Способ получения пенокварциевой керамики

 

Союз Советских

Социалистнческих

Реслублнк ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

<»>765239

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 26.07. 7 8 (2 I ) 2649774/29-3 3 с присоединением заявки ¹â€” (5l)M. Кл;

С 04 В 35/14

Гвоудеротеенный комитет ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.09.80. Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 25 09 80 (53) УД К 666.68,. (088.8) Л. Г. Подобеда, Ф. Я„Бородай и И. И. Ткачева (72) Авторы изобретения. (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ.ПЕНОКВАРЦЕВОЙ КЕРАМИКИ

СССР (23) Приорйтет—

Изобретение относится к способам получения жаростойкого термозащитного ма, териала из пенокварцевой керамики, используемого для целей тепловой изоляции узлов и деталей аппаратов в металлургической, электротехнической и других отраслях промышленности.

Известен способ для получения теплоизоляционной пенокерамики на основе измельченного плавленного кварца (1).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения пенокварцевой керамики, включающий приготовление водной суспензии тонкоизмельченного кварце- вого стекла с добавкой, смешивание сус пензии с пенообразователем, формование, сушку и обжиг (21.

Однако по указанному способу необходимо использовать суспензии с повышенной влажностью, т. е. низкоплотные суспензия с =1,35-1,50 г/см, что

3 усложняет процесс сушки заготовок, а также необходимо регулировать рН сус

2 пензии перед приготовлением пеномасс.

Кроме того, слецует ограничивать верх ний предел по количеству вводимой пены (а следовательно, и плотность пеномасс и пенокерамики) во избежание резкого ухудшения структуры пеиолласс и рассла ивания отливок. Сушка пеномасс должна быть при комнатный температурах.

Цель изобретения - снижение плотности пенокерамики с сохранением без дефектной структуры, ускорение процес са сушки и снижение усадки, Это достигается тем, что в способе получения пенокварцевой керамики, вклю чающем приготовление водной суспензии тонкоизмельченного кварцевого стекла с добавкой, смешивание суспензии с пено образователем, формование, сушку и обжиг, в качестве добавки при приготовле« нии водной суспензии тонкоизмельченного кварцевого стекла вводят порошок суль фата алюминия в количестве 0,1-0,5 масс.% от содержания твердой фазы и

1-10% водного раствора поливинилового

5 . lg

Полученная после смешения суспензий с пеной минерализованная пеномасса формуется в формы из металла, пластмас- сы и других материалов, обеспечивающих 15 необходимое формообразование. Сушка отформованных масс может осуществляться не только в условиях комнатных температур, но и в сушильном шкафу при температурах 60-90 С. Окончательный об- 20 о жиг может осуществляться при темперао туре 1280 С с выдержкой Etna часа при конечной температуре, Введение в суспензию цобавки осу- 25 щенного сульфата алюминия в количестве 0,1-0,5 масс.% or содержания твердой фазы суспензии имеет положительные эффекты. Во-первых,рН суспензии со зна,.чения 6 опускается до оптимальногО зна- 30 чения 2 и по мере добавления пены повышается. Однако, рН пеномасс не превышает значений 3,5-4,0 даже при

Ь - 10 т. е. обеспечивается возмож-

4. 1 35 ность введения количеств пены более

700 смена 100 г твердой фазы суспензии, что является предельным в способе

L 2). Во-вторых, обеспечивается структурно-.механическая,.стабилизация пено- 40 масс, полностью исключающая синерезис.

Сульфат алюминия - наиболее эффективная влагопоглощающая (при комнатной . температуре) добавка из разлинных опро-, 45 бованных гидратирующихся солей и окис-: лов, в том числе и окиси лантана. Он. способен присоединять воду не только до образования кристаллогидрата А 2 2 (5 О ) "

"18 Н О (т, е. 95Fo воды от веса соли), но и сверх этого количества (до 1 30160 воды от веса сопи) вследствие образованияя коллоицных систем при Гид ролизе с выделением гидроокиси алюминия. Сульфат алюминия обеспечивает высокую структурно-механическую стабилизацкчо пеномасс и полностью предотвра» щает синерезис. Вязкость и предел текучести пеномасс возрастает. Добавка

3 7 спирта в количестве 1-2 от объема суспензии, а сушку осуществляют при температуре 60-90 С.

