CN101851081A - 一种玻璃纤维增强石膏产品及其制备方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种玻璃纤维增强石膏产品，其组分包含石膏粉、玻璃纤维、减水剂、缓凝剂及水，其中所述玻璃纤维为短玻璃纤维，其长度为1-3cm，均匀分布在所述石膏产品中。本发明提供的玻璃纤维增强石膏产品，由于其采用1-3cm的玻璃纤维均匀无序分布在石膏产品中，增强了石膏产品各部分的强度和韧性，避免了分层结构。本发明同时还提供了制备这种玻璃纤维增强石膏产品的方法及实施该方法的专用设备。

Description

一种玻璃纤维增强石膏产品及其制备方法和设备

技术领域

本发明涉及一种建筑装饰用石膏产品，特别涉及一种建筑装饰用玻璃纤维增强石膏产品及其制备方法、及实施该制备方法所应用的设备。

背景技术

随着经济的高速发展和人们生活水平的提高，人们对公共建筑或私人家居的内外装饰都提出了更高的要求，要求具有各种艺术效果，但同时要兼具环保、防火等性能。玻璃纤维增强石膏产品(简称GFRG)由于具有上述的特点，同时造型可随意设计制造，越来越受到市场的欢迎。现阶段制备的GFRG基本上采用的是以石膏粉、玻璃纤维片毡或玻璃纤维网格布、减水剂、缓凝剂及水为主料。如，中国专利申请公开号CNY101284722A，公开日2008年10月15日，发明名称为“玻璃纤维增强石膏产品及其制造方法”，该申请公开了玻璃纤维网格布的网孔中心距6x6cm，片毡状玻璃纤维长度为50cm。但无论是网格布或片毡状的玻璃纤维在制备后的石膏产品中都要形成玻璃纤维夹层，虽然在整体上增强了石膏产品的强度和韧性，但在不包含玻璃纤维层的石膏部分其实质的强度和韧性并没有改善，因此会出现石膏部分已经断裂而仅依靠玻璃纤维层连接的情况。在制备大型、超大型、异型的装饰产品时，由于石膏部分的强度和韧性不足而导致断裂。因此如何全面提高石膏产品中各部分石膏的强度和韧性等性能已成为本领域尚待解决的一个问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种以玻璃纤维切屑增强石膏产品，用以解决现有技术中存在的上述问题。

本发明的另一个目的在于提供一种上述石膏产品的制备方法以及实施该方法的设备。

为达成上述目的，本发明提供一种玻璃纤维增强石膏产品，其组分包含石膏粉、玻璃纤维、减水剂、缓凝剂及水，其中所述玻璃纤维为玻璃纤维切屑，其长度为1-3cm，均匀无序分布在所述石膏产品中。

