способ производства керамических материалов
Классы МПК: | C04B33/00 Изделия из глины C04B35/636 полисахариды или их производные |
Автор(ы): | Иванов А.А., Логинов А.Ю. |
Патентообладатель(и): | Иванов Аркадий Александрович, Логинов Александр Юрьевич, Бахарев Владимир Анатольевич, Костяков Вячеслав Васильевич, Логинов Роман Николаевич, Пушкин Владимир Тимофеевич, Сапожникова Елена Владимировна |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-07-27 публикация патента:
10.09.2000 |
Использование: в производстве строительной и электротехнической керамики, в химической промышленности и экологии при производстве блочных носителей катализаторов, фильтров и сорбентов сотовой и ячеистой структуры. Сущность изобретения: при производстве керамических изделий процесс приготовления формовочной массы из измельченных неорганических компонентов и органических полимерных добавок регулируют путем изменения способа и условий деструкции полисахаридов с последующей сушкой и обжигом формованных изделий. В зависимости от гранулометрического состава неорганических компонентов, наличия грубодисперсных частиц, измеряют молекулярно-массовое распределение используемых продуктов деструкции полисахаридов и проводят химический или спектральный анализ состава добавок. Полисахариды вводят в состав формовочной массы в сухом или водорастворенном виде в количестве 0,1-25%, причем в тем большем количестве, чем ниже содержание тонкодисперсных неорганических компонентов. Техническим результатом, достигаемым при реализации настоящего изобретения, является повышение качества формованной керамики, расширение числа композиционных изделий с заданными свойствами, в том числе материалов с малой пластичностью, прочных и пористых катализаторов, возможность использования отходов керамического производства, создание безотходной технологии изготовления керамических материалов. 4 з.п.ф-лы.
Формула изобретения
1. Способ производства керамических материалов, включающий приготовление формовочной массы путем смешивания измельченных неорганических компонентов и органических добавок класса полисахаридов, пластическое формование и термообработку изделий, отличающийся тем, что используют органические добавки класса полисахаридов в виде продуктов разной степени деструкции, изменяя распределение полимерных молекул по размерам так, чтобы создать более равномерное и плотное заполнение межконтактных зазоров, соразмерных гранулометрическому составу компонентов. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полисахариды подвергают предварительной механохимической, и/или химической, и/или термической, и/или ферментативной, и/или радиационной обработке и контролируют степень деструкции аналитическим или спектральным методом. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что полисахариды подвергают обработке до и/или после смешивания с неорганическими компонентами. 4. Способ по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что полисахариды подвергают обработке тем более интенсивной и/или длительной, чем ниже содержание тонкодисперсных частиц в формовочной массе. 5. Способ по любому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что полисахариды вводят в состав формовочной массы в сухом и/или водорастворенном виде в количестве 0,1 - 25 мас.%, причем в тем большем количестве, чем ниже содержание тонкодисперсных частиц в формовочной массе.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области строительной и электротехнической керамики, химии композиционных и каталитических материалов, где наиболее сложной стадией является приготовление пластичной формовочной массы. Именно с этим процессом связано в первую очередь качество изделий и наибольшее количество брака в производствах экструзионной керамики, сотовых катализаторов, электрофарфора, сказывающихся и на последующих стадиях сушки и обжига. Для приготовления формовочной массы данного состава и дисперсности неорганических компонентов с устойчивыми структурно-механическими свойствами каждый раз приходится решать трудоемкую задачу подбора неорганических связок, пластификаторов, поверхностно-активных веществ, глинистых, пептизующих добавок. Формование керамических изделий, особенно сотовых блочных катализаторов с высокой плотностью каналов, осуществляют на шнековых и поршневых прессах. Для получения высококачественных изделий рекомендуют оптимизировать процесс формования и использовать тонкодисперсные глинистые компоненты с размером частиц менее 1 мкм (/1/ Ф.Я. Харитонов. "Технология пористых керамических носителей и катализаторов", 1-я Всесоюзная конференция. "Блочные носители и катализаторы сотовой структуры". Пермь, 1990, с. 19. /2/ А.П.Ильин и др. "Управление реологическими свойствами формовочных масс при получении блочных катализаторов". Международный семинар. "Блочные носители и катализаторы сотовой структуры". Санкт-Петербург, 1995, с. 79-86.)Для получения пластичной формовочной массы в этих известных технологиях смесь неорганических компонентов подвергают длительному измельчению до тонкодисперсного состояния с размером частиц 1-0,1 мкм, или вводят высокодисперсные глинистые, свежеосажденные компоненты, пептизаторы с еще более мелкими частицами <0,01мкм. Однако в этих способах неизменно происходит изменение состава и свойств керамики. Это особенно важно при приготовлении высокопористых материалов и катализаторов с развитой поверхностью. Известно /1,2/, что приготовленная дисперсная система должна проявлять тиксотропные свойства, но не должна разрушаться при достаточно высоких давлениях формования (несколько МПа), необходимых для придания изделию устойчивой формы. Предотвращение этого нежелательного процесса необратимого разрушения изотропной структуры, приводящее к росту неоднородности и отделению дисперсионной среды, становится наиболее важной задачей подбора массы, особенно для грубодисперсных и бидисперсных композитов. Наоборот снижение давления за счет увеличения влажности формовочной массы (>20%) приводит к тому, что она плохо удерживает форму и изделия теряют прочность. Известны способы приготовления керамических изделий и катализаторов сотовой структуры путем экструзионного формования из смеси неорганических и органических компонентов (/3/ Е.