Дисперсия для изготовления изделий

ОП ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К ПАТЕНТУ

Соез Советскнх

Соцналнстнмескнх

Ввсяубпнк ((i) 634659 (;

\ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 19.11.73 (21) 1972591/29-33 (23) Приоритет - (32) 2 (543 M. (л.

С 04 В 15/06

С 04 В 35/00

//С 04 В 43/00

Госудерстее»ныл каатет

СССР ео делам »зееретеиее и еткрмт»» (43) Опубликована 25, 11. 78.Бюллетень № 43 (45) Дата опубликования описания 28.11.78 (53) УДК 662.998..3 (088 8}

Иностр анец

Казухико Кубо (Япония) (72) Автор изобретения

Иностранная фирма Кабусики Кайся Осака Сейзосе" (Япония) (7е) Заявитель

{ 54) ДИСПЕРСИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к области изготовпения иэделий, в том числе профи пированных, иэ воппастонита, которые обпадают теппоизопяционными и огнеупорными свойствами. б

Известно изготовление термоизопяционных изделий иэ дисперсии, содержащей известь, реакционный кремнистый компонент, асбест и воду, в которую в период кристаппизации ВВодят BoJUlBGToHHT В ко )Q пичестве 2-30 вес.% 1 . Однако издепия, получаемые из такой дисперсии, обпадают недостаточной прочностью, Белью изобретения является повышение прочности иэделия. 15

Это достигается тем, что дисперсия, вкпючающая воппастоннт и воду, содержит не менее 50% по весу f5 - воппастонита в виде попых сфер размером не более 150 мк, а отношение воды к воп- 2с пастониту равно 3-25.

Кроме этого, дисперсия может содержать неорганическое и органическое вопокно в количестве 2-25% от веса воппастонита. Кроме того, дисперсия так- 25 же может содержать глину в копичестве

5-100% от веса воппастонита ипи цемент в количестве 3-20% от Ьеса воппастонита, Попые сферы на основе кристаллов воппастонита могут легко и равномерно диспергироваться в водной среде и нэ попучающейся водной дисперсии можно изготовить профипированное изделие с высокой механической прочностью лишь с помощью процессов формования и сушки, причем без использования связующего.

Получаемые при этом изделия имеют низкий обьеллный вес, изменяющийся в широких пределах, но не выше 0,45 г/см

3 что позволяет использовать их дпя теппоизопяции, кроме того профилированные изделия обладают высокой степенью устойчивости в отношении сохранения размеров.

Испопьзуемый воппастонит в виде сфер имеет размер не бопее 150 мк. При применении воппастонитовых сфер более

150 мк будет снижаться прочность профипированных издепий, полученных из дисперсий. Диаметры указаниых сфер долж иы находиться в прэпелах Я 150 мк, пре почтительные диаметры - 30-90 мм.

Оболочка волластонитовой сферы состоит из кристаллов Вопластоиита, есно 5 сцепленных друг с другом, однако зто сцепление допускает достаточную водопроницаемость. Полость сферы может иметь редкие включения кристаллов волластонита. Кроме -îãî,,волластонитовая сфера, имеет большое число кристаллов, выступающих: за пределы er o поверхности.

Кристаллы волластонита, образу ощие полые сферы, содержат кристаллыP-волластонита в количестве 50 вес,% от об иего количества кристаллов волластонит Предпочтительно, чтобы сферы состояли =-олько из кристаллов j5 - Волластонита, oigiGIiD M o er присутствовать II другой тип кристаллов волластонита, т, е. крис-. таллы Π— волластонита, в количестве до 50 вес. % от общего количества кристаллов Волластонита

Указанные волластонитовые сферы можно изготавливать, например, посредством сушки и дальнейшего обжига определенной суспензии на основе кристилов ксенолита при температуре от 780 о до 1. 00 С, предпочтительно от 1000 до 3 100 С с тем, чтобы осуществить

0 30 превращение кристаллов ксенолита В крис

rBJI JIbI В Оллас Тони Тар

Водная суспензия на основе кристаллов ксенолита отличается тем, что иглообразные кристаллы ксенолита диспергируются в воде и виде многочисленных агломератов, Эти агломераты имеют в основном сферическую полую структуру. Оболочка

СФЕРЫ СОСТОИ% ИЗ KPIICTBËËOÂ КСЕНОЛИТар сцепленных друг с другом, Водная суспензия кристаллов ксеноли та может быть получена, например, путем нагревания с перемешиванием начальной водной суспензии кремнистого мате риала и извести в условиях сжатого па

45 ра, Количество извести, отнесенное к ко личеству кремнистого материала, которое предпочтительно брать В молярном Отноt шенин COO: GI 0, а именно в диапазоне

0,8:1 и 1,3:1, Количество используемой

В начальной суспензии Воды находится В такой пропорции, чтобы по мере образования водной суспензии кристаллов ксенолита Весовое отношение количества су55 хих веществ к количеству Воды было заключено В пределах 1:10 и 1:25.

