衛生陶瓷母模胎型及發展趨勢

王同言

摘 要：本文列出了衛生陶瓷常用母模胎型的種類、制作方法以及優缺點，分析了母模胎型的發展趨勢，對衛生陶瓷企業有一定的借鑒指導作用。

關健詞：衛生陶瓷；母模胎型；優缺點；制作方法；發展趨勢

1 前言

母模胎型（也稱凸胎）是制作衛生陶瓷大生產用石膏模的“模型”。母模胎型是衛生陶瓷生產的基礎，其質量的好壞，對石膏模型質量和衛生瓷生產能否正常進行至關重要。隨著衛生瓷行業技術進步，母模胎型也在不斷進步、更新和發展。從衛生瓷母模胎型發展而言，經歷了石膏母模、玻璃鋼母模、水泥母模、樹脂母模等階段。需要說明的是，母模胎型在某個時期并不是孤立存在的，而是兼而有之，兼而使用。各種母模都有其優缺點，企業應根據實際情況，從產量、方便、快捷、壽命、成本、模型質量等各方面綜合考慮而定。本文對衛生瓷生產常用的母模胎型及制作方法進行介紹，并闡述了母模胎型發展趨勢。

2 石膏母模

石膏母模是衛生陶瓷生產常用的母模胎型，俗稱石膏胎（灰胎）。它具有材料經濟、制作簡便、制作快捷等優點。但壽命短、使用次數低（一般只有50～80次）。故現在企業一般用于小批量生產未定型的產品或試驗性產品，大批量生產模型很少采用。它是在石膏粉中摻加20%的500號水泥，形成灰料。加入水泥的目的：一是增加石膏母模的強度；二是克服石膏膨脹（具有減脹的作用）。制作方法：先由原型（原胎）制作模種（標準模或稱凹胎），模種的灰料與水的比例一般為1.5：1；然后由模種制作母模胎型，母模的灰料與水的比例一般為1.7：1（注：各種母模胎型制作所用的模種都是以這種石膏水泥灰料為材料制作的）。

3 水泥母模

水泥母模比石膏母模先進了一步，是目前衛生陶瓷生產常用的母模胎型，俗稱水泥胎。它具有材料經濟、制作簡便、使用壽命長的特點。其使用次數比石膏灰胎明顯延長，可達1500次以上，故一般常用于生產量大、定型的產品。它使用的材料是500號水泥和120目細硅砂以及水磨石渣料。其制作方法和步驟如下：

