一种石膏模具的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种石膏模具，石膏模具基体内纵向与横向都均匀布置有微孔铜管并焊接成互相连通的铜管网架作为通气道，通过预留于石膏模具外表面的通气孔通以室温的或35～100℃的空气或压缩空气，对石膏模具进行快速干燥，铜管网架增强了石膏模具的结构强度，在模具内部构建了顺畅的通风环境，干燥效率高；还将微孔高分子层、金属镀层复合在石膏表面，保持石膏模具的吸水性能，而机械强度提高，表面光滑、硬度大、耐磨性好，模具寿命极大提高，脱模顺利，制成的坯体表面光滑，经济效益好。
【专利说明】
一种石膏模具
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种石膏模具，尤其是一种可大批量生产陶瓷素坯的模具。
【背景技术】
[0002] 大批量生产陶瓷产品时，广泛使用石膏模具，但由于石膏本身的特性造成普通石 膏模具存在各种弱点，于是人们探索了各种改进方法。例如，中国专利文献公开了一种加压 干燥式石膏模具[申请号:200720061135.4]，包括由石膏材料制成的模体，在模体厚度中间 设置有多根直径为〇 . 5~3cm的透气管，透气管呈网状或梳状分布，间隔为5~20cm，且之间 相接或交连;在模体中还设置有通气管，可与压缩空气机的输出管相应连接。该模具可提高 生产效率，可节约大量能源消耗，降低生产成本，但该种模具的机械强度没有大的变化，表 面光滑度没有提高，寿命不长。又例如，中国专利文献公开了一种金属石膏复合模[申请号： 201020177926.5]，包括由金属材料制成的模具本体，在模具本体内的型腔设有石膏填充 物，具有机械强度高，表面光滑度好的特点，重复使用次数多。但这种模具的模具本体吸水 率非常低，不能大量吸收模具内陶瓷素坯中的水分，还需要用其他的方法进行干燥，浪费能 源，生产效率不高。
【发明内容】
[0003] 本实用新型的目的在于提供一种新型石膏模具，石膏模具基体内纵向与横向都均 匀布置有微孔铜管并焊接成互相连通的铜管网架作为通气道，通过预留于石膏模具外表面 的通气孔通以室温的或35-100°C的空气或压缩空气，对石膏模具进行快速干燥，铜管网架 增强了石膏模具的结构强度，在模具内部构建了顺畅的通风环境，干燥效率高;还将微孔高 分子层、金属镀层复合在石膏表面，保持石膏模具的吸水性能，而机械强度提高，表面光滑、 硬度大、耐磨性好，模具寿命极大提高，脱模顺利，制成的坯体表面光滑，经济效益好。
[0004] 本实用新型是这样实现的，一种是石膏模具，包括石膏基体、微孔铜管网架、复合 层，复合层包括高分子层、金属层;其特征在于:石膏基体是石膏制作的石膏模具，预制好的 微孔铜管网架放置于石膏模具基体中，铜管网架于模具的外表面留有出口，通以空气，微孔 铜管网架整体于石膏模具中构成通气道，石膏基体处于底层，其上附有高分子层，金属层覆 盖于高分子层上，高分子层为经过微孔化处理的环氧树脂涂覆层，金属层为化学镀镍层。
[0005] 进一步的，所述石膏模具基体的制作材料为各种石膏及石膏复合材料的一种或几 种。
[0006] 进一步的，所述微孔铜管网架为根据石膏模具的形状均匀布置在石膏模具基体中 的一根或若干根微孔铜管，铜管间距2~30cm，预先用锡焊的方法互相联通，纵向微孔铜管 的中心线通过所处石膏基体位置的横截面中心线，横向微孔铜管的中心线通过所处石膏基 体位置的纵截面中心线。
[0007] 进一步的，所述微孔铜管的直径为0.1~10cm，所述微孔铜管的微孔，直径为0.1~ 20mm 〇
[0008] 进一步的，所述石膏模具通气道是这样形成的：
