CN114213109A - 一种高精度、高强度陶瓷手模及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高精度、高强度陶瓷手模及其制备方法，所述制作手模的原料采用白刚玉及α氧化铝粉，虽然原料的成本相对较高，但是成型模具为聚氨酯及石蜡，因此避免了石膏模具形成后擦拭及修坯的环节；原材料均是经过高温处理后的原料，产品烧成后，收缩几乎为0，可以有效保障产品的烧制精度；同时原料的热稳定性极强，可以有效抵抗手套生产过程中的反复极冷极热现象，极大的提高了陶瓷手模的使用次数；所述制备方法，摆脱了传统粘土陶瓷手模在生产过程中需要擦拭修坯等环节，极大的提高了产品的生产效率及人工误差。

Description

一种高精度、高强度陶瓷手模及其制备方法
技术领域
本发明公开涉及PVC手套及丁腈手套制作用手模的技术领域，尤其涉及高精度、高强度陶瓷手模及其制备方法。
背景技术
陶瓷手模主要应用于PVC手套及丁腈手套成型工艺使用，陶瓷手模尺寸精度的控制及表面光洁度直接影响手套的尺寸及外观质量。
目前，国内陶瓷手模主要以粘土材料为主要原材料，利用石膏模具注浆成型高温烧结制备而成。该工艺虽然原料成本极低，但是由于粘土材料在陶瓷手模制作过程中需要对成型坯体进行修坯及擦拭工作，该步骤将耗费大量的人工，也无法保证产品的合格率；粘土材料在烧制过程中存在较大的收缩，这就导致陶瓷手模在烧制后期尺寸偏差较大；同时在手套生产过程中，陶瓷手模会经历反复极冷极热的现象，对传统陶瓷手模的使用次数造成了极大的影响。
因此，如何研发一种新型的手模，以解决上述问题，成为人们亟待解决的问题。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种高精度、高强度陶瓷手模及其制备方法，以解决以往粘土手模生产过程中收缩量较大，影响后期手套制作的尺寸精度，而且在制作过程中需要多次修坯及擦拭工作，制作过程复杂等问题。
一方面，本发明提供了一种高精度、高强度陶瓷手模，按重量计，所述陶瓷手模由以下原料制成：20-50目白刚玉粉20-30份、120目白刚玉粉17-30份、5μmα-氧化铝粉25-35份、0.5μmα-氧化铝粉3-21份、高铝酸盐水泥4-12份以及聚丙烯酸钠0.8-1.2份。
另一方面，本发明还提供了一种高精度、高强度陶瓷手模的制备方法，所述方法包括如下步骤：
a)原料混合：按重量计，取20-50目白刚玉粉20-30份，120目白刚玉粉17-30份，5μmα-氧化铝粉25-35份，0.5μmα-氧化铝粉3-21份，高铝酸盐水泥4-12份，送入无重力混合设备中，混合均匀后，加入聚丙烯酸钠0.8-1.2份以及水7份，待原料形成膏状浆料后，待用；
b)真空搅拌除泡：将膏状浆料送入真空搅拌机中，启动真空搅拌，祛除浆料中的气泡后，密封保存，待用；
c)模具的处理：将模具型腔表面均匀涂抹二甲基硅油，待用；
d)陶瓷手模浇注成型：将真空除泡后的浆料浇注在处理后的模具型腔内，同时将浇注后的模具置于振动平台上，启动振动，使浆料充分填充于模具型腔内部；
e)脱模及排蜡：浆料硬化后，脱去模具外套，同时将成型的手模坯体送入脱蜡房内，使坯体内的石蜡模具融化并排出；
f)坯体表面处理：将手模坯体完全浸没在质量浓度为30％的硅溶胶溶液内，对硅溶胶溶液进行抽真空处理，直至手模坯体表面无气泡产生为止，此时坯体表面将形成一层均匀的硅溶胶层，取出陶瓷手模坯体；
g)坯体烘干：将手模坯体送入烘干房内，烘干，排出坯体内多余的水分；
h)坯体烧结：将烘干后的手模坯体坯体送入窑炉，经过烧结后，得到成品陶瓷手模。