（1）制備脫模劑：聚乙烯醇：水：酒精=1：7：10。方法是聚乙烯醇與水用水溶法加熱溶化后再逐漸加入酒精，攪拌均勻。

（2）檢查模種質量。包括對口縫隙、雙面吃漿厚度、內表面光滑平整度等，出現問題及時處理，合格后投入使用。

（3）將模種按石膏母模的制作方法用圍檔物圍好、固牢，涂擦洋干漆，涼干。然后刷一層脫模劑。

（4）水泥和細硅砂的比例為1：1，混合均勻，加入適量的水（水灰比為0.5：1），用鐵鍬混合均勻（如同和泥），形成水泥砂漿。

（5）將混合均勻后的水泥砂漿用鐵鍬放入圍好的胎模圍檔內。

（6）用振搗棒振動，使漿體流到胎模的各個角落。水磨石渣料根據實際情況適當加入。

（7）澆注振動完后，在上面圍出擋水堰，加水養護。并在上面苫蓋好塑料布（保證濕度）。

（8）要有人看護，不能缺水，確保正常養護，提高水泥強度。

（9） 養護10～15 d后，180°翻轉工作件，修整接茬面，用與石膏母模同樣的制作方法配模幫（模套）、注上蓋。

（10）取出模種。撕去脫模劑薄膜，用稀水泥漿等堵平表面的氣泡，用水砂紙蘸水修磨母模表面，使其平整、光滑；修整模套和上蓋，合好胎型、固牢。

（11）胎型晾干后，使用面噴漆3 ～ 4遍。晾干后待用。

4 玻璃鋼母模

石膏母模雖然制作容易、成本低，但其有明顯的缺點，就是強度低，表面粗糙，使用壽命短，注出的模型質量也不理想，生產中需要頻繁地制作，工作量很大，費時費料。水泥母模雖然成本也低、使用次數比石膏母模大大提高，但制作周期長、笨重、石膏模型表面質量并沒有明顯提高。玻璃鋼母模是用糊制法做成的，其表面光滑，使用壽命長，注出的工作模型質量高，是衛生陶瓷生產中較為理想的胎型。這種胎型適用于定型、生產量大的品種。其制作方法和步驟如下：

4.1 使用的材料

（1）不飽和聚酯樹脂。它是制作玻璃鋼胎的主要原料，和玻璃纖維布粘合在一起形成堅硬的復合材料，具有耐酸堿、強度大、重量輕的特點。

（2）過氧化環已酮、環烷酸鈷。前者為催化劑，后者為凝固劑。樹脂中加入這兩種原料后能夠較快硬化。

（3）玻璃纖維布。在樹脂中起骨架作用，以利于增加強度。一般內表使用0.1 mm的，其它各層使用0.5 mm的。 （4）聚乙烯醇。是脫模劑，它與酒精和水按一定的比例制成脫模劑。制胎時，在模種表面涂上一層脫模劑，形成一層塑料薄膜便于脫模。

（5）丙酮。是一種溶劑，可以溶解樹脂，用它來洗刷工具。

（6）鐵架。為受力部位增強筋，支承重量和防止胎型變形。

4.2 工藝制作流程

4.3 制胎順序及技術要求

4.3.1 模種的準備

制作模種或選用質量優良的工作模型，嚴格檢查核對尺寸，修整內外表面，做到內外表面光滑平整無氣泡，對口縫隙小于0.3 mm。在分次糊制的拼合處，要事先用石膏做好邊框托架，以便于糊制邊框法蘭。模種（型）應做到干燥（水份小于1%），表面進行拋光處理，再用軟刷均勻涂刷一層脫模劑。

4.3.2 制胎操作

①配制聚酯樹脂溶液（方法見工藝制做流程）。

②制作開始時，在涂有脫模劑并干燥后的模種上用毛刷均勻涂刷一薄層配好的樹脂液作表層。

③待表層樹脂基本固化（用手接觸稍感發粘，但不粘手時），再涂一層樹脂液。同時把已剪好的小塊薄玻璃布小心鋪貼一層，用刷子壓實緊貼模種表面，以使樹脂沿玻璃布浸透上來。玻璃布搭接處不能落空或存在氣泡。

④第一層布貼完后，稍硬（約2 h左右），再按上述程序繼續涂刷樹脂，鋪貼2 ～ 6層玻璃布（采用較厚的），每一層應注意鋪實，不能有氣泡。endprint

⑤在鋪貼最后1 ～ 2層時放入鐵架。為防止變形，在受力部位涂刷加有填料（石渣、瓷粉）的樹脂，然后放入鐵架，鋪貼玻璃布包住鐵架。

⑥放置1 ～ 2 d待基本固化后，小心翻轉，去掉法蘭框的石膏架，用同樣的方法糊制外表面。

⑦脫模與修邊。放置7 ～ 10 d充分固化后脫模。脫模時用鋼鋸把法蘭邊四周的毛邊鋸掉，然后用木制工具小心脫模。用酒精擦洗表面脫模劑。

在制作玻璃鋼胎時，還可以采用環氧樹脂。其制作工藝同聚酯樹脂，配制方法：

環氧樹脂：二丁酯：乙二胺=100：20：20

其中，二丁酯為稀釋劑，乙二胺為固化劑，操作時將樹脂按配比與二丁酯攪拌均勻后再加入乙二胺，將其攪拌均勻即可使用。脫模劑為乙烯：甲苯=15：100。

由于玻璃鋼胎制作中所使用的材料環已酮、丙酮、胺類都有一定的毒性，給操作者帶來不便。目前有些廠家尋找無毒性的固化劑已取得效果，使玻璃鋼胎的制作工藝大為改善。由于玻璃鋼胎在使用過程中要承受石膏工作模的全部重量，因此在制作中除在底部受力面預先用扁鐵焊制支柱鐵架外，還要在制品薄弱部位糊出骨架或采用局部加強筋的辦法來彌補。

