高性能无机复合材料古雕防火装饰门制作工艺


1 引 言
  高性能无机复合材料是以氧化镁和氯化镁溶液制成的水泥浆料为基体,玻璃纤维为增强材料,经一定工艺复合而制成的一种复合材料,也称无机玻璃钢。
  50年代末到70年代初,在国内不少地区曾用该种复合材料做门窗框、包装箱、波形瓦、地板砖、烟道等,但由于一些技术难题尚未解决,产品的强度低,耐水性差,出现翘曲变形、裂纹、表面吸潮返卤等现象,影响了产品的正常使用。
  80年代后,不少单位用竹筋、锯末、珍珠岩和玻璃纤维增强氯氧镁复合材料制造了不少新的产品,这一时期的产品仍然存在不少问题,在一些技术难题上没有突破性进展。为此将这种复合材料列入“七五”攻关计划。“八五”期间,国内许多学者、工程技术人员,对无机复合材料的力学性能、介面状态、耐水、翘曲变形、吸潮返卤及纤维被浸蚀、裂纹、潮解风化等问题,进行了大量系统的研究,并从原材料选择、工艺配比、生产工艺、制品的养护等方面作了深入的探讨,基本上解决了无机复合材料存在的诸多弊病,使我国无机复合材料研究和产品开发有了突破性进展。
  近年来,已开发了不少实用的新产品,如古雕防火装饰门、通风管道、高位水箱、落水管、耐磨地砖、轻质墙板、天花板、压力管、波形瓦、冷却塔壳体、拉圾道、粮仓、无烟灶台、活动房屋以及各种规格的装饰板等。本文着重介绍古雕防火装饰门的制作工艺。
2 原材料选择
  (1)氧化镁选择
  外观为白色或浅黄色粉末,比重为3.15左右,容重比水泥稍轻,为800~900kg/m3,是用富含碳酸镁的菱镁矿在800℃左右的高温下煅烧,使其分解成氧化镁,然后磨细而成的气硬性胶凝材料,氧化镁含量的高低决定该轻烧粉的质量,含量越高,质量越好;一般生产高质量的氯氧镁复合材料,要求氧化镁含量不低于90%,细度不低于170目,初凝不早于40min,终凝不迟于7h,烧失量<10%。
  确定配比量的氧比镁,应明确活性含量,即能在常温18℃~35℃和特定的时间内发生水化反应而胶凝结硬。故在采购氧化镁的时候,应特别注意以下几点:
  ①要了解生产厂家是否是旋密、采用气或油煅烧,矿石质量、化验设施是否齐备等;
  ②氧化镁容易吸潮,吸收空气中的水份形成氢氧化镁,造成结块,活性降低,影响产品的机械强度与使用性能,所以轻烧粉应采用密封包装、外面为编织袋,内用塑料袋包装,并保证运输和储存时干燥;存放时间不允许超过三个月。
  (2)氯化镁(MgCl2.6H2O)
  氯化镁主要是含有6个结晶水和少量4个结晶水的晶体,它是制盐的副产物。由盐卤(精制MgCl2)提炼而得,含量必须大于55%。杂质KCl和NaCl含量不大于2%,MgSO4和CaSO4不大于2%。
  卤干、卤块不宜选用,钠盐含量过高会使制品的性能降低,而且容易返霜,一般精制氯化镁,钠盐含量较低。
  氯化镁为白色或无色结晶,味苦,吸潮性极强,比重1.56,118℃分解,易溶于水和乙醇。
  (3)玻纤方格布
  它在制品中起增强作用,应注意二个问题,一是它的形态,二是它的质地。形态必须是绞织的,其规格为50tex4根,经纬密度为3×3(根/cm),如经纬太稀或不是绞织的,容易使制品局部无玻纤布而导制产品强度低和变形。它的质地要求无碱或中碱,好无碱,高碱慎用。
3 模板的制作
  制作一个高质量的古雕防火装饰门板,其模板的制作质量是至关重要的一环。模板常采用如下两种制作方法:
  (1)按一般玻璃钢产品制模法:先按门的设计尺寸和花纹图案制木模或石膏模,再在其上翻制玻璃钢模;
  (2)采用塑钢皮制模板:
  选用的塑钢皮应:①花纹图案完整、清晰,适合使用要求;②表面光滑平整;③外形尺寸与门板的规格尺寸相符。
  制作工艺为:
  将塑钢皮平放在一块刨花板上(规格为2440×1220×19mm),花纹凸面向上,在塑钢皮四周钉上木条(木条规格为2cm厚,3cm宽),其尺寸略大于门板的尺寸。然后在木框内灌注玻纤复合材料或石膏、水泥,待其凝胶、干燥,将整板翻面,置于一平台上,在塑钢皮四周边上,钉上一层三合板宽条,并粘一层封箱纸即可。此种制模板的方法简单、方便、质量好。
4 原材料配制工艺
4.1 卤液配制
  卤液配方如下:
  氯化镁∶自来水∶软水剂∶改性助剂(A)
=100∶50∶2.5∶1.8
  在大容器中搅拌溶化,用波美计测波美度,气温在15℃以下,波美度为29~30度;气温在15~25℃,波美度为27~28度;气温25~28℃,波美度25~26度;气温在30℃以上,波美度为22~23度;波美度高加水,反之加氯化镁,达到标准即可备用。
4.2 配料
  原料配方如下:
  氧化镁∶卤液∶增强粉∶改性助剂(B)∶分散剂
=100∶50∶1.3∶5∶0.7
4.3 配制工艺
  (1)浆料调制的工艺流程图如图1。
   
