Способ получения пенокварциевой керамики

Союз СоветскихСоциалистнческихРеслублнк ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ 11 765239 ЖФ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл. С 04 В 35/14 Государственный комитет по делам изабретемий и открытий(23) Приорйтет -1Изобретение относится к способам получения жаростойкого термозащитного ма,териала из пенокварцевой керамики, используемого для целей тепловой изоляцииузлов и деталей аппаратов в металлургической, электротехнической и других отраслях промышленности.Известен способ для получения теплоизоляционной пенокерамики на основеизмельченного плавленного кварца ( 11,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения пенокварцевой керамики, включающий приготовление водной суспензии тонкоизмельченного кварце-твого стекла сдобавкой, смешивание суспензии с пенообразователем, формование,сушку и обжиг (2,Однако по указанному способу необходимо использовать суспензии с повышенной влажностью, т. е. низкоплотныесуспензия ср =1,35-1,50 г/см, что3усложняет процесс сушки заготовок, атакже необходимо регулировать рН сус 2пензии 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 расслаивания отливок. Сушка пеномасс должна быть при комнатный температурах.Цель изобретения - снижение плотности пенокерамики с сохранением без дефектной структуры, ускорение процесса 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 поливиниловогоПолученная 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 1 икафу при температурах 60-90 С. Окончательный обожиг может осуществляться при темпераотуре 1280 С с выдержкой два часа при конечной 1 емпературе,Введение в суспензию добавки осу шенного сульфата алюминия в количестве 0,1-0,5 масс,% от содержания твердой фазы суспензии имеет положительные эффекты. Во-первых,рН суспензии со зна,.чения 6 опускается до оптимальногО зна чения 2 и по мере добавления пены повышается, Однако, рН пеномасс не превышает значений 3,5-4,0 даже при Ь м, От. е. обеспечивается возмож-" 3й. 135 ность введения количеств пены более 700 смена 100 г твердой фазы суспензии, что является предельным в способе2. Во-вторых, обеспечивается структурио-механическая,.стабилизация пено масс, полностью исключающая синерезис. Сульфат алюминия - наиболее эффективная вла 1 опогдощающая (при комнатной температуре) добавка из разлинных опро-, 45 бованных гидратирующихся солей и окислов, в том числе и окиси дантана. Он, способен присоединять воду не только до образования кристаллогидрата А 2( 5 О)" х 8 НО ( т, е. 95% воды от веса соли), но и сверх этого количества (до 1 30- 160% воды от веса сопи) вследствие образования кодлоидных систем при Гидф ролизе с выделением гидроокиси алюминия, СульФат алюминия обеспечивает высокую структурно-механическую стабилизаци 1 о пеномасс и полностью предотвра щает синерезис. Вязкость и предел текучести пеномасс возрастает. Добавка 3 7 спирта в количестве 1-2 Ъ от объема суспензии, а сушку осуществляют при температуре 60-90 С.В описываемом способе соотношение объема пены Ч, к объему суспензии Ч может меняться в зависимости от необходимой плотности пеномасс, но оптимадь ное соотношение находится в диапазоне 65239 4в суспензию при приготовлении пеномасспомимо сульфата алюминия, водного раствора 1-10%-ной концентрации поливинилового спирта в количестве 1-2 мл на100 мл суепензии еше более повышаетструктурно- механическую устойчивостьлен омасс,Пеномассы, полученные с добавкойсульфата алюминия и поливинилового10 спирта, не теряют структурно-механической устойчивости и с повышением темпеоратуры до 60-90 С, что обеспечиваетвозможность ускоренной сушки, особеннов сетчатых формах,Благодаря высокой устойчивости пеномассыдобавкой сульфата алюминияи ноливинилового спирта в процессесушки (при комнатной температуре) имеютусадку примерно в 2-3 раза ниже, чемв способе 1, В этом способе усадкапеномасс по мере снижения плотностиниже 0,37 г/см возрастает до 50 об.%зи выше. Характерно, что повышение температуры сушки до 60-90 С лишь нанесколько процентов увеличивает усадкупеномасс, Структура пеномасс после сушки и обжига достаточно равномерная,размер ячеек в основном соответствуетразмеру ячеек исходных пеномасс (100200 мкм), трещины отсутствуют дажев нижней части за готовок, формоизменения заготовок нет,Способ обеспечивает получение пеномасс с плотностями 0,18-0,46 г/см,3а после сушки и обжига пенокерамикис плотностями 0,12-0,40 г/см. Приэтом возможно получение пеномасс и пенокерамики с заранее заданной плотностью:плотность увеличивается с увеличениемколичества добавки сульфата алюминияот 0,1 до 0,3 масс.