Величину давления пара следует Выбирать В пределах от 8 до 50 кг/см, а температура реакции равна температуре насыщения при даВлении " IIGpB B ука"

GGBBOM ЦИалаЗОЧЕр

АгломеРатыр cocroRLqBe из КРистаплов ксенолита, могут быть получены путем высыхания водной суспензии кристаллов ксенолита, полученной указанным способом. При обжиге высушенных агломератов при температуре В диапазоне

780-1200 С, предпочтительно в предеО лах 1000-3.3.00 С, кристаллы ксенолита, из которых состоят данные агломераты, превращаются в кристаллы волластонита с образованием сфер на основе кристаллов волпастонита.

При температуре обжига, заключенной нриблизитепьно В границах 780-1100 g, о образуютсч по Отдельности кристаллы фо волластонита, а при температуре 1200 С и выше кристаллы а4 - Волластонита.

При температурах в пределах от 1100 о до 1200 С получается смесь кристаллов

fb - волластонита ио - волластонита, количественное соотношение между которыми изменяется в зависимости oT продОлжительности стадии Обжигар

Объемный вес изделия, сформованного из дисперсии волластонитовых сфер, заВисит or давления, приложенного во Время формования. Количество воды В дисперсии должно быть, по крайней мере, таким, которое необходимо для заполнения областей внутри сфер. Обычно количество во,ы превышает общий вес сухих веществ в несколько раз, а именно, от 3 до 25 раз, предпочтительно от 10 до 15 раз.

Итак, из водной дисперсии путем прессования В формах и последующей сушки можно легко изготовить профипированное изделие, которое имеет невысокий Объемный Вес и Высокую степень механическОй прочности. Данная водная дисперсия не обязательно должна быть таковой, чтобы

Все кристаллы волпастонита образовывали сферы с диаметром до 150 мк, она может содержать и некоторое количество ,сфер с диаметром выше 150 мк, Хорошие результаты достига отся с использованием такой дисперсии, в которой сферы с размером до 150 мк сбставпяют от 90 до 100 вес,% от общего ко личества кристаллов волластонитов, присутствующих в данной дисперсии. Кроме того, если, по меньшей мере, 50 вес,% кристаллов волластонита, формирующие укаэанные сферы, представляют собой кристаллы /3 волластонита, то также возможно получение механически прочно63465с

ГО профилирбваннОГО изделия» е?меlОщеГО невысокий объемный Вес, с помощью проВЕДЕНИЯ HPOHBCCOB фООМИРОВаНИЯ И СУШКИ»

Дх?я ухеучшеепЕЯ свойс Та профилирован ного изделия В Водную дисперсию, пред.ложенную в данном изобретении, могут быть добавлены pBGIL»i÷able усилиВаюшие материалы, Так например, для уьеличения механической прочности 11зделия можно использовать неорганические и/или органические волокна, В качестве примерОВ неорганических Волокон мОжнО HHG вать асбест, минерахи ную силикатную !

ЫЕРСТЬв СТЕКЛОВОЛОКНО И тэ Д, В КНЧЕСТве примеров Органических волокон можно

УКазаТЬ На ПУЛЬПУ» ДРЕВЕСНЫЙ ПОРОШОК» х?олиамицное BGHGKHG» похЕизфирпое Волокно и т J4 Эти Волокна используют В ко личестве приблизительно От 2 до 2 5 Вес,%» . предпочтительно DT 2 до 15 BBC,% DT ВВ* 20 са волластонита в данной „??1сперсии.

КРОМЕ ТОГО» ДЛЯ УХЕ РПИЕКИЯ а ЖЕЛаЕ

МоМ изделие: плостойкости в данную

Дисперсию могут быть добавлены некOTо25 рые разновидности глин, например, бенто нит, каоиин, пирофиллит, огнеупорная глипа и т д» Ъ казанные разновидности Глин обычно используются в количестве оТ 5 до 100 вес. %, предпочтительно от 8 до

30 aec.% от веса волластонита В дисперсии. Помимо етого, в дисперсию могут бытl Baepeabi TBKxe IIBMBHTbI a КоличестВе прибле?зительно От 3 до 20 Бес,% предпочти те?и»но От 5 до .е. 5 Bec % От ве »» са волластонита, благодаря чему увеличиВается тВердОсть пОверхности H плотнОсть изделия. Из указаннь?х добавок можно использовать только одну иии, по крайней мере, we цобавки.

