CS199116B1

CS199116B1 - Method of producing ceramic pressed piece from granulate available for hydrostatic compacting

Info

Publication number: CS199116B1
Application number: CS892877A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Fator; Jaromir Vicenik; Ladislav Cizinsky; Josef Hanus; Marie Beladova; Jaroslav Kunik
Original assignee: Jaroslav Fator; Jaromir Vicenik; Ladislav Cizinsky; Josef Hanus; Marie Beladova; Jaroslav Kunik
Priority date: 1977-12-28
Filing date: 1977-12-28
Publication date: 1980-07-31

Description

Vynález se týká způsobu výroby keramického výlisku z granulátu, vhodného k hydrostatickému lisování, obsahujícího jeko jednu ze složek jílovinu v množství minimálně 7 hmotnostních % pro výrobu izolátorů vysokého a velmi vyeokého napětí vhodných ke glazováni glazurou ve vodní suspenzi a způsobu výroby keramického výlisku z tohoto granulám.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a process for the manufacture of a ceramic molding of granules suitable for hydrostatic pressing, comprising as one of the clay constituents in an amount of at least 7% by weight for producing high and very high voltage insulators suitable for glazing .

V současné době jsou známy dva zásadní směry řeěení eelého postupu výroby izolátorů izoatatickým lisováním. Je to Švédský, který vychází z granulátu o zbytkové vlhkosti pod 1 %, přičemž výlisek zhutnělý při 108 MPa je obráběn za sucha, glazován stříkáním a vypálen, a směr sovětský, který vychází z granulátu o zbytkové vlhkosti 6 až 8 % s tím, že po vylisování na tlaky cca 50 MPa a obrobení je nutno výlisek před výpálea sušit. Základním problémem úspěšné výroby izolátorů lisováním je zvládnutí jejich glazování.At present, two fundamental directions of solving the whole process of isolators production by isolation molding are known. It is Swedish, based on a granulate with a residual moisture below 1%, the compact compacted at 108 MPa is dry machined, glazed by spraying and fired, and the Soviet direction, based on a granulate with a residual moisture of 6-8%, after pressing to pressures of approx. 50 MPa and machining, the compact must be dried before firing. The basic problem of successful production of insulators by pressing is mastering their glazing.

To bylo řešeno řadou čs. patentových přihlášek a autorských osvědčení, které jsou uvedeny v rešerši. Princip těchto řešení spočívá v omezení difúze vody do výlisku při glazování organickými vysokomolekulárními přísadami k vodní suspenzi glazury. Praxe však ukázala, že i úprava výchozí keramické směsi, zbytková vlhkost granulátu i volba lisovacího tlaku, případně vlastní průběh komprese, výdrž na lisovacím tlaku a průběh dekomprese při vlastním izostatickém lisováni značně ovlivňuje úspěšnost technologického procesu glazování.It was solved by a number of MS. patent applications and copyright certificates, which are listed in the search. The principle of these solutions consists in limiting the diffusion of water into the molded part by glazing with organic high molecular weight additives to the aqueous glaze suspension. However, experience has shown that even the treatment of the starting ceramic mixture, the residual moisture of the granulate and the choice of the compression pressure, or the compression process itself, the compression pressure stamina and the decompression during the isostatic compression process significantly influence the success of the technological glazing process.

199 116 z199 116 z

G. Ortel! (Bulletin de la Société Franqaise de Céramique 1972 atr. 11 až 15) ve své práci zjistil, že lzostatlcky lisované vzorky v prostředí 100 % relativní vlhkosti e časem nabývají na objemu, což lze zjišťovat měřením dékových změn zkoumaného vzorku. Toto nabývání objemu výlisků je výsledkem lysorpčních (hydrosorpčních) procesů jílovinových minerálů (kaolinitu aj.) po jejich reakci s vodou.G. Ortel! (Bulletin de la Société Franqaise de Céramique 1972 atr. 11 to 15) found in his work that livestock pressed samples in the environment of 100% relative humidity increase in volume over time, which can be determined by measuring the length changes of the examined sample. This acquisition of compacts is the result of lysorption (hydrosorption) processes of clay minerals (kaolinite etc.) after their reaction with water.

