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        陶瓷母模石膏的工藝配方研究*

        2011-11-20 02:48:20王文忠趙建華
        陶瓷 2011年9期
        關(guān)鍵詞:石膏粉膨脹率吸水率

        王文忠 趙建華

        (山東金信新型建材有限公司 山東 平邑 273305)

        陶瓷母模石膏的工藝配方研究*

        王文忠 趙建華

        (山東金信新型建材有限公司 山東 平邑 273305)

        陶瓷行業(yè)把用來(lái)澆注石膏模的模型稱為母模,用石膏做母模材料不僅可以滿足樹(shù)脂母模和水泥母模的強(qiáng)度、硬度、光潔度、使用壽命等工藝要求,同時(shí)可以降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度,降低環(huán)境污染,不危害工人健康,還可以回收再利用。筆者采用國(guó)內(nèi)液相法高強(qiáng)石膏粉為原料,通過(guò)自配的抑制膨脹復(fù)合添加劑1有效抑制石膏的凝結(jié)膨脹率;通過(guò)減水劑的加入可以明顯的改善石膏硬化體的強(qiáng)度;復(fù)合添加劑2的加入可以降低吸水率,提高石膏表面光潔度。經(jīng)過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)原料膨脹系數(shù)、強(qiáng)度和吸水率的調(diào)整實(shí)驗(yàn),研制的陶瓷母模石膏達(dá)到臺(tái)灣母模石膏粉的指標(biāo)。

        陶瓷母模石膏 液相法高強(qiáng)石膏粉 膨脹系數(shù) 吸水率 配方研究

        前言

        母模石膏(英文名稱為Case mould plaster)廣泛應(yīng)用于陶瓷行業(yè),主要用來(lái)澆注石膏模的模型稱為母模,它包括底模與模圍(或型心與模圍)?,F(xiàn)階段應(yīng)用于陶瓷行業(yè)的母模主要有石膏母模和樹(shù)脂母模,另外有少量的水泥母模和金屬母模等,這些一般很少使用。樹(shù)脂母模雖然具有強(qiáng)度高、硬度大、光潔度好、使用壽命長(zhǎng)、可以回收等優(yōu)點(diǎn),但勞動(dòng)強(qiáng)度大,污染環(huán)境,危害工人健康;母模石膏既具有樹(shù)脂母模所具有的強(qiáng)度高、硬度大、光潔度好、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又由于石膏模具輕質(zhì),可以使勞動(dòng)強(qiáng)度降低,且石膏本身無(wú)毒、無(wú)味,不污染環(huán)境,不危害工人健康,石膏模具還可以回收利用,因此越來(lái)越多的生產(chǎn)廠家使用綠色環(huán)保的陶瓷母模石膏來(lái)代替樹(shù)脂母模。

        1 母模石膏的特點(diǎn)及研制方法

        1.1 母模石膏原料的選擇

        由于母模石膏經(jīng)常用來(lái)翻制工作模,需要其表面光潔度好、強(qiáng)度高、使用壽命長(zhǎng),故選擇純度較高、強(qiáng)度較高的石膏粉作為原料。

        在原料優(yōu)選中,筆者采用國(guó)內(nèi)山東某企業(yè)生產(chǎn)的液相法高強(qiáng)石膏粉和湖北某企業(yè)生產(chǎn)的固相法高強(qiáng)石膏粉作原料;對(duì)比樣采用臺(tái)灣永昌母模石膏作為目標(biāo)樣品,對(duì)比結(jié)果如表1所示。

        通過(guò)顯微照片可以發(fā)現(xiàn):液相法高強(qiáng)石膏粉的晶體結(jié)構(gòu)通常為柱狀結(jié)構(gòu)或針狀結(jié)構(gòu),因而強(qiáng)度高、吸水率較??;固相法石膏粉為片狀結(jié)構(gòu),因而強(qiáng)度低而且吸水率較大(如圖1、圖2、圖3、圖4所示)。

        圖1 磨細(xì)后的β半水石膏晶體照片

        圖2 磨細(xì)后的固相法α半水石膏晶體照片

        圖4 磨細(xì)后的液相法α半水石膏晶體照片

        由表1可以看出,山東某企業(yè)生產(chǎn)的液相法高強(qiáng)石膏粉指標(biāo)更接近臺(tái)灣母模石膏的指標(biāo),因而用液相法高強(qiáng)石膏粉作為原料進(jìn)行進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

        表1 固相法與液相法高強(qiáng)石膏粉的比較

        1.2 膨脹系數(shù)的控制

        由表1可以看出,相對(duì)于臺(tái)灣永昌母模石膏而言,無(wú)論是固相法高強(qiáng)石膏粉還是液相法高強(qiáng)石膏粉膨脹系數(shù)都較高,為了更好的控制石膏的膨脹系數(shù),筆者測(cè)試了經(jīng)常用作緩凝劑的檸檬酸鈉和用作促凝劑的細(xì)磨二水石膏對(duì)凝結(jié)膨脹率的影響,并自配了一種抑制膨脹復(fù)合添加劑1,其效果如表2所示。

        表2 液相法高強(qiáng)石膏粉的性能測(cè)試結(jié)果

        由表2可以看出:

        1)這2種添加劑在取值范圍內(nèi)對(duì)石膏凝結(jié)膨脹率影響不大。

        2)自配抑制膨脹復(fù)合劑1能有效抑制石膏的凝結(jié)膨脹率,可將石膏的凝結(jié)膨脹率從0.38%降低到0.07%,從而能將用液相法工藝生產(chǎn)的α石膏粉調(diào)制成低膨脹母模石膏。

        1.3 強(qiáng)度的控制

        為了提高母模石膏的強(qiáng)度,筆者利用減水劑對(duì)液相法α高強(qiáng)粉進(jìn)行了稠度、強(qiáng)度、膨脹率的實(shí)驗(yàn),其性能測(cè)試結(jié)果如表3所示。

        表3 液相法α高強(qiáng)石膏粉性能測(cè)試結(jié)果

        由表3可以看出:

        1)在稠度相同的情況下,SM減水增強(qiáng)效果顯著,阿拉伯樹(shù)膠粉雖然減水效果顯著,但強(qiáng)度卻有所下降,可能與其凝結(jié)時(shí)間有關(guān)。

        2)膨脹率隨著稠度的降低而升高,如需顯著提高強(qiáng)度,則SM為最佳。

        1.4 吸水率的控制

        由于母模石膏主要用來(lái)澆注石膏工作模,除對(duì)其強(qiáng)度有較高要求以外,還需要使其表面致密、光滑,否則由于其表面出現(xiàn)麻點(diǎn),則整個(gè)模具也就報(bào)廢了。但由于石膏制品是多孔結(jié)構(gòu),從表面到內(nèi)部都存在一個(gè)微細(xì)裂縫網(wǎng),有一個(gè)龐大的內(nèi)比表面積,當(dāng)這些裂縫被侵蝕時(shí),水就會(huì)順著裂縫及毛細(xì)孔進(jìn)到硬化體內(nèi)部,同時(shí)使硬化體中結(jié)晶接觸點(diǎn)發(fā)生溶解和再結(jié)晶,從而使其強(qiáng)度降低。因此,在保證石膏硬化體有較高的致密性的前提下,減少孔隙率和孔徑的大小,同時(shí)利用防水劑降低其吸水率,這樣才能提高其使用壽命。為此筆者分別使用了膠粉、水泥及自配的一種防水復(fù)合添加劑來(lái)降低吸水率,提高其表面光潔度,實(shí)驗(yàn)性能測(cè)試結(jié)果如表4所示。

        表4 防水復(fù)合添加劑性能測(cè)試結(jié)果

        從表4可以看出:

        1)加入水泥和膠粉都能在一定程度上降低吸水率,但加入水泥量大的表現(xiàn)更佳,同時(shí)水泥的加入也能降低石膏的膨脹率。

        2)復(fù)合添加劑2的加入不但能夠降低石膏的膨脹率,同時(shí)也能夠降低石膏的吸水率。

        1.5 母模石膏配方的調(diào)整

        通過(guò)對(duì)石膏粉、減水劑、抑制膨脹劑、防水劑的加入量進(jìn)行多次試驗(yàn)和配方的調(diào)整,終于研制出了適合市場(chǎng)需求的母模石膏粉,其性能指標(biāo)如表5所示。

        表5 母模石膏粉性能指標(biāo)

        2 結(jié)論

        1)研制高檔的母模石膏需要純度較高、結(jié)晶良好、強(qiáng)度較高的柱狀或針狀高強(qiáng)石膏粉。

        2)通過(guò)加入抑制膨脹復(fù)合添加劑1,可以明顯的降低石膏硬化體的膨脹率。

        3)通過(guò)減水劑的加入可以顯著的改善石膏硬化體的強(qiáng)度,但膨脹率也會(huì)變大。

        4)具有防水性能的復(fù)合添加劑2不但能夠起到降低吸水率的作用,并且具有一定的抑制石膏硬化體膨脹的作用。

        1 張旭,彭秀新,李士峰,等.高效復(fù)合型日用陶瓷石膏模型增強(qiáng)劑的研究.山東陶瓷,1997(1):13~17

        2 張秋霞,王北京.石膏表面硬化劑對(duì)超硬石膏模型機(jī)械性能影響的研究.鄭州大學(xué)學(xué)報(bào),2008(3):586~588

        3 郝卓,趙建華,王文忠,等.利用外加劑改善陶瓷用石膏模性能的研究.佛山陶瓷,2011(3):27~29

        4 陳化東,任允鵬,李潔,等.幾種添加劑對(duì)模型石膏性能的影響.現(xiàn)代技術(shù)陶瓷,2007(1):6~11

        5 張高科,謝毅,朱瀛波,等.減水劑對(duì)石膏微觀結(jié)構(gòu)及性能的影響.非金屬礦,2003(5):6~8

        6 王靜,桑曉明.不同添加劑對(duì)石膏模型性能的影響.河北理工學(xué)院學(xué)報(bào),2001(1):42~46

        7 周峻鵬,彭瑜,柳華實(shí).外加劑對(duì)石膏性能的影響.建材技術(shù)與應(yīng)用,2005(3):3~5

        TQ173.3

        B

        1002-2872(2011)09-0018-03

        王文忠(1975-),工程師;主要從事石膏粉體工藝研究。E-mail:zjh0978@126.com

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