При изготовлении профилированного наделе?я- иа предлаГаОмой ВОднОЙ диспер сии, дисперсию первоначально формуют

До получения необходимой формы, например блока, трубы, плиты, колоннь? и по45 цобной желаемой конфигурации н затем

ПРОизводит сУшкУ» чтобы "fä&fIHTü из из делия 0CHGBI>ylo часть несВязанной ВодыПригодны Различные способы формОва ния, однако прееи?очтение можно отдать фильтровому прессованию в формах. Фильтровое прессование B формах заключается в помещении дисперсии В матрицу, имеюшу?о желаемую форму и множество небохеьщ??х ОТВерстий и 1?оследующем прессов г . нии дисперсии с ИОмощью пуансона с тем, чтобы удалять излишки воды до тех пор, пока не будет образована масса, сохраняющая свою форму без поддерх?Нее? (самонесущаяся масса), Kpo?ae того, если дисперсия соцер:?и?т пульпу, ее формуют в виде листа, который затем подверга?от ирессованию до получения профилнрованНОГО ИЗДЕЛИЯ В ВИДЕ 60!IBB ТОНКИХ ЛИСТОВ с помощью бумагоделательной маше?ны и, наконец, просушивают их до получения

ГОТОВОГО ИЗДЕЛИЯ» СУШКУ МОЖНО ПРОИЗВО ц?еть при давлении и температуре окружа1ощего Воздуха, однако для ускоренич сушки мОжнО применить ЛОниженнОе даВление, Поху IBHHoe eуказанным способом профилированное изделие отличается особой с1-pyKTóð0é, содержащей полые сферы, / связанРЬ?е друГ с другом и clipeccoaGH ные "-еаир твленни приложеннОГО B npOи":се +оомования давлсния. То есть сфеОы а прОфихеированном изделие? сжатье В большей илн меньшей степени, по крайней

1?ере, а Одном направлении, Обусловленном Hailpaaiieílleì приложеiatR давления в процессе формования. Поскольку полые

c pbI являются цовопьно прочньlм мате

РИНХIОМ - ОИИ HB б.. Т ДрОбИТЬСЯ, ЕС?»И HB подвергать их слишком большому давлению а процессе формования. Обычно объем1?ь?й аес прО 11их?е?рованнОгo издеие?я зави сит» Гхlавн ы м О бр азО м» OT вехи?ч и «и>1 llpa ложенного прн формовании давления то есть, чем 1?и?ке пРН фОРмОБании давление» ни - е 06behf Ht-., aec H HHOGopoT боль шее дав»BH?te B процессе формования ирн водит к большому аиачене?ю объемного веса, Пример е.. К 3200 частям воды цосавия.ш 49 частей обожженной извести.

Ь полученный раствор гашеной извести цобавчяли —., уте ? перемешивания 53 часть

КОЕМНИС1 ОГО ПЕСКИ» ПРОБ) ?ДЕННОГО ЧЕРЕЗ сито C paahfepohi Отверстия . 2 О i jeia и содерж01 1 .ГО 9 1 Вес 4 g е 3 бпа»-ОцаoR чему Hüòóaà?HII начах?ь??ую сусиенаию»

КОТОпая ООДЕОЖ?1Т Гашан IO ИзвеСТЬ и крема?стый песок. Полученную суспенаию

Ho ëе1нали в ав1 ОклаВ и нагрева?Ни с не ирерыв??ь?м переме?пнваннем при темпераО туре от 3.9.1. До 188 С при стандартном

/ цавлен?и? tlapB OT 12 ДО .?.4 кГ/см Б течеlш е 4 ч, в р езух?ьта» е чеГО бьlла получена ВОдная с спензия» сОдержащая мно

Гочнсле??ные агломераты» состоящие из

KPIf CTBñ 010Б КСР1?ОЛНТа

11011 ченная таким 00раэом суспензия» соцержащая множество агломератов, диспергирована в воце, а агчомераты, в основном сферической формы, имеют диаметр OT 40 цо ?.50 MK и состоят из иг6346

Таблица 1

1 Бентонит

2 Каолин

7 лообразпых кр11стми1ов ксенолита, нрострапственно ьзаимосвязанных между собой. ,Ца11ее получишу10 сусненз11ю высуши вали до получе1ц1я сухих агломератов на основе кристаллов ксенолита, Ц д 1ьней- 5 шем высушенные агломераты обжигапи в злектрической печи при температуре о

1000+, 100 С в течение 3-х часов, в результате чего кри ст аллы кс еполи та превра1цались в кристаллы Я = волласто->О

1шта с образоваш;ем полых сфер на основе кристаллов P - вох1ластоешта Цо время гроведенпя обяа1га не наблюдалось значительного разрушения или усадки указанных сфер, состоящих из кристапловфволластоп11та.

Полые сферы на основе криста11лов 5I волластони та, по11учен11ые указанным способом, диспергируются в воде вместе с добавками, приведен1п1ми в табл. 1, об разуя водные дисперсии, содержашие множество указанных полых сфер, диспергированных в них. Количество используемой воды берут в 10-ти кратном размере от общего количества сухих веществ, содергкащихся в дисперсии.

