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    長期以來，在衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)中，石膏模具已經(jīng)成為注漿、滾壓、旋壓等成形工序不可缺少的輔助部件，它是最早也是使用最廣泛的一類模具。“石膏模具約占中國衛(wèi)生陶瓷模具市場的90%以上。”德國某新材料技術(shù)公司王平澤博士說。

    隨著衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)業(yè)的日益發(fā)展和壯大，傳統(tǒng)的石膏模具越來越不適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)的需求，改革衛(wèi)生陶瓷成型用模具成為陶瓷行業(yè)的迫切要求。盡管國外已研制出新型的模具產(chǎn)品，但我國絕大多數(shù)衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品成型過程中仍使用傳統(tǒng)模具。新型模具不能替代石膏模具在國內(nèi)廣泛推廣和應(yīng)用的原因何在?

    石膏模具缺點多高壓樹脂模具或成最佳替代品

    石膏模具擁有原材料豐富、成本低廉、操作簡單、生產(chǎn)周期短、吸水性能好等優(yōu)點，對于衛(wèi)生陶瓷的成型，還要求模具具備工作面光滑、細(xì)微處可復(fù)制性良好、吸水范圍較寬和空氣滲透性較好、滿足坯體易于脫模、能多次注漿等特殊性能。

     但石膏模具也有不可克服的缺點。從石膏本身來講，石膏性能受雜質(zhì)的影響很大，含二氧化硅時強度顯著降低，從而使模具使用壽命縮短;石膏在水中可溶，模具容易浸蝕，反復(fù)使用后泥坯的水份使模具表面變粗糙，影響產(chǎn)品的光潔度;石膏表面耐磨性差，模具與陶瓷素坯之間的摩擦而造成的磨損會十分嚴(yán)重;石膏受凍后強度降低的同時吸水率也降低，模具在實際使用過程中容易造成爆模。另外，隨著石膏模具應(yīng)用時間加長，泥漿使用量將不斷增加，而成型的合格率卻不斷下降，人工修胚的成本也隨著模具的老化而增加，生產(chǎn)成本在不知不覺中提高。通常企業(yè)計算成本，習(xí)慣性地按照新模具最佳狀態(tài)時的成本來計算，往往忽略了模具磨損后不斷增加的成本計算。從模具制造過程來說，石膏模具的制造工藝較為復(fù)雜：先制造“型”，由“型”制成種模(又稱“原始模”)，再將種模的每一模片分別制成一個模，稱為母模，再以石膏從母模中澆注成大量生產(chǎn)用的工作模。

    基于上述原因，石膏模具的反復(fù)使用率很低，平均每個模具的使用次數(shù)為90次左右，無法適應(yīng)當(dāng)前日益激烈的市場競爭。為改變傳統(tǒng)石膏模具開發(fā)的落后現(xiàn)狀，有必要將先進制造技術(shù)應(yīng)用于衛(wèi)生陶瓷行業(yè)，開發(fā)出全新的衛(wèi)生陶瓷模具材料以及設(shè)計制造工藝，以符合行業(yè)的發(fā)展需求。

    據(jù)悉，早在20世紀(jì)60年代中期，聯(lián)邦德國、美國、日本等國的技術(shù)人員為了解決石膏模具所存在的問題，開始石膏模具代用品的研制，并開始公布這方面的專利。作為石膏模具的替代材料，人們探討過石膏—有機物復(fù)合模具、塑料模具、多孔陶瓷模具和硅灰石模具等。

    “在德國、日本、意大利、英國等技術(shù)發(fā)達的工業(yè)國家，上世紀(jì)80年代就把高壓樹脂模具應(yīng)用于衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)中，石膏模具占的比例很低。”王平澤告訴記者，上世紀(jì)50年代末，德國就開始研究由高壓樹脂模具材料代替石膏，并取得了很大進展。但大量的工業(yè)化應(yīng)用則從80年代開始。80年代中期以來，德國DORST，NETZSCH公司，意大利SACMI，SITI公司，英國PORVAIR公司，日本INAX公司，先后制成高壓注漿設(shè)備，并實現(xiàn)市場化，從而推動高壓樹脂模具材料技術(shù)的發(fā)展和推廣。目前高壓樹脂模具材料在技術(shù)上已相當(dāng)成熟，在國外機械化衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)中得到了廣泛應(yīng)用。這些材料主要是以樹脂為基礎(chǔ)的具微孔結(jié)構(gòu)的塑料材料，其主要特點是：強度高、韌性好，表面光潔，其孔隙率的大小可通過不同的加工工藝控制和優(yōu)化。

    王澤平表示，高壓樹脂模具使用壽命長，成型質(zhì)量高，成型次數(shù)可達數(shù)萬次，是高壓注漿工藝中不可缺少的輔助產(chǎn)品。據(jù)了解，相比石膏模具，高壓樹脂模具不受空氣濕度、溫度的影響，生產(chǎn)出來的衛(wèi)生陶瓷質(zhì)量將更穩(wěn)定。這點在國外的衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)上早已得到驗證。

