一种石膏基复合浆料及应用方法与流程

1.本发明涉及复合材料技术领域，特别是涉及一种石膏基复合浆料及应用方法。

背景技术：

2.传统石膏封装玩具的制作是用石膏混合碳酸钙加水调和成浆，倒入模具后将玩具零件置入其中，待凝固后脱离模具，将封装玩具放置在网架后，然后在广场曝晒至干燥为止。而传统石膏应用于封装玩具，在干燥过程中会存在以下缺点：
3.1)在日下曝晒受天气影响，天气稳定一般需要10～15天才能晒干(时间长短与四季气候及产品厚薄有关)，并需大量场地及人力；
4.2)不能高温烘干，当温度超过100℃连续长时间烘烤会有开裂的风险；
5.3)干燥不足或受潮易发霉及崩解；
6.4)在玩具使用或者游戏过程中，挖掘拆封石膏时易产生细粉尘，造成污染及身体危害；
7.5)由于天气及自然环境的因素，无法保证干燥度一致化，从而有产品发霉的隐患，且生产周期极长，产量产值低又无法保证交期及质量。

技术实现要素：

8.本发明的主要目的之一在于克服现有技术的以上缺点和不足，提供一种石膏基复合浆料。
9.一种石膏基复合浆料，包括以下组分：
10.1)复合石膏粉，包括30～60％质量比的石膏，20～30％质量比的重钙，以及 20～40％质量比的火山灰；
11.2)高分子浆料，包括0.1～5％质量比的改性剂，0～3.5％质量比的减水剂，其余余量为纯净水；
12.3)质量比50～80％的组分1)和质量比20～50％的组分2)混合均匀；
13.其中，所述改性剂为水溶性纤维素，包括甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素及木质纤维素中的一种或两种混合或两种以上混合；
14.所述减水剂为葡萄糖酸钠、钠柠檬酸钠、木质素磺酸盐类减水剂类、萘系高效减水剂类、三聚氰胺系高效减水剂类、氨基磺酸盐系高效减水剂类、脂肪酸系高减水剂类、聚羧酸盐系高效减水剂中的一种或者两种混合。
15.在其中一个实施例中，所述石膏基复合浆料包括以下组分：
16.1)复合石膏粉，包括30～40％质量比的石膏，20～30％质量比的重钙，以及 30～40％质量比的火山灰；
17.2)高分子浆料，包括0.2～1％质量比的改性剂，0.5～3.5％质量比的减水剂，其余余量为纯净水；
18.3)质量比50～80％的组分1)和质量比20～50％的组分2)混合均匀；
19.在其中一个实施例中，所述高分子浆料还包括抗菌剂，所述抗菌剂氧基氯化铵、苯扎氯铵或卡松防腐剂中的一种或任意两种组合。
20.本发明石膏基复合浆料相比现有技术中石膏与碳酸钙混合的石膏粉，在石膏和碳酸钙之外，加入火山灰可以减轻整个封装玩具的重量，同时在封装玩具干燥过程中增加水气蒸发，减少干燥流程的时间。同时增加高分子浆料，可以降低复合石膏材料的粉尘率及开裂率。
21.在其中一个实施例中，所述石膏基复合浆料包括以下组分：
22.1)复合石膏粉，包括35％质量比的石膏，30％质量比的碳酸钙，以及35％质量比的火山灰；
23.2)高分子浆料，包括1％质量比的改性剂，1％质量比的减水剂，1％质量比的抗菌剂，其余余量为纯净水；
24.3)质量比70％的组分1)和质量比30％的组分2)混合均匀。
25.在其中一个实施例中，所述石膏基复合浆料包括以下组分：
26.1)复合石膏粉，包括30％质量比的石膏，30％质量比的碳酸钙，以及40％质量比的火山灰；
27.2)高分子浆料，包括0.8％质量比的改性剂，1.5％质量比的减水剂，0.7％质量比的抗菌剂，其余余量为纯净水；
28.3)质量比80％的组分1)和质量比20％的组分2)混合均匀。
29.在其中一个实施例中，所述高分子浆料还包括颜料，所述颜料占高分子浆料的0.2～2％质量比。
30.在其中一个实施例中，所述复合石膏粉还包括其他低比重的矿物质，所述低比重矿物质包括浮石砾、浮石粉、蛭石砾、蛭石粉、硅藻土、黏土等，所述低比重矿物质占总复合石膏粉总比重的2～30％。
31.在其中一个实施例中，所述石膏基复合浆料包括以下组分：
32.1)复合石膏粉，包括30％质量比的石膏，30％质量比的碳酸钙，35％质量比的火山灰，以及5％质量比的浮石砾；
33.2)高分子浆料，包括1％质量比的改性剂，1％质量比的减水剂，1％质量比的抗菌剂，其余余量为纯净水；
34.3)质量比70％的组分1)和质量比30％的组分2)混合均匀。