Приготовлеш1ую дисперсию помещают в матрицу, имеющую множество отверстий, и прессу1от под действием пуансона до получения профппированной массы.

Сформованную массу удаляют из матрицы о и просупц1вают в калорифере при 190 С, .

Показатели механической прочности и теплостойкости указанных изделий при Ф ведепы в табл. 2, Пример 2. Высушенные агломераты из кристаллов ксенолита, полученные тем гке способом, который рассматривался в примере 1, обжигали при

13 50+ 10 С в течение 3 ч, Установлено, что преобладающая часть полученных сфер представляет собой кристаллы ф волластонита и незначительная их часть является кристаллами д, -волластонита, Полученные указанным выше способом сферы диспергировались в воде, к которой добавлялись также примеси, указанные в табл. 3. Полученные в результате

59

8 дисперсии сферы формовали и высушивали по способу, который рассматривался в примере 1..В табл, 3 приведены физические свойства полученных профилированных изделий.

Пример 3, К 560 ч воды добавпяли 47. ч обогкженой извести и попученный раствор гашейой извести смешивали с 53 ч силикатного материала, диспергируемого в 320 ч воды. Этот силикатный материал представлял собой продукт, полученный в процессе образования металлического кремния и содержащий аморфную кремниевую кислоту, в которой в качестве основной составной части является 5 i Og в количестве

92 вес.%, а средний размер частиц его составляет 0,2 мк Указанную смесь разбавляли 1520 ч воды и полученную водную суспензию помещали в автоклав и нагревали в нем при непрерывном перемешивании при 191 С в условиях сжатого пара с давлением 12 кг/см в течение З ч, В результате этого получали водную суспензию, содергкащую множество агломератов с диаметрами в пределах

3-30 мк, которая состояла из кристаллов ксенолита, взаимоевязанных пространственно друг с другом.

Полученную суспензию высушивали до получения сухих агломератов. Высушенные агломераты в дальнейшем нагревали о при 1000 С в течение 3 ч, в результате чего были получены полые сферы на основе кристаллов P — волластонита.

Изготовленные указанным способом сферы диспергировались в воде, к которой добавлялись добавки (см. табл. 4).

Полученные дисперсии формовали и просушивали по способу, которой рассматривался в примере 1, получая в резуш тате профилированпые изделия, обладающие физическими свойствами, указанными в табл. 4, 634650

Продолжение табл. 1 теклр-в

3 Каолин

4 Бентонит

5 Бентонит

10

П р и м е ч а н и е. Количество добавляемых примесей указано в весовых процентах из расчета обшего количества сухих вешеств, 1 аблица 2

0,2

4,0

0,20

37,8

0,4

0,54

34,5

0,20

0,0

0,37

17,0

0,3

П р и м е ч а н и е. Свойства изделия после обжига соответствуют свойствам образцов 1-3, обожженных при 1050 С в течение 3ч, о а свойства образцов 4 и 5соответствуютобжигупри 1000 Свтечение 3 ч.

ТаблицаЗ

0,1

2 1а7

0953 +Свойства после обжига соответствуют свойствам изделий, обожженных при 1100 С в течение 3 ч.

+Количество примесей соответствует весовым процентам из расчета обшега количества сухих вешеств в начальной дисперсии.

63 46 ц

Таблица 4

8 6 3 019 38 0,2

9 10 3 2 019 60 0,08

10 10 3 2 0,37 15 0 0,17

3,6

18,2 Количество примесей соответствует весовым процентам из расчета общего количества сухих веществ в исходной дисперсии.

" Свойства после обжига соответствуют свойствам изделий, обожженных о при 1000 С в течение 3 ч.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я кое волокно в количестве 2-2

Составитель Jl, Чубукова

Редактор A. Морозова Техред К. Гаврон Корректор A. Власенко

Заказ 6 62 4/2 Тираж 709 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

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

1. Дисперсия для изготовления изделий,- включающая волластонит и воду, отличающаяся тем,что,с целью повышения прочности изделия, она содержит че менее 50% по весу ф волластонита в виде полых сфер размером не более 150 мк, а отношение воды к волластониту равно 3-25, 2. Дисперсия по Ilý 19 о т л и ч а ющ а я с я тем, что она дополнительно содержит неорганическое или органичес5% от весВ Волластонита

3. Дисперсия по и. 1, о т л и ч а ю25 щ а я с я тем, что она дополнительно содержит глину в количестве 5-100% от веса волластонита.

4, Дисперсия по п. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что она дополнительно

36 содержит цемент в количестве 3-20% от веса волластонита, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Патент СССР М 291439, кл С 04 В 15/06, 1966.