石膏模具的重要價(jià)值及制作工藝

湯治軍，產(chǎn)奇紅，高 原

(1.合肥科技職業(yè)學(xué)院 人文藝術(shù)系,安徽 合肥 231201；2.鞍山師范學(xué)院 美術(shù)學(xué)院,遼寧 鞍山 114007)

1 石膏模具

1.1 石膏模具的概念

石膏模具是一種可以用來翻制石膏像的母模，因常用石膏粉為原料做出來的像為石膏像，所以稱這種可以做石膏像的母模為石膏模具.石膏模具一般還需要用橡膠、乳膠、樹脂等不同的復(fù)合材料進(jìn)行輔助配合成型.

1.2 石膏模具區(qū)別于傳統(tǒng)手工制造的優(yōu)勢

我國各陶瓷產(chǎn)區(qū)都有自己的生產(chǎn)模式，依靠傳統(tǒng)手工生產(chǎn)的陶瓷制品具有獨(dú)一無二的特性，因生產(chǎn)效率低且無法做到批量化生產(chǎn)，難以滿足市場需求.目前，陶瓷石膏模具成型工藝已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)主要的成型手段.模具能夠賦予陶瓷造型更多的可能性，并且可以反復(fù)利用模具進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，能夠極大提高生產(chǎn)效率，產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益.

1.3石膏模具的應(yīng)用現(xiàn)狀

我國是陶瓷生產(chǎn)和消耗大國，無論是日用陶瓷還是其他各類陶瓷品種，都面臨需求量大、應(yīng)用面廣、市場空間大的現(xiàn)狀.相關(guān)數(shù)據(jù)表明，日用陶瓷生產(chǎn)的石膏模具使用率已經(jīng)在50%以上.

實(shí)踐表明，石膏模具是陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中長期使用的傳統(tǒng)模具，具有制作方便、原材料來源廣泛、成本低廉、吸水性較好的特點(diǎn)，同時(shí)具備質(zhì)量輕便、可回收再利用、不易污染環(huán)境、可以靈活方便地復(fù)制清晰棱角線條等優(yōu)點(diǎn)[1].

根據(jù)地域分布特點(diǎn)和開采使用情況，可以看出我國石膏資源主要分布在華東、華南、華北等區(qū)域，其中可開采的優(yōu)質(zhì)石膏資源含量不超過10%，大部分是普通石膏和硬石膏.因此，合理開采和利用優(yōu)質(zhì)的石膏資源，也是學(xué)術(shù)上探討和研究的重要方向之一[2].

2 石膏模具在陶瓷成型工藝中的重要價(jià)值

在陶瓷成型工藝中，石膏模具創(chuàng)造并產(chǎn)生了重要的價(jià)值，包括陶瓷產(chǎn)品的市場價(jià)值和消費(fèi)市場的藝術(shù)價(jià)值等，這種制造工藝流程中的積極作用已經(jīng)影響到了生產(chǎn)者、創(chuàng)作者和消費(fèi)者，可以說石膏模具成是陶瓷型工藝中全產(chǎn)業(yè)鏈的核心所在.

對(duì)陶瓷企業(yè)生產(chǎn)者而言，石膏模具的應(yīng)用能幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)獲得最大利益；對(duì)陶瓷藝術(shù)家而言，石膏模具的應(yīng)用不僅符合自由創(chuàng)作的要求，還能夠?yàn)槠涮峁┏浞职l(fā)揮自我創(chuàng)造力的條件和機(jī)會(huì)；對(duì)社會(huì)大眾而言，石膏模具的應(yīng)用使得陶瓷藝術(shù)品更加豐富并符合當(dāng)今大眾的藝術(shù)審美，帶給消費(fèi)者更多不一樣的藝術(shù)體驗(yàn).

