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

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）

陶瓷行業把用來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脂母模和水泥母模的強度、硬度、光潔度、使用壽命等工藝要求，同時可以降低工人勞動強度，降低環境污染，不危害工人健康，還可以回收再利用。筆者采用國內液相法高強石膏粉為原料，通過自配的抑制膨脹復合添加劑1有效抑制石膏的凝結膨脹率；通過減水劑的加入可以明顯的改善石膏硬化體的強度；復合添加劑2的加入可以降低吸水率，提高石膏表面光潔度。經過對實驗原料膨脹系數、強度和吸水率的調整實驗，研制的陶瓷母模石膏達到臺灣母模石膏粉的指標。

陶瓷母模石膏液相法高強石膏粉膨脹系數吸水率配方研究

前言

母模石膏（英文名稱為Case mould plaster）廣泛應用于陶瓷行業，主要用來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）。現階段應用于陶瓷行業的母模主要有石膏母模和樹脂母模，另外有少量的水泥母模和金屬母模等，這些一般很少使用。樹脂母模雖然具有強度高、硬度大、光潔度好、使用壽命長、可以回收等優點，但勞動強度大，污染環境，危害工人健康；母模石膏既具有樹脂母模所具有的強度高、硬度大、光潔度好、使用壽命長等優點，同時又由于石膏模具輕質，可以使勞動強度降低，且石膏本身無毒、無味，不污染環境，不危害工人健康，石膏模具還可以回收利用，因此越來越多的生產廠家使用綠色環保的陶瓷母模石膏來代替樹脂母模。

1 母模石膏的特點及研制方法

1.1 母模石膏原料的選擇

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

在原料優選中，筆者采用國內山東某企業生產的液相法高強石膏粉和湖北某企業生產的固相法高強石膏粉作原料；對比樣采用臺灣永昌母模石膏作為目標樣品，對比結果如表1所示。

通過顯微照片可以發現：液相法高強石膏粉的晶體結構通常為柱狀結構或針狀結構，因而強度高、吸水率較小；固相法石膏粉為片狀結構，因而強度低而且吸水率較大（如圖1、圖2、圖3、圖4所示）。

圖1 磨細后的β半水石膏晶體照片

圖2 磨細后的固相法α半水石膏晶體照片

圖4 磨細后的液相法α半水石膏晶體照片

由表1可以看出，山東某企業生產的液相法高強石膏粉指標更接近臺灣母模石膏的指標，因而用液相法高強石膏粉作為原料進行進一步試驗研究。

表1 固相法與液相法高強石膏粉的比較

1.2 膨脹系數的控制

由表1可以看出，相對于臺灣永昌母模石膏而言，無論是固相法高強石膏粉還是液相法高強石膏粉膨脹系數都較高，為了更好的控制石膏的膨脹系數，筆者測試了經常用作緩凝劑的檸檬酸鈉和用作促凝劑的細磨二水石膏對凝結膨脹率的影響，并自配了一種抑制膨脹復合添加劑1，其效果如表2所示。

表2 液相法高強石膏粉的性能測試結果

由表2可以看出：

1）這2種添加劑在取值范圍內對石膏凝結膨脹率影響不大。

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

1.3 強度的控制

為了提高母模石膏的強度，筆者利用減水劑對液相法α高強粉進行了稠度、強度、膨脹率的實驗，其性能測試結果如表3所示。

表3 液相法α高強石膏粉性能測試結果

由表3可以看出：

1）在稠度相同的情況下，SM減水增強效果顯著，阿拉伯樹膠粉雖然減水效果顯著，但強度卻有所下降，可能與其凝結時間有關。

2）膨脹率隨著稠度的降低而升高，如需顯著提高強度，則SM為最佳。

1.4 吸水率的控制

由于母模石膏主要用來澆注石膏工作模，除對其強度有較高要求以外，還需要使其表面致密、光滑，否則由于其表面出現麻點，則整個模具也就報廢了。但由于石膏制品是多孔結構，從表面到內部都存在一個微細裂縫網，有一個龐大的內比表面積，當這些裂縫被侵蝕時，水就會順著裂縫及毛細孔進到硬化體內部，同時使硬化體中結晶接觸點發生溶解和再結晶，從而使其強度降低。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合添加劑來降低吸水率，提高其表面光潔度，實驗性能測試結果如表4所示。