上述玻璃纤维增强石膏产品，按重量份数计，其含量为：

石膏粉        100

玻璃纤维      5-8

减水剂        0.3-0.6

缓凝剂        0.5-20

水            20-40

其中所述石膏粉的参数为纯度80-95％、白度80-90％、标调≤25、细度≤280目。

上述玻璃纤维增强石膏产品，其组分还可包含石英砂、防水乳液，按重量份数计，其含量为：

石英砂        40-60

防水乳液      8-12

本发明还提供一种制备上述玻璃纤维增强石膏产品的方法，其步骤为：

(1)称量配料：按照上述配比分别称量出石膏粉、玻璃纤维、减水剂、缓凝剂及水；

(2)搅拌混合：将上述称量出的石膏粉、减水剂、缓凝剂及水加入到搅拌装置中混合均匀；

(3)雾化与剪切：将上述混合后的物料进行雾化，同时将玻璃纤维剪切成玻璃纤维切屑，再与所述雾化的物料均匀混合；

(4)喷射成型：将由所述剪切的玻璃纤维与所述雾化物料混合形成的最终物料喷射入模具内成型；

(5)脱模自然干燥；

(6)整形清面。

本发明同时又提供一种实施上述方法的设备，所述设备包含搅拌混合装置、雾化装置及剪切喷射装置，其中所述搅拌混合装置由电动机、筒体及混合搅拌叶片组成，其中所述混合搅拌叶片安装在所述筒体底部，并由所述电动机驱动旋转，所述雾化装置包括压力气罐、动力装置、螺旋输送机、高压输出管及控制装置，其中所述搅拌混合装置搅拌混合的物料进入所述螺旋输送机中，所述动力装置与螺旋输送机传动相连，螺旋输送机的出料口与高压输出管相连，所述压力气罐通过高压气体管与所述高压输出管连通，控制装置安装在高压气体管上，用以通过控制气压来控制物料雾化程度和出料量，所述剪切喷射装置设置有壳体、玻璃纤维输入口、高压气体输入口、玻璃纤维剪切器、混合腔及喷射装置，其中所述玻璃纤维输入口在壳体上，用以向壳体内提供玻璃纤维，高压气体输入口也设置在壳体上且接近于所述玻璃纤维输入口，用以将进入壳体内的玻璃纤维吹向玻璃纤维剪切器的剪切端，所述高压输出管与混合腔连通，所述玻璃纤维剪切器安装在壳体壁内，所述混合腔与壳体连通，用以混合剪切后的玻璃纤维及雾化物料，所述喷射装置与所述混合腔出口相通，用以将最终混合后物料喷射入模具中。

本发明还提供一种玻璃纤维增强石膏产品构件，其包括本发明所述的玻璃纤维增强石膏产品，金属龙骨及金属辅龙骨，所述金属龙骨的一端预置在所述玻璃纤维增强石膏产品中，另一端延伸出所述玻璃纤维增强石膏产品外，用以与所述金属辅龙骨连接，所述金属辅龙骨设置在装饰壁上。

本发明提供的玻璃纤维增强石膏产品，由于其采用1-3cm的玻璃纤维切屑均匀无序地分布在石膏产品，增强了石膏产品各部分的强度和韧性，避免了分层的缺陷。同时在石膏产品的任一方向截面上，均匀分布有玻璃纤维切屑，从整体上进一步提升了石膏产品的性能。另外，本发明提供的玻璃纤维增强石膏产品制造方法和设备，通过混合搅拌叶片使物料迅速混合均匀，避免了物料凝结和粘附于设备上的问题。使用可控制的高压空气使混合后的物料雾化，使其完全排除浆体原料中隐藏的气孔等缺陷，达到产成品密实和高强度，从而与钢结构预埋的结合达到高标准的锚固力。同时又通过可控制的高压空气将玻璃纤维剪切，再将雾化物料和剪切后的玻璃纤维喷出混合，既保证了纤维的含量，提高了生产效率和合格品率，又大幅度降低了人工成本，提高了生产效率。

附图说明

图1为制造本发明所述的玻璃纤维增强石膏产品的装置的示意图；

图2为图1中的剪切喷射装置的分解示意图；

图3为本发明所述的玻璃纤维增强石膏产品构件示意图；

图4为制备本发明所述的玻璃纤维增强石膏产品方法的工艺流程图。

【主要部件符号说明】

1筒体、2计量器、3固定螺丝、4混合搅拌叶片、5固定架、6排料管、7进料斗、9电动机、10螺旋输送机、11电动机、12高压输出管、13控压装置、14压力气罐、15气压输出管、16纤维卷纱、17旋转支架、18弹簧吊挂杆、80剪切喷射装置、20纤维输入口、21高压进气口、22壳体、23纤维自动剪切器、24控制手柄、25高压气体入口、26剪切刀片、27纤维输入口(内侧)、28高压进气口(内侧)、29剪切器主动轮、30剪切器从动轮、31侧盖、32混合腔、33物料入口、34喷射口、35纤维出口、36纤维入口、37出口、38玻璃纤维增强石膏产品、39金属龙骨、40金属辅龙骨、雾化装置70、搅拌混合装置60

具体实施方式

以下通过具体实施例说明本发明的实施方式，本领域的技术人员可由本说明书所揭示的内容很容易地了解本发明的其它优点与功效。本发明也可通过其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修饰与变更。

实施例一：

制造本发明所述的玻璃纤维增强石膏产品的装置包括搅拌混合装置60、雾化装置70及剪切喷射装置80。

如图1所示，所述搅拌混合装置60包括筒体1、剂量器2、混合搅拌叶片4、固定架5及电动机9。筒体1固定于固定架5上，剂量器2设置在筒体1的侧面，用以向筒体1内加入添加剂。混合搅拌叶片4通过固定螺丝3固定在一轴的端部。该轴可转动地安装在筒体1底部的套筒内。电动机9通过一皮带传动机构驱动该轴转动，固定安装在该轴端部的混合搅拌叶片4对加入筒体1内的物料进行搅拌混合。

