基于粘土的结合性与可塑性分析陶瓷可塑坯料
可塑坯料呈泥质塑性状态,具有“弹性-塑性”之流动性质。它是基于粘土的结合性与可塑性,在粘土的基础上加入其他组分与水构成的。粘土在其中起主导作用,可以认为是被石英、长石等物料所瘠化了的粘士泥料。因此,它的一系列性质是与粘土分不开的。讨论它的性质很多方面需要从粘土的性质说起,然后引伸到可塑坯料。
(1)可塑泥料的流变性
可塑泥料是由固体物料加入一定量的水分以及其内的残留空气所构成的多相系统。
当它受到外力作用,产生“应力变形”的时候,既不同于悬浮液的粘滞流动,也不同于固体的弹性变形,而是同兼有“弹性塑性”的流动变形过程。这种变形过程是“弹性-塑性”体所特有的力学性质,称为“流变性”。
流变性表现的特点是:当受到外力作用时,泥料首先表征为弹性变形的状态。在极短的时间内取消外力作用,泥料可以恢复它原有的形态。但力作用一个较长的时间,泥料就不可能恢复到原来的状态,失去一部分复原能力,这主要是水分移动的结果,但仍处于弹性变形的范围内。当泥料呈现的弹性变形达到它的屈服值时,即转变为可塑变形。如果继续增大压力,即可观察到泥坯的开裂现象。
泥料从可塑变形开始到达开裂出现的受压范围越大,则泥料的工作性能越好,也就是成型性能越好。这个性能可以通过调节泥料的含水率来达到,一般可塑性优良的坯料含水率变动于14~35%之间。
(2)可塑坯料的工艺性能要求
我们这里讨论的可塑坯料工艺性能要求,主要是从可塑法成型这个角度来谈的。一般来说,只要求坯料要有较好的可塑性能以及极少量的空气含量。
坯料的可塑性能与可塑原料的塑性、用量、颗粒大小和坯料中各种原料的混合程度如何以及空气含量等因素有关。
我国各产瓷区由于使用的原料不一样,对于可塑性原料的用量也因塑性有好有差而有所不同。可塑性好的原料用量应该少一些;反之,就应多加一些。否则,会因可塑性原料过多相对地减少了瘠性原料的用量,从而增加坯料含水率扩大干燥收缩。因此对于可塑性原料的用量应适当,以保证坯料有足够的成型性能为标准。一般南方瓷产区多为原生高岭,可塑性属中等,在配方中的加入量稍多一些;北方瓷产区多为次生软质高岭土,可塑性较强,其用量就应少些。
坯料中的颗粒大小及各种原料的混合程度如何,对可塑性的影响也很大。一般说来,颗粒愈细,其可塑性愈高,结合能力也愈强。这是因为颗粒愈细,物料的总表面积就愈大,从而增加了与水接触的湿润表面,而形成足够的水膜,颗粒间相互滑动可能性就愈大,故可增加可塑性。同时,可使各组分之间达到充分混合,提高混合的均匀度,不致因可塑原料与瘠性原料的混合不匀而造成坯料各部位可塑性的差异。但必须注意,在个别情况下,颗粒度虽然很细,粗细过于均匀了,反而会降低坯料的可塑性。因此,颗粒粗细的分配要求一定的比例,即各种不同粗细的颗粒应适当配合,提高填充密度,才能互相紧密结合而得到比较致密、可塑性较高的坯料。
坯料的细度是以通过万孔筛(10000孔/厘米2)的筛上余量的百分比来衡量的。日用瓷坯料的筛余量一般为0.2~1%,精陶坯料为2~8%。
坯料中的残留空气不仅影响制品的质量,而且影响坯料的成型性能,它是坯料中的有害因素,使坯料中的颗粒分离,从而降低坯料的可塑性,影响操作。因此,必须通过对坯料的陈腐和真空练泥等工艺措施把空气排除到最低限度。
可塑成型用的坯料含水率主要取决于成型的方法和原料的性质。但不论含水率多少,在坯料中水分的分布必须力求均匀。为了保证这一点,可以通过对泥料的陈腐和真空练泥来达到。