影响@@卫生瓷成型泥浆和注浆成型工艺的因素探讨_高振刚

影响卫生瓷成型泥浆和注浆成型

工艺的因素探讨

高振刚 郝雅铭

(建材陶瓷厂 830009)

注浆成型是卫生瓷成型的主要方法,尤其适用于形状复杂、器型不规则的制品。要制备质地优良的卫生瓷半成品,必须有浇注性能良好的泥浆和对注浆成型工艺的严格控制才能实现。影响泥浆性能的因素是比较多的,如物料的矿物组成、颗粒级配、表面活性、分散状态等。对于泥浆的性能,可通过调整可塑性粘土的用量、选用电解质解胶剂,以及对泥料细度、水分、比重和温度调节加以控制。而泥浆与模型的温度及泥浆的陈腐、真空处理,是影响注浆成型的因素。

瓷粉,能改善其渗透性和流动性,降低触变性,但引入太多时会降低坯体强度,在修坯时产生锯齿状裂纹。瓷粉的使用量常控制在215%左

右,强可塑性粘土用量一般在30%左右。

2 注浆成型的细度

泥浆的细度会影响泥浆的悬浮性、渗透性以及坯体的抗折强度。泥浆颗粒过粗,特别是大、中颗粒增多、细颗粒减少时,使得泥浆性能不稳定,尤其是泥浆粘度的变化很大;使半成品的加工性变差,抗折强度显著下降,还会使半成品造成较多的破损,且在烧结中由于颗粒间的接触面减少,瓷化不完全,产品吸水率增大,严重时可造成产品的风惊和后期龟裂。但泥浆磨得太细时,吸浆时间会延长,在注浆过程中容易出现塌坯,而且使球磨机的效率降低。

卫生瓷泥料细度一般控制在万孔筛筛余的112%,在用万孔筛检查颗粒的同时,还要注意料、水、球石的比例和磨细时间等其它工艺条件。

1 注浆成型泥浆的组成

注浆成型泥浆的组成不同,会对泥浆的流

动性、悬浮性和渗透性产生较大的影响。生产质地优良的卫生瓷半成品,必须有浇注性能良好的泥浆,从组成上须满足浇注成型的需要。强可塑性粘土用量少的泥浆,浇注泥浆的渗透性就好,且脱模快、干燥快,有利于生产效率的提高,但成型的坯体却经常会出现结构不致密、抗折强度差,而且容易产生坯裂。泥浆的悬浮性降低,易于产生沉淀,使成型的坯体出现厚薄不一致的现象,各部分的水分也有较大差异,特别是在双面吸浆时会引起分层现象,所以,泥浆中必须引入一定量的强可塑性粘土,以保证坯体的强度和泥浆的悬浮性。但当泥浆中强可塑性粘土用量太多时,则成型时渗透性差,容易粘模,流动性、空浆性也差。

实践证明,在泥浆中加入适量的熟料或废

3 注浆成型泥浆用水

水有软硬、酸碱之分,水质对泥浆的性质关系较大。当水中含有较多的Ca2+、Mg2+离子时,易使粘土粒子发生凝聚,而使注浆用泥浆的流动性变差。含杂质多的水应经过处理,还需经常检验及控制水的酸碱度及硬度,去除有害的矿物杂质。自来水是一种含有电解质的水,用量应控制在30%左右。