    工藝落后與價格高昂阻礙高壓樹脂模具推廣步伐

    盡管人們已意識到，目前陶瓷行業(yè)的勞動力成本不斷上漲、產(chǎn)品質(zhì)量要求愈發(fā)提高、國家對環(huán)保節(jié)能要求逐漸嚴(yán)格，這些都構(gòu)成制約衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的瓶頸。盡管高壓樹脂模具具有上述優(yōu)點，但王澤平表示：“高壓樹脂模具目前在國內(nèi)的推廣仍處于起步階段，還沒有得到普遍應(yīng)用。”

    對于高壓樹脂模具在我國的推廣尚不理想，王澤平認(rèn)為：“我國陶瓷工業(yè)化起步較晚，勞動力相對便宜，目前大多數(shù)衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)企業(yè)仍采用傳統(tǒng)的人工注漿方法，大大制約了新型模具在國內(nèi)的推廣速度。”他說，傳統(tǒng)注漿工藝通過人工注漿，運用石膏模具生產(chǎn)，一天只能注漿一次，生產(chǎn)效率低下;而采用高壓注漿工藝，在配合高壓注漿設(shè)備和高壓樹脂模具的同時，可使面盆12-15分鐘成型一次，馬桶25分鐘成型一次，一臺機器可帶幾個到十幾個模具不等，也就是說一次可同時成型數(shù)件或十幾件產(chǎn)品，大大提高生產(chǎn)效率。高壓樹脂模具解決了人力成本的問題，相比對體力要求很高的人工灌漿工序，應(yīng)用該模具可減少工人的使用量。

    目前高壓注漿工藝已成為國內(nèi)衛(wèi)生陶瓷較為推崇的產(chǎn)品成型方法，由于該工藝要求配套相應(yīng)的注漿設(shè)備和成型模具，而國內(nèi)缺乏先進的制模技術(shù)，高壓注漿設(shè)備和高壓樹脂模具主要依賴進口，因此需要的一次性投資較大。

    據(jù)了解，相比國內(nèi)幾百元一套的石膏模具，一套進口的面盆高壓樹脂模具的價格可達人民幣20萬元，一套進口的3開?；?開模的馬桶高壓樹脂模具造價達人民幣30-40萬元。這不僅制約了高壓注漿工藝在我國的發(fā)展，也為新型模具的推廣帶來困難。“80年代以來，進口的高壓注漿設(shè)備大部分還處于停滯狀態(tài)。”王平澤說。由于多數(shù)企業(yè)無法承受昂貴的進口模具價格，寧可將機器閑置。

    傳統(tǒng)模具弊端難克服新型模具有待開發(fā)

    在國內(nèi)，目前還沒有找到合適的新材料去代替石膏成為衛(wèi)生陶瓷的成型模具材料。不少企業(yè)面對這種情況，只能通過其他途徑去盡量克服石膏模具在生產(chǎn)成型中的固有弊端。“我們主要從源頭上克服石膏模具的缺點。”蘇細(xì)弟說，采購人員會到湖北和山西這兩個較好的石膏產(chǎn)地中挑選質(zhì)量好的石膏。據(jù)了解，石膏的質(zhì)量與礦源有很大關(guān)系，雜質(zhì)少、純度高的礦源較優(yōu)，石膏的雜質(zhì)主要來自鐵渣和石英砂等。而佳夢陶瓷則通過協(xié)調(diào)好漿料配置、攪拌時間、浸泡時間等來使石膏模具達到優(yōu)質(zhì)化。

    記者了解到，為克服人工注漿工藝使用人力注漿的方式，不少衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)企業(yè)采用管道注漿方式來協(xié)助產(chǎn)品成型。我國常用空氣壓力管道注漿和重力管道注漿兩種方式，前者為我國首創(chuàng)，其注漿壓力易于控制，便于集中管理，至今居主導(dǎo)地位。佛山早在20世紀(jì)80年代左右就采用管道注漿方式，該方式節(jié)省人力資源和時間成本，成型質(zhì)量也得到進一步的提高。潮州地區(qū)于2004年始才改用管道注漿方式，目前在潮州衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)企業(yè)的普及率達90%以上。澳維斯每條管道注漿的生產(chǎn)線資金投入約人民幣2萬元。

    另外，原由咸陽陶瓷研究設(shè)計院承擔(dān)的“國家衛(wèi)生陶瓷模具中心試驗基地”項目去年在潮州設(shè)立了“衛(wèi)生陶瓷模具生產(chǎn)基地及研發(fā)中心”，該中心致力于對國內(nèi)外衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品及模具的技術(shù)動態(tài)進行分析，以研發(fā)具自主知識產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)生陶瓷模具新材料、新器型、新產(chǎn)品為目標(biāo)。

    依靠傳統(tǒng)工藝和模具難以在激烈的衛(wèi)生陶瓷市場中生存，但目前傳統(tǒng)模具的缺點難以克服，開發(fā)新型模具成為必由之路。