2.1 陶瓷成型工藝的發(fā)展現(xiàn)狀

陶瓷造型工藝指的是利用長方形、圓形、正方形、多面體等基本元素，采用空間造型原理而綜合展現(xiàn)出來的陶瓷立體藝術(shù).設(shè)計(jì)者對(duì)于陶瓷器具的情感體現(xiàn)，是按照一定的審美原則，呈現(xiàn)出單體、整體以及系列造型的美感，設(shè)計(jì)的作品通常能夠順應(yīng)消費(fèi)者的生活習(xí)慣，因而陶瓷造型設(shè)計(jì)對(duì)于消費(fèi)者具有審美導(dǎo)向的作用.因此，陶瓷造型承載著設(shè)計(jì)者、制造者和使用者的綜合訴求，反映出人們對(duì)于現(xiàn)實(shí)生活中細(xì)節(jié)的關(guān)注與熱愛.

陶瓷產(chǎn)品應(yīng)用的領(lǐng)域較多，以日用和陳設(shè)兩大門類為例，日用陶瓷主要是日常用具，如碗盤、杯子、瓶子等；陳設(shè)陶瓷主要用于室內(nèi)擺設(shè)裝飾，觀賞性和藝術(shù)性較強(qiáng).根據(jù)《2020年中國陶瓷行業(yè)前景分析報(bào)告——產(chǎn)業(yè)規(guī)?，F(xiàn)狀與發(fā)展動(dòng)向研究》總結(jié)得出的數(shù)據(jù)表明，中國的日用陶瓷已占全球份額的70%，陳設(shè)藝術(shù)陶瓷已占全球份額的65%，建筑陶瓷已經(jīng)占到了全世界總產(chǎn)量的50%.除了江西、佛山、淄博等老產(chǎn)區(qū)之外，國內(nèi)的新興新建陶瓷產(chǎn)業(yè)基地也在蓬勃發(fā)展[3].

其中，日用陶瓷所使用的石膏模具普遍存在一些缺點(diǎn)，如強(qiáng)度低、耐磨性差等，直接導(dǎo)致原材料損耗大、成本高等問題.為改變這種困境，諸多企業(yè)和相關(guān)研究部門進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，譬如對(duì)于石膏材質(zhì)的提純改性等技術(shù)，對(duì)合成材料模具和填充材料模具進(jìn)行改良等，這些技術(shù)已在河南省禹州市永興利瓷業(yè)有限公司生產(chǎn)的陶瓷觀賞器(如圖1)、江西省景德鎮(zhèn)市紅葉陶瓷有限公司生產(chǎn)的日用瓷器中大量運(yùn)用(如圖2)，并在生產(chǎn)中得以驗(yàn)證.

圖1 河南省禹州市永興利瓷業(yè)有限公司生產(chǎn)的陶瓷觀賞器 圖2 江西省景德鎮(zhèn)市紅葉陶瓷有限公司生產(chǎn)的日用瓷器

2.2 石膏模具促進(jìn)陶瓷成型工藝發(fā)展

為了使陶瓷造型設(shè)計(jì)得以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)并投入市場，生產(chǎn)者對(duì)原材料和工藝技術(shù)的使用都是圍繞陶瓷造型本身的功能形式和結(jié)構(gòu)而展開，不僅要考慮生產(chǎn)制作的方便，更要減少不必要的重復(fù)操作，降低生產(chǎn)過程中的損耗，提升產(chǎn)品的成品率.模具成型對(duì)陶瓷成型工藝特征和藝術(shù)價(jià)值的影響可以從生活化和藝術(shù)化的角度展開研究，設(shè)計(jì)者應(yīng)該全面考慮設(shè)計(jì)意圖，從物質(zhì)技術(shù)上保證產(chǎn)品的生產(chǎn)，為陶瓷創(chuàng)作和生產(chǎn)提供新的思路與方法.

