способ изготовления керамических изделий

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ, включающий смешение наполнителя с добавками и гидролизованными этилоиликатом, формование изделий методом вибролитья, их отверждение с последующей выдержкой изделий, сушку и обжиг, отличающийся тем, что выдержку изделий осуществляют при 10-15^oС и относительной влажности воздуха 78-82% в течение 8-18 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии изготовления керамических изделий на этилсиликатных связках, в частности вихревых конических очистителей, используемых в целлюлозно-бумажной промышленности для удаления из древесной массы толстых породных частиц древесины и минеральных примесей, и может быть использовано для получения крупногабаритных керамических изделий сложной конфигурации иного назначения.

Известен способ изготовления керамических изделий, используемых в качестве износостойких деталей бумагоделательных машин, включающий смешение тонкоизмельченного наполнителя (глинозема) со связующим, содержащим метилцеллюлозу и ортофосфорную кислоту в соотношении от 1:1 до 1:3, формование заготовок методом прессования, их сушку, механическую обработку заготовок на токарных и фрезерных станках для придания изделиям заданной конфигурации и обжиг с последующей механической обработкой изделий путем шлифования [1]

Недостатки известного способа невозможность изготовления изделий сложной конфигурации методом прессования, а также необходимость дорогостоящей механической обработки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому решению является способ изготовления огнеупорных (керамических) изделий, включающий смешение наполнителя с добавками и гидролизованным этилсиликатом, формование изделий методом вибролитья, их отверждение, сушку при температуре 80^оС и обжиг. В способе предусмотрено двухстадийное введение добавки и вакуумирование залитой в форму смеси [2] Использование в известном способе такого метода формования, как вибролитье, позволяет получать изделия сложной конфигурации без дополнительной механической обработки.

Однако после сушки отвержденных изделий при температурах 80^оС на их поверхности появляются посечки, переходящие после обжига в сквозные трещины. Это увеличивает брак производства, а при изготовлении вихревых конических очистителей, имеющих форму полых конусов, как показал опыт, сводит выход годных изделий к нулю.

Цель изобретения повышение выхода годных крупногабаритных изделий сложной конфигурации после сушки.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления керамических изделий, включающем смешение наполнителя с добавками и гидролизированным этилсиликатом, формование изделий методом вибролитья, их отверждение с последующей выдержкой, сушку и обжиг, выдержку изделий осуществляют при температуре 10-15^оС и относительной влажности воздуха 78-82% до остаточной влажности 3-4% а затем подвергают сушке.

В процессе выдержки (подвялки) отвержденных изделий при температуре 10-15^оС во влажной среде создаются оптимальные условия для прохождения процессов конденсации с образованием прочных сетчатых структур, которые препятствуют возникновению напряжений, приводящих к образованию трещин и посечек.

Выбор предельных значений температуры и относительной влажности воздуха при подвялке, а также остаточной влажности изделий по ее окончании, обусловлен следующим. Увеличение температуры более 15^оС способствует формированию при конденсации менее прочных линейных структур, что ведет к возникновению трещин и посечек. Проведение подвялки при температуре ниже 10^оС, а также повышение относительной влажности воздуха более 82% замедляет структурообразование, затягивает технологический процесс, снижая его производительность. При уменьшении относительной влажности воздуха менее 78% возрастает скорость процессов конденсации, что приводит к образованию дефектов изделий. В случае, если остаточная влажность изделий перед сушкой превышает 4% процессы конденсации продолжаются в условиях повышенных температур, обуславливая растрескивание изделий при сушке. Выдержка изделий до относительной влажности менее 3% экономически нецелесообразна.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Для изготовления керамических вихревых конусных очистителей используют сырьевые материалы: наполнитель электрокорунд по ГОСТ 3647-80; этилсиликат-40 по ГОСТ 26371-84; добавки: оксид магния технический по ГОСТ 4526-75; диоксид титана технический по ГОСТ 9808-84; борсодержащая фритта.