  (2)搅拌是工艺控制过程中的重要一环,为了达到充分分散粉末填料,得到均匀浆料体系的目的,可采用电动搅拌,搅拌速度为100~150r/min,搅拌时间宜控制在20min左右。
5 制作工艺
5.1 生产工艺流程图如图2所示
  
5.2 制作
  在模板上涂擦脱模剂(蜡、皂类或它们的混合液),待干燥30min,即可施工。先倒部分浆料至花形中,为了增强花形的强度,可在浆料中拌入约3%的短切纤维(长度约6~12mm),用泥工板子将浆料刮平(浆料不宜太多,花形填满即可),排除空气。铺一层玻纤网格布,拉直放平,倒上剩余料,刮平,再铺一层同样的网格布,再刮平,使网格布浸入浆料中即可。再用直径约Φ200mm外包橡胶的钢辊压平、压光,干燥24h。
5.3 脱模
  待干燥24h后,用手指轻划,以不出现划痕为干燥标准,否则,必须再干燥。如发现有粘模情况或脱模时花型损坏,则是本身干燥固化不实所至。或采取延长脱模时间,或是调整配方,增加氯化镁量或减少填料。
5.4 养护
  产品的养护是质量控制的一个重要环节。刚脱模的产品只干燥了40%,水化反应进行了不到一半,因此脱模后的产品在养护期不能层层叠放,否则,使制品在水化反应期间,湿度不能散发而导致产品酥脆;夏天养护10天,冬天养护20天后方可叠放。脱模后的制品应花纹向上用架子单独放好,存放温度不超过40℃,若用烘房,温度应控制在20℃~35℃之间。好是保湿养护。
5.5 整体门制作
  先按照门的外形尺寸制作一木框,安装门锁的位置予设大块木板,在门的正面用聚氨酯高粘高强胶粘贴古雕花纹无机复合材料板,并加压贴牢,其门的反面粘贴玻璃纤维增强氯氧镁水泥建筑装饰板,待两面板粘牢固化后,可对整门抛光,后喷涂聚酯王漆。
6 结束语
  我国每年需要门板约1.2~1.8亿m2,市场巨大。用高性能无机复合材料制作的防火装饰门板,可带有浮雕图案,立体感觉高雅华贵并具有隔热、耐温、防火等优异性能,水浸48h不变形,梅雨季节,无翘曲变形,特别适用于现代化高层建筑及住宅建筑。其生产成本低,可以节约大量木材,保护生态环境,值得大力发展、推广应用。