CN1483561A - 薄壁陶瓷管的制备方法及离心成型机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种薄壁陶瓷管的制备方法及离心成型机，制备方法包括配料、成型和烧成，其成型是将配料细粉投入注凝成型液中制成悬浮浆料，把悬浮浆料注入离心成型机的料筒中，进行注凝离心成型。离心成型机结构简单，使用性能好。本发明结合注凝成型与离心成型的技术特点，简化、方便了薄壁陶瓷管的制备，操作方便，生产周期短，劳动工作量小，生产效率高，生产成品率高，且产品质量好，特别适宜工业化规模生产。

Description

薄壁陶瓷管的制备方法及离心成型机

技术领域

本发明涉及一种薄壁陶瓷管的制备方法及成型设备。

背景技术

薄壁陶瓷管的制备包括配料、成型和烧成，由于壁薄，所以制作难度较大，尤其是很难成型，通常采用的成型方法是首先经注浆成型制备成管壁较厚的陶瓷管，然后再经过生坯车削、烧成后抛光制作成要求壁厚的陶瓷管。操作不便，成型时间长，生产周期长，劳动工作量大，生产效率低，生产成品率低，尤其是产品质量差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种操作方便，生产周期短，劳动工作量小，生产效率高，生产成品率高，且产品质量好的薄壁陶瓷管的制备方法；本发明同时提供了一种结构简单，使用性能好的离心成型机。

本发明所述的薄壁陶瓷管的制备方法，包括配料、成型和烧成，其成型是将配料细粉投入注凝成型液中制成悬浮浆料，把悬浮浆料注入离心成型机的料筒中，进行注凝离心成型。

实际中料筒的转速控制为10～10000转/分钟，温度控制为10～80℃，时间控制为1～200分钟。

本发明中：

一、注凝成型液由预混液和添加剂组成，组成情况为：

(1)预混液：有机单体丙烯酰胺与N，N-亚甲基丙烯酰胺的重量比为100∶1～99的混合液，再与蒸馏水的重量配比为1∶0～99的混合液体；

(2)分散剂：1～99％的聚丙烯酸铵溶液；

(3)引发剂：0.5～50％的过硫酸铵溶液；

(4)催化剂：N，N，N，N-四乙二胺；

(5)PH值调整剂。PH值调整剂选用氨水、乳酸、盐酸中的一种或几种，需要调整控制的PH值为2～10。

优选组成情况为：

(1)预混液：有机单体丙烯酰胺与N，N-亚甲基丙烯酰胺的重量比为100∶1～90的混合液，再与蒸馏水的重量配比为1∶0～5的混合液体；

(2)分散剂：10～40％的聚丙烯酸铵溶液；

(3)引发剂：1～10％的过硫酸铵溶液；

二、配料重量组成为：

    配料细粉60～90％、预混液10～40％；

    以配料细粉的重量为基数，外加添加剂：

    分散剂0～30％、引发剂0.0001～3％、催化剂0.001～2％。

优选组成范围为：

    分散剂5～15％、引发剂0.05～1％、催化剂0.005～0.01％。

三、操作控制为：将配料细粉同预混液混合，加入分散剂进行研磨后，再添加引发剂和催化剂，边添加边搅拌和抽真空，均匀后制得悬浮浆料。

研磨采用球磨机球磨，控制参数为：配料细粉与球石的重量比为1∶1～8，球磨时间为5～30小时。

按以上工艺要求操作，可获得性能良好的悬浮浆料，便于成型操作和保证产品质量。

因为用于成型的注凝成型液不参与反应，只起固化成型的作用，又各种陶瓷原料的常温性能、性质、状态基本相同，因此，本发明制备方法可适用于各种材质的陶瓷管，如氧化铝管、氧化锆管、莫来石管、碳化硅管、钛酸铝管、氮化硅管、石英管等等，可以是薄壁管，也可以制成多孔陶瓷管。

以氧化铝管的制备为例，配料细粉的重量百分组成控制为：

    氧化铝粉80～99％、二氧化锆粉0～20％、二氧化硅粉0～10％、

    菱镁石粉0～10％、碳酸镁0～10％、碳酸钙0～10％、

    三氧化二钇0～10％、三氧化二铬0～10％、三氧化二镧0～10％。

优选组成为：

    氧化铝粉80～99％、二氧化锆粉0～15％、二氧化硅粉0～5％、

    菱镁石粉0～3％、碳酸镁0～1％、 碳酸钙0～2％、

    三氧化二钇0～4％、三氧化二铬0～2％、三氧化二镧0～4％。

以氧化锆管的制备为例，配料细粉的摩尔百分组成控制为：

    二氧化锆粉95～97％、三氧化二钇3～5％。

其中：氧化铝粉为0.5～20um的α氧化铝细粉，二氧化锆粉、二氧化硅粉、菱镁石粉为粒径小1um的细粉，纯度越高越好，其它的碳酸镁、碳酸钙、三氧化二钇、三氧化二铬、三氧化二镧均为工业纯化工产品原料。