石膏模具在制作的過程當(dāng)中，能夠體現(xiàn)出勞動(dòng)者的審美創(chuàng)作，可以把石膏模具的造型設(shè)計(jì)定義為一種特殊的符號(hào)，一種承載著工藝勞動(dòng)者設(shè)計(jì)創(chuàng)作理念的藝術(shù)表現(xiàn)形式.石膏模具可以讓陶瓷藝術(shù)家能夠?qū)⒆约旱南敕ǜ佑行У厝谌雱?chuàng)作當(dāng)中，傳達(dá)其精神和藝術(shù)觀念，在藝術(shù)領(lǐng)域?qū)で蠖嗑S度的設(shè)計(jì)創(chuàng)作與嘗試，便于小批量原創(chuàng)陶瓷藝術(shù)品的復(fù)制與生產(chǎn).可見，石膏模具能夠輔助手工制陶的成型，只要模具足夠匹配，往往就能超乎想象地實(shí)現(xiàn)原創(chuàng)設(shè)計(jì)概念的陶瓷表現(xiàn)效果.

誠然，石膏模具并不是傳統(tǒng)意義上簡單地復(fù)制和大批量化地生產(chǎn)加工.石膏模具設(shè)計(jì)者需要跟陶瓷造型設(shè)計(jì)師進(jìn)行充分的溝通，了解陶瓷產(chǎn)品造型的特點(diǎn)和細(xì)節(jié)要求，對(duì)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行綜合分析，最終完成石膏模具制作流程，保證在日后開模過程中避免失誤和損耗.因此，石膏模具的制作是對(duì)現(xiàn)代化陶瓷工業(yè)發(fā)展技術(shù)的理解和陶瓷藝術(shù)的主觀表達(dá).

2.3 石膏模具在陶瓷成型工藝中的應(yīng)用

目前，采用石膏模具生產(chǎn)的陶瓷成型工藝主要有注漿成型和旋壓成型兩種方法.注漿成型是把提前調(diào)制好的陶瓷泥漿，緩緩注入定制好的石膏模具當(dāng)中，泥漿水分被石膏模具吸收固化，完成陶瓷產(chǎn)品基本造型的批量生產(chǎn)，如圖3所示.目前大型的日用瓷陶瓷廠都是采用自動(dòng)流水線注漿成型進(jìn)行大批量產(chǎn)制作.旋壓成型是用固定控制的刀板依托石膏模具的形狀，旋壓出坯體的造型，如盤、碗、杯子等，如圖4所示.旋壓成型工藝已經(jīng)被應(yīng)用到大規(guī)模生產(chǎn)流程之中，后續(xù)在陶瓷坯體上的刻畫和壓印等表面裝飾工藝，也都是依托石膏模具來進(jìn)行批量制作.

圖3 陶瓷產(chǎn)品注漿成型 圖4 陶瓷產(chǎn)品旋壓成型與印坯

這兩種應(yīng)用石膏模具來制作的陶瓷產(chǎn)品成型方法較為簡便，比較容易掌握，所以用來作為認(rèn)識(shí)陶瓷造型形體的初級(jí)訓(xùn)練方法.由于各種成型制作的方法不同，對(duì)陶瓷造型的形體特點(diǎn)也有較大的區(qū)別和影響，因此，不同陶瓷產(chǎn)品的模具成型工藝對(duì)造型風(fēng)格的塑造同樣起到非常重要的作用.

隨著石膏模具的普及應(yīng)用，陶瓷成型工藝的競爭力已經(jīng)轉(zhuǎn)移到了石膏模具的制作上，只有充分掌握石膏模具的成型與制作工藝，才能更好地開展陶瓷產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)，進(jìn)而服務(wù)于陶瓷產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展.分析研究石膏模具成型工藝的發(fā)展、規(guī)范，可以對(duì)陶瓷產(chǎn)品的設(shè)計(jì)制造提供新的思路和想法.

3 石膏模具的制作指標(biāo)及管理

3.1 石膏模具的石膏粉配比參考

石膏模具一般是按照所需要的陶瓷產(chǎn)品器物的形狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行定制.比如，對(duì)稱圓形形體使用車模壓制的方法，自由形體一般采用澆注后手工削制的方法或者車制后再削制的復(fù)合方法等.石膏模型制作前需要預(yù)留約5 mm的余量,即進(jìn)行注漿時(shí)對(duì)于模具收縮率的把控.坯體收縮一般分為坯體干燥時(shí)收縮和燒成陶瓷后收縮，它根據(jù)原產(chǎn)地材料不同而有所差異.在景德鎮(zhèn)，一般使用的最后燒成收縮率約為18%.因此，在設(shè)計(jì)制圖以及石膏模型的制作之前，就應(yīng)該考慮陶瓷燒成后的收縮率，以免燒成后的制品小于設(shè)計(jì)尺寸，導(dǎo)致最終陶瓷產(chǎn)品的不匹配，造成不必要的損失.