[0009] (1)封闭处理，将微孔铜管网架浸入80摄氏度以上融化的石蜡中，取出置于钢丝网 板上冷却至室温；
[0010] (2)在翻制模具的翻箱中放置若干半干的石膏块，石膏块的厚度是石膏模具基体 底部部分厚度的二分之一减铜管半径，将焊接好的微孔铜管网架放置在石膏块上，调整网 架位置，使其距离左右及前后翻箱侧板的距离相等，放置好模芯，注入石膏浆；
[0011] (3)待石膏浆凝固后，拆除模芯和翻箱，得到石膏模具基体，将其放入烘箱中，每半 小时升温10摄氏度，至100摄氏度后保温1小时，缓慢冷却至室温；
[0012] (4)在微孔铜管网架于石膏模具外表面所留出口中灌入除蜡水，反复冲洗若干次， 用压缩空气吹干，通气道的构造完成；
[0013] 进一步的，所述通气道中所通的空气为室温的或35-100°C热的空气或压缩空气。
[0014] 进一步的，所述往铜管网架于模具外表面所留出口通入空气时，选择若干出口作 为进气口，留下若干个出口作为排气口。
[0015] 进一步的，所述微孔化处理的环氧树脂涂覆层中的微孔化的对象指石膏模具的工 作面，所述微孔化环氧树脂涂覆层的制备方法和步骤如下：
[0016] 在干燥的石膏模具工作面上刷涂或喷涂一层涂料，这种涂料的配方以重量分数计 为:环氧树脂100,稀释剂20~60,固化剂5~100,填料5~50,发泡剂0.5~10,偶联剂1~5， 接下来是这样制作的：
[0017] A.发泡剂成分为铝粉和NaOH饱和溶液:将环氧树脂用稀释剂稀释，加入填料、铝粉 及固化剂、偶联剂，搅拌均匀，然后滴入NaOH饱和溶液，迅速搅拌均匀，石膏模具在室温下放 置2小时，待发泡后放置烘箱中，每半小时升温10摄氏度，至100摄氏度后恒温6小时，缓慢冷 却至室温，微孔环氧树脂层干燥成形；
[0018] B.发泡剂成分为小苏打:将环氧树脂用稀释剂稀释，加入填料及固化剂、偶联剂、 小苏打粉，搅拌均匀，将石膏模具放置烘箱中，每半小时升温10摄氏度，至1〇〇摄氏度后恒温 6小时，缓慢冷却至室温，微孔环氧树脂层成形。
[0019] 进一步的，所述金属层是指微孔化环氧树脂涂覆层上施镀的化学镀镍层，所述化 学镀镍层是这样的制作流程
，所述化学镀镍 层厚度为1~30μηι。
[0020] 进一步的，所述填料为开孔空心玻璃微珠和硅酸铝粉，开孔空心玻璃微珠与硅酸 铝粉的体积比为1: 〇. 5-~10，开孔空心玻璃微珠和硅酸铝粉颗粒的目粒度为-500目。
[0021 ]本实用新型具有以下优点：
[0022] (1)通气道由横向及纵向微孔铜管焊接相通成网状，铜管可以根据石膏模具的形 状预先设计，较均匀地布置在石膏模具基体厚度的中间位置，石膏模具基体不同形状的部 位受气量较均匀，干燥效率高；网状的微孔铜管骨架不必拆除，构成石膏模具的骨架，使石 膏模具的结构强度大大提高，可重复利用，同时铜材的导热系数高，通入热空气，对石膏模 具的干燥效率更高。
[0023] (2)在石膏模具基体上形成的微孔化复合层，发泡剂与开孔空心玻璃微珠填料的 并用，透水率高，不降低模具的吸水性能，又增加了机械强度；
[0024] (3)环氧树脂涂覆层，提高了石膏模具的韧性，机械强度增加，耐腐蚀性能优越；
[0025] (4)化学镀镍层，表面光滑，非润滑条件下摩擦系数小，脱模迅速，出品的陶瓷素坯 外观光洁，抗蚀性强，硬度大，耐磨损，提高了模具的寿命十倍以上。
【附图说明】
[0026]图1为本实用新型的结构示意图。
[0027]图2为本实用新型的A放大图。
[0028]图3为本实用新型的B放大图。
[0029] 附图中标号说明