优选，步骤a)中无重力混合设备中的混合时间为10-30分钟，加入聚丙烯酸钠及水后的混合时间为15分钟。
进一步优选，步骤b)中真空搅拌的真空度为-0.09Mpa，真空搅拌时间为15-30分钟。
进一步优选，步骤d)中首先使用高频振动，振动时间为3-5分钟，随后转为低频振动，振动时间为5-10分钟，振动结束后，模具的浇注口用保鲜膜密封。
进一步优选，步骤e)中坯体外模脱离后，脱蜡温度为120℃，脱蜡时间为60-120分钟。
进一步优选，步骤f)中，对硅溶胶进行抽真空，其真空度为-0.09Mpa。
进一步优选，步骤g)中，陶瓷手模坯体的烘干温度为105℃，烘干时间为3-6小时。
进一步优选，步骤h)中，陶瓷手模坯体的烧结温度为800-1050℃，烧结时间为6-8小时。
本发明提供的高精度、高强度陶瓷手模，原料采用白刚玉及α氧化铝粉，虽然原料的成本相对较高，但是成型模具为聚氨酯及石蜡，因此避免了石膏模具形成后擦拭及修坯的环节；原材料均是经过高温处理后的原料，产品烧成后，收缩几乎为0，可以有效保障产品的烧制精度；同时原料的热稳定性极强，可以有效抵抗手套生产过程中的反复极冷极热现象，极大的提高了陶瓷手模的使用次数。
本发明提供的高精度、高强度陶瓷手模的制备方法，摆脱了传统粘土陶瓷手模在生产过程中需要擦拭修坯等环节，极大的提高了产品的生产效率及人工误差。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明的公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明制备的高精度、高强度陶瓷手模的成品照片；
图2为本发明公开实施例1提供高精度、高强度陶瓷手模的射线衍射图谱；
图3为本发明公开实施例1提供高精度、高强度陶瓷手模的扫描电镜图谱。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步的解释说明，但是并不用于限制本发明的保护范围。
实施例1
一种高精度、高强度陶瓷手模，具体按照如下方法制备获得：
a)主料混合：按重量计，取20-50目白刚玉粉20份，120目白刚玉粉30份，5μmα-氧化铝粉25份，0.5μmα-氧化铝粉21份，高铝酸盐水泥4份，送入无重力混合设备中，启动混合10分钟，将原料混合均匀后，加入聚丙烯酸钠0.8份以及7份水，再启动混合15分钟，待原料形成膏状浆料后，待用；
b)真空搅拌除泡：将膏状浆料送入真空搅拌机中，启动真空搅拌，真空度需要达到-0.09Mpa，真空搅拌时间为15分钟，祛除膏状浆料中的气泡后，密封保存，待用；
c)模具的开制：模具按照结构分为内芯及外套，其中外套模具为聚氨酯材料，内芯为石蜡材料，将模具内芯与外套进行组合后，待用；
d)模具的处理：将组合后的模具型腔表面均匀涂抹二甲基硅油，待用；
e)陶瓷手模浇注成型：将真空除泡后的浆料浇注在处理后的模具型腔内，同时将浇注后的模具置于振动平台上，启动振动，首先使用高频振动，振动时间为3分钟，随后转为低频振动，振动时间为5分钟，使浆料充分填充于模具型腔内部；
f)脱模及排蜡：浆料硬化后，脱去模具外套，同时将成型的坯体送入脱蜡房内，脱蜡温度为120℃，脱蜡时间为60分钟，使坯体内的石蜡模具融化并排出；
g)坯体表面处理：将手模坯体完全浸没在30％含量的硅溶胶溶液内，对硅溶胶溶液进行抽真空处理，其真空度需要达到-0.09Mpa，直至手模坯体表面无气泡产生为止，此时坯体表面将形成一层均匀的硅溶胶层，取出陶瓷手模坯体；