在本发明中，注凝成型技术是近来推出的一种新的成型工艺，即起源于美国的注凝成型(Gel-casting)的陶瓷精密成型技术。该工艺利用有机单体聚合反应形成的三维网络注凝特性，使陶瓷悬浮体注入模具后原位固化成陶瓷坯体。利用离心成型机进行离心成型的方法也普遍应用于水泥管的生产中，均为成熟的技术。对此不再累述。未提及的其它工艺情况与现有陶瓷或陶瓷管产品的基本相同，按照常规常识操作技术要求进行即可，如注凝抽真空、脱模、烘干、烧成等等，也不再累述。

本发明结合注凝成型与离心成型的技术特点，简化、方便了薄壁陶瓷管的制备，操作方便，生产周期短，劳动工作量小，生产效率高，生产成品率高，且产品质量好，特别适宜工业化规模生产。

离心成型制备方法所用离心成型机，是将成型料筒固定于横向转轴上，置于真空加热室中，注凝成型悬浮浆料注料筒与成型料筒连通。

从注料筒向成型料筒中注入注凝成型悬浮浆料，成型料筒随转轴旋转，在一定的转速、温度和真空度下，经过一段时间，浆料胶凝固化成型。成型料筒横向设置，避免颗粒下沉导致的管壁不均匀现象。该成型机尤其可以成型薄壁陶瓷管，且产品具有离心成型和注凝成型的优点，质量好。

为了使用方便以及使离心成型机获得更好的工作状况：

将注料筒置于真空加热室外，成型料筒的进料口位于成型料筒的中部，成型料筒的内腔为环状空腔。

将转轴转速及真空加热室的真空度和加热温度的控制器和显示器设置在一控制箱上，结构紧凑，使用控制方便。

本离心成型机结构简单，使用性能好，结合利用了离心成型和注凝成型技术，能够成型出质量好的陶瓷管产品，尤其是薄壁陶瓷管。

附图说明

图1、本发明离心成型机一实施例结构示意图。

图中：1、转速计  2、温度计  3、真空表  4、真空加热室  5、注料筒  6、控制旋钮  7、成型料筒  8、供料管  9、轴承  10、控制阀  11、机座  12、隔离电发热室。

具体实施方式

结合制备方法实施例及离心成型机实施例附图对本发明作进一步说明。

如图所示，本发明所述的离心成型机，成型料筒7固定于横向转轴上，置于真空加热室4中，注凝成型悬浮浆料注料筒5与成型料筒7连通。转轴转速及真空加热室的真空度和加热温度的控制器和显示器设置在一控制箱上。

使用时，把悬浮浆料从注料筒5注入离心成型机的成型料筒7中，进行注凝离心成型，成型料筒的转速控制为10～10000转/分钟，温度控制为10～80℃，成型时间控制为1～200分钟，成型后将料筒取下、脱模，制得成型坯体。

实施例1

本发明所述的薄壁陶瓷管的制备方法，包括配料、成型和烧成，以氧化铝薄壁陶瓷管的制备为例，配料细粉的重量百分组成为：

氧化铝粉99％、菱镁石粉0.4％、三氧化二钇0.6％。

预混液的制备：有机单体丙烯酰胺与N，N-亚甲基丙烯酰胺的重量比为100∶50的混合液，再与蒸馏水的重量配比为1∶40的混合液体；

分散剂：30％的聚丙烯酸铵溶液；

引发剂：6％的过硫酸铵溶液；

催化剂：N，N，N，N-四乙二胺；

PH值调整剂：氨水、盐酸，调整控制的PH值为9.5。

配料重量组成为：

    配料细粉80％、预混液20％；

以配料细粉的重量为基数，外加添加剂：

    分散剂10％、引发剂0.1％、催化剂0.008％。

制备：

将配料细粉同预混液混合，以配料细粉与球石的重量比为1∶2的比例装磨，加入分散剂进行研磨后，球磨时间为20小时；再添加引发剂和催化剂，边添加边搅拌和抽真空，均匀后制得悬浮浆料；把悬浮浆料注入离心成型机的料筒中，进行注凝离心成型，料筒的转速为1500转/分钟，温度为60～80℃，时间为20分钟，成型后将料筒取下、脱模，制得成型坯体；将坯体置于烘干箱或烘干窑中烘干，温度60～80℃，时间2小时；最后将烘干后的坯体在1450℃的温度下烧成，制得本发明氧化铝薄壁陶瓷管。