[0030] 10.石膏基体，20.复合层，100.微孔铜管网架，101.出口，1001.纵向微孔铜管， 1002横向微孔铜管，200.工作面，2011.环氧树脂涂覆层，2012.化学镀镍层，202.微孔。
【具体实施方式】
[0031] 本实用新型是这样来实现的。以下结合【附图说明】对本发明的实施例作进一步详细 描述，但本实施例并不用于限制本发明的范围，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化， 均应列入本发明的保护范围。
[0032] 如图1-3所示，一种是石膏模具，包括石膏基体（10)、复合层（20)、微孔铜管网架 (1〇〇)，复合层(20)包括高分子层、金属层;其特征在于:石膏基体(10)是石膏制作的石膏模 具，预制好的微孔铜管网架（100)放置于石膏基体(10)中，铜管网架于模具的外表面留有出 口（101)，通以空气，微孔铜管网架（100)整体于石膏模具中构成通气道，石膏基体（10)处于 底层，其上附有高分子层，金属层覆盖于高分子层上，高分子层为经过微孔化处理的环氧树 脂涂覆层(2011)，金属层为化学镀镍层(2012)。
[0033] 如图1所示，本实用新型是这样来工作和实施的，一种石膏模具中构造通气道的方 法，包括石膏基体（10)，于石膏基体（10)中放置预制好的微孔铜管网架（100)，铜管网架于 模具的外表面留有出口（101)，通以空气，微孔铜管网架（100)整体于石膏模具中构成通气 道。制作过程如下：
[0034] ①根据石膏模具形状的计算结果，纵向每隔10cm安放一根纵向微孔铜管（1001)， 横向每隔8cm安放一根横向微孔铜管（1002);以直径lcm铜管弯制成其将要安放位置石霄基 体（10)纵向截面中心的形状制成纵向铜管，以直径lcm铜管弯制成其将要安放位置石膏模 基体（1 〇 )横向截面中心的形状制成横向铜管;上钻床均匀钻直径1mm的孔8排，其中纵向微 孔铜管（1001)预作出口（101)处留5cm不钻孔;纵向微孔铜管（1001)每隔8cm钻直径6mm的通 孔；将横向微孔铜管（1002)根据计算截断，每根投影长度9cm;将上述的纵向微孔铜管 (1001)和横向微孔铜管（1002)焊接成设计好的网架，组成微孔铜管网架(100);
[0035]②将微孔铜管网架（100)浸入80摄氏度以上融化的石蜡中，取出置于钢丝网板上 冷却至室温，封闭微孔；
[0036] ③在翻制模具的翻箱中放置若干半干的石膏块，石膏块的厚度是石膏模具基底部 部分厚度的二分之一减除铜管半径，将焊接好的微孔铜管网架（1〇〇)放置在石膏块上，调整 网架位置，使其距离左右及前后翻箱侧板的距离相等，放置好模芯，注入石膏浆；
[0037] ④待石膏浆凝固后，拆除模芯和翻箱，得到石膏模具，将其放入烘箱中，每半小时 升温10摄氏度，至100摄氏度后保温1小时，缓慢冷却至室温；
[0038] ⑤往微孔铜管网架于石膏模具外表面所留出口（101)中灌入除蜡水，反复冲洗3 次，用压缩空气吹干，通气道的构造完成。
[0039] ⑥在干燥的石膏模具工作面(200)上刷涂或喷涂一层涂料，这种涂料的配方以重 量分数计为:环氧树脂100，丙酮40，聚酰胺15，开孔空心玻璃微珠8，硅酸铝粉30，铝粉0.4， NaOH饱和溶液0.5，γ -环氧化丙氧基三乙氧基硅烷(KH-560H ;这里丙酮为稀释剂，聚酰胺 为固化剂，铝粉与NaOH饱和溶液为发泡剂，开孔空心玻璃微珠和硅酸铝为填料，γ -环氧化 丙氧基三乙氧基硅烷(ΚΗ-560)为偶联剂。涂料是这样制作的:将环氧树脂用稀释剂稀释，加 入铝粉、开孔空心玻璃微珠、硅酸铝粉及聚酰胺、ΚΗ-560,搅拌均匀，然后滴入NaOH饱和溶 液，迅速搅拌均勾；
