工作模用石膏粉的初凝時(shí)間在12～15min較為合適。QB/T1639-1992《陶瓷模用石膏粉》產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求模用石膏粉的終凝時(shí)間<30min，終凝時(shí)間太長會(huì)影響工作效率，筆者通過考查認(rèn)為，終凝時(shí)間以25min左右為宜。

4.5 強(qiáng)度的要求

強(qiáng)度從大類上可分為2h濕抗折強(qiáng)度和干抗折強(qiáng)度。從施力方式上可分為抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度和抗張強(qiáng)度三類。由于受時(shí)間和設(shè)備的限制，大部分企業(yè)只測(cè)2h濕抗折強(qiáng)度，因?yàn)橹懒?h濕抗折強(qiáng)度，基本上也就可以估算出該試樣的干抗折強(qiáng)度。據(jù)筆者的實(shí)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，一般情況下，半水石膏粉的干抗折強(qiáng)度是2h濕抗折強(qiáng)度的1.5～1.8倍。我們知道，衛(wèi)生陶瓷工作模用的半水石膏粉有三種類型，不同類型的石膏粉強(qiáng)度不同，純的α-半水石膏的干抗折強(qiáng)度有的能達(dá)到8MPa以上，這種石膏粉一般不能用于制作衛(wèi)生陶瓷工作模，其吸水能力太低;普通β-半水石膏2h濕抗折強(qiáng)度約為2MPa左右。根據(jù)高檔衛(wèi)生陶瓷工作模用石膏粉的要求，在標(biāo)準(zhǔn)稠度情況下，2h濕抗折強(qiáng)度不應(yīng)小于4MPa。

4.6 吸水率和吸水速度的要求

吸水率和吸水速度是注漿用石膏工作模的最基本功能之一。注漿用石膏工作模吸水率和吸水速度的大小，與石膏粉的細(xì)度、晶型，特別是混水量的多少關(guān)系密切。表6列出了不同混水量時(shí)吸漿速度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。從前面的論述及表6可知，隨著混水量的增加，吸水率和吸水速度也隨之增加。從該結(jié)果可知，并不是吸水率越大，吸水速度及吸漿速度也越大。這是因?yàn)椋欤瑫?huì)在成形一開始便在模具表面形成一層相對(duì)的致密層，給后續(xù)吃漿造成更大的阻力，反而使吸漿速度減慢。另外，石膏工作模的吸水率和吸水速度增大的副作用便是降低模具強(qiáng)度，減少模具壽命。所以，衛(wèi)生陶瓷石膏工作模的吸水率和吸水速度大小的選擇要合適。根據(jù)筆者的研究，吸水率以不小于35%、吸水速度以不小于3～4mm/min為宜。

4.7 膨脹系數(shù)的要求

半水石膏加水后又變成二水石膏，這個(gè)結(jié)晶過程伴隨著有放熱效應(yīng)和體積膨脹的現(xiàn)象。石膏粉膨脹系數(shù)太大的主要壞處有三點(diǎn):第一是損壞母模;第二是翻制工作模時(shí)，不易脫模;第三是所翻制的工作模精度會(huì)越來越差。所以，衛(wèi)生陶瓷廠在購買石膏粉時(shí)會(huì)提出膨脹系數(shù)的要求。石膏粉膨脹系數(shù)的主要影響因素是石膏粉本身的性能，其次是制模工藝的影響。石膏粉的膨脹系數(shù)越小越好，一般要求石膏粉的膨脹系數(shù)<0.1%，而QB/T1639-1992《陶瓷模用石膏粉》沒有列出膨脹系數(shù)的要求。

4.8 白度的要求

大部分企業(yè)對(duì)石膏粉的白度不作要求，我國南方的衛(wèi)生瓷廠要求石膏粉的白度>85%。需要注意的是，石膏粉的白度大致反映了石膏粉的純度，但也有石膏粉純度不低，而白度卻不高的情況出現(xiàn)，這與所選用的石膏礦石的種類有關(guān)。

5結(jié)論

(1) 衛(wèi)生陶瓷體積大、坯體厚、模塊多、吸漿時(shí)間長，而且絕大多數(shù)產(chǎn)品都采用立式組合澆注成形的工藝，所以衛(wèi)生陶瓷工作模用石膏粉的質(zhì)量和性能要比其它普通陶瓷的要求高得多。

(2) 衛(wèi)生陶瓷工作模用石膏粉有三種類型，作高檔衛(wèi)生陶瓷最為理想的石膏粉是α-半水石膏與β-半水石膏的混合型石膏粉，α-半水石膏與β-半水石膏的混合比例，視各企業(yè)的要求而定。要求模具使用時(shí)間長，那么α-半水石膏的比例就要適當(dāng)提高，反之亦然。

(3) 影響衛(wèi)生陶瓷工作模用石膏粉質(zhì)量的主要因素有石膏粉的晶型、純度、細(xì)度和生產(chǎn)工藝。檢測(cè)控制石膏粉質(zhì)量的主要項(xiàng)目有石膏粉的結(jié)晶水含量、酸不溶物、初凝時(shí)間和終凝時(shí)間、2h濕抗折強(qiáng)度、抗張強(qiáng)度、吸水率和吸水速度等。

(4) 影響衛(wèi)生陶瓷工作模具性能的因素主要有石膏粉的質(zhì)量、制模時(shí)的混水量、攪拌時(shí)間、水溫、母模質(zhì)量、制作工藝、干燥制度和成形環(huán)境及成形操作等。

參考文獻(xiàn)

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[3] 輕工部陶瓷工業(yè)科學(xué)研究所.QB/T1639-1992陶瓷模用石膏粉[S].

[4] 中國硅酸鹽學(xué)會(huì)陶瓷分會(huì)建筑衛(wèi)生陶瓷專業(yè)委員會(huì).現(xiàn)代衛(wèi)生陶瓷工程師手冊(cè)[M].北京:中國建材工業(yè)出 版社，1998.

Study on Gypsum Powder in Sanitary Ceramic Working Mold

Ma YangzhiCheng ZhiwenCai XiumingZhao Changqing

(Xianyang Research and Design Institute of CeramicsXianyangShannxi712000)

Abstract: The article elaborated the production technology of gypsum powder used in sanitary ceramic working mold， introduced comprehensively the gypsum powder used in mold quality test items and test methods; analysis of the tooling technology， mechanism and influencing factors; studyed and discussed the factors and methods to improve the life of mold and the rate of forming.

Keywords: gypsum powder used in mold， production technology， quality detection， influencing factors， die life， forming rate