مقدمة
أصبحت قوالب الجبس أدوات لا غنى عنها في صب السيراميك الانزلاقي نظرًا لانخفاض تكلفتها، وسيولتها الممتازة، وخصائصها الفريدة في التصلب وامتصاص الماء. تعتمد الطرق التقليدية في تحضير القوالب على ضبط نسبة الجبس عالي المقاومة إلى الجبس عالي الامتصاص، إلا أن تضارب خصائص هذين النوعين يجعل من الصعب تحقيق كل من المقاومة العالية وانخفاض امتصاص الماء في آن واحد. يتطلب إنتاج السيراميك الحديث قوالب تتميز في الوقت نفسه بالمقاومة العالية، وامتصاص الماء العالي، ومقاومة التآكل الممتازة، ومقاومة الصدأ، وذلك لتعزيز كفاءة الإنتاج وجودة المادة الأولية. وبينما يمكن تحسين الخصائص الميكانيكية بإضافة مواد مقوية، إلا أن ذلك غالبًا ما يؤدي إلى انخفاض أداء امتصاص الماء.
لتحقيق قوالب جبسية عالية الأداء، إلى جانب اختيار المواد الخام الجبسية المثلى، يُعدّ التحكم الدقيق في معايير عملية الصب أمرًا بالغ الأهمية. وتشمل هذه المعايير نسبة المعجون إلى الماء، وتقنية الخلط، وإزالة الغازات بالتفريغ، ودرجة حرارة الماء. ويُعدّ تحسين هذه الجوانب أمرًا حاسمًا لتجاوز القيود التقنية الحالية والارتقاء بصناعة السيراميك نحو التطور عالي الجودة.
أولاً: نسبة الماء إلى الجبس
يعتمد أداء قوالب الجبس بشكل أساسي على ضبط نسبة الماء إلى الجبس بدقة. يحدد هذا العامل سرعة تصلب الملاط والخصائص النهائية للقالب: فزيادة هذه النسبة تعزز المتانة الميكانيكية وتطيل عمر القالب، ولكنها تقلل من امتصاص الماء. تستخدم العمليات التقليدية عادةً نسبة (1.25-1.28):1 لتحقيق التوازن بين المتانة وامتصاص الماء. مع اعتماد مواد الجبس عالية المقاومة والانتشار الواسع لتقنيات الصب المدمجة أحادية الخطوة، تم تحسين نطاق الإنتاج الحالي لنسبة الجبس إلى الماء إلى (1.3-1.5):1. يُحسّن هذا التعديل بشكل ملحوظ قوة القالب ومتانته مع ضمان امتصاص كافٍ للماء. ينبغي لكل منطقة إنتاج الخزف تحديد نسبة الجبس إلى الماء علميًا بناءً على الخصائص المحددة لنوع الجبس المستخدم لتحقيق التوازن الأمثل بين القوة وامتصاص الماء. |  |
ثانياً: عملية الخلط
تُعدّ عملية خلط معجون الجبس عاملاً أساسياً يؤثر على جودة القالب. فالخلط الجيد يضمن تجانس الجبس والماء، مما يُحسّن توزيع المسامات الداخلية في النموذج، وبالتالي يعزز قوة القالب وقدرته على امتصاص المعجون. مع ذلك، فإنّ زيادة مدة الخلط تُسرّع تصلّب المعجون، وهو ما يُضرّ بعمليات الصبّ. تقليدياً، تُضبط مدة الخلط بين دقيقة ودقيقتين. أما اليوم، فإنّ استخدام عوامل مُؤخّرة أو جبس بطيء التصلّب يسمح بتمديد مدة الخلط إلى ثلاث أو خمس دقائق، مما يُحسّن صلابة سطح القالب وجودته الإجمالية.
يُنصح باستخدام تقنية إزالة الغازات بالتفريغ أثناء الخلط لإزالة فقاعات الهواء من الملاط بكفاءة. يمنع ذلك عيوب القالب الناتجة عن جيوب الهواء، والتي قد تؤدي إلى صعوبة في تشطيب القالب أو تلفه قبل الأوان، مما يُطيل عمر القالب بشكل ملحوظ. كما أن تسلسل الخلط بالغ الأهمية: يجب رش مسحوق الجبس بالتساوي في حجم الماء المُقاس. بعد ترطيبه جيدًا، يجب بدء الخلط مع التحكم في سرعة الدوران لمنع تكوّن الدوامات ودخول الهواء. يجب إتمام تحضير الملاط بالكامل قبل بدء التصلب، عادةً في غضون 4 دقائق، لضمان انسيابية مثالية ونتائج صب ممتازة.
