КОМПЛЕКСНАЯ РАЗЖИЖАЮЩАЯ ДОБАВКА ДЛЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ШЛИКЕРОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ МЕТОДОМ ЛИТЬЯ В ГИПСОВЫХ ФОРМАХ
COMPLEX LIQUEFYING ADDITIVE FOR CERAMIC SLIPS USED IN PRODUCTION OF CERAMIC PRODUCTS BY METHOD OF CASTING IN GYPSUM MOULDS

Изобретение относится к области получения разжижающих добавок для керамических масс, применяемых при производстве изделий методом шликерного литья.
Одной из наиболее важных задач в технологии приготовления литейного керамического шликера является обеспечение достаточной подвижности шликера при минимальной его влажности. Это достигается путем введения различных разжижающих добавок.
Из уровня техники известен, применяемый на производстве способ разжижения, в котором используют комплекс, содержащий дорогостоящий импортный электролит Реотан, кальцинированную соду и жидкое стекло в соотношении 1:1:2 соответственно [Косенко В.Г., Петров А.А., Протасова Л.Г. Перспективное направление в развитии производства изделий санитарной керамики // Стекло и керамика, 2000, №2, с.18-10].
Недостатком указанной комплексной добавки является высокая стоимость импортного электролита.
В качестве прототипа выбрана известная по патенту РФ №2238921 комплексная добавка, содержащая пластификатор СБ-5 и триполифосфат натрия, используемая в производстве огнеупорных формовочных систем, причем соотношение компонентов 1:4 соответственно. Введение данной добавки в керамические шликера не приводит к значительному разжижению системы, минимально повышает подвижность керамического шликера, а также известный разжижитель малоэффективен при изготовлении керамических изделий методом шликерного литья. Пластификатор СБ-5 и триполифосфат натрия довольно дорогие компоненты, следовательно и стоимость готовой продукции будет достаточно высокой.
Задача изобретения получить комплексную добавку для керамических шликеров, позволяющую повысить подвижность керамического шликера и снизить себестоимость готовой продукции.
Задача решается путем введения в керамический шликер комплексной добавки, содержащей пластификатор СБ-5, триполифосфат натрия и гидроксид натрия при соотношении компонентов, масс.%:
СБ-5
16
триполифосфат натрия
60
гидроксид натрия
24
Пластификатор СБ-5 известен как добавка в строительные бетонные смеси [Слюсарь А.А. Комплексная добавка для бетонной смеси на основе суперпластификаторов С-3 и СБ-5 / А.А. Слюсарь, В.Д. Мухачева // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. - Белгород: БГТУ им. В.Г. Шухова, 2005. - №10. - С.273-275]. Получают пластификатор на основе отходов производства резорцина (Новомосковский завод органического синтеза), что позволяет частично решить проблему утилизации отходов производства. Синтезируют СБ-5 следующим способом [Латыпова М.М., Слюсарь А.А., Шаповалов Н.А. и др. Получение пластификатора из отходов химического производства. // Экология и промышленность России, 2000, №1, с.16-17]: из смолы кубовых остатков производства резорцина в присутствии NaOH готовят водный раствор, нагревая его до 50°C и перемешивая до полного растворения. Затем добавляют фурфурол и нагревают до 70°C. В результате поликонденсации смолы с фурфуролом образуется 20%-й раствор СБ-5, готовый к применению. СБ-5 относится к 4-му классу токсичности (малоопасные вещества). Продукт СБ-5 можно использовать как в виде раствора, так и в виде сухого порошка (после выпаривания и измельчения).
Триполифосфат натрия и гидроксид натрия широко применяются в керамической и огнеупорной промышленности. Однако, введение в керамический шликер триполифосфата натрия или гидроксида натрия в качестве индивидуальных добавок, как и введение только СБ-5 не приводит к столь эффективному разжижению шликера, как введение комплекса, содержащего Триполифосфат натрия, гидроксид натрия и СБ-5 в соотношении компонентов, масс.%:
СБ-5
16
Триполифосфат натрия
60
гидроксид натрия
24
Предложенная комплексная разжижающая добавка отличается от прототипа тем, что содержит гидроксид натрия, а также компоненты предлагаемой комплексной добавки вносятся в следующем соотношении СБ-5, Триполифосфат натрия и гидроксид натрия 16%:60%:24% соответственно.
Для экспериментальной проверки эффективности данной добавки был приготовлен керамической шликер, который используют для производства санитарно-керамических изделий. Его компонентами являются: глинистые материалы 53 мас.%; отощающие 32 мас.%; плавни 15 мас.%.
В шликер добавляли известную комплексную добавку, содержащую 0,03 мас.% Реотана, 0,025 мас.% кальцинированной соды, 0,06% жидкого стекла (состав 1), и заявляемую комплексную добавку, содержащую 0,016 мас.% СБ-5, 0,024 мас.% гидроксида натрия и 0,06 мас.% триполифосфата натрия (состав 2).
V
Шликер готовили методом мокрого помола в шаровой мельнице. Объемная концентрация дисперсной фазы C=37%. Подвижность шликера оценивали по времени истечения 100 мл шликера после выдерживания его в покое в течение 30 с (первая текучесть) и в течение 30 мин (вторая текучесть). Определяли также коэффициент тиксотропии К и скорость набора керамической массы на стенках гипсовых форм (табл.1).
Таблица 1
Влияние добавок на реологические параметры шликера
Состав добавки
Первая текучесть, с
Вторая текучесть, с
К
Скорость набора массы, г/см<sup>2</sup>·мин
1(аналог)
50
80
1,6
0,052
2
17
20
1,2
0,090
Как видно из таблицы, разработанная добавка позволяет увеличить текучесть шликера по сравнению с производственной добавкой и снизить коэффициент тиксотропии, что облегчает транспортировку шликера по трубопроводу.
Увеличение скорости набора массы свидетельствует о том, что разработанная добавка улучшает фильтрационные свойства керамического шликера, что, в свою очередь, сокращает продолжительность технологического процесса и позволяет увеличить объем выпускаемой продукции.
Кроме того, предложенный способ позволяет снизить себестоимость готовой продукции за счет снижения количества дорогостоящих компонентов комплексной добавки: СБ-5 - 16% вместо 20%, триполифосфат натрия - 60% вместо 80%. Оба известных компонента довольно дороги и снижение на 4% и 20% соответственно приведет к значительной экономии, так как добавка гидроксида натрия из-за его дешевизны не даст значительного увеличения стоимости добавки, а, следовательно, и готовой продукции.