另外，由于樹脂及其調制樹脂使用的化工原料和玻璃布細屑對人體有害，為保證操作者的身體健康，制作玻璃鋼胎應有專用的通風作業室，且配有排塵設備，同時操作工在制作中要穿工作服、帶膠皮手套及防塵口罩等。

5 樹脂母模

以聚酯樹脂、過氧化環乙酮（催化劑）、環烷酸鈷（凝固劑）及玻璃纖維布糊制的玻璃鋼母模，比石膏加水泥制作的母模和水泥母模輕便得多，也比較規整，但因糊制的厚度較薄，所以這種胎模在使用中有一個最大的缺點——易變形，使用壽命也不太理想。一旦玻璃鋼母模變形，用它澆注的模型縫隙大，注漿的模型易漏漿，不但影響到產品的質量，同時也縮短了模型的使用壽命。另外，制胎時所用材料氣味大，勞動環境惡劣。為了改進上述玻璃鋼母模制作工藝，克服其缺點，進一步提高胎模的使用壽命，下面介紹一種無毒無味、無收縮樹脂母模。它的特點是：制作用的材料無毒無味，尺寸規矩，堅固耐磨，光滑度好，經久耐用且永不變形，越使用表面越光滑。這種澆注的樹脂母模比傳統糊制的玻璃鋼母模大幅度提高使用壽命，可以說是長效永久性母模。如果不用重物碰擊它是不會損壞的。一旦損壞，用環氧樹脂、聚酰胺樹脂混合后把損壞處粘上，仍可使用。所以，澆注制作的樹脂母模是目前最理想的母模。其用澆注法做成，表面光滑，使用壽命長，注出的工作模型質量高。這種胎型適用于定型、生產量大的品種。其制作工藝方法如下：

5.1 原料的選用

傳統的玻璃鋼胎模使用聚酯樹脂、過氧化環乙酮、環烷酸鈷等原料。在制作過程中放出有毒難聞的氣味，對操作者的身體健康危害大；同時，它的凝固速度緩慢，而固化后收縮很大，易變形。如果用這些材料來澆注50 mm厚的樹脂母模顯然是不適用的。用來澆注樹脂母模的化工原料必須具備固化速度快、收縮小、不易變形、硬度大的特點。我們以優質環氧樹脂為基本原料，以聚酰胺樹脂為固化劑，以丙酮為稀釋劑，以石英砂為主要骨架原料。所用原料技術要求見表1。

這些材料在使用中，無毒、氣味小，是澆注樹脂母模的理想材料。

5.2 配方

材料的配比參數見表2。

5.3 制作工藝流程

5.3.1模種準備

待用的模種刷勻脫模劑。脫模劑要刷的均勻而平滑，待脫模劑干后，將模種扣好，外圍緊固，待澆注樹脂復合膠液。

5.3.2復合樹脂膠液混合與胎模澆注

首先將環氧樹脂按比例稱好放置于容器中，同時在電熱水浴鍋上慢慢加溫，不斷攪動，并將稱好的丙酮溶液倒入環氧樹脂中，使環氧樹脂充分稀釋。將稱好的聚酰胺樹脂倒入環氧樹脂稀釋溶液中，并不停地攪動，同時加入色劑。待環氧樹脂稀釋液和聚酰胺樹脂及色劑混合均勻后，按比例慢慢加入石英砂，并攪拌均勻，迅速將制好的復合膠液澆注于準備好的胎模中。如一次不能澆注滿，可再混合一次，分兩次或三次澆注也可。胎模澆注滿后，進行表面修整。然后在25℃以上室溫中放置12 h固化。固化后再鞏固12 h即可拆去外胎圍，再次進行修整工作。