试验所用配料原料的纯度分别为：

氧化铝：Al₂O₃≥99.5％、         二氧化锆：ZrO₂≥97％、

二氧化硅：SiO₂≥99.5％、         菱镁石：MgO≥40％、

碳酸镁：MgCO₃≥99.5％、          碳酸钙：CaCO₃≥99％、

三氧化二钇：Y₂O₃≥99.5％、      三氧化二铬：Cr₂O₃≥99.5％、

三氧化二镧：la₂O₃≥99.5％；

经检测，制得的产品的技术指标为：

强度：360Mpa，密度：3.89～3.92g/cm³。

实施例2

本发明所述的薄壁陶瓷管的制备方法，包括配料、成型和烧成，以氧化铝薄壁陶瓷管的制备为例，配料细粉的重量百分组成为：

氧化铝粉96％、氧化锆粉2％、二氧化硅粉1％、菱镁石粉0.2％、三氧化二钇0.8％。

预混液的制备：有机单体丙烯酰胺与N，N-亚甲基丙烯酰胺的重量比为100∶30的混合液，再与蒸馏水的重量配比为1∶50的混合液体；

分散剂：25％的聚丙烯酸铵溶液；

引发剂：4％的过硫酸铵溶液；

催化剂：N，N，N，N-四乙二胺；

PH值调整剂：氨水、盐酸，调整控制的PH值为9。

配料重量组成为：

配料细粉65％、预混液35％；

以配料细粉的重量为基数，外加添加剂：

分散剂8％、引发剂0.2％、催化剂0.006％。

制备：

将配料细粉同预混液混合，以配料细粉与球石的重量比为1∶3的比例装磨，加入分散剂进行研磨后，球磨时间为18小时；再添加引发剂和催化剂，边添加边搅拌和抽真空，均匀后制得悬浮浆料；把悬浮浆料注入离心成型机的料筒中，进行注凝离心成型，料筒的转速为2000转/分钟，温度为60～70℃，时间为15分钟，成型后将料筒取下、脱模，制得成型坯体；将坯体置于烘干箱或烘干窑中烘干，温度70～80℃，时间1.5小时；最后将烘干后的坯体在1400℃的温度下烧成，制得本发明氧化铝薄壁陶瓷管。

实施例3、

本发明所述的薄壁陶瓷管的制备方法涉及的参数如下，其它同实施例1。

以氧化铝薄壁陶瓷管的制备为例，配料细粉的重量百分组成为：

氧化铝粉85％、氧化锆粉12％、三氧化二铬2％、碳酸镁1％。

预混液的制备：有机单体丙烯酰胺与N，N-亚甲基丙烯酰胺的重量比为100∶60的混合液，再与蒸馏水的重量配比为1∶30的混合液体；

PH值调整剂：氨水、盐酸，调整控制的PH值为8.5。

配料重量组成为：

    配料细粉82％、预混液18％；

    以配料细粉的重量为基数，外加添加剂：

    分散剂12％、引发剂0.2％、催化剂0.005％。

实施例4

本发明所述的薄壁陶瓷管的制备方法涉及的参数如下，其它同实施例1。

以氧化铝薄壁陶瓷管的制备为例，配料细粉的重量百分组成为：

氧化铝粉94％、氧化锆粉3％、三氧化二铬1％、碳酸镁2％。

实施例5

本发明所述的薄壁陶瓷管的制备方法涉及的参数如下，其它同实施例1。

以氧化锆薄壁陶瓷管的制备为例，配料细粉的摩尔百分组成为：

氧化锆粉96％、三氧化二钇4％。

Claims (10)

1、一种薄壁陶瓷管的制备方法，包括配料、成型和烧成，其特征在于成型是将配料细粉投入注凝成型液中制成悬浮浆料，把悬浮浆料注入离心成型机的料筒中，进行注凝离心成型。

2、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于料筒的转速为10～10000转/分钟，温度为10～80℃，时间为1～200分钟。

3、根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于注凝成型液由预混液和添加剂组成，组成情况为：

(1)预混液：有机单体丙烯酰胺与N，N-亚甲基丙烯酰胺的重量比为100∶1～99的混合液，再与蒸馏水的重量配比为1∶0～99的混合液体；

(2)分散剂：1～99％的聚丙烯酸铵溶液；

(3)引发剂：0.5～50％的过硫酸铵溶液；

(4)催化剂：N，N，N，N-四乙二胺；

(5)PH值调整剂。

4、根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于PH值调整剂为氨水、乳酸、盐酸中的一种或几种，需要调整控制的PH值为2～10。

5、根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于配料重量组成为：

   配料细粉60～90％、预混液10～40％；

   以配料细粉的重量为基数，外加添加剂：

   分散剂0～30％、引发剂0.0001～3％、催化剂0.001～2％。

6、根据权利要求3、4或5所述的制备方法，其特征在于操作控制为将配料细粉同预混液混合，加入分散剂进行研磨后，再添加引发剂和催化剂，边添加边搅拌和抽真空，均匀后制得悬浮浆料。

7、根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于研磨采用球磨机球磨，控制参数为：配料细粉与球石的重量比为1∶1～8，球磨时间为5～30小时。

8、根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于配料细粉的重量百分组成为：

   氧化铝粉80～99％、二氧化锆粉0～20％、二氧化硅粉0～10％、

   菱镁石粉0～10％、碳酸镁0～10％、碳酸钙0～10％、

   三氧化二钇0～10％、三氧化二铬0～10％、三氧化二镧0～10％。

9、一种权利要求1所述的制备方法所用离心成型机，其特征在于将成型料筒固定于横向转轴上，置于真空加热室中，注凝成型悬浮浆料注料筒与成型料筒连通。

10、根据权利要求9所述的离心成型机，其特征在于注料筒置于真空加热室外，成型料筒的进料口位于成型料筒的中部，成型料筒的内腔为环状空腔。

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