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        硅藻土質(zhì)注漿產(chǎn)品的研究

        2020-06-29 03:23:56
        山東陶瓷 2020年2期

        周 瑞

        (江蘇省陶瓷研究所有限公司,宜興214221)

        1 前言

        2 實驗過程

        硅藻土是一種硅質(zhì)巖石,主要分布在中國、美國、日本、丹麥、法國、羅馬尼亞等國,是一種生物成因的硅質(zhì)沉積巖,它主要由古代硅藻的遺骸所組成,其化學(xué)成分以SiO2為主。硅藻土具有細膩、松散、質(zhì)輕、多孔、吸著力和滲透性強、顆粒細小等特點。因硅藻土有諸多有利特點,所以硅藻土用途也較廣泛。

        本公司生產(chǎn)目前主要以傳統(tǒng)陶瓷為主,日用餐具、砂鍋和部分花盆為主體,隨著市場的變化,傳統(tǒng)陶瓷已經(jīng)很難適應(yīng)市場的需要,同時根據(jù)市場的反應(yīng)和部分客戶的需求,這就需要新的產(chǎn)品來填充市場,受前期本公司做的踏腳磚啟發(fā),本研究主要研究利用硅藻土,制備出適用于生產(chǎn)注漿料吸水率大于30%高吸水的注漿產(chǎn)品,如牙刷筒、肥皂盒等一些具有高吸水率的產(chǎn)品用于日常生活,本項目產(chǎn)品的研制開發(fā),將為公司填補一項技術(shù)空白,還可以給公司增加一個新的產(chǎn)品品種。

        2.1 坯用原料

        根據(jù)坯體燒成溫度和性能要求,選用礦物原料和化工原料兩大類,礦物原料主要有馬跡泥、長石,石英、蘇州土、木節(jié)土、硅藻土等,化工原料有碳酸鈣、碳酸鋇等。坯用原料化學(xué)成分見表1。

        2.2 坯料制備及主要工藝參數(shù)

        以現(xiàn)有的注漿產(chǎn)品配方為參考基礎(chǔ),初步擬定配方,通過添加電解質(zhì)來改善泥漿的性能。工藝參數(shù)見表2。

        添加的電解質(zhì)主要是水玻璃和碳酸鈉,碳酸鈉可以獲得水分疏散快的泥漿,因而使成形速度得以加快,但坯體的強度較低。用水玻璃則可增加泥漿的流動性同時可以得到致密度較高,強度大的坯體,所以混合使用效果比較好。

        表2 工藝參數(shù)

        表1 坯用原料化學(xué)成分(wt%)

        表3 料配方(wt%)

        表4 硅藻土加入量等對材料性能的影響

        2.3 成形方法

        采用注漿成形,首先用海綿擦干凈牙刷插和肥皂盒石膏模型表面,避免灰塵等雜質(zhì)帶入模型內(nèi),將球磨好的漿料倒入模具中等待15分鐘,由于石膏模的吸水作用在模型內(nèi)表面會形成薄薄的泥層,一般厚度控制在5毫米左右,然后倒出多余的漿料,等待60分鐘后進行脫模,脫模后放置平整的地方進行干燥即可。

        2.4 實驗結(jié)果

        確定配方見表3。材料性能指標(biāo)測試:吸水率31%,抗折強度 8MPa。

        3 討論與分析

        3.1 硅藻土加入量對注漿產(chǎn)品性能的影響

        具體試驗中:硅藻土的使用比例分別為5%、15%、25%、35%、45%、55%,采用注漿制備工藝制成樣品,測試其抗折強度、吸水率。硅藻土加入量等對材料性能的影響見表4。

        由表4可以看出,樣品從1→4,隨著樣品中硅藻土含量的增加,材料的吸水率升高,抗折強度降低。分析其原因:隨著材料中硅藻土使用比例的升高,材料中微孔增多,材料體積密度降低,材料的吸水率提高,而材料的強度下降。

        樣品從5→6,隨著硅藻土含量的增加,材料的吸水率降低。分析其原因:由于硅藻土中含有較多的低熔性雜質(zhì),隨著材料中硅藻土比例的提高,低熔物含量增加,導(dǎo)致材料的收縮明顯提高,硅藻土增加帶來的孔體積的增加被材料的燒成收縮所消耗,材料的體積密度也同時提高,材料的吸水率降低,材料的強度上升。

        表5 粘土加入量對材料性能的影響

        表6 燒成溫度對材料性能的影響

        考慮到泥漿的性能,硅藻土含量過多,泥漿的觸變性太大,不利于回漿,最終確定硅藻土的加入量在15%~25%比較合適,材料的吸水率和抗折強度達到要求。

        3.2 粘土加入量等對材料性能的影響

        具體試驗中:粘土(蘇州土2號機選)的使用比例分別為5%、15%、20%、25%、30%;采用相同的制備工藝制成樣品,測試其抗折強度及吸水率,粘土加入量對材料性能的影響見表5。

        從表中可以看出,隨著樣品中粘土含量的增加,材料的抗折強度升高,吸水率降低。分析其原因:隨著材料中粘土使用比例的升高,材料中氧化鋁含量增多,材料中形成的莫來石相增加,材料的強度提高;氧化鋁含量增多導(dǎo)致材料的體積密度的增加,導(dǎo)致材料的吸水率降低。

        綜合考慮,黏土的加入量在15%左右比較合適,材料的強度和吸水率和泥漿的性能都符合需求。

        3.3 燒成溫度對材料性能的影響

        同一個配方,樣品不同燒成溫度對材料性能的影響見表6。

        從表6可以看出,隨著溫度的升高,抗折增加,吸水率降低。分析原因:隨著燒成溫度的提高,坯體中的液相量逐漸增加,液相量的粘度不斷降低,氣孔被熔體逐漸填充,坯體發(fā)生劇烈的收縮。隨著高溫液相逐漸填充空隙,氣孔率明顯降低,坯體開始致密化,坯體的抗折強度也逐漸提高。

        隨著溫度的升高,液相的形成和體積收縮而使氣孔率逐漸的降低,材料致密度 變高,氣孔少,吸水的空隙就相對的少,吸水率就降低。

        3.4 泥漿的性能對產(chǎn)品的影響

        泥漿要具有好的流動性,保證成形時泥漿可以充滿模型的各個部位,控漿后得到的坯體表面平滑光潔,并且可以避免或者減少注件氣泡,缺泥等缺陷。同時要有合適的觸變性。觸變性太大,坯體脫模后稍微震動就會變形和軟塌。觸變性太小,模內(nèi)難以形成一定厚度的坯體,脫模也困難。泥漿要具有一定的滲透性,從而加快泥漿中水分向模型中的擴散,提高成形的速度,滲透性太差,會延長成坯時間,容易粘模,脫模困難。

        4 結(jié)論

        通過電解質(zhì)的加入,利用注漿成形的方式,硅藻土的含量在15%~25%之間,可以制備出含水率大于30%,抗折強度大于6MPa的牙刷插等日用陶瓷產(chǎn)品。

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