#27#山西建材 1998年第1期

4 泥浆粘度

泥浆是粘土悬浮于水中的二相系统,因而其流动性质属非牛顿型流体。泥浆颗粒形状、大小和粘土浓度,都会直接影响表观粘度,电解质的作用也是一个重要因素。泥浆中加入碱金属的氢氧化物或其碱式盐可使粘度显著下降,而碱土金属的氢氧化物则通常没有如此显著的作用,因为二价阳离子会大大地抑制粘土粒子表面的负电荷作用并促进粒子聚凝。NaOH远比Ca(OH)2能更有效地增加氢高岭土泥浆的流动性,但是过量的NaOH又会使泥浆变稠。Na2CO3对粘土的粘度也有较大的影响。Na)高岭土因粘度较低,加入Na2CO3在开始阶段对粘度影响不大,但当超过某一数值后,泥浆开始变稠。而对Ca)高岭土则随Na2CO3的加入,粘度显著降低。这是因为Na)高岭土中,每个表面负电荷都相对应有一个Na离子存在,整个表面被遮盖;而对Ca)高岭土则只需一半数目的Ca2+离子,就可满足电荷数的要求,这样,每两个Ca2+离子之间空出一个位置,使邻近的微粒被吸入成为可能,以致使泥浆变稠。

对于阴离子,因一般与粘土粒子表面带相同电性,它对泥浆粘度的影响不同于阳离子。Na2SiO3具有良好的液化效果,这与SiO3

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5 注浆成型用泥浆的胶团问题

粘土粒子是带电的,其胶团结构主要决定于它的化学组成和结构。因粘土粒子不溶于水,表面残存着未被中和的SiO32-、HSiO3-和Al(OH)2+、Al(OH)2+、Al3+,因此呈现不同的电性。在粘土结构上,硅氧四面体中的Si可能被Al3+取代,而铝氧八面体中的Al3+可能被Mg2+等二价离子取代,其结果使粘土粒子带负电荷。当泥浆溶液的pH<6时,H离子被所有边棱上的O2-离子和OH-离子吸附,结果使粘土粒子带正电荷;当pHU7时,H+离子仅吸附于O离子处,不为OH离子所吸附;当pH>8时,则H+离子不被吸附,粘土粒子带负电。若粘土粒子是带负电的,由于静电引力,水溶液中带正电荷的H离子或其它金属离子就会被粘土粒子表面吸附,被吸附的正电荷离子进而再吸引溶液中部分带负电荷的离子,组成一个吸附层;在该吸附层外面,由于吸引力较弱,距粒子表面较远,因而另一部分被吸附的负电荷离子将依序减少,形成一个离子浓度逐渐减少的扩散层。吸附层(胶体粒子)与扩散层组成胶团。在扩散层以外,溶液中的离子则可自由移动,不再受粒子表面静电引力的影响。形成胶团的泥浆若不进行解胶,则会使泥浆性能下降。

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能游

离出SiO2起胶体保护剂作用有关。对所给定电解质而言,粘度随电解质加入量而变化并呈现极小值。这与电解质对N电位的影响关系相似,说明N电位不仅使胶体粒子相互排斥而保持稳定,同时还因抑制胶体粒子聚凝而使粘度降低。因此,凡能影响泥浆N电位的因素,也都会影响泥浆粘度。泥浆粘度太大,不仅使坯体收缩过大,容易因收缩差异而产生应力导致开裂,还会因泥浆粘性大、适水性较差,造成坯体在厚度方向上湿度梯度过大,而产生收缩应力引起开裂。另外,还会妨碍泥浆与模型的离子交换而影响离模。防止措施是减少强、中性可塑性粘土用量,控制泥浆颗粒粘度,调整泥浆电解质的种类和用量。#28#6 注浆成型泥浆中解胶剂的选择

注浆泥浆是一种胶体粒子与非胶体粒子在水介质中的分散体系,因而泥浆的稳定性、流动

性和含水量,主要决定于系统的吸附性质和矿物质点与水结合的状态,而这些是由加入解胶剂来实现的。

解胶剂一般由碱金属离子的溶液组成。选择解胶剂的种类和用量,必须根据原料性能、产品形状、大小、厚薄、石膏模的新旧和干湿程度来决定。

从原料性质来说,含粘土多的泥浆需要解胶剂较多,带有保护胶的粘土,解胶剂可以少用;反之,应采用能生成保护胶膜的解胶剂,如腐植酸钠、鞣型减水剂等。一般为控制泥浆的

山西建材 1998年第1期最佳性能,解胶剂的用量应比获得最大稀释时所需用量稍少一些。因为解胶不好的泥浆,固然因稳定性、流动性不好及含水过多易出现缺陷,但就是完全解胶的泥浆,也会因碱金属离子的电荷使无解胶的粘土粒子吸附带正电的气泡,而使石膏模型吸水力减弱,不易脱模。这是由于泥浆在碱金属离子的含量超过适当量时,其pH值急剧增加,产生不易消除的气泡。