Изделия изготавливают из шихты, содержащей, мас. Электрокорунд 32 24А 22,5-28,3

16 24А 4,5-14,1

5 24А 18,0-23,6 Микрошлиф- порошок 7н, 14н 31,5-47,2 Борсодержащая фритта 6,3-9,4 Диоксид титана 0,9-3,8 Оксид магния 0,09-0,94 Гидролизованный этилсиликат 6,0-11,0

Исходные компоненты смешивают в определенной последовательности. Первоначально в смеситель загружают тонкомолотую фритту, микрошлифпорошок электрокорунда, увлажняют гидролизованным этилсиликатом, затем добавляют диоксид титана и оксид магния. После смешения указанных компонентов добавляют оставшийся электрокорунд и всю массу перемешивают в течение 4 мин.

Приготовленную массу укладывают в формы из органического стекла или металла и вибрируют в течение 7 мин с амплитудой колебаний 0,1 мм. Отформованные изделия выдерживают в формах в течение 2,5-3 ч для отверждения. Затвердевшие изделия извлекают из форм и помещают в климатическую камеру с температурой 10-15^оС и относительной влажностью воздуха 78-82% Изделия выдерживают в камере до остаточной влажности 3-4% (время выдержки в зависимости от габаритов изделий 8-18 ч), после чего подвергают сушке при температуре 60 5^оС в течение 3-6 ч. Высушенные изделия обжигают при температуре 1230-1250^оС (температура спекания снижена благодаря введению добавок борсодержащей фритты в диоксид титана).

П р и м е р 1. Вихревые конусные очистители, имеющие форму полых конусов с расположенным У основания фланцем с массой 45 кг и габаритами: высота 450 мм, наружный диаметр конуса по фланцу 157 мм, толщина стенки 12 мм, изготавливают шихты, мас. Электрокорунд 32 24А 27,8

16 24А 4,6

5 24А 18,5 Микрошлиф- порошок 7н 35 32,4 Борсодержащая фритта 7,4 Диоксид титана 1,7 Оксид магния 0,1 Гидролизованный этилсиликат 7,5

Изделия готовят по вышеуказанной технологии. После отверждения изделия выдерживают в климатической камере с температурой 12^оС и относительной влажностью воздуха 80% в течение 18 ч до остаточной влажности изделий 4% Затем изделия сушат и обжигают по указанному режиму. Изделия после сушки и обжига не имеют трещин и посечек. Выход годных изделий в партии количеством 120 шт. равен 100% Открытая пористость изделий после обжига 21,2%

П р и м е р 2. Состав шихты для изготовления изделий аналогичен примеру 1. Изменения в способе заключаются в условиях выдержки отвержденных изделий: температура в климатической камере 15^оС, относительная влажность воздуха 82% Остаточная влажность изделий по окончании 18 ч выдержки 3% Сушка и обжиг производятся по указанному режиму. Изделия после сушки и обжига не имеют трещин и посечек. Выход годных изделий в партии 120 шт. 100% Открытая пористость изделий 21,6%

П р и м е р 3. Состав шихты, как в примере 1. Выдержка отвержденных изделий производится в климатической камере с температурой 10^оС и относительной влажностью воздуха 78% до остаточной влажности изделий 3,5% После сушки и обжига, произведенных по указанному режиму, выход годных изделий в партии 120 шт. составил 100% Открытая пористость изделий- 21,6%

П р и м е р 4 (прототип). Состав шихты, как в примере 1. Изменения в способе состоит в том, что затвердевшие изделия в формах помещают в сушильную камеру с температурой 80^оС и выдерживают в этой камере 3 ч. После разъема форм осматривают изделия: на 40% изделий имеются посечки, переходящие в мелкие трещины шириной 0,6 мм и длиной до 5-7 мм, особенно много посечек расположено на внутренней (рабочей) поверхности изделий, на 60% изделий имеются сквозные трещины, расположенные по фланцу изделия. После обжига при 1250^оС величина трещин увеличилась, изделия не пригодны к эксплуатации.

Как видно из примеров выполнения, выдерживание затвердевших изделий при температуре 10-15^оС в условиях высокой влажности до остаточной влажности изделий 3-4% позволяет исключить брак сушки и довести выход годной продукции до 100%

Использование предлагаемого способа обеспечивает получение качественных керамических вихревых конусных очистителей взамен менее стойких изделий из металла и пластмассы.