[0040] ⑦石膏模具在室温下放置2小时，待发泡后放置烘箱中，每半小时升温10摄氏度， 至100摄氏度后恒温6小时，缓慢冷却至室温，在这个过程中发泡剂发泡形成的空隙与开孔 空心玻璃微珠共同于干燥的环氧树脂涂覆层(2011)中形成微孔(202);
[0041] ⑧对微孔环氧树脂涂覆层(2011)施镀化学镀镍层(2012)，化学镀镍层(2012)是这 样的制作流程：
[0042] a.除油：将涂覆有环氧树脂微孔层的石膏模具工作面浸入NaOH 25g/L，NaC03 30g/L, Na3P〇4 50g/L配制的45~55°C的溶液中30分钟；
[0043] b.粗化：用透明塑料胶带粘贴除油后的石膏模具非工作面进行封闭，将石膏模具 浸入以NaOH 600g/L，NaN03 120 g/L，NaN02 120 g/L配制的93°C溶液中5~10分钟；
[0044] c.活化:将经过粗化处理的石膏模具浸入80g/L的乙酸镍醇溶液，再缓慢倒入70g/ L的硼氢化钠醇溶液搅拌，20~30分钟后取出；
[0045] d.先冷水洗，再纯水洗经活化处理的石膏模具工作面；
[0046] e.将清洗后的石膏模具挂于挂具上，将石膏模具工作面浸入水浴加热到90~95°C 的化学镀镍溶液中进行化学镀镍，镀层厚度3μπι，撕除透明塑料胶带，刮去石膏模具表面残 留的胶体；
[0047]⑨陶瓷素坯于石膏模具中塑好形后，将2个网架出口（101)作为进气口，其余作为 排气口，向通气道中通入温度为50°C左右的空气，对石膏模具基体（10)及陶瓷素坯进行干 燥。
【主权项】
1. 一种石膏模具，包括石膏基体、微孔铜管网架、复合层;其特征在于:石膏基体是石膏 制作的石膏模具，预制好的微孔铜管网架放置于石膏模具基体中，微孔铜管网架于模具的 外表面留有出口，通以空气，微孔铜管网架整体于石膏模具中构成通气道，石膏基体处于底 层，其石膏基体上附有复合层，复合层包括高分子层、金属层;金属层覆盖于高分子层上，高 分子层为经过微孔化处理的环氧树脂涂覆层，金属层为化学镀镍层。2. 根据权利要求1所述一种石膏模具，其特征在于:所述石膏基体的制作材料为各种石 膏及石膏复合材料的一种或几种。3. 根据权利要求1所述一种石膏模具，其特征在于:所述微孔铜管网架为根据石膏模具 的形状均匀布置在石膏模具基体中的一根或若干根微孔铜管，铜管间距2~30cm，预先用锡 焊的方法互相联通，纵向微孔铜管的中心线通过所处石膏基体位置的横截面中心线，横向 微孔铜管的中心线通过所处石膏基体位置的纵截面中心线。4. 根据权利要求3所述一种石膏模具，其特征在于:所述微孔铜管的直径为0.1~10cm， 所述微孔铜管的微孔，直径为0.1~20mm。5. 根据权利要求1所述一种石膏模具，其特征在于:所述通气道中所通的空气为室温的 或35-100°C热的空气或压缩空气。6. 根据权利要求1所述一种石膏模具，其特征在于:所述往铜管网架于模具外表面所留 出口通入空气时，选择若干出口作为进气口，留下若干个出口作为排气口。7. 根据权利要求1所述一种石膏模具，其特征在于:所述微孔化处理的环氧树脂涂覆层 中的微孔化的对象指石膏模具的工作面。8. 根据权利要求1所述一种石膏模具，其特征在于:所述金属层是指微孔化环氧树脂涂 覆层上施镀的化学镀镍层，所述化学镀镍层厚度为1~30μπι。
【文档编号】B28B7/00GK205704628SQ201620558212
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】张军, 谌寰海, 张帆, 孙炜
【申请人】南昌航空大学