35.本发明在基础配方成分中再增加浮石砾、浮石粉、蛭石砾、蛭石粉、硅藻土、黏土等低比重的矿石粉末或砾，可以增加封装玩具不同的触摩感，或达到仿真地底结构的效果。同时，其他低比重的砾类或粉类矿物质可以提高水分蒸发速度。
36.本发明的主要目的之二在于克服现有技术的以上缺点和不足，提供一种应用上述石膏基复合浆料的方法。
37.该应用方法包括以下步骤：
38.1)将石膏基复合浆料倒入模具；
39.2)然后将要封装的玩具零件置入其中，待8～30分钟后石膏基复合浆料与玩具零件凝固；
40.3)再将封装好的玩具零件脱离模具，然后将脱模后的玩具零件放置于网架后进入
烤箱；
41.4)在100～180℃的温度下，将玩具零件烘烤25～40分钟；
42.5)烘烤后的玩具零件移出烤箱冷却25～40分钟，然后再进入烤箱烘烤，如此循环操作2～7次，至封装的石膏基复合浆料含水量不大于20％后停止烘烤，冷却。
43.相比一次烘烤冷却，在密闭烤箱环境里不能有效蒸发或挥发水气，本发明通过烤箱多次烘烤冷却循环，逐步将封装玩具中的水分蒸发，可以使得石膏基复合浆料含水量低于20％。
44.在其中一个实施例中，所述模具材质为硅胶或吸塑或其他材质。
45.本发明石膏基复合浆料有益效果在于：
46.1)当温度超过100℃时，表面水气可以快速蒸发，但内部压力会受影响致使内部的水气蒸发速度减慢又封装在内的材料不适高温长期烘烤易变形，通过增加火山灰避免上述问题的发生；
47.2)当温度加至130～160℃并短时间持温时，封装在内的材料不意变形损坏，同时石膏内部的火山灰多孔结构内的水气及空气膨胀，可以使水气在增压条件下，快速往外部迁移扩散；
48.3)由于外部环境的湿度及温度相对低(温差100℃以上)，可以极快速的产生内对流及外扩散效应，使内含水分快速蒸发(挥发)，当内部温度逐渐接近室温时，其内部水分已大部分迁移至表面，再经烘烤和冷却的步骤可以再次快速去除水分；
49.4)三次循环操作可以去除85％以上的水分，且仅需耗时3～4小时，其效益及节能有极大的优势；
50.5)可以实践自动化工业生产、免除天气干扰因素并将传统制作过程10～15 天减缩至3～6小时，大幅提升产能、产值，降低场地、劳力、时间及成本；
51.6)封装干燥后的玩具零件拆封时不易产生细粉尘，不会造成污染及身体危害。
具体实施方式
52.为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
53.需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
54.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
55.实施例一
56.1)将1.72kg的石膏，1.47kg的碳酸钙，1.72kg的火山灰混合制作成复合石膏粉，其中，石膏占复合石膏粉中总质量比的35％，碳酸钙占复合石膏粉中总质量比的30％，火山灰占复合石膏粉中总质量比的35％；
57.2)将1％质量比的改性剂，1％质量比的减水剂，1％质量的抗菌剂，其中，改性剂为21g的甲基纤维素，减水剂为21g的葡萄糖酸钠，抗菌剂为苯扎氯铵21g，其余余量为纯净水；混合均匀为高分子浆料；
58.3)将质量比70％的组分1)和质量比30％的组分2)混合均匀获得石膏基复合浆料。
59.实施例二
60.1)将1.47kg的石膏，1.47kg的碳酸钙，1.96kg的火山灰混合制作成复合石膏粉，其中，石膏占复合石膏粉中总质量比的30％，碳酸钙占复合石膏粉中总质量比的30％，火山灰占复合石膏粉中总质量比的40％；
61.2)将0.8％质量比的改性剂，1.5％质量比的减水剂，0.7％质量的抗菌剂，其中，改性剂为16.8g的羟丙基甲基纤维素，减水剂为31.5g的葡萄糖酸钠，抗菌剂为氧基氯化铵14.7g，其余余量为纯净水；混合均匀为高分子浆料；
62.3)将质量比80％的组分1)和质量比20％的组分2)混合均匀获得石膏基复合浆料。
63.实施例三
64.该实施例为对比例，未添加有机高分子材料等材质。
65.1)将1.96kg的石膏，2.94kg的碳酸钙混合制作成复合石膏粉，其中，石膏占复合石膏粉中总质量比的40％，碳酸钙占复合石膏粉中总质量比的60％；
66.2)高分子浆料未添加有机高分子材料，为纯净水；
67.3)将质量比70％的组分1)和质量比30％的组分2)混合均匀。