В описываемом способе соотношение объема пены Р к объему суспензии V может меняться в зависимости от необходимой плотности пеномасс, но оптималь ное соотношение находится в диапазоне

65239 4 в суспензию при приготовлении пеномасс помимо сульфата алюминия, водного раствора 1-1 О -ной концентрации поливинилового спирта в количестве 1-2 мл на

100 мл суепензии еще более повышает структурно-механическую;устойчивость пеномасс.

Пеномассы, полученные с добавкой сульфата алюминия и поливинилового

10 спирта, не теряют структурно-механической устойчивости и с повышением темпео ратуры цо 60-90 С, что обеспечивает возможность ускоренной сушки, особенно в сетчатых формах.

Благодаря высокой устойчивости пеномассы цобавкой сульфата алюминия и поливинилового спирта в процессе сушки (при комнатной температуре) имеют усадку примерно в 2-3 раза ниже, чем в способе (lj. В этом способе усадка пеномасс по мере снижения плотности ниже 0,37 гlси возрастает qo 50 об.% з и выше. Характерно, что повышение reMпературы сушки до 6 -90 С лишь на несколько процентов увеличивает усацку пеномасс. Структура пеномасс после сушки и обжига достаточно равномерная, размер ячеек в основном соответствует размеру ячеек исходных пеномасс (100200 мкм), трещины отсутствуют даже в нижней части за готовок, формоизменения заготовок нет.

Способ обеспечивает получение пеномасс с плотностями 0,18-0,46 г/см, 3 а после сушки и обжига пенокерамики с плотностями 0,12-0,40 г/см3. При этом возможно получение пеномасс и пенокерамики с заранее заданной плотностью: плотность увеличивается с увеличением количества добавки сульфата алюминия от 0,1 до 0,3 масс.4 от содержания твердой фазы суспензии, а затем снижается с дальнейшим увеличениемколичества добавки до 0,5 масс.%. Плотность пеномасс и пенокерамики возрастает с увеличением плотности исходной суспензия, которая может доходить до 1,75 г/см

По мере увеличения количества поливинилового спирта в.мессе плотность пос( ледней снижается и поливиниловый спирт оказывается цополнительным средством регулирования плотности пенокерамцки.

Пример 1. В 300 мл суспензия кварцевого стекла с содержанием частиц до 5 мкм 31,14%; свыше 50 мкм2,3 и плотностью 1,5 гlсм вводят

0,54 t" (0,2 масс.% от содержания тверцой фазй суспензии) обезвоженной при

150 С соли сульфата алюминия

Прототнп

100

1,03

20 24„4

2О 2Е,Э

20 31,4

О,8О

4,О

0,61

100 +75

0,65

0,58

3,5

0,54

0,42

4,8

ЭОО О51

45 зо,о

О,З6

О,28

5„5

400

О,З7

20 зз,i

880

О,24

1,5

39,2

0,2

Пропп» гавмыЯ

0,24

0,17

24,3

88О

0,2

0,18

0,25

26,6

О,16

2О

0,з

880

0,14

4,6

О,11

О,125,3

88О 0,16

88О . О,16

0,5

4 0 зз,о во

0,1

Проппа» гааыый 1,6

0,28

0,22

0,22 2,5

О,18

730 0,28 70

730 0,29 20 з1,2

0,2

30,0 о,г

О,эо

0,20

0,25

25,0

33,8

730 0 35

730 0,24 го о,э

О18 42

0,5 (ГОСТ 3758-75) и перемешивают до полного растворения соли. Затем в суспензию вводят 3 мл водного раствора поливинилового спирта 10%-ной концентрации и перемешивают: В четыре приема к суспензии добавляют 2400 см пены плотностью 0,05 г/смЭ, приготовленной на основе водного раствора клее-канифольной эмульсии. Пену перемешивают с суспензией и образовавшуюся пеномассу с плотностью 0,24 г/смо формуют в дюралевых формах размером 150х100х х100 мм. Сушку производят в сушильном.