% от содержаниятвердой фазы суспензии, а затем снижается с дальнейшим увеличениемколичества добавки до 0,5 масс,%. Плотностьпеномасс и пенокерамики возрастает сувеличением плотности исходной суспензия,которая может доходить до 1,75 г/смПо мере увеличения количества поливинилового спирта в.мессе плотность пос(ледней снижается и поливинидовый спиртоказывается дополнительным средствомрегулирования плотности пенокерамцки.П р и м е р 1. В 300 мл суспензии кварцевого стекла с содержаниемчастиц до 5 мкм 31,14%; свыше 50 мкм 2,3 и плотностью 1,5 г/см вводят0,54 г (0,2 масс.% от содержания твердой юзй суспензии) обезвоженной при150 С соди сульфата алюминия(ГОСТ 3758-75) и перемешивают до полного растворения соли. Затем в суспензию вводят 3 мл водного раствораполивинилового спирта 10%-ной концентрации и перемешивают: В четыре приема к суспензии добавляют 2400 см пены плотностью 0,05 г/смЗ, приготовленной на основе водного раствора клее-канифольной эмульсии. Пену перемецивают с суспензией и образовавшуюся пеномассу с плотностью 0,24 г/смв формуют в дюралевых формах размером 150 х 100 х х 1 00 мм, Сушку производят в сушильном,Ршкафу при температуре 70 С в течение 12 ч. Обжигают в силитовой печи при температуре 1280 С в течение двух чаосов (скорость нагрева 250 /час, охлажО дение инерционное). Плотность полученной пенокерамики О, 19 г/см , усадка при сушке 30 об.%, линейная усадка при обжиге 2,7%.П р и м е р 2. В 300 мл суспензии кварцевого стекла с содержанием частиц до 5 мкм 31,14%,свыше 50 мкм,3% 5239 6и плотностью 1,7 г/см вводят С 1,38 г5(0,1 масс, % от содержания твердимой фазысуспензии) обезвоженной при 150 С соли сульфата алюминия и перемешивают до 5 полного растворения соли, Затем вводят3 мл 10%-ного водного раствора подивинилового спирта и перемешивают. . К суспензии добавляют 2400 см пены плотьностью 0,049 г/см, приготовленной на 10 основе клее-канифольной эмульсии, Подученную пеномассу с плотностью 040 г/смформуют в дюралевых формах размером150 х 100 х 100 мм, сушку производят всушильном шкафу при температуре 70 С 15 в течение 12 ч. Обжиг проводят в силитовой печи при температуре 1280 С соскоростью нагрева 250 /час (выдержкао2 часа, охлаждение инерционное), Плот =ность обожженной пенокерамики 20 0,39 г/смЗ, усадка при сушке 28,606.%линейная усадка при обжиге 1,4 %. Сравнение характеристик пеномасс и пенокерамики, полученных по изобретению и прототипу 1, представлено в таблице.765239 Проаодкенне табл. 70 286 034 0,39 1,4 380 0,40 380 0,41 380 О 38 3800,40 380 0,30 17 24 б 01 1,8 20 215 030 0,33 0,1 0,32 20 22 юО 0,28 20 29,5 0,32 2,0 0,1 О,Эб 2,1 0,3 20 300 020 4,0 О,б 0,24 Составитель Н, РакчееваРедактор Н. Воликова Техред З. Вереш Корректор Г. Назарова Закаэ 6441/24 Тираж 671 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал 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 исполь- . О зовании достаточно плотных суспензий (до 1,75 г/см 1). Могут применяться большие объемы пены (более 880 см3 на 100 г твердой фазы), а линейные усадки остаются на уровне линейных уса 2 док прототипа 12.Плотность пенокерамики при использовании суспензий плотностью 1,5-1,7 г/см обеспечивается в диапазоне 0,14- 1,39 г/см, а при расширении диапазона плотности суспензий можно расширить и диапазон плотности пенокерамики. Усадка при сушке отливок даже иа низкоплотных масс не превышает 34 об.%,35 Формула изобретенияСпособ получения пенокварцевой керамики, включающий приготовление водной суспензии тонкоизмельченного кварцевогостекла с добавкой, смешивание суспензиис пенообразователем, формование, сушкуиобжиг, отличающийся тем,что, с целью снижения плотности пенокерамики с сохранением бездефектной структуры, ускорения процесса сушки и снижения усадки, суспензию готовят с добавкойпорошка сульфата алюминия в количестве0,1-0,5 масс.% от содержания твердойфазы и 1-10% водного раствора поливинилового спирта в количестве 1-2% отобъема суспензии, а сушку осуществляют;при температуре 60-90 С,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Нишанова И. Е. Попильский Р, Я.,Грозман И. ЯОгнеупоры, 1967,6,с, 39-43.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке2602069,кл. С 04 В 35/14, 1978.