セラミック金型用石膏粉の物理性能試験方法

掲載日：

2023-08-15 14:03

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本文は陶磁器型用石膏粉のふるい残量、標準粘度、凝結時間、耐折強度、耐圧強度の試験条件と試験方法を紹介した。

一、試験条件

1.実験室、計器及び材料（石膏粉、水）の温度は（22±5）℃、空気相対湿度は75%RH以下である。
2.すべての試験項目は清潔な淡水を使用しなければならない。
3.試験に用いた容器及び金型は浸透してはならず、硫酸カルシウムと反応しない材料（ガラス、銅、ステンレス、硬質鋼など）で製造した。

二、計器と器具

試験用機器と器具は以下の通り：
a）標準篩：篩穴はそれぞれ0.15 mmと0.090 mmで、篩底受け盤と篩蓋を備えている、
b）ケース秤：最大秤量は10 kg、感量は10 g、
c）天秤：最大秤量500 g、感量0.5 gと0.01 gの各1台、
d）電気熱風乾燥箱：最高温度は200℃以上、
e）銅管：内径は（50±0.1）mm、高さは（100+0.1）mm、
f）直径50 mm〜250 mm、間隔10 mmの同心円を描いた紙1枚、
g）ガラス板：300 mm×300 mmの1枚、150 mm×150 mmの3枚
h）ステンレスナイフ：長さ約100 mm、幅約16 mm、背の厚さ約1.5 mm、
i）撹拌容器：2000 mL、1500 mL、500 mL各1個、
j）メスシリンダー：500 mL、100 mL、10 mL各1本、
k）電動耐折試験機、
I）材料試験機：圧力は200 kN以上、表示誤差は±1.0%以下、
m）試験型：JC/T 726規定に適合する2セット、
n）乾燥器、
o）撹拌棒、
P）ストップウォッチ、
q）ドクターブレード、
r）ソフトブラシ。

三、測定方法

1.ふるい残量測定手順：
a）測定対象サンプル約60 gを電気熱風乾燥箱に入れ、（40±4）℃で一定重量まで乾燥し、乾燥後の試料を乾燥器に入れて冷却し、
注：有効乾燥時間が1 h離れた2回の秤量の差が土0.2 gを超えない場合は定重量となる。
b）正確に（50±0.1）g試料を秤量してふるい内に入れてふるい、ふるいカバーをかぶせ、ふるい皿をかぶせ、手でふるい操作を行う。篩過操作中に試料を均一に分散させ（機械振動法を用いて篩過することもできる）、1 min内に篩を通過する試料が0.1 g未満になるまで、篩上の品質を量り、0.01 gまで正確にする。
c）式（1）に従ってふるい残量を計算する：
Ws=（m1/m0）×100% ······································（1）
式中：
Ws——ふるい残量、%;
m 0――試料の原始重量、単位はグラム（g）である、
m 1-篩上物の重量、単位はグラム（g）である。

2.標準コンシステンシー測定手順：
a）300 mm×300 mmのガラス板を同心円を描いた紙に水平に押し、水で銅管とガラス板を少し湿らせた後、銅管を立てて置き、その内円と直径50 mmの同心円を重ね合わせた、
b）（300±1）g試料を秤量し、30 s内に所定の粘度で逐水量を入れた容器内に均一に散布し、30 s静置し、次に1 min急速に攪拌し、直ちに銅管内に注入し、スクレーパで表面を平らにし、それから垂直に銅管を持ち上げる（スラリーを銅管を持ち上げる操作時に同じ20 sを超えてはならず、銅管を持ち上げる高さは約20 cm）、
c）スラリーの拡張直径を観察し、スラリー形成のケーキ径の2垂線上の示度の算術平均値が（220±5）mmに達した場合、要求に適合する。1回目の測定が要求に達していない場合は、餅径の大きさに応じて適切に水量を増減し、要求に合致するまで再測定し、さらに1回繰り返すことができる。
d）式（2）に従って標準粘度を計算する：
C=（mw/mp）×100% ······································（2）
式中：
C：標準コンシステンシー、%;
mw——加水量、単位はグラム（g）、
mp――石膏粉の重量、単位はグラム（g）である。