如图2所示，所述雾化装置70包括电动机11、螺旋输送机10、高压输出管12、压力控制装置13、压力气罐14、气压输出管15、纤维卷纱16、旋转支架17、弹簧吊挂杆18。电动机11驱动螺旋输送机10，螺旋输送机10对从筒体1底部的排料管6排出经进料斗7进入的物料进行输送和进一步混合，并从其顶部排入高压输出管12。压力气罐14内的高压气体通过气体输出管15经压力控制装置13进入高压输出管12中，对混合后的物料进行雾化。通过压力控制装置13来控制高压气体进入高压输出管12的量，从而控制物料的雾化程度及出料量。高压输出管12依次通过旋转支架17和弹簧吊挂杆18与剪切喷射装置19相连。

如图3所示，剪切喷射装置80包括有壳体22、纤维输入口20、高压气体输入口21、纤维自动剪切器23、出口35及喷射装置，其中纤维输入口20及高压气体输入口21设置在壳体22上，纤维卷纱16中的纤维通过纤维输入口20进入壳体22中。纤维自动剪切器23设置于壳体上，包括有设置于壳体22中的剪切装置及设置于壳体22外部的动力装置。纤维自动剪切器23与壳体22之间密封连接。该剪切装置包括剪切主动轮29及剪切从动轮30，在剪切主动轮29上均匀设置有一组剪切刀片26，且剪切刀片26的刀刃之间的距离为1-3cm。剪切刀片26的刀刃与剪切从动轮30接触，从而当剪切主动轮29转动时带动剪切从动轮30转动。剪切主动轮29与设置于壳体22外部的动力装置一端连接，动力装置另一端与高压气体入口25相连，高压气体通过高压气体入口25驱动动力装置转动，从而带动剪切主动轮29转动。动力装置上设置有控制手柄24，用以控制动力装置转速。纤维输入口20在壳体内的出口为纤维输入口(内侧)27，其凸出于壳体22内侧表面，并正对剪切主动轮29及剪切从动轮30的连接部。高压气体输入口21在壳体22内的出口为高压进气口(内侧)28设置于壳体22内侧表面上，用以将输入的纤维吹至剪切主动轮29及剪切从动轮30的连接部。这样当剪切主动轮29转动时对输入的纤维进行剪切至1-3cm。在壳体22的相对纤维输入口的另一端壁上设置有纤维出口35。所述喷射装置与壳体22连通，用以混合剪切后纤维及雾化物料，其包括混合腔32及喷射34。其中混合腔32设置有纤维入口36、物料入口33及出口37，纤维入口36与壳体22上的纤维出口35密封连接，用以接收剪切后的纤维。物料入口33与所述雾化装置的高压输出管12的出口相连，用以接收雾化物料。剪切后纤维及雾化物料在混合腔32中混合，经出口37通过喷射口34喷射出，注入模具中。

上述高压进气口21、高压气体入口25均与压力气罐连接，且高压进气口21的气体压力小于高压气体入口25的气体压力。

如图4所示，按以下步骤制备本发明所述的玻璃纤维增强石膏产品：

1.分别按以下表1中重量称量出高强石膏粉(山东金信新型建材有限公司生产的a超强石膏粉)、耐碱玻璃纤维(襄樊汇尔杰玻璃纤维有限公司生产的ARC 15-2400型耐碱玻璃纤维)、SM高效减水剂、XBSG-11高效石膏缓凝剂、水备用。

表1

组分	重量(kg)
		高强石膏粉	100
耐碱玻璃纤维	5
		SM高效减水剂	0.3
XBSG-11高效石膏缓凝剂	0.5
		水	20

2.将上述称量出的高强石膏粉和水加入搅拌混合装置的筒体1中，SM高效减水剂和XBSG-11高效石膏缓凝剂通过剂量器2加入到搅拌装置中搅拌混合8-10分钟，至物料均匀混合。