ثالثًا: التحكم في درجة الحرارة
أثناء صب القوالب الجصية، تُعد درجة حرارة الماء عاملاً أساسياً يؤثر على سرعة تصلب الملاط وجودة القالب النهائية. فارتفاع درجة حرارة الماء يُسرّع بشكل ملحوظ من تصلب الملاط الجصي - على سبيل المثال، الماء بدرجة حرارة 20 درجة مئوية يُقلل وقت التصلب الأولي بأكثر من الثلث مقارنةً بالماء بدرجة حرارة 8 درجات مئوية - كما يؤثر أيضاً على قوة القالب ومعدل تمدده. بالإضافة إلى ذلك، ورغم شيوع استخدام ماء الصنبور في الإنتاج، إلا أن الشوائب الموجودة فيه قد تبقى داخل القالب، متفاعلةً مع الجبس، مما قد يقلل من عمره الافتراضي. ولتحسين أداء القالب بشكل عام، يُنصح بإعطاء الأولوية لاستخدام الماء عالي النقاوة كلما سمحت ظروف العملية بذلك، والتحكم بدقة في درجة حرارة الماء. هذا يُحسّن سير العمل التشغيلي ويرفع من جودة المنتج النهائي. |  |
رابعاً: عملية فك القالب
تعتبر عمليات ما بعد الإنتاج لقوالب الجبس - بما في ذلك تصميم السماكة، وتوقيت إزالة القالب، والتحكم في التجفيف - بالغة الأهمية للجودة النهائية.
1. سُمك القالب: غالبًا ما يتجاوز سُمك القوالب التقليدية 65 مم نظرًا لضعف قوة الجبس، مما يؤدي إلى زيادة حجمها وارتفاع تكلفتها وبطء جفافها. باستخدام جبس عالي القوة وتحسين المسامية، يمكن تقليل سُمك القالب أحادي الطبقة إلى 40-50 مم، والقوالب ثنائية الطبقة إلى 25-35 مم. يوفر هذا الأسلوب من ثلث إلى نصف كمية الجبس المستخدمة، مما يقلل الوزن والتكاليف بشكل ملحوظ.
٢. التحكم في فك القالب: يجب تحديد توقيت فك القالب علميًا بناءً على زمن التصلب النهائي للجبس، وليس بالاعتماد على الخبرة فقط. فالفك المبكر يُلحق الضرر بالبنية الداخلية غير المتصلبة، مما يُضعف المتانة؛ بينما يُعرّض تأخير الفك القالب الرئيسي لخطر التلف ويُسبب صعوبات في الفك نتيجة التمدد الحراري للجبس المتصلب. أما بالنسبة لمواد الفصل، فإن محلول صابون البوتاسيوم يتفوق على الزيوت النباتية التقليدية أو المواد الكيميائية لأنه يوفر طبقة متجانسة، ويُحسّن صلابة السطح، ولا يؤثر على امتصاص الماء.
3. التجفيف والتصلب: يجب التحكم بدقة في درجة حرارة التجفيف بحيث لا تتجاوز 55 درجة مئوية لمنع جفاف الجبس المائي وتحوله إلى مسحوق. يُنصح بتسريع التجفيف أولاً إلى حالة شبه جافة عند 70 درجة مئوية، ثم نقله إلى بيئة تقل درجة حرارتها عن 50 درجة مئوية للتجفيف البطيء حتى اكتماله. أثناء التجفيف، ستنكمش القوالب. يجب وضعها بشكل مسطح، ودعمها بإحكام، وربط المشابك جيدًا لمنع التشوه، وتجنب الصدمات، وحمايتها من المطر.
لقد تحوّلت صناعة قوالب الجبس الحديثة من الاعتماد على الخبرة إلى التحكم الدقيق والعلمي في المواد والتركيبات والعمليات. فمن خلال التحسين المنهجي لهذه المعايير الحاسمة فقط يمكن إنتاج قوالب عالية الأداء وطويلة الأمد، تلبي المتطلبات الصارمة لصناعة السيراميك المعاصرة من حيث الكفاءة والتكلفة المنخفضة والجودة العالية.