5.3.3脫模處理

經鞏固24 h后，樹脂胎模完全固化，成為一個堅固的復合物固化體——樹脂母模。此時，要按時去掉外胎圍，從中取出模種。用100號水泥紙細磨內部，去掉粘在上面的脫模劑和粘結的石膏碎渣。用水沖洗光滑，然后再配置一個高度合適的角鐵底坐架，以便在生產模型時操作便利。

5.4 脫模劑的配制

所用脫模劑是一種聚乙烯醇溶液，把它刷在模種上，冷卻后出現一層光滑的薄膜。它不但起到便于脫模的作用，而且能使澆注的胎模保持光滑的表面。脫模劑的配比見表3。

制作脫模劑的過程如下：

先稱取一定量的溫水放于容器中，并把放入溫水的容器放于電熱水浴鍋上不斷加溫。然后按比例再稱取一定量的聚乙烯醇慢慢放入溫水中，不斷攪動，并在電熱水浴鍋上不斷加溫。待聚乙烯醇溶于熱水中后，再把稱好的酒精（經加熱后）慢慢倒入聚乙烯醇水溶液中，并且不斷攪動和加溫。在蒸制過程中不停攪動，不允許在溶液中出現沉淀物質（一旦出現沉淀物，此溶液報廢，應重新蒸制）。配好的溶液應是無色透明，無沉淀物。制好后，可立即使用。使用剩余的溶液，應把容器蓋封嚴保存，以備再用。

目前一些廠家為了方便，已不再制作、使用這種脫模劑，而是用黃油替代涂擦模種表面，使用效果良好。

6 衛生陶瓷母模胎型發展趨勢

從我國母模胎型的發展歷程看，母模的材質一般經歷了三個階段：即50 ～70年代石膏水泥母模（澆注的），70 ～8 0年代玻璃鋼母模（糊制的），90年代開始的樹脂母模（澆注的）。水泥母模是在樹脂母模基礎上派生出來的。各種母模因各有其特點，故至今仍同時并用。其對比情況見表4。

樹脂母模是80年代末期由國外引進消化的新技術，在我國90年代開始盛行。其優點是表面非常光滑，胎體不變形，使用壽命長，故澆注生產的模型很光潔，對口縫隙很小（0.3 mm以下），整體模型質量好，最適用于生產立澆雙面吸漿、有活塊或有多塊模的復合模型，以及定型生產量大的質量要求很高的模型。其缺點是制作周期較長，成本高；脆性大、易磕碰掉塊，損壞后不易修復。有的企業為了降低制造成本，研制成功了一種水泥樹脂復合母模，也是采用澆注法成型。它是用水泥做模底大身，內表面掛一層樹脂，大大降低了制造成本。

在當前樹脂母模中，有一種先進的樹脂母模（日本東陶技術）。其綜合采用了我們所使用的玻璃鋼母模（重量輕）和樹脂母模（表面光潔）的優點，克服了我們使用的胎型母模的缺點，即：玻璃鋼母模的易變形以及樹脂母模的笨重、易磕碰掉塊。并在母模的工作面上做成一種如同橡膠的彈性材料，厚度約為10～15 mm，其目的是使形狀復雜的模型順利脫模，從而達到減少分塊、利于生產質量的目的。它使用膠合板材料作為母模胎體和外套的骨架，并糊制玻璃纖維布，增加了強度、克服了變形，同時母模重量輕。它是目前最先進的母模胎型。目前僅有少數廠家使用和掌握了此項技術，此種胎型是衛生陶瓷母模胎型的發展方向。

目前還有一種制作母模的材料是用樹脂母模石膏。制胎水灰比為1：（2 ～2.5），其特點是強度高、膨脹小，制成的母模胎型有石質感。這種材料是石膏粉內部組成有樹脂和防膨脹劑，漿體流動性好。但由于其價格很高，這種材料僅在國內少數廠家使用。endprint