3.将上述均匀混合后的物料加入雾化装置的进料斗7中，电动机11驱动螺旋输送机10，螺旋输送机10对从筒体1底部的排料管6排出经进料斗7进入的物料进行输送和进一步混合，并从其顶部排入高压输出管12。由压力气罐14提供的高压气体通过气压输出管15经压力控制装置13后进入高压输出管12中，将混合后的物料进行雾化。同时将玻璃纤维16经剪切喷射装置中的纤维输入口20进入壳体22中。高压气体由高压进气口21进入将耐碱玻璃纤维吹向剪切器主动轮29和剪切器从动轮30的连接部。耐碱玻璃纤维在剪切刀片26的作用下被剪切成1-3cm的短纤维，再经纤维出口35进入混合腔32，与经物料入口33进入混合腔32的雾化物料均匀混合。

4.混合腔32中最终产物经出口37，进入喷射口34喷射入模具内成型。

5.产品脱模后自然干燥40-60分钟。

6.对产品的表面进行脱模剂清理。

实施例二

本实施例的基本步骤与实施例一相同，其与实施例一的区别在于原料组分及重量按表2中称取。

表2

组分	重量(kg)
		水硫酸钙石膏粉	100
无碱玻璃纤维	8
		SM高效减水剂	0.6
XBSG-11高效石膏缓凝剂	20
		水	40

实施例三

本实施例的基本步骤与实施例一相同，其与实施例一的区别在于原料组分及重量按表3中称取。

表3

组分	重量(kg)
		普通石膏粉	100
中碱玻璃纤维	6.5
		SM高效减水剂	0.45
XBSG-11高效石膏缓凝剂	10.5

组分	重量(kg)
		水	30

实施例四

本实施中可采用本发明所提供的设备来实施，也可采用本领域技术人员所知的其他技术手段来完成。

1.分别按以下表4中重量称量出高强石膏粉、耐碱玻璃纤维、SM高效减水剂、XBSG-11高效石膏缓凝剂、水、石英砂及防水乳液备用。

表4

组分	重量(kg)
		高强石膏粉	100
耐碱玻璃纤维	8
		SM高效减水剂	0.6
XBSG-11高效石膏缓凝剂	20
		水	40
石英砂	60
		防水乳液	12

2.将上述称量出的高强石膏粉、SM高效减水剂、XBSG-11高效石膏缓凝剂、水、石英砂及防水乳液加入到搅拌装置中混合8分钟，至混合均匀。

3.将上述混合后的物料进行雾化，同时将耐碱玻璃纤维切割成1-3cm的长度，再与所述雾化的物料均匀混合。

4.将由剪切后的耐碱玻璃纤维与雾化物料混合形成的最终物料喷射入模具内成型。

5.产品脱模后自然干燥60分钟。

6.对产品的表面进行脱模剂清理。

实施例五

本实施例的基本步骤与实施例四相同，其与实施例四的区别在于原料组分及重量按表5中称取。

表5

组分	重量(kg)
		普通石膏粉	100
无碱玻璃纤维	5
		SM高效减水剂	0.3
XBSG-11高效石膏缓凝剂	0.5
		水	20
石英砂	40
		防水乳液	8

实施例六

如图4所示，通过上述实施例一至五中任一方法制备玻璃纤维增强石膏产品，在最终混合物料喷射入模具中但尚未干燥时，在玻璃纤维增强石膏产品38中设置金属龙骨39，干燥定型再清理整形。在待安装纤维增强石膏产品38的装饰壁上固定设置金属辅龙骨40，再将金属龙骨39焊接到金属辅龙骨40上，以到达固定安装玻璃纤维增强石膏产品38的目的。

实验证明本发明提供的玻璃纤维增强石膏产品在抗弯、抗拉、抗压、抗冲击等物理性能方面与传统技术生产的玻璃纤维增强石膏产品相比较均具有明显的提升。以本发明实施例一所制备的石膏产品的性能参数为例进行比较。

	实施例一制备的石膏产品	传统技术制备的石膏产品
			抗弯强度	28MPa	＜26MPa
抗拉强度	11MPa	＜8MPa
			抗压强度	52MPa	＜17MPa
抗冲击强度	30Kj/m2	＜23Kj/m2