Я. Медведовский и дp. "Керамические носители катализаторов и катализаторы для проведения химических процессов". Стекло и керамика, N1, 1992, с. 3-6. /4/ Патент РФ N 2024304, 15.12.94, бюл. N3. "Способ получения формованного катализатора для очистки газов". /5/ Заявка ФРГ N2222468, от 08.05.72, публ. 24.06.82, "Способ получения носителя катализатора"). Наиболее близким к предлагаемому способу, в соответствии с перечисленными задачами, является способ приготовления керамических материалов для каталитической очистки газов (/6/ Патент РФ N94012871, 22.04.94, публ. 20.12.95, бюл. N35, /прототип/). Он включает стадии смешивания исходных сыпучих компонентов, катализаторов, глины с водными растворами жирных кислот, многоатомных спиртов и армирующих волокон, формования блоков методом экструзии, сутки сырых блоков и их термообработку. В результате решается задача получения формованного катализатора сотовой структуры, обладающего высокой механической прочностью и активностью. В данном известном способе /6/, так же как и в способах /3-5/, для придания совокупности пластифицирующих, связывающих, смазывающих, пленкообразующих свойств и др. свойств в качестве органических компонентов предлагается использовать набор добавок, таких как поливиниловый спирт, производные целлюлозы, полиакриламида, вискозные полимеры, глицерин, масла и др. В каждом отдельном случае набор этих веществ варьируют и добавляют в количестве до 30 мас.%. Повышенное содержание разных органических добавок приводит к изменению реологических свойств, которые трудно оптимизировать, а также к снижению прочности экструдата, увеличению усадки и пористости изделия. Все это не дает возможности считать данные способы универсальными, т.к. не дается рецепта использования комплексных органических добавок для каждого состава неорганических компонентов и их дисперсности, поскольку каждый из известных органических компонентов сообщает системе свои определенные свойства. Известен способ изготовления керамических изделий пресс-формованием, включающий приготовление смеси неорганических компонентов с органическими компонентами в виде промышленного декстрина, фенол-формальдегидных смол в качестве связующей и крепящей добавки с последующим прессованием, сушкой и обжигом (/7/ Б.Н. Зотов. "Художественное литье". М., Машиностроение, 1982, с. 28-34). Однако использование органических добавок в этом методе формования рекомендуется лишь для упрочнения и связывания частиц изделия и проводится при значительно более высоких давлениях и низкой влажности. Наиболее близким техническим решением (прототип) является способ изготовления керамических материалов, в частности носителя катализатора, включающий приготовление формовочной массы путем смешивания различных керамических порошков и органического связующего, в состав которого входит соединение класса полисахаридов - крахмал, обработанный кислотой при определенных условиях, пластическое формование и термообработку изделий (/8/ Патент США, US N3850844, C 04 B 35/10, опубл. 26.11.1974, 5 с.). В данном способе полисахарид также используется как связующая добавка, а не как универсальная комплексная добавка, изменяющая реологоческие свойства формуемой массы. К тому же декстрины, как продукты деструкции полисахаридов, сильно различаются по свойствам и размерам молекул в зависимости от способа приготовления и исходного сырья. Декстрины очень разнообразны по молекулярной массе, степени полимеризации (n) и физико-химическим свойствам с протяженностью полимерных молекул от
![способ производства керамических материалов, патент № 2155729](/images/patents/316/2155063/8776.gif)
![способ производства керамических материалов, патент № 2155729](/images/patents/316/2155063/8776.gif)
![способ производства керамических материалов, патент № 2155729](/images/patents/316/2155063/8776.gif)
![способ производства керамических материалов, патент № 2155729](/images/patents/316/2155063/8776.gif)
![способ производства керамических материалов, патент № 2155729](/images/patents/316/2155063/8776.gif)
![способ производства керамических материалов, патент № 2155729](/images/patents/316/2155028/945.gif)
![способ производства керамических материалов, патент № 2155729](/images/patents/316/2155063/8776.gif)
![способ производства керамических материалов, патент № 2155729](/images/patents/316/2155028/945.gif)
![способ производства керамических материалов, патент № 2155729](/images/patents/316/2155063/8776.gif)
![способ производства керамических материалов, патент № 2155729](/images/patents/316/2155028/945.gif)
![способ производства керамических материалов, патент № 2155729](/images/patents/316/2155063/8776.gif)
![способ производства керамических материалов, патент № 2155729](/images/patents/316/2155063/8776.gif)
![способ производства керамических материалов, патент № 2155729](/images/patents/316/2155028/945.gif)
![способ производства керамических материалов, патент № 2155729](/images/patents/316/2155063/8776.gif)
![способ производства керамических материалов, патент № 2155729](/images/patents/316/2155063/8776.gif)
![способ производства керамических материалов, патент № 2155729](/images/patents/316/2155063/8776.gif)
Класс C04B33/00 Изделия из глины