石膏刨花板模压成型实验

4.4.1 实验目的

（1）了解石膏刨花板的基本配方组成及各组分的作用。

（2）掌握石膏刨花板的制作方法。

（3）进一步熟悉平板硫化机的基本结构，掌握其使用方法。

4.4.2 实验原理

石膏刨花板是以熟石膏（半水石膏）为胶凝材料，木质刨花碎料（木材刨花碎料和非木材植物纤维）为增强材料，外加适量的水和化学缓凝剂，经搅拌形成半干性混合料，再在成型压机内2.0～3.5MPa的压力下成型，并维持在受压状态下完成石膏与木质材料的固结所形成的板材。

在石膏刨花板制作过程中，缓凝剂的作用十分重要，其种类、用量对石膏刨花板的性能都有显著影响。石膏刨花板所用缓凝剂有多种，其中柠檬酸是一种较常用、较重要的有机缓凝剂。

柠檬酸为三元有机酸，存在如下三级离解平衡：

H3Cit＝H＋＋H2Cit﹣（pH≈3.5）

H2Cit﹣＝H＋＋HCit2﹣（pH≈5.0）

HCit2﹣＝H＋＋Cit3﹣（pH≈8.5）

在不同p H下，电离出的质子数不相同，形成的化合物也不尽相同。作为缓凝剂，它能与石膏浆体中的钙离子结合形成柠檬酸钙六元环状螯合物，因为螯合物的存在，有效地抑制了液相中Ca2＋的剧烈消耗，因而柠檬酸具有较强的缓凝作用。此作用使得石膏晶体由径向生长转变成横向生长，且随着柠檬酸使用量的增加，二水石膏晶体长度方向的尺寸逐渐减小，而宽度方向的尺寸不断变大，其形貌由最初的针状不断转变成短柱状。

石膏刨花板的生产方法有湿法、干法和半干法三种，其中半干法具有节能、节水和确保质量、无污染、无废水排放等优点，故目前现行的生产工艺中也多采用半干法来生产石膏刨花板。

石膏刨花板同时具有纸面石膏板和普通刨花板的优点，但和传统刨花板、中密度纤维板相比，其板材强度较高，可以像木材一样进行锯、刨、钻、铣、钉等加工，尺寸稳定性好，施工中破损率低，且无游离甲醛等有害气体释放。另外，石膏刨花板还具有较好的防火、防水、隔热、隔音等性能，其热传导损失、吸热和导温性小于黏土砖，热阻大于黏土砖。石膏刨花板的生产能耗仅为黏土砖的1/2，且质轻，可大幅度降低建筑物自重，运输成本也低，因此作为轻质绿色环保建材，适用作公用建筑与住宅建筑的隔墙、吊顶、复合墙体基材等；同时，石膏刨花板表面可贴壁纸、壁布或涂刷涂料，在一些场合，为了提高墙面装饰档次，可对石膏刨花板表面进行深加工，铺贴刨切薄木、PVC薄膜等装饰材料，因此在建筑装饰工程中被广泛应用于天花板、隔墙板和内墙装修。

4.4.3 仪器与原料

本实验所用仪器主要为平板硫化机、带搅拌装置的混合箱、模具、电子天平，主要原料为建筑石膏、刨花、钙标准试剂、氢氧化钠、柠檬酸。

4.4.4 实验步骤

（1）分别称取石膏m g、刨花0.3m g、水0.4m g及柠檬酸0.05m g。

（2）将柠檬酸溶于水中，配制成柠檬酸水溶液。

（3）利用NaOH调节柠檬酸水溶液的pH至7～8。

（4）将称量好的刨花加入到带搅拌装置的混合箱中，然后将调节好p H的柠檬酸水溶液加入到刨花中，搅匀后加入石膏，并再次搅拌均匀。

（5）利用手工将上述混合料逐层均匀铺放在模具中，形成板坯。

（6）将模具连同板坯一道移送至平板硫化机的下模板上。

（7）打开平板硫化机电源，使下模板带着模具一同上升；当模具顶部接近上模板时，适当降低上升速度，至模具完全被模压在上、下模板之间。(www.xing528.com)

（8）升压至2.0～3.5MPa，并在此压力下常温模压2～3h。

（9）达到预定的模压时间后，松开压力，使下模板带着模具缓缓下降至原位。

（10）从模板间移出模具，并从模具中取出石膏刨花板制品。

4.4.5 实验数据记录与处理

（1）质量配比（见表12）

表12 质量配比

（2）模压工艺条件（见表13）

表13 模压工艺条件

（3）制品外观质量评判（见表14）

表14 制品外观质量评判

4.4.6 注意事项

（1）应根据具体实验情况决定柠檬酸的用量。若过多使用柠檬酸，缓凝作用过强，不利于石膏的固化；反之，柠檬酸使用量过少，将使石膏的晶型转变时间大幅度缩短，不利于实验操作。

（2）石膏刨花板成型压力较低，且不像热塑性塑料那样在模压过程中存在熔体流动现象，因而无需使用成本昂贵的金属模具，使用木质模具即可。

4.4.7 思考题

（1）柠檬酸在石膏刨花板制作过程中的作用是什么？为什么要使用缓凝剂？

（2）石膏刨花板的模压成型工艺过程和塑木复合材料的模压成型工艺过程主要区别有哪些？为什么？

（3）石膏刨花板的力学性能如何？可用于哪些场合？

4.4.8 预习要求

（1）复习平板硫化机的基本结构及操作方法。

（2）了解石膏刨花板的基本配方组成及各组分的作用。

（3）了解石膏刨花板的模压制作过程。

（4）了解石膏刨花板质量的评判方法。