本发明提供的玻璃纤维增强石膏产品制造方法和设备，通过混合搅拌叶片使物料迅速混合均匀，避免了物料凝结和粘附于设备上的问题。使用可控制的高压空气使混合后的物料雾化，使其完全排除浆体原料中隐藏的气孔等缺陷，达到产品密实和高强度，从而与钢结构的结合达到高标准的锚固力。同时又通过可控制的高压空气将玻璃纤维剪切，再将雾化物料和剪切后的玻璃纤维喷出混合，既保证了纤维的含量，提高了生产效率和合格品率，又大幅度降低了人工成本，提高了生产效率。

Claims (10)

1.一种玻璃纤维增强石膏产品，其组分包含石膏粉、玻璃纤维、减水剂、缓凝剂及水，其特征在于，所述玻璃纤维为玻璃纤维切屑，均匀无序分布在所述石膏产品中。

2.如权利要求1所述的一种玻璃纤维增强石膏产品，其特征在于，所述玻璃纤维切屑的长度为1-3cm。

3.如权利要求1或2所述的一种玻璃纤维增强石膏产品，其特征在于，在所述玻璃纤维增强石膏产品，按重量份数计，其组分及其含量为：

石膏粉        100

玻璃纤维      5-8

减水剂        0.3-0.6

缓凝剂        0.5-20

水            20-40

4.如权利要求3所述的一种玻璃纤维增强石膏产品，其特征在于，所述石膏粉的参数为纯度80-95％、白度80-90％、标调≤25、细度≤280目)。

5.如权利要求3所述的一种玻璃纤维增强石膏产品，其特征在于，组分还可包含石英砂、防水乳液，按重量份数计其含量为：

石英砂        40-60

防水乳液      8-12

6.一种制备如权利要求1所述的玻璃纤维增强石膏产品的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)称量配料：按照上述配比分别称量出石膏粉、玻璃纤维、减水剂、缓凝剂及水；

(2)搅拌混合：将上述称量出的石膏粉、减水剂、缓凝剂及水加入到搅拌装置中混合均匀；

(3)雾化与剪切：将上述混合后的物料进行雾化，同时将玻璃纤维切割成玻璃纤维切屑，再与所述雾化的物料均匀混合；

(4)喷射成型：将由所述剪切后的玻璃纤维与所述雾化物料混合形成的最终物料喷射入模具内成型；

(5)脱模干燥；

(6)整形清面。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述玻璃纤维切屑的长度为1-3cm。

8.一种实施如权利要求6所述制备方法的设备，其特征在于，所述设备包含搅拌混合装置、雾化装置及剪切喷射装置，其中所述搅拌混合装置由电动机、筒体及混合搅拌叶片组成，其中所述混合搅拌叶片安装在所述筒体底部，并由所述电动机驱动旋转，所述雾化装置包括压力气罐、动力装置、螺旋输送机、高压输出管及控制装置，其中所述搅拌混合装置搅拌混合的物料进入所述螺旋输送机中，所述动力装置与螺旋输送机传动相连，螺旋输送机的出料口与高压输出管相连，所述压力气罐通过高压气体管与所述高压输出管连通，控制装置安装在高压气体管上，用以通过控制气压来控制物料雾化程度和出料量，所述剪切喷射装置设置有壳体、玻璃纤维输入口、高压气体输入口、玻璃纤维剪切器、混合腔及喷射装置，其中所述玻璃纤维输入口在壳体上，用以向壳体内提供玻璃纤维，高压气体输入口也设置在壳体上且接近于所述玻璃纤维输入口，用以将进入壳体内的玻璃纤维吹向玻璃纤维剪切器的剪切端，所述高压输出管与混合腔连通，所述玻璃纤维剪切器安装在壳体壁内，所述混合腔与壳体连通，用以混合剪切后的玻璃纤维及雾化物料，所述喷射装置与所述混合腔出口相通，用以将最终混合后物料喷射入模具中。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述玻璃纤维剪切器的剪切端包含有剪切主动轮及剪切从动轮，在所述剪切主动轮上设置有一组剪切刀片，所述剪切刀片的刀刃之间的距离为1-3cm，且所述刀刃与所述剪切从动轮相接触。

10.一种玻璃纤维增强石膏产品构件，其特征在于，包括有如权利要求1所述的玻璃纤维增强石膏产品，金属龙骨及金属辅龙骨，所述金属龙骨的一端预置在所述玻璃纤维增强石膏产品中，另一端延伸出所述玻璃纤维增强石膏产品外，用以与所述金属辅龙骨连接，所述金属辅龙骨设置在装饰壁上。

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