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摘要 本文介绍了国外关于洁具高压注浆成形坯料粘土成分研究的新进展，为国内同行提供一定的参考作用。
关键词 卫生陶瓷洁具，坯料粘土，高压注浆
1引 言
原则上，洁具的普通注浆（石膏模注浆）料浆都能应用于高压注浆成形。采用树脂模在1.5MPa(15bar)高压压力注浆成形的过程中，仅需5～6min就能获得8～10mm厚的坯体厚度，但采用石膏模注浆成形需60min才能获得相同厚度。考虑到高压注浆成形昂贵的设备投资和物资消耗，无疑缩短成形时间是高压注浆成形的经济优势。因此，适用于高压注浆成形的坯体料浆必须满足以下基本要求：
（1） 应具有尽可能高的注浆成形速度；
（2） 应具有尽可能低的粘度，有利于确保泥层（待成形坯体）与注浆模型（模具）之间实现快速的热交换以及便于注浆料的快速注入和多余浆料的快速排出；
（3） 应具有优良的硬化能力，确保压缩空气将水分从泥层（待成形坯体）压滤进入注浆模型（模具）中。
只要坯体料浆满足上述基本要求，洁具的高压注浆成形生产周期就可能小于6min。同时，实践也表明，洁具的高压注浆成形绝不会在很大程度上影响泥层（待成形坯体）的弯曲强度、吸水率和软化性能，也不必采取补强等修正措施。
2高压注浆成形的料浆
优良的高压注浆成形坯体料浆要求粗颗粒和小于2μm的细颗粒不超过一定范围，通常在坯体料浆的成分中，硬质料的最大颗粒不大于60μm，而细颗粒尤其是小于0.5μm的细颗粒，必须尽可能地少。正是由于细颗粒数量的减少，在高压注浆成形的过程中，坯体料浆中的孔隙率能加快泥层厚度（待成形坯体）的生成过程。同时，粗颗粒也应有一个极限范围。具有较高的粗颗粒硬质料含量的坯体料浆能增强泥层（待成形坯体）的强度，这是由于粗颗粒之间较大的孔隙被细颗粒填塞的缘故。所以说，满足上述要求的高压注浆成形坯体料浆的颗粒组成如下：
（1） 大于63μm的粗颗粒小于2%。
（2） 小于0.5μm的细颗粒小于45%。
由于伊利石类粘土通常产生大量小于2μm的细颗粒，因此为了获得适应高压注浆成形坯体料浆的颗粒分布要求，必须添加高岭土类粘土和含有云母类的粘土才能应用于高压注浆成形的生产过程中。同时，高压注浆成形坯体料浆与普通注浆（石膏模注浆）料浆一样，应具有良好的分散性能。
3高压注浆成形料浆的颗粒分布
图1表示普通注浆（石膏模注浆）与高压注浆料浆之间的区别。显然，高压注浆料浆中小于2μm的细颗粒含量明显少。
4洁具注浆坯体料浆的配方及成形性能
图2表示6种单一粘土成分注浆坯体料浆（曲线1～6）和洁具标准注浆坯体料浆1001（曲线7）的线膨胀曲线示意图。这些坯体料浆几乎都是由云母类粘土或伊利石类粘土所组成。曲线7表示Stephan Schmidt KG的标准注浆坯体料浆1001的线膨胀曲线。图3中的曲线8和9是为了获得理想的高压注浆成形效果，在标准注浆坯体料浆1001中加入了某些成分所形成的注浆坯体料浆的线膨胀曲线。洁具注浆坯体料浆的经典配方通常采用高岭土粘土和云母类粘土来调整注浆坯体料浆的性能。此外，高压注浆成形坯体料浆2010的线膨胀曲线即如图3中的曲线10所示，从图3中可以看出注浆坯体料浆2010中的高岭土成分明显偏高。
卫生陶瓷洁具的传统注浆（石膏模注浆）成形与高压注浆成形的性能对照如表1所示。由表1可知，它们的主要区别在于注浆坯体料浆颗粒粒度的分布范围不同。对高压注浆成形坯体料浆来说，一方面坯料颗粒粒度分布不同，生坯弯曲强度降低；另一方面，因坯体料浆中的粗颗粒影响其烧结工艺，并且粗颗粒含量较高时，其素烧后的坯体吸水率将稍微偏高。含有25%的普通粘土、29%的高岭土、30%的正长石和17%的石英的两个卫生陶瓷洁具注浆成形坯体料浆样品的性能对照如表2所示，其粘土成分是由坯体料浆1001中的粘土及高压注浆成形坯体料浆2010中的粘土所组成的混合物。
