CC BY
101
УДК 666.3.7
Н.В. Насонова*, Ж.В. Андреева, А. И. Захаров
Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20 , корп. 1 *e-mail: nade-nasonova@yandex.ru
МЕТОД ШЛИКЕРНОГО ЛИТЬЯ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКОПОРИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ
Получены образцы, представляющие собой керамические пластины из красножгущейся глины ПГ - 100 с добавлением целлюлозы. Изучены характеристики шликера и образцов.
Ключевые слова: керамика, пористый материал, выгорающие добавки, целлюлоза, шликер.
Пористые керамические материалы можно классифицировать по методу порообразования:
• материалы, полученные с использованием монофракционных составов исходных сырьевых материалов;
• материалы, полученные методом вспенивания;
• материалы полученные, методом выгорающих добавок;
• материалы полученные, методом химического порообразования.
Формовать керамические изделия можно литьем, сливным и наливным, в гипсовые формы, пластическим формованием и полусухим прессованием.
Предложенный в данной работе метод формования совмещает в себе метод шликерного литья и метод выгорающих добавок. При таком способе формования получаются высокопористые изделия с толщиной стенок до семи миллиметров. Этот метод можно применять для изготовления изделий, совмещающих в себе высокую пористость и сложную форму, например, фильтров специального назначения или элементов конструкций для системы автополива комнатных растений.
В качестве выгорающей добавки используется целлюлоза. Ее преимуществами являются экологичность, заданный размер получаемых с ее помощью пор и относительная дешевизна.
Шликерное литьё дает возможность получать тонкостенные изделия сложной формы.
Целью данной работы является разработка керамического материала с повышенной проницаемостью.
Для изучения свойств пористого материала образцы изготовлялись из шликеров с различным содержанием целлюлозы. А именно, 5, 7 и 10 % целлюлозы от массы глины.
Формование производилось методом шликерного литья с целью получения тонкостенного, пористого изделия с упорядоченной структурой пор.
В таблице 1 приведены параметры шликера, из которого изготавливались образцы, а на рисунке 1 показана зависимость вязкости шликера от содержания целлюлозы.
Таблица 1 Параметры шликера
Содержание целлюлозы, % Влажность, % Р шликера г/см3 П ( с УЗ вяскози-метра), mPaS Коэффициент загусте -вания
30 сек 30 мин 30 сек 30 мин
0 46 1,7 1,7 1,6 2,3 1,4
5 66 1,4 1,4 2,3 3,2 1,4
7 69 1,2 1,2 2,9 3,5 1,2
10 75 1,2 1,2 3,1 3,8 1,2
Содержание целлюлозы,%
Рис.1. Зависимость вязкости шликера от содержания целлюлозы
Из таблицы и рисунка 1 видно, что с увеличением содержания целлюлозы возрастают влажность шликера и его вязкость, но при этом уменьшаются плотность и коэффициент загустевания, а, следовательно, шликер обладает хорошими литьевыми свойствами.
Вязкость шликера, определенная на ротационном вязкозиметре показала значительно большие значения. Из рисунка 2 видно, что с увеличением скорости сдвига, резко снижается
вязкость шликера, что говорит о его ярко выраженном тиксотропном характере.
2,2 2
^ !,8 К 1,6
В 1,4
*
8 1,2
м '
§ 1
к а
к 0,8
X и
0,6
0
400 600 800 1000 Скорость сдвига, с-1
Рис. 2. Зависимость эффективной вязкости образцов от скорости сдвига
В таблице 2 показаны данные об усадке керамических образцов, полученных методом шликерного литья.
Таблица 2
Содер- Воздуш Огне- Пол- Объём- Объём
жание ная вая ная ная ная
целлю- усадка, усадка, усад воздуш огне-
лозы в % % ка, % ная вая
шликере усадка, усадка,
,% % %
0
5 6,7 2,3 9,3 30,5 14,4
7 8,5 3,3 10,9 25,6 14,9
10 8,5 2,1 10,4 29,6 13,1
Как можно видеть из рисунка 3 и таблицы 2 наибольшие изменение размеров образцов происходят во время воздушной усадки. При огневой усадке размеры образцов изменяются незначительно. Из полученных результатов можно сделать вывод, что усадка образцов с 10 процентами целлюлозы не значительно увеличивается по сравнению с образцами, в которых содержится 7 процентов целлюлозы. Это позволяет получать изделия из более пористого материала без значительного изменения размеров.
Обжиг образцов проводился в печи с карбидкремниевыми нагревателями.
Максимальная температура обжига составила 950°С, и была достигнута за 6 часов. Выдержка производилась при данной температуре в течение одного часа.
Определялись также предел прочности на изгиб, открытая пористость, средняя плотность и водопоглощение образцов.
6 7 8 9
Содержание целлюлозы,%
Рис.3. Зависимость усадки образцов от содержания целлюлозы
Таблица 3
Предел прочности, пористость и водопоглощение
Содер жание целлю лозы, % Предел прочное ти на изгиб, МПа Открытая пористость, % Плотность, г/см3 Водо-поглощение, %
5 3,6 15,2 1,7 8,3
7 1,9 21,4 1,6 11,8
10 1,4 39,8 1,3 23,1
40
25
' 20
6 7 8 9
Содержание целлюлозы,%
Рис.3 Зависимость пористости от содержания целлюлозы
С увеличением содержания целлюлозы уменьшаются предел прочности на изгиб и плотность, но при этом увеличивается открытая пористость и водопоглощение.
В ходе работы была выявлена высокая скорость набора массы шликера с содержанием целлюлозы. Из полученных результатов можно сделать вывод о возможности применения метода наливного шликерного литья для формования пористых образцов сложной формы.
Насонова Надежда Владимировна студент кафедры общей технологии силикатов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Андреева Жанна Вячеславовна аспирант кафедры общей технологии силикатов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
10
9
8
7
6
5
4
3
2
4
5
10
200
1200
1400
45
35
30
15
10
4
5
10
Захаров Александр Иванович к.т.н., доцент кафедры общей технологии силикатов РХТУ им. Д. И. Менделеева, Россия, Москва
Литература
1. Гузман И.Я., Сысоев Э.П. Технология пористых керамических материалов и изделий. - Тула. -1975. - 196 с.
Nasonova Nadezda Vladimirovna*, Andreeva Zhanna Vyacheslavovna, Zakharov Alexander Ivanovich
D.I. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia. *e-mail: nade-nasonova@yandex.ru
METHOD FOR MANUFACTURING POROUS MATERIALS
Abstract
The paper presents the results of the research carried out on the production from red clay PG - 100 with the addition of cellulose. Was found out the characteristics of the slurry and samples.
Keywords: ceramics, porous material burnable additives, pulp slurry.