68.实施例四
69.1)将1.72g的石膏，3.19kg的碳酸钙混合制作成复合石膏粉，其中，石膏占复合石膏粉中总质量比的35％，碳酸钙占复合石膏粉中总质量比的65％；
70.2)将1％质量比的改性剂，1％质量比的减水剂，1％质量的抗菌剂，其中，改性剂为21g的甲基纤维素，减水剂为21g的葡萄糖酸钠，抗菌剂为苯扎氯铵21g，其余余量为纯净水；混合均匀为高分子浆料；
71.3)将质量比70％的组分1)和质量比30％的组分2)混合均匀获得石膏基复合浆料。
72.表一配方比例汇总
[0073][0074]
本发明提供一种石膏基复合浆料的应用方法，该应用方法包括以下步骤：
[0075]
1)将通过上述实施例中获得的石膏基复合浆料倒入模具，其中模具材质为硅胶或吸塑或其他材质；
[0076]
2)然后将要封装的玩具零件置入其中，待8～30分钟后石膏基复合浆料与玩具零件凝固；
[0077]
3)再将封装好的玩具零件脱离模具，然后将脱模后的玩具零件放置于网架后进入烤箱；
[0078]
4)在100～180℃的温度下，将玩具零件烘烤25～40分钟；
[0079]
5)烘烤后的玩具零件移出烤箱冷却25～40分钟，然后再进入烤箱烘烤，如此循环操作2～7次，至封装的石膏基复合浆料含水量不大于20％后停止烘烤，冷却后即为成品。
[0080]
将实施例一、实施例二、施例三、实施例四获得的石膏基复合浆料采用上述方法与玩具零件结合，并对其分别进行烘烤干燥实验以及晾晒干燥实验，均以700g石膏基复合浆料为基准实验初始重量，其中以150℃的温度下烘烤30分钟/次，循环操作四次，同时在25～32℃/湿度50～65％的露天下晾晒15天，并对两种实验获得的数据进行对比：
[0081]
表二烘烤实验数据
[0082][0083]
表三烘烤实验数据
[0084][0085][0086]
表四烘烤实验数据
[0087][0088]
表五烘烤实验数据
[0089][0090]
表六晾晒干燥实验数据
[0091][0092][0093]
表七晾晒干燥实验数据
[0094][0095]
表八晾晒干燥实验数据
[0096][0097]
表九晾晒干燥实验数据
[0098][0099][0100]
表十晾晒干燥实验数据
[0101][0102]
表十一结论对比
[0103][0104]
结论：
[0105]
1)实施例一、实施例二去水比重均超过90％，而未添加火山灰的实施例三、实施例四所配制的石膏基复合浆料去水比重均低于90％，可见火山灰多孔结构内的水气及空气膨胀，可以使水气在增压条件下，快速往外部迁移扩散，提高石膏基复合浆料的干燥速度；
[0106]
2)当烘烤温度超过100℃时，表面水气可以快速蒸发，但内部压力会受影响致使内部的水气蒸发速度减慢又封装在内的材料不适高温长期烘烤造成变形，而增加火山灰后的石膏基复合浆料可以避免上述情况的发生；
[0107]
3)相比较传统晾晒干燥制作过程10～15天的时间而言，烘烤干燥三次循环操作可以去除85％的水分，且仅需耗时3～4小时，即可达到晾晒干燥10～15天的干燥程度；且可以实践自动化工业生产、免除天气干扰因素，大幅提升产能、产值，降低场地、劳力、时间及成本。
[0108]
为测试本发明所提供的石膏基复合浆料在干燥后使用时，是否会产生细粉尘，造成污染及身体危害做以下对比。
[0109]
对上述实施例一、实施例二、施例三、实施例四获得封装玩具零件进行烘烤干燥实验后，对干燥后的玩具零件进行拆封破碎实验。具体实验操作方法如下：使用尖锐的钉子在垂直方向破坏实验，对封装部分施加2kg的压力，在不同位置连续操作三次，观察破碎区垂直深度及破碎区粉尘量，具体实验结果如下：
[0110]
表十二粉碎实验结果
[0111][0112]
结论：实施例一、实施例二、实施例四中的石膏基复合浆料包含有机高分子材料，破碎区基本无粉尘，硬度适中，易于拆封；实施例四中未含有有机高分子材料，是常规的水与石膏混合，破碎区有粉尘，手触可见，硬度较硬，相比实施例一、实施例二、实施例四拆封难度提高。
[0113]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0114]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：

