如何提高水玻璃的粘结强度？

水玻璃的粘结强度与水玻璃的模数、浓度和硬化方法密切相关。实践证明,在不同的硬化工艺和不同的气候条件下,为了达到最佳的强度性能,对水玻璃的模数、浓度都有特定的要求。

硬化方法对水玻璃的粘结强度有显著影响,例如:水玻璃型砂烘干硬化的强度是普通CO₂硬化的10倍以上；有机酯硬化法和VRH法比CO₂硬化法,其水玻璃的比粘结强度(每加入占原砂质量1%的水玻璃所具有的抗拉强度)提高2～3倍。不同硬化工艺下的水玻璃加入量见表4-13。从表中可看出,在达到相近的粘结强度条件下,微波烘硬法工艺的水玻璃加入量最少,而CO₂硬化工艺时的水玻璃加入量最多。

表4-13 水玻璃砂不同硬化工艺下的水玻璃加入量

采用CO₂法硬化,有人认为仅发挥了钠水玻璃粘结性能的10%,因此不得不把砂中钠水玻璃的加入量提高到6%～7%(质量分数)。用粉末固化剂,例如铬铁渣或霞石渣,由于固相的存在,钠水玻璃的粘结性能的利用比CO₂法还差。用液态固化剂(有机酯),可充分发挥钠水玻璃的粘结性能,砂中钠水玻璃加入量可降到3%～3.5%(质量分数),其强度仍比CO₂法高。传统CO₂硬化的弱点是水玻璃加入量多,导致溃散性差、旧砂再生困难等。水玻璃加入量多的原因是因吹CO₂后强度低,必须多加,才能保证必要的强度。(www.xing528.com)

关于吹CO₂的水玻璃砂强度低的原因,有不同的观点:有人认为主要原因是反应的不均匀性,因为大部分反应只发生在砂粒表面水玻璃膜的表面层,越往水玻璃膜深层(图4-4a从A向E)反应越少,往往是表层过吹,而内层水玻璃反应不完全,或完全未反应,因而强度低；也有人认为用CO₂硬化,硅酸凝胶粘结剂中仍含有大量未被蒸发的水,因而强度低；还有人认为本质上是因为普通水玻璃吹CO₂硬化时,生成的水玻璃凝胶胶粒粗大,因而强度低(见图4-4b),只要通过改性,抑制水玻璃吹CO₂后胶粒长大,就可减少水玻璃加入量,并具有高的强度。

图4-4 不同硬化方法的水玻璃凝胶胶粒尺寸及强度值