在石膏模注浆成形和巴罗德加重式0.5MPa（5bar）高压注浆成形实验生成10mm厚的坯体的过程中，能观察到的非常重要的区别是高压注浆成形的速度非常快。同时，烧结成瓷时，高压注浆成形的洁具的变形较大也非常显著；此外烧结成瓷后，高压注浆成形的洁具的吸水率较大也是非常显著的特点。这两方面的缺陷主要是由高压注浆成形坯体料浆中粗颗粒的颗粒尺寸大小的分布不合理等造成。
5 高岭土对高压注浆成形坯体料浆性能的影响
通常高岭土含量的增多有利于提高高压注浆成形的速度，同时多种迹象表明，高岭土的最高含量可高达33～35%，考虑到便于注浆和排出多余浆料，不同种类高岭土的流变学性能也是非常重要的影响因素。
除高岭土外其余成分相同的两种注浆坯体料浆的剪切应力与剪切应变之间的关系示意图如图4所示，显然此两种高岭土对产生相同剪切应变的剪切应力的影响有很大区别。同时，产生较小剪切应力的注浆坯体料浆（HV-1）的流动性较好，易于输送，便于快速注入模腔（模型）和快速排出多余浆料。由于注入浆料和排出多余浆料是影响整个注浆成形生产周期的决定性因素，因此通过选用最适宜的高岭土能大幅度地缩短注浆成形的生产周期。
6巴罗德加重式高压注浆成形实验
巴罗德加重式高压注浆成形装置（如图5所示）是进行高压注浆成形实验的最合适的方式。其工作原理就是：注浆坯体料浆在气压室内被滤纸过滤脱水形成硬泥层（待成形坯体），显然随着时间的延长，硬泥层（待成形坯体）的厚度逐渐增厚。由此可见，注浆坯体料浆在巴罗德加重式高压注浆成形装置中的过滤脱水及硬化过程等同于高压注浆成形模型（模具）内硬泥层（待成形坯体）的过滤脱水及硬化过程，并且还是真实可靠的。
关键词 卫生陶瓷洁具，坯料粘土，高压注浆
1引 言
原则上，洁具的普通注浆（石膏模注浆）料浆都能应用于高压注浆成形。采用树脂模在1.5MPa(15bar)高压压力注浆成形的过程中，仅需5～6min就能获得8～10mm厚的坯体厚度，但采用石膏模注浆成形需60min才能获得相同厚度。考虑到高压注浆成形昂贵的设备投资和物资消耗，无疑缩短成形时间是高压注浆成形的经济优势。因此，适用于高压注浆成形的坯体料浆必须满足以下基本要求：
（1） 应具有尽可能高的注浆成形速度；
（2） 应具有尽可能低的粘度，有利于确保泥层（待成形坯体）与注浆模型（模具）之间实现快速的热交换以及便于注浆料的快速注入和多余浆料的快速排出；
（3） 应具有优良的硬化能力，确保压缩空气将水分从泥层（待成形坯体）压滤进入注浆模型（模具）中。
只要坯体料浆满足上述基本要求，洁具的高压注浆成形生产周期就可能小于6min。同时，实践也表明，洁具的高压注浆成形绝不会在很大程度上影响泥层（待成形坯体）的弯曲强度、吸水率和软化性能，也不必采取补强等修正措施。
2高压注浆成形的料浆
优良的高压注浆成形坯体料浆要求粗颗粒和小于2μm的细颗粒不超过一定范围，通常在坯体料浆的成分中，硬质料的最大颗粒不大于60μm，而细颗粒尤其是小于0.5μm的细颗粒，必须尽可能地少。正是由于细颗粒数量的减少，在高压注浆成形的过程中，坯体料浆中的孔隙率能加快泥层厚度（待成形坯体）的生成过程。同时，粗颗粒也应有一个极限范围。具有较高的粗颗粒硬质料含量的坯体料浆能增强泥层（待成形坯体）的强度，这是由于粗颗粒之间较大的孔隙被细颗粒填塞的缘故。所以说，满足上述要求的高压注浆成形坯体料浆的颗粒组成如下：