Р шкафу при температуре 70 С в течение

12 ч. Обжигают в силитовой печи при температуре 1280 С в течение двух чаО сов (скорость нагрева 250 /час, охлаж0 дение инерционное). Плотность полученной пенокерамики 0,19 г/см, усадка при сушке 30 об.%, линейная усадка при обжиге 2,7%.

Пример 2. В 300 мл суспензии кварцевого стекла с содержанием частиц до 5 мкм 31, 14 %, свыше 5 0 мкм -2, 3%

5239 6 и пл отностью, 7 г/см вводят О, 38 г ь (О, 1 масс, % от содержания твердой фазы суспензии) обезвоженной при 150 С соли сульфата алюминия и перемешивают до полного растворения соли. Затем вводят

3 мл 10%-ного водного раствора поливи нилового спирта и перемешивают. . К суспензии добавляют 2400 см пены плоть ностью 0,049 г/смЭ, приготовленной на

10 основе клее-канифольной эмульсии. Полученную пеномассу с плотностью 040 г/см формуют в дюралевых формах размером

150х100х100 мм, сушку производят в сушильном шкафу при температуре 70 С в течение 12 ч. Обжиг проводят B сили товой печи при температуре 1280 С со скоростью нагрева 250 /час (выдержка о

2 часа, охлаждение инерционное). Плот = ность обожженной пенокерамики

20 0,39 г/смз, усадка при сушке 28,606.% линейная усадка при обжиге 1,4 %. Срав нение характеристик пеномасс и пеноке рамики, полученных по изобретению и про тотипу (1), представлено в таблице.

765239 проаолкенне табл

70 286 034

0,39

1,4

380 0,40

380 0,41

380 0,38

380 040

380 0,30

17 248 01

1,8

20 218 030

0,33

0,1

0,32

20 22,0 0,28

20 29б 032

2,0

0,1

0,3б

2,1

0,3

20 30,0 0 20

4,0 о,б

0,24

Составитель H. Ракчеева

РедактоР H. Воликова ТехРед Э. ВеРеш КоРРектоР 1. Назарова

Зака э 6441/24 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Как видно из таблицы, предлагаемый способ.— по сравнению с прототипом расширяет возможность получения низкоплот.ной кварцевой керамики даже при использовании достаточно плотных суспензий (до 1,75 г/см1). Могут применяться большие объемы пены (более 880 см

3 на 100 г твердой фазы), а линейные усадки остаются на уровне линейных уса25 док прототипа (2J.

Плотность пенокерамики при использовании суспензий плотностью 1,5-1,7 r/cì обеспечивается в диапазоне 0,141,39 г/см, а при расширении диапазона плотности суспензий можно расширить и диапазон плотности пенокерамики. Усадка при сушке отливок даже из низкоплотных масс не превышает 34 об.%, 35

Формула изобретения

Способ получения пенокварцевой керамики, включающий приготовление водной суспензии тонкоизмельченного кварцевого стекла с добавкой, смешивание суспензии с пенообразователем, формование, сушку иобжиг, отличающийся тем, что, с целью снижения плотности пенокерамики с сохранением бездефектной струк туры, ускорения процесса сушки и снижения усадки, суспензию готовят с добавкой порошка сульфата алюминия в количестве

0,1-0,5 масс.% от содержания твердой фазы и 1-10% водного раствора поливинилового спирта в количестве 1-2% от объема суспензии, а сушку осуществляют, при температуре 60-90 С.

Источники информации, принятые во внимание при експертизе

1. Нишанова И. Е. Попильский P. Я., Г зман И. Я„Огнеупоры, 1967, № 6, с. 39-43.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2602069, . кл. С 04 В 35/14, 1978.