一. 成型工艺选择
对模成型,即手工糊制,对模加压成型。
在阴模上糊制大部分厚度,在阳模上糊制小部分厚度,合模加压成型。
二. 模具
阴模:硅胶软模外加FRP或FRIM固定。
阳模:FRP
三. 成型原理及分析
在FRIM体系中,反应产物有三个:
1.5·1·8分子团
重要的稳定的结晶相,是构成FRIM的基本产物,是强度的保证。
2. 3·1·8分子团
不稳定相,对强度不利。
3. 氢氧化镁
中间过渡相,对强度不利。
反应可分为五个时期:
1.诱导前期
放热快,可持续5~10分钟,达到最大速率。
2.诱导期
放热率降低,反应减慢,可持续几小时。
3.加速期
放热率增长,反应加快,重新达到最大植。
4.中间期
放热率随时间延长而降低。
5.受控期
放热率逐渐稳定。
也可视为六个阶段:
溶解阶段、胶化阶段、凝胶阶段、再结晶阶段、干燥阶段、碳化阶段。
四.原料选择
1.氧化镁
选用煅烧菱镁矿而获得的轻烧粉,而不是煅烧白云石获得的灰粉。
目前市场上的氧化镁有三种:
氧化镁含量75%,又称75粉
氧化镁含量80%,又称80粉
氧化镁含量85%,又称85粉
最好选用80粉或85粉,含量大于90%的氧化镁是化工原料,不好选用。
选择氧化镁时,可按照以下标准:
① 细度越细越好,最低细度不小于170目,最好选用190~200目的产品;
② 活性氧化镁的含量应适中,一般为60%左右;
③ 过烧氧化镁含量应小于3%;
④ 氧化钙含量应小于2%;
⑤ 三氧化二铁含量应小于1.5%;
⑥ 氧化镁自出厂之日起,储运期不超过4个月,最好在3个月以内。
注意:
① 所购买的氧化镁要避免和空气接触;
② 可采用简易测定方法“水合测定法”测定氧化镁的活性含量。
2. 氯化镁
国内的氯化镁主要有两个来源:
① 沿海地区的盐场副产品,称卤片,黄色片状,氯化镁含量为45%左右;
② 青海湖产品,称卤块,白色颗粒状或块状,氯化镁含量为44%~45%。
氯化镁选材标准:
① 氯化镁含量不小于44%;
② 氯化钠含量不大于1%,氯化钠和氯化钾总含量不大于2%;
③ 氯化钙含量不大于1%;
④ 硫酸镁含量不大于3%。
3. 填料(其中百分数以氧化镁为基数)
活性填充料是仅次于氧化镁和氯化镁溶液的第三大材料,可有效的改善FRIM的性能和降低成本。下面有几种选择:
选择一:2%多磷酸钠 + 3%硅灰 +6%粉煤灰,采用“预搅拌工艺”。此法可有效降低变形性、提高FRIM的抗水性、降低成本,但有一个缺点,就是产品成黑色,如果对颜色不做过多要求,可采用此方法。
选择二:2%多磷酸钠 + 3%硅灰+ 5%漂珠,可有效降低产品密度,增强抗水性,降低变形性,产品为白色。所谓漂珠,就是从火力发电厂的粉煤灰中提取的空心铝硅玻璃体,市场上漂珠有供不应求的状况,价格不便宜,而且质量普遍不高。如果漂珠来源稳定,质量可靠而且价格合理,可选用此方法。
选择三:收购FRP厂切割下的FRP边角料,研磨成粉,加入量为6%左右。可有效提高FRIM的强度,降低成本。目前FRP厂的边角料大部分是交钱请垃圾回收站处理,因此,收购FRP边角料,可降低成本。
选择四:将自厂在生产中产生的废料和报废产品打碎,研磨成粉,细度为用0.8毫米方孔筛筛余率不超过5%。可以提高产品强度、耐水性能。
五.提高抗水性措施
FRIM的抗水性一般用软化系数K来衡量: K = P1 / P0
其中P1指浸水48小时后的抗弯强度,P0指浸水前的软化系数,软化系数K应小于1,最大值为1,也有大于1的特殊情况。国标JC646—1996中合格品的软化系数定为0.7,不过,很多生产厂家达不到这个要求。
增强抗水性的措施:
① 氧化镁的活性要适中,太大会降低抗水性;
② 氧化镁的细度应越细越好;
③ 在“填料”节中已提到,“选择一和选择二”可提高FRIM抗水性;
④ 若抗水性达不到要求,可添加脲醛树脂或正磷酸盐来提高抗水性。最好不要采用磷酸作为抗水剂,因为磷酸会使固化时间延长,影响生产效率。
六. 抗膨胀和抗变形措施
FRIM在固化过程中,体积膨胀,这是其固有的特性,28天的线膨胀率为0.06%,120天的膨胀率为0.12%,120~150天才稳定。
抗膨胀措施:
① 养护期避免潮湿养护;
② 入砂、石料。
抗变形措施:
① 控制原料中氧化钙和过烧氧化镁的含量,已在前面提及;
② 控制原料中三氧化二铁的含量,非常重要;