（1） 大于63μm的粗颗粒小于2%。
（2） 小于0.5μm的细颗粒小于45%。
由于伊利石类粘土通常产生大量小于2μm的细颗粒，因此为了获得适应高压注浆成形坯体料浆的颗粒分布要求，必须添加高岭土类粘土和含有云母类的粘土才能应用于高压注浆成形的生产过程中。同时，高压注浆成形坯体料浆与普通注浆（石膏模注浆）料浆一样，应具有良好的分散性能。
3高压注浆成形料浆的颗粒分布
图1表示普通注浆（石膏模注浆）与高压注浆料浆之间的区别。显然，高压注浆料浆中小于2μm的细颗粒含量明显少。
4洁具注浆坯体料浆的配方及成形性能
图2表示6种单一粘土成分注浆坯体料浆（曲线1～6）和洁具标准注浆坯体料浆1001（曲线7）的线膨胀曲线示意图。这些坯体料浆几乎都是由云母类粘土或伊利石类粘土所组成。曲线7表示Stephan Schmidt KG的标准注浆坯体料浆1001的线膨胀曲线。图3中的曲线8和9是为了获得理想的高压注浆成形效果，在标准注浆坯体料浆1001中加入了某些成分所形成的注浆坯体料浆的线膨胀曲线。洁具注浆坯体料浆的经典配方通常采用高岭土粘土和云母类粘土来调整注浆坯体料浆的性能。此外，高压注浆成形坯体料浆2010的线膨胀曲线即如图3中的曲线10所示，从图3中可以看出注浆坯体料浆2010中的高岭土成分明显偏高。
卫生陶瓷洁具的传统注浆（石膏模注浆）成形与高压注浆成形的性能对照如表1所示。由表1可知，它们的主要区别在于注浆坯体料浆颗粒粒度的分布范围不同。对高压注浆成形坯体料浆来说，一方面坯料颗粒粒度分布不同，生坯弯曲强度降低；另一方面，因坯体料浆中的粗颗粒影响其烧结工艺，并且粗颗粒含量较高时，其素烧后的坯体吸水率将稍微偏高。含有25%的普通粘土、29%的高岭土、30%的正长石和17%的石英的两个卫生陶瓷洁具注浆成形坯体料浆样品的性能对照如表2所示，其粘土成分是由坯体料浆1001中的粘土及高压注浆成形坯体料浆2010中的粘土所组成的混合物。
在石膏模注浆成形和巴罗德加重式0.5MPa（5bar）高压注浆成形实验生成10mm厚的坯体的过程中，能观察到的非常重要的区别是高压注浆成形的速度非常快。同时，烧结成瓷时，高压注浆成形的洁具的变形较大也非常显著；此外烧结成瓷后，高压注浆成形的洁具的吸水率较大也是非常显著的特点。这两方面的缺陷主要是由高压注浆成形坯体料浆中粗颗粒的颗粒尺寸大小的分布不合理等造成。
5 高岭土对高压注浆成形坯体料浆性能的影响
通常高岭土含量的增多有利于提高高压注浆成形的速度，同时多种迹象表明，高岭土的最高含量可高达33～35%，考虑到便于注浆和排出多余浆料，不同种类高岭土的流变学性能也是非常重要的影响因素。
除高岭土外其余成分相同的两种注浆坯体料浆的剪切应力与剪切应变之间的关系示意图如图4所示，显然此两种高岭土对产生相同剪切应变的剪切应力的影响有很大区别。同时，产生较小剪切应力的注浆坯体料浆（HV-1）的流动性较好，易于输送，便于快速注入模腔（模型）和快速排出多余浆料。由于注入浆料和排出多余浆料是影响整个注浆成形生产周期的决定性因素，因此通过选用最适宜的高岭土能大幅度地缩短注浆成形的生产周期。
6巴罗德加重式高压注浆成形实验
巴罗德加重式高压注浆成形装置（如图5所示）是进行高压注浆成形实验的最合适的方式。其工作原理就是：注浆坯体料浆在气压室内被滤纸过滤脱水形成硬泥层（待成形坯体），显然随着时间的延长，硬泥层（待成形坯体）的厚度逐渐增厚。由此可见，注浆坯体料浆在巴罗德加重式高压注浆成形装置中的过滤脱水及硬化过程等同于高压注浆成形模型（模具）内硬泥层（待成形坯体）的过滤脱水及硬化过程，并且还是真实可靠的。