Nevýhodou dosavadního stavu techniky je, že granulát porcelánových směsi nebyl až dosud připravován z hlediska glazováni o optimálních vlastnostech. Při značně podkrltickém obsahu zbytkové vlhkosti ve výchozím granulátu docházelo k ohrožení výrobku v procesu glazování v důsledku prudkých značných objemových změn, vyvolaných lyosorpcí jílovinových minerálů. Při značně nadkritickém obsahu zbytkové vlhkosti granulátu byly výrobky bu8 ohroženy možností destrukce při jejich výpalu (zvláště při náběhu výpalů, kdy odpařované voda vyvíjí uvnitř zhutněného výlisku značný tlak), a nebo je bylo nutno před vlastním výpalem vysoušet, což je značná ekonomická ztráta. Další nevýhodou je, že lisovací tlak byl dosud volen náhodně, přičemž při překročeni kritického tlaku nebylo pracováno v ekonomicky optimálních podmínkách.A disadvantage of the prior art is that the granulate of the porcelain compositions has not been prepared so far in terms of glazing with optimum properties. At a significantly under-cultivated residual moisture content in the starting granulate, the product was endangered in the glazing process due to the rapid large volume changes caused by lyosorption of clay minerals. Due to the highly supercritical residual moisture content of the granulate, the products were either endangered by the possibility of destruction during firing (especially when firing starts, when the evaporating water exerts considerable pressure inside the compacted compact), or they had to be dried before firing, a considerable economic loss. A further disadvantage is that the pressing pressure has so far been chosen randomly and the critical pressure has not been operated under economically optimal conditions.

Poznatek G. Ortelliho byl rozpracován do modifikované metody stanoveni délkových změn výlisku po navlhčení, jejíž metodika je následující:G. Ortelli's knowledge has been elaborated into a modified method for determination of length changes of the compact after wetting, the methodology of which is as follows:

Délkové změny po navlhčení výlisku je možno sledovat bu3 na mikrometrických hodinkách s tisícinným dělením ve stanovených časových intervalech, nebo pomocí lineárního indukčního snímače záznamem na bodovém zapisovači. Zkušební vzorek je v podélné ose upnut v jednoduchém přípravku. Po upnutí vzorku do přípravku se vzorek vlhčí injekční stříkačkou rovnoměrně po celém jeho povrchu. Proti ztrátám vlhkosti odpařením je vzorek ihned po navlhčení obalen polyetylénovou fólií. Délkové změny jsou pozorovatelné ihned po navlhčení. Pro vyhodnocení kritické zbytkové vlhkosti granulátu a kritického lisovacího tlaku se s výhodou použijí hodnoty prodloužení stanovené po třech, případně čtyřech hodinách působení vody na vzorek. K vlastnímu měření je použito výlisku rozměrů 20 x 20 x x 145 mm a vlhčeni se provádí 4 cm vody.Length changes after wetting of the compact can be monitored either on a micrometer watch with a thousandth division at specified time intervals, or by means of a linear inductive sensor by recording on a point recorder. The specimen is clamped in a longitudinal axis in a simple fixture. After clamping the sample into the preparation, the sample is moistened with a syringe evenly over its entire surface. To prevent moisture loss by evaporation, the sample is immediately coated with a polyethylene film. Length changes are noticeable immediately after wetting. For evaluating the critical residual moisture of the granulate and the critical pressing pressure, the elongation values determined after three or four hours of water exposure to the sample are preferably used. For the measurement itself, a molding of 20 x 20 x x 145 mm is used and the water is moistened with 4 cm of water.

Stanovením délkových změn výlisku po navlhčení bylo zjištěno, že pro každou hydrostaticky lisovanou směs a každý lisovací tlak lze graficky odvodit kritickou hodnotu zbytkové vlhkosti granulátu kv (viz. graf č. 1). Tato hodnota je určující pro úspěšnost glazovacího procesu. Výlisky s podkritiokou hodnotu zbytkové vlhkosti vykazují značné délkové změny po navlhčení a jsou při glazováni ohroženy možnou destrukcí. Výlisky s hodnotou zbytkové vlhkosti v okolí kritického bodu a s hodnotou větší vykazují délkové změny po navlhčení podstatně menší - takové, které soudržnost výrobků po naglazovóní již neohrožují. Na grafu č. 1 je zachycena závislost délkových změn po navlhčení výlisku (%) na zbytkové vlhkosti granulátu zv (%) při různé době působení standardního přídavku (4 om^) vody jako vlhčícího média na dilatační vzorek. Všechny dilatační vzorky byly zhotoveny při konstantním lisovacím tlaku 100 MPa. Kritická vlhkost granulátu (kv) je vyjádřena jako průsečík prodloužené strmé přímkové závislosti (podkrltické) s hodnotou délkové změny při zbytkové vlhkosti 2% pro hnejdelši dobu působení vlhčící vody, to je 4 hodiny (křivka 5). Křivky 1 až 4 jsou uvedeny pouze pro Ilustraci a znamenají tytoBy determining the length variations of the compact after wetting, it was found that for each hydrostatically pressed mixture and each pressing pressure, a critical residual moisture value of the granulate kv could be graphically derived (see Figure 1). This value determines the success of the glazing process. Moldings with a subcritical residual moisture value exhibit considerable length changes after wetting and are at risk of destruction during glazing. Moldings with a residual moisture value