石膏模具在制作的過程中，最為重要的環(huán)節(jié)就是調(diào)配石膏漿.調(diào)漿根據(jù)制作工藝的不同都有調(diào)制比例的要求，譬如車制和削制，車削是機(jī)械設(shè)計(jì)中車床加工的一部分，是工件旋轉(zhuǎn)過程中車刀在平面內(nèi)做直線或曲線移動(dòng)的切削加工方式.在石膏模具的制作中，車和削是有區(qū)別的，車制的石膏含量要求略高.在做模具翻制時(shí)石膏漿的比例有所調(diào)整，應(yīng)考慮到成型后的吸水性和石膏強(qiáng)度.具體調(diào)漿的水與石膏比例如表1所示，表中均為常規(guī)的配比方式，也可根據(jù)所需的黏稠度來調(diào)整水和石膏粉的比例.

表1 石膏的調(diào)制比例

3.2 石膏模具的性能指標(biāo)及技術(shù)要求

由于國內(nèi)很多企業(yè)的石膏模具使用半水石膏粉，石膏粉與水混合后如果不及時(shí)抽真空，很容易形成較大的氣孔.目前生產(chǎn)中使用的石膏成分區(qū)別較大，性能不穩(wěn)定，導(dǎo)致制作的石膏模具質(zhì)量差別較大、可變因素較多及石膏模具大量損壞，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量都有很大的影響.隨著全社會(huì)對(duì)陶瓷的需求量不斷增加，礦石越來越少，石膏價(jià)格將越來越高，企業(yè)為了降低成本而不得不犧牲產(chǎn)品質(zhì)量，這也是石膏產(chǎn)區(qū)和企業(yè)共同面臨的主要難題.

石膏模具需要具有較好的氣孔率，由于氣孔率決定著模具吸收坯料中水分的能力以及影響模具的強(qiáng)度，所以根據(jù)石膏模具的使用條件不同，氣孔率的要求亦有區(qū)別.模具工作面應(yīng)該平整、干凈，不能被油膩污染，否則制得的生坯表面就會(huì)不光潔，甚至出現(xiàn)變形與開裂.對(duì)于滾壓成型用模，其工作表面不需太光滑，以免發(fā)生飛坯與卷坯的現(xiàn)象.石膏模具在使用時(shí)，所含水分宜在4%左右，如超過14%時(shí)應(yīng)干燥后再使用.在此，將常見問題和相應(yīng)的改進(jìn)措施加以總結(jié)，如表2所示.

表2 石膏模具的常見問題和改進(jìn)措施

3.3 石膏模具的質(zhì)量管理

3.3.1 石膏模具生產(chǎn)存在的問題 在國內(nèi)陶瓷生產(chǎn)中，企業(yè)的制模所用石膏多為半水石膏粉.半水石膏粉在調(diào)制漿料時(shí)所需水量比較大，氣孔率比較高、吮吸力強(qiáng)、滲水性大.石膏模型在注漿或干燥過程中，由于表面缺陷比較多，容易出現(xiàn)物理、化學(xué)變化，易使表面受損，因此一般用這種石膏粉制作的模具使用次數(shù)約為50～70次，最好的約為80～90次.隨著陶瓷工業(yè)逐步向機(jī)械化與自動(dòng)化的方向發(fā)展，面對(duì)石膏模具強(qiáng)度比較低、使用壽命短、質(zhì)量差等致命弱點(diǎn)，有效提高石膏模具的性能、延長其使用壽命就顯得尤為重要.