h)坯体烘干：将手模坯体送入烘干房内，陶瓷手模坯体的烘干温度为105℃，烘干时间为3小时，排出坯体内多余的水分；
i)坯体烧结：将烘干后的手模坯体坯体送入窑炉，陶瓷手模坯体的烧结温度为800℃，烧结时间为6小时，经过烧结后，得到成品陶瓷手模。
实施例2
一种高精度、高强度陶瓷手模，具体按照如下方法制备获得：
a)主料混合：按重量计，取20-50目白刚玉粉23份，120目白刚玉粉27份，5μmα-氧化铝粉30份，0.5μmα-氧化铝粉12份，高铝酸盐水泥8份，送入无重力混合设备中，启动混合15分钟，将原料混合均匀后，加入聚丙烯酸钠1份以及7份水，再启动混合15分钟，待原料形成膏状浆料后，待用；
b)真空搅拌除泡：将膏状浆料送入真空搅拌机中，启动真空搅拌，真空度需要达到-0.09Mpa，真空搅拌时间为20分钟，祛除膏状浆料中的气泡后，密封保存，待用；
c)模具的开制：模具按照结构分为内芯及外套，其中外套模具为聚氨酯材料，内芯为石蜡材料。将模具内芯与外套进行组合后，待用；
d)模具的处理：将组合后的模具型腔表面均匀涂抹二甲基硅油，待用；
e)陶瓷手模浇注成型：将真空除泡后的浆料浇注在处理后的模具型腔内，同时将浇注后的模具置于振动平台上，启动振动，首先使用高频振动，振动时间为4分钟，随后转为低频振动，振动时间为8分钟，使浆料充分填充于模具型腔内部；
f)脱模及排蜡：浆料硬化后，脱去模具外套，同时将成型的坯体送入脱蜡房内，脱蜡温度为120℃，脱蜡时间为90分钟，使坯体内的石蜡模具融化并排出；
g)坯体表面处理：将手模坯体完全浸没在30％含量的硅溶胶溶液内，对硅溶胶溶液进行抽真空处理，其真空度需要达到-0.09Mpa，直至手模坯体表面无气泡产生为止，此时坯体表面将形成一层均匀的硅溶胶层，取出陶瓷手模坯体；
h)坯体烘干：将手模坯体送入烘干房内，陶瓷手模坯体的烘干温度为105℃，烘干时间为4.5小时，排出坯体内多余的水分；
i)坯体烧结：将烘干后的手模坯体坯体送入窑炉，陶瓷手模坯体的烧结温度为950℃，烧结时间为7小时，经过烧结后，得到成品陶瓷手模。
实施例3
一种高精度、高强度陶瓷手模，具体按照如下方法制备获得：：
a)主料混合：按重量计，取20-50目白刚玉粉27份，120目白刚玉粉23份，5μmα-氧化铝粉35份，0.5μmα-氧化铝粉3份，高铝酸盐水泥12份，送入无重力混合设备中，启动混合20分钟，将原料混合均匀后，加入聚丙烯酸钠1.2份以及7份水，再启动混合15分钟，待原料形成膏状浆料后，待用；
b)真空搅拌除泡：将膏状浆料送入真空搅拌机中，启动真空搅拌，真空度需要达到-0.09Mpa，真空搅拌时间为30分钟，祛除膏状浆料中的气泡后，密封保存，待用；
c)模具的开制：模具按照结构分为内芯及外套，其中外套模具为聚氨酯材料，内芯为石蜡材料。将模具内芯与外套进行组合后，待用；
d)模具的处理：将组合后的模具型腔表面均匀涂抹二甲基硅油，待用；
e)陶瓷手模浇注成型：将真空除泡后的浆料浇注在处理后的模具型腔内，同时将浇注后的模具置于振动平台上，启动振动，首先使用高频振动，振动时间为5分钟，随后转为低频振动，振动时间为10分钟，使浆料充分填充于模具型腔内部；
f)脱模及排蜡：浆料硬化后，脱去模具外套，同时将成型的坯体送入脱蜡房内，脱蜡温度为120℃，脱蜡时间为120分钟，使坯体内的石蜡模具融化并排出；
g)坯体表面处理：将手模坯体完全浸没在30％含量的硅溶胶溶液内，对硅溶胶溶液进行抽真空处理，其真空度需要达到-0.09Mpa，直至手模坯体表面无气泡产生为止，此时坯体表面将形成一层均匀的硅溶胶层，取出陶瓷手模坯体；
h)坯体烘干：将手模坯体送入烘干房内，陶瓷手模坯体的烘干温度为105℃，烘干时间为6小时，排出坯体内多余的水分；
