陶瓷母模石膏的工艺配方研究＊

王文忠 赵建华

（山东金信新型建材有限公司 山东 平邑 273305）

陶瓷母模石膏的工艺配方研究＊

王文忠 赵建华

（山东金信新型建材有限公司 山东 平邑 273305）

陶瓷行业把用来浇注石膏模的模型称为母模，用石膏做母模材料不仅可以满足树脂母模和水泥母模的强度、硬度、光洁度、使用寿命等工艺要求，同时可以降低工人劳动强度，降低环境污染，不危害工人健康，还可以回收再利用。笔者采用国内液相法高强石膏粉为原料，通过自配的抑制膨胀复合添加剂1有效抑制石膏的凝结膨胀率；通过减水剂的加入可以明显的改善石膏硬化体的强度；复合添加剂2的加入可以降低吸水率，提高石膏表面光洁度。经过对实验原料膨胀系数、强度和吸水率的调整实验，研制的陶瓷母模石膏达到台湾母模石膏粉的指标。

陶瓷母模石膏 液相法高强石膏粉 膨胀系数 吸水率 配方研究

前言

母模石膏（英文名称为Case mould plaster）广泛应用于陶瓷行业，主要用来浇注石膏模的模型称为母模，它包括底模与模围（或型心与模围）。现阶段应用于陶瓷行业的母模主要有石膏母模和树脂母模，另外有少量的水泥母模和金属母模等，这些一般很少使用。树脂母模虽然具有强度高、硬度大、光洁度好、使用寿命长、可以回收等优点，但劳动强度大，污染环境，危害工人健康；母模石膏既具有树脂母模所具有的强度高、硬度大、光洁度好、使用寿命长等优点，同时又由于石膏模具轻质，可以使劳动强度降低，且石膏本身无毒、无味，不污染环境，不危害工人健康，石膏模具还可以回收利用，因此越来越多的生产厂家使用绿色环保的陶瓷母模石膏来代替树脂母模。

1 母模石膏的特点及研制方法

1.1 母模石膏原料的选择

由于母模石膏经常用来翻制工作模，需要其表面光洁度好、强度高、使用寿命长，故选择纯度较高、强度较高的石膏粉作为原料。

在原料优选中，笔者采用国内山东某企业生产的液相法高强石膏粉和湖北某企业生产的固相法高强石膏粉作原料；对比样采用台湾永昌母模石膏作为目标样品，对比结果如表1所示。

通过显微照片可以发现：液相法高强石膏粉的晶体结构通常为柱状结构或针状结构，因而强度高、吸水率较小；固相法石膏粉为片状结构，因而强度低而且吸水率较大（如图1、图2、图3、图4所示）。

图1 磨细后的β半水石膏晶体照片

图2 磨细后的固相法α半水石膏晶体照片

图4 磨细后的液相法α半水石膏晶体照片

由表1可以看出，山东某企业生产的液相法高强石膏粉指标更接近台湾母模石膏的指标，因而用液相法高强石膏粉作为原料进行进一步试验研究。

表1 固相法与液相法高强石膏粉的比较

1.2 膨胀系数的控制

由表1可以看出，相对于台湾永昌母模石膏而言，无论是固相法高强石膏粉还是液相法高强石膏粉膨胀系数都较高，为了更好的控制石膏的膨胀系数，笔者测试了经常用作缓凝剂的柠檬酸钠和用作促凝剂的细磨二水石膏对凝结膨胀率的影响，并自配了一种抑制膨胀复合添加剂1，其效果如表2所示。

表2 液相法高强石膏粉的性能测试结果

由表2可以看出：

1）这2种添加剂在取值范围内对石膏凝结膨胀率影响不大。

2）自配抑制膨胀复合剂1能有效抑制石膏的凝结膨胀率，可将石膏的凝结膨胀率从0.38%降低到0.07%，从而能将用液相法工艺生产的α石膏粉调制成低膨胀母模石膏。

1.3 强度的控制

为了提高母模石膏的强度，笔者利用减水剂对液相法α高强粉进行了稠度、强度、膨胀率的实验，其性能测试结果如表3所示。

表3 液相法α高强石膏粉性能测试结果

由表3可以看出：

1）在稠度相同的情况下，SM减水增强效果显著，阿拉伯树胶粉虽然减水效果显著，但强度却有所下降，可能与其凝结时间有关。

2）膨胀率随着稠度的降低而升高，如需显著提高强度，则SM为最佳。

1.4 吸水率的控制

由于母模石膏主要用来浇注石膏工作模，除对其强度有较高要求以外，还需要使其表面致密、光滑，否则由于其表面出现麻点，则整个模具也就报废了。但由于石膏制品是多孔结构，从表面到内部都存在一个微细裂缝网，有一个庞大的内比表面积，当这些裂缝被侵蚀时，水就会顺着裂缝及毛细孔进到硬化体内部，同时使硬化体中结晶接触点发生溶解和再结晶，从而使其强度降低。因此，在保证石膏硬化体有较高的致密性的前提下，减少孔隙率和孔径的大小，同时利用防水剂降低其吸水率，这样才能提高其使用寿命。为此笔者分别使用了胶粉、水泥及自配的一种防水复合添加剂来降低吸水率，提高其表面光洁度，实验性能测试结果如表4所示。

表4 防水复合添加剂性能测试结果

从表4可以看出：

1）加入水泥和胶粉都能在一定程度上降低吸水率，但加入水泥量大的表现更佳，同时水泥的加入也能降低石膏的膨胀率。

2）复合添加剂2的加入不但能够降低石膏的膨胀率，同时也能够降低石膏的吸水率。

1.5 母模石膏配方的调整

通过对石膏粉、减水剂、抑制膨胀剂、防水剂的加入量进行多次试验和配方的调整，终于研制出了适合市场需求的母模石膏粉，其性能指标如表5所示。

表5 母模石膏粉性能指标

2 结论

1）研制高档的母模石膏需要纯度较高、结晶良好、强度较高的柱状或针状高强石膏粉。

2）通过加入抑制膨胀复合添加剂1，可以明显的降低石膏硬化体的膨胀率。

3）通过减水剂的加入可以显著的改善石膏硬化体的强度，但膨胀率也会变大。

4）具有防水性能的复合添加剂2不但能够起到降低吸水率的作用，并且具有一定的抑制石膏硬化体膨胀的作用。

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TQ173.3

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1002－2872（2011）09－0018－03

王文忠（1975－），工程师；主要从事石膏粉体工艺研究。E－mail：zjh0978@126.com