经过陈腐,解胶剂同粘土颗粒较充分的作用,使粘土胶团的分散作用完全,会促使悬浮液粘度提高,结合水含量增加。

泥浆经陈腐、搅拌和真空处理,还能改善泥浆的浇注性能,使泥浆中的粘土矿物颗粒散开得更细;使电解质中的Na+离子和粘土吸附的Ca、Mg离子得到更加充分的交换;使泥浆中的有机物质得到分解和排除,可改善泥浆的流动性和空浆性能,增加泥料的可塑性,增加坯体强度,减少半成品的开裂和烧成开裂。

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7 泥浆的pH值与模型的温度

泥浆的温度是影响其流动性的外界因素,对卫生瓷注浆操作影响较大。因此,应保持注浆工房室内的温度基本恒定,一般控制在30e左右。提高泥浆的温度,可以增加石膏模型的吸浆速度和泥浆的流动性,以缩短浇注时间。如提高泥浆温度10e,可缩短浇注时间1/4以上,但不能超过40e。模型的温度应与工作环境的温度大体相等,泥浆温度应略低于室温5e左右,若太低,则会延长注浆时间。

泥浆的pH值是卫生瓷成型的重要参数指标。泥浆pH值的大小,取决于泥料中所用的粘土的种类和加入电解质品种及数量的多少。pH值恒定,是泥浆性能稳定的重要标志。

9 新泥料和回坯泥料的使用

原料经过球磨机加工后的泥浆,称为新泥浆。残坯或下脚料经过原料车间的重新处理成为的泥浆,称为回坯泥。由于回坯泥中的电解质有些流失,如注浆时渗到石膏模型中。因此,在加工过程中,要补充一定数量的电解质使其重新解胶,以保持pH值恒定。回坯泥经过一系列的陈腐和干燥等工艺处理再重新制成泥浆时,会使浇注性能有很大的改善,它的流动性变好,空浆性能也有改善,半成品不仅裂纹减少,而且加工性能也有所改善。特别是在制造大件产品时,全部用新泥料不能成型,而加入适量的回坯泥成型时,可以获得良好的半成品,而且工人修割坯体时也非常方便,可见使用回坯泥的效果是显著的。

在正常情况下,回坯泥的加入量为20%左右,以保持泥浆性能的稳定。回坯泥能改善注浆性能,主要是由于石膏模中的硫酸盐进入回坯泥浆内,回坯泥陈腐时间增长及干燥后出现/离子固着0现象。

回坯泥在使用保管过程中必须清洁,若有大量杂质混入,就会影响泥料的质量,特别要注意石膏模型碎屑的混入,否则会使泥浆性能变差。回坯上的石蜡也必须刮去,否则会造成坯体上出现大量棕眼,影响半成品质量。

8 泥浆的陈腐、水化及真空处理

泥浆经过陈腐后,会引起生物变化,从而使泥浆内空气易于经搅拌后排除,避免泥料分层,降低泥料的渗透性,延缓坯体的注成过程,还能使溶剂化阳离子渗透至聚集粒子的整个表面。这是由于泥浆在加解胶剂后,其性能上所起的变化过程不是瞬时完成的,而是逐渐进行的,特别是在解胶剂用量不足和泥浆中含可溶性盐较多的情况下,解胶剂与可溶性盐相互作用,会导致泥浆中物理结合水析出,促使粘度降低,因而使泥浆较充分地稀释,降低了泥浆稠度,改善了泥浆的浇注性能。若泥浆中可溶性盐含量很少,而粘土胶团的分散作用又进行得很慢时,则

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