i)坯体烧结：将烘干后的手模坯体坯体送入窑炉，陶瓷手模坯体的烧结温度为1050℃，烧结时间为8小时，经过烧结后，得到成品陶瓷手模。
实施例4
一种高精度、高强度陶瓷手模，具体按照如下方法制备获得：
a)主料混合：按重量计，取20-50目白刚玉粉30份，120目白刚玉粉20份，5μmα-氧化铝粉30份，0.5μmα-氧化铝粉12份，高铝酸盐水泥8份，送入无重力混合设备中，启动混合25分钟，将原料混合均匀后，加入聚丙烯酸钠1份以及7份水，再启动混合15分钟，待原料形成膏状浆料后，待用；
b)真空搅拌除泡：将膏状浆料送入真空搅拌机中，启动真空搅拌，真空度需要达到-0.09Mpa，真空搅拌时间为20分钟，祛除膏状浆料中的气泡后，密封保存，待用；
c)模具的开制：模具按照结构分为内芯及外套，其中外套模具为聚氨酯材料，内芯为石蜡材料。将模具内芯与外套进行组合后，待用；
d)模具的处理：将组合后的模具型腔表面均匀涂抹二甲基硅油，待用；
e)陶瓷手模浇注成型：将真空除泡后的浆料浇注在处理后的模具型腔内，同时将浇注后的模具置于振动平台上，启动振动，首先使用高频振动，振动时间为4分钟，随后转为低频振动，振动时间为8分钟，使浆料充分填充于模具型腔内部；
f)脱模及排蜡：浆料硬化后，脱去模具外套，同时将成型的坯体送入脱蜡房内，脱蜡温度为120℃，脱蜡时间为90分钟，使坯体内的石蜡模具融化并排出；
g)坯体表面处理：将手模坯体完全浸没在30％含量的硅溶胶溶液内，对硅溶胶溶液进行抽真空处理，其真空度需要达到-0.09Mpa，直至手模坯体表面无气泡产生为止，此时坯体表面将形成一层均匀的硅溶胶层，取出陶瓷手模坯体；
h)坯体烘干：将手模坯体送入烘干房内，陶瓷手模坯体的烘干温度为105℃，烘干时间为4.5小时，排出坯体内多余的水分；
i)坯体烧结：将烘干后的手模坯体坯体送入窑炉，陶瓷手模坯体的烧结温度为950℃，烧结时间为7小时，经过烧结后，得到成品陶瓷手模。
实施例5
一种高精度、高强度陶瓷手模，具体按照如下方法制备获得：
a)主料混合：按重量计，取20-50目白刚玉粉33份，120目白刚玉粉17份，5μmα-氧化铝粉28份，0.5μmα-氧化铝粉18份，高铝酸盐水泥4份，送入无重力混合设备中，启动混合30分钟，将原料混合均匀后，加入聚丙烯酸钠0.8份以及7份水，再启动混合15分钟，待原料形成膏状浆料后，待用；
b)真空搅拌除泡：将膏状浆料送入真空搅拌机中，启动真空搅拌，真空度需要达到-0.09Mpa，真空搅拌时间为15分钟，祛除膏状浆料中的气泡后，密封保存，待用；
c)模具的开制：模具按照结构分为内芯及外套，其中外套模具为聚氨酯材料，内芯为石蜡材料。将模具内芯与外套进行组合后，待用；
d)模具的处理：将组合后的模具型腔表面均匀涂抹二甲基硅油，待用；
e)陶瓷手模浇注成型：将真空除泡后的浆料浇注在处理后的模具型腔内，同时将浇注后的模具置于振动平台上，启动振动，首先使用高频振动，振动时间为3分钟，随后转为低频振动，振动时间为5分钟，使浆料充分填充于模具型腔内部；
f)脱模及排蜡：浆料硬化后，脱去模具外套，同时将成型的坯体送入脱蜡房内，脱蜡温度为120℃，脱蜡时间为60分钟，使坯体内的石蜡模具融化并排出；
g)坯体表面处理：将手模坯体完全浸没在30％含量的硅溶胶溶液内，对硅溶胶溶液进行抽真空处理，其真空度需要达到-0.09Mpa，直至手模坯体表面无气泡产生为止，此时坯体表面将形成一层均匀的硅溶胶层，取出陶瓷手模坯体；
h)坯体烘干：将手模坯体送入烘干房内，陶瓷手模坯体的烘干温度为105℃，烘干时间为3小时，排出坯体内多余的水分；