隨著我國日用陶瓷工業(yè)的迅速發(fā)展，制作日用陶瓷的石膏模具原材料也日趨緊張，石膏礦源質(zhì)量有所下降，石膏價(jià)格不斷上漲，而我國日用陶瓷對(duì)石膏的需求越來越大，這種供求矛盾造成了日用陶瓷模具質(zhì)量的下降，增加了陶瓷產(chǎn)品的成本，影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益.這些供需不平衡的現(xiàn)象，也是石膏模具生產(chǎn)制作過程中的主要障礙.如何提高石膏模型的質(zhì)量，降低日用陶瓷制作成本，更加科學(xué)、有效地利用石膏資源，已經(jīng)成為行業(yè)面臨的重要研究課題[4].

3.3.2 石膏模具的管理與養(yǎng)護(hù) 石膏模具對(duì)企業(yè)生產(chǎn)至關(guān)重要，其質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)陶瓷制品的質(zhì)量和產(chǎn)量影響很大.為了保證企業(yè)石膏模具的生產(chǎn)品質(zhì)，對(duì)石膏模具的監(jiān)督管理和養(yǎng)護(hù)提出以下三點(diǎn)建議：

(1)加強(qiáng)石膏模具專業(yè)人才培養(yǎng).企業(yè)應(yīng)設(shè)置專職檢驗(yàn)員檢查石膏模具質(zhì)量，除了對(duì)模具內(nèi)外表面質(zhì)量進(jìn)行逐個(gè)檢驗(yàn)把關(guān)和做好相應(yīng)記錄外，還應(yīng)劃分質(zhì)量問題的歸屬，便于分清責(zé)任、查找分析問題，快速解決石膏模具的質(zhì)量問題.

(2)石膏原材料的提純和石膏模具制備.在滿足成型吸水率和氣孔率的條件下，盡量提高石膏的強(qiáng)度、硬度和光滑度來延長石膏模具的使用壽命，從而提高陶瓷產(chǎn)品質(zhì)量，控制成本，提高收益.引進(jìn)抽真空設(shè)備可以增強(qiáng)石膏模具的硬度與強(qiáng)度性能.

(3)石膏模具的管理和保護(hù)包括很多內(nèi)容，例如模具的保管、維修、保養(yǎng)，等等.石膏模具在使用前應(yīng)加以檢查，發(fā)現(xiàn)殘缺要及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)，如果模具已斷開，修補(bǔ)時(shí)要加鐵絲或鋼筋使其牢固.需要重視的是，對(duì)于輔助石膏模具的金屬等其他材料，如果維護(hù)保養(yǎng)不妥，特別是金屬輔助模具型腔表面和零件配合表面會(huì)氧化生銹，無法保證石膏模具的尺寸公差和表面質(zhì)量，從而影響陶瓷坯體的成型質(zhì)量.對(duì)于存放時(shí)間較長的石膏模具和備用模具，要經(jīng)常檢查和定期加油保養(yǎng)，防止使用時(shí)出現(xiàn)異常.

4 總結(jié)與展望

隨著科技的發(fā)展和人們自身認(rèn)知審美的提高，當(dāng)初認(rèn)為比較合理的工藝審美以及使用方式在新時(shí)代新環(huán)境中，特別是陶瓷產(chǎn)業(yè)的飛躍發(fā)展過程中呈現(xiàn)出各種各樣的差異和不足，需要不斷地加以創(chuàng)新改良，需要遵循一定的造型規(guī)律從技藝方法和審美應(yīng)用等多個(gè)角度去設(shè)計(jì)創(chuàng)作與生產(chǎn).

石膏模具的發(fā)展對(duì)陶瓷工藝的技術(shù)提升起到了推動(dòng)作用.對(duì)石膏模具成型工藝的應(yīng)用價(jià)值及制作方法的研究，不僅助力石膏模具成型工藝更好發(fā)展，而且能夠使其充分服務(wù)于陶瓷藝術(shù)創(chuàng)作.石膏模具是設(shè)計(jì)師與陶瓷藝術(shù)品之間的橋梁，傳遞著設(shè)計(jì)師的靈感思維與價(jià)值追求，亦是大眾消費(fèi)者獲得精美陶瓷藝術(shù)品的重要路徑.