3.凝固時間測定手順：
a）標準粘度で計算し、100 mLの水に必要な石膏粉試料を秤量し、水を500 mL容器に注入し、試料を1 min内で均一に水に撒き、30 s静置し、迅速に30 s攪拌し、その後、攪拌しながらきれいなガラス板に直径100 mm ~ 120 mm、厚さ約5 mmの試餅3枚を順次注成する。試餅の大きさが要求に合うように、注入後の3枚のガラス板を並列に振ることができる。
b）ナイフで試餅を切り、まず第1、3枚の試餅に30 sごとに1回描き、初凝固（傷の両側のスラリーがちょうど合わなくなったら初凝固）に近い時、更に第2枚の試餅に10 sごとに1回引く。粉料投入水から2枚目の試餅の初期凝固までの時間間隔で初期凝固時間を示す。スクラッチは重ね合わせて交差してはならず、毎回スクラッチした後に布を使用してスクラッチナイフを拭く。全体の操作中、試餅は振動や移動を受けてはならない。
c）最初に凝固した第1、3枚の試餅を測定した後、親指で約50 Nの力で2回連続して押し、最後に凝固した（跡の縁に水分が現れないまで押して凝固した）時、更に第2枚の試餅の上で親指で約50 Nの力で2回連続して押した。粉末を水に投入してから2枚目の試餅が凝固するまでの時間間隔表の最終疑問時間、
d）凝固時間の試験結果はminで表し、秒数が30を超えると1 minとすることができる。

4.耐折強度測定ステップ：
a）式（3）、（4）に従って3本の試料に必要な石膏粉及び水の必要量を計算し、それぞれ計量する。水を2000 mL容器に注入し、石膏粉を30 s内で均一に水に振り入れ、30 s静置し、次に1 min急速に攪拌し、直ちに石膏スラリーを型内に注入し、型の一端を手で約10 mm持ち上げてから落下させ、このように5回振動して気泡を排除した。最初の凝固に達したら、スクレーパでオーバーフローを拭き取り、凝固後に離型する：
mp=950/(0.4+C) ······································（3）
mw=mp·C ······································（4）
式中：
C：試料標準コンシステンシー、%;
mw——加水量、単位はグラム（g）、
mp――石膏粉の重量、単位はグラム（g）である。
b）湿潤強度と乾燥強度を試験する試験片はそれぞれ製造し、各3本製造する。2 hの湿潤強度を測定するための試験片を離型した後、垂直に実験室のテーブルに立て、石膏粉を水に投入してから2 h後に折り曲げ試験機で試験を行った、乾燥強度測定用の試験片を離型した後、電気熱風乾燥箱に入れ、（40±4）℃の温度で一定重量まで乾燥した。一定重量になったら、試験片を乾燥ファン内に入れて室温まで冷却し、耐折試験機で試験を行う、
注：有効乾燥時間が24 h離れた2回の秤量の差が±0.5 gを超えない場合は定重量となる。
c）計器の操作規程に従って計器を校正した後、試験片を置く（試験片の受力面を型方向面にすることに注意するとともに、試験片の各辺が計器治具上の3つの軸ローラに垂直であることを確保する）。計器を開き、計器の示度スケールから直接試料破壊時の耐折強度限界値を読み出す、
d）3本の試験片の耐折強度値を記録し、その算術平均値を計算する。測定された3つの値のうち1つの値と3つの値の算術平均値の相対偏差が10%より大きい場合は、他の2つの値の算術平均値を試験結果とし、測定された3つの値のうち2つ以上の値と3つの値の算術平均値の相対偏差が10%より大きい場合は、再サンプリングしてテストを行う必要があります。

5.耐圧強度試験ステップ：
a）耐折強度試験を行った後に得られた半切断試験片を耐圧治具内に置く（試験片の型方向面を受圧面に垂直にし、受圧面積は40.0 mm×62.5 mm）、圧力抵抗治具を試験片とともに計器上に置く。計器を開き、試料を20 s ~ 40 s内で破壊させ、その破壊荷重を記録する、
b）式（5）に従って6枚の試験片の耐圧強度をそれぞれ計算する：
P=F/2500 ······································（5）
式中：
P――耐圧強度、単位はメガパ（MPa）、
F-破壊荷重、単位は牛（N）である。
c）6枚の試験片の耐圧強度の算術平均値を計算する。測定された6つの値のうち1つの値と6つの値の算術平均値の相対偏差が10%より大きい場合、残りの5つの値の算術平均値を試験結果とし、測定された6つの値のうち2つ以上の値と6つの値の算術平均値の相対偏差が10%より大きい場合は、再サンプリングしてテストする必要があります。

石膏粉の性能試験