i)坯体烧结：将烘干后的手模坯体坯体送入窑炉，陶瓷手模坯体的烧结温度为800℃，烧结时间为6小时，经过烧结后，得到成品陶瓷手模。
实施例6
将实施例1-实施例5制备获得的陶瓷手模与现有的黏土手模进行性能测试，具体的测试结果如下：
Figure BDA0003445412960000071
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种高精度、高强度陶瓷手模，其特征在于，按重量计，所述陶瓷手模由以下原料制成：20-50目白刚玉粉20-30份、120目白刚玉粉17-30份、5μmα-氧化铝粉25-35份、0.5μmα-氧化铝粉3-21份、高铝酸盐水泥4-12份以及聚丙烯酸钠0.8-1.2份。
2.一种高精度、高强度陶瓷手模的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)原料混合：按重量计，取20-50目白刚玉粉20-30份，120目白刚玉粉17-30份，5μmα-氧化铝粉25-35份，0.5μmα-氧化铝粉3-21份，高铝酸盐水泥4-12份，送入无重力混合设备中，混合均匀后，加入聚丙烯酸钠0.8-1.2份以及水7份，待原料形成膏状浆料后，待用；
b)真空搅拌除泡：将膏状浆料送入真空搅拌机中，启动真空搅拌，祛除浆料中的气泡后，密封保存，待用；
c)模具的处理：将模具型腔表面均匀涂抹二甲基硅油，待用；
d)陶瓷手模浇注成型：将真空除泡后的浆料浇注在处理后的模具型腔内，同时将浇注后的模具置于振动平台上，启动振动，使浆料充分填充于模具型腔内部；
e)脱模及排蜡：浆料硬化后，脱去模具外套，同时将成型的手模坯体送入脱蜡房内，使坯体内的石蜡模具融化并排出；
f)坯体表面处理：将手模坯体完全浸没在质量浓度为30％的硅溶胶溶液内，对硅溶胶溶液进行抽真空处理，直至手模坯体表面无气泡产生为止，此时坯体表面将形成一层均匀的硅溶胶层，取出陶瓷手模坯体；
g)坯体烘干：将手模坯体送入烘干房内，烘干，排出坯体内多余的水分；
h)坯体烧结：将烘干后的手模坯体坯体送入窑炉，经过烧结后，得到成品陶瓷手模。
3.根据权利要求2所述的高精度、高强度陶瓷手模的制备方法，其特征在于，步骤a)中无重力混合设备中的混合时间为10-30分钟，加入聚丙烯酸钠及水后的混合时间为15分钟。
4.根据权利要求2所述的高精度、高强度陶瓷手模的制备方法，其特征在于，步骤b)中真空搅拌的真空度为-0.09Mpa，真空搅拌时间为15-30分钟。
5.根据权利要求2所述的高精度、高强度陶瓷手模的制备方法，其特征在于，步骤d)中首先使用高频振动，振动时间为3-5分钟，随后转为低频振动，振动时间为5-10分钟，振动结束后，模具的浇注口用保鲜膜密封。
6.根据权利要求2所述的高精度、高强度陶瓷手模的制备方法，其特征在于，步骤e)中坯体外模脱离后，脱蜡温度为120℃，脱蜡时间为60-120分钟。
7.根据权利要求2所述的高精度、高强度陶瓷手模的制备方法，其特征在于，步骤f)中，对硅溶胶进行抽真空，其真空度为-0.09Mpa。
8.根据权利要求2所述的高精度、高强度陶瓷手模的制备方法，其特征在于，步骤g)中，陶瓷手模坯体的烘干温度为105℃，烘干时间为3-6小时。
9.根据权利要求2所述的高精度、高强度陶瓷手模的制备方法，其特征在于，步骤h)中，陶瓷手模坯体的烧结温度为800-1050℃，烧结时间为6-8小时。
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