③ 前面“填料”节中选择一和选择二已可降低变形性;
④ MgO/MgCl2分子比控制好;
⑤ 采用“预水化工艺” ;
⑥ 加入调热剂水杨酸或酒石酸;
⑦ 养护温度最好控制在18~25℃自然养护,若加热养护,温度不可以大于50℃(加热配料法除外);
⑧ 可将产品设计成带翻边或异形或加大厚度或加入预埋件;
⑨ 料的搅拌一定要均匀,不可产生夹生料,最好使用剪切式搅拌机搅拌。
七.抗返潮和反卤措施
返潮看似出水,实为吸水。FRIM中残存的MgCl2会吸附空气中的水蒸汽形成水,而水又将FRIM中的氢氧根离子吸收变成黏性的碱溶液称为返卤。
措施:
① 将成型的产品用涤纶薄膜覆盖上;
② 将产品放在桌子上或架子上,不要放在地面上,因为地面空气的湿度比空中的湿度大;
③ 加入添加剂,在抗水性添加剂中已提到,其实,产品能做到防水也就基本上解决了返潮和返卤;
④ 浸渍疏水材料(成本高)。
八.抗泛霜措施
FRIM在不同时期,会泛不同的霜,有氯化钠霜、水氯镁石霜、5·1·8霜、1·1·2·6霜。
措施:
① 调整好原料配比
② 加入添加剂;
③ 选择最佳养护制度。
实际上,同过填料和其它添加剂的加入,已能将FRIM的毛细孔封闭,也能解决泛霜。
九. 提高稳定性和抗开裂措施
产品合格标准:自然养护条件下,试饼7天内不开裂,视为稳定性合格,或28天后,浸入室温水中,试饼3天内不开裂,也视为稳定性合格。
提高稳定性措施:
① 原料的选择控制上,前面已经提到;
② MgO/MgCl2分子比为10左右,可以为13左右,有利于强度;
③ 加入添加剂,如柠檬酸。
④ 搅拌要均匀,使用剪切式切割机,避免夹生料的产生。
十.增强材料
选择① 0.2MM或0.4MM大孔眼玻纤布,或粗纱,用量为氧化镁的4%左右;
选择② 用锯沫、竹纤维等。
十一.原料配制
MgO/MgCl2/H2O比例:
MgO/MgCl2/H2O应采用较高的分子比,例如12:1:18,以利于产生5·1·8相分子团。
氧化镁的“预水化工艺”:
预水化可提高产品的耐水性、抗变形性和强度。
MgCl2溶液(卤水)的配制:
制品的防潮性与卤水的加入量及卤水的浓度有很大关系,应控制卤水的波美度在20°至30°之间,不可大于30°,通常为27°。可按照卤:水=55:45配制,此时波美度在27°左右,若低于27°,加些MgCl2,反之加水,调到需要的浓度。也可根据公式144.3/(144.3±波美度)来计算卤水浓度。水灰H2O/MgCl2质量比的标准定位为0.37,但实际上,为了方便操作,通常作到0.85,延长了固化时间,最好做到0.5~0.7。
FRIM浆料的配制:
FRIM的用液量即MgCl2溶液(卤水)的用量。配料时,卤水可按照氧化镁的60~70%加入,要“先粗加,后微调”,以方便操作为佳(操作要先搅拌后再用)。在微调时,注意卤水不可多加,否则再加氧化镁就会造成比例失调。因此,微调特别敏感,要控制好。冬天增加卤水用量,夏天减少卤水用量。FRIM的稠度可用锥形稠度仪来测试,当H值在18±1MM时,FRIM的稠度定为标准稠度,但是在实际生产中,通常把稠度控制在标准稠度的1.1~1.2倍。
FRIM浆料在混合搅拌后,形成了一种粘稠的浆料:
① 1h后胶化,有触变性,便于操作,使表面具有平顺性;
② 2h后,出现了5·1·8相特征,稠度增加;
③ 15h内稳定增长,此后转慢;
④ 20h固化后,成为白色均匀,具有光泽的人造石,具备一定的强度。
室温配料、室温固化周期太长,可采用“加热配料法”减少固化周期。
十二.抗压强度分析
在FRIM成型以后的前3天,MgO/MgCl2分子比比H2O/MgCl2分子比影响大,更为重要,MgO/MgCl2分子比的增大有利于FRIM的强度,但是FRIM浆料的稠度也会增大,所以要以有利于糊制为主;而7天后,H2O/MgCl2分子比比MgO/MgCl2分子比影响大,更为重要,H2O/MgCl2分子比越大,FRIM的毛细孔径也就越大。因此,3天前,FRIM的强度首先取决于相组成,其次取决于孔结构,而7天后,FRIM的强度首先取决于孔结构,其次取决于相组成。
十三.产品养护
① 自然养护,冬天不能低于15℃;
② 加温养护,温度不能大于50℃;
③ 控制好空气湿度,勿干燥勿潮湿,湿度适中,地面勿洒水;
④ 养护时,产品最好防在桌子或架子上,不要放在地面上。