1.一种石膏基复合浆料，其特征在于：包括以下组分：1)复合石膏粉，包括30～60％质量比的石膏，20～30％质量比的重钙，以及20～40％质量比的火山灰；2)高分子浆料，包括0.1～5％质量比的改性剂，0～3.5％质量比的减水剂，其余余量为纯净水；3)质量比50～80％的组分1)和质量比20～50％的组分2)混合均匀；其中，所述改性剂为水溶性纤维素，包括甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素及木质纤维素中的一种或两种混合或两种以上混合；所述减水剂为葡萄糖酸钠、钠柠檬酸钠、木质素磺酸盐类减水剂类、萘系高效减水剂类、三聚氰胺系高效减水剂类、氨基磺酸盐系高效减水剂类、脂肪酸系高减水剂类、聚羧酸盐系高效减水剂中的一种或者两种混合。2.根据权利要求1所述的一种石膏基复合浆料，其特征在于：包括以下组分：1)复合石膏粉，包括30～40％质量比的石膏，20～30％质量比的重钙，以及30～40％质量比的火山灰；2)高分子浆料，包括0.2～1％质量比的改性剂，0.5～3.5％质量比的减水剂，其余余量为纯净水；3)质量比50～80％的组分1)和质量比20～50％的组分2)混合均匀。3.根据权利要求2所述的一种石膏基复合浆料，其特征在于：包括以下组分：1)复合石膏粉，包括35％质量比的石膏，30％质量比的碳酸钙，以及35％质量比的火山灰；2)高分子浆料，包括1％质量比的改性剂，1％质量比的减水剂，1％质量比的抗菌剂，其余余量为纯净水；3)质量比70％的组分1)和质量比30％的组分2)混合均匀。4.根据权利要求2所述的一种石膏基复合浆料，其特征在于：包括以下组分：1)复合石膏粉，包括30％质量比的石膏，30％质量比的碳酸钙，以及40％质量比的火山灰；2)高分子浆料，包括0.8％质量比的改性剂，1.5％质量比的减水剂，0.7％质量比的抗菌剂，其余余量为纯净水；3)质量比80％的组分1)和质量比20％的组分2)混合均匀。5.根据权利要求1所述的一种石膏基复合浆料，其特征在于：所述高分子浆料还包括抗菌剂，所述抗菌剂氧基氯化铵、苯扎氯铵或卡松防腐剂中的一种或任意两种组合。6.根据权利要求1-5所述的任意一种石膏基复合浆料，其特征在于：所述高分子浆料还包括颜料，所述颜料占高分子浆料的0.2～2％质量比。7.根据权利要求1-5所述的任意一种石膏基复合浆料，其特征在于：所述复合石膏粉还包括其他低比重的矿物质，所述低比重矿物质包括浮石砾、浮石粉、蛭石砾、蛭石粉、硅藻土、黏土等，所述低比重矿物质占总复合石膏粉总比重的2～30％。8.一种石膏基复合浆料的应用方法，该应用方法包括以下步骤：1)将石膏基复合浆料倒入模具；2)然后将要封装的玩具零件置入其中，待8～30分钟后石膏基复合浆料与玩具零件凝
固；3)再将封装好的玩具零件脱离模具，然后将脱模后的玩具零件放置于网架后进入烤箱；4)在100～180℃的温度下，将玩具零件烘烤25～40分钟；5)烘烤后的玩具零件移出烤箱冷却25～40分钟，然后再进入烤箱烘烤，如此循环操作2～7次，至封装的石膏基复合浆料含水量不大于20％后停止烘烤，冷却。9.根据权利要求8所述的石膏基复合浆料的应用方法，其特征在于：所述模具材质为硅胶或吸塑或其他材质。

技术总结

本发明石膏基复合浆料包括以下组分1)复合石膏粉，包括30～40％质量比的石膏，20～30％质量比的重钙，以及30～40％质量比的火山灰；2)高分子浆料，包括0.2～1％质量比的改性剂，0.5～3.5％质量比的减水剂，其余余量为纯净水；3)质量比50～80％的组分1)和质量比20～50％的组分2)混合均匀；其中所述改性剂为水溶性纤维素，包括甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素及木质纤维素中的一种或两种混合或两种以上混合；所述减水剂为葡萄糖酸钠或柠檬酸中的一种或者两种混合；本发明三次循环操作可以去除85％以上的水分，且仅需耗时3～4小时，封装干燥后的玩具零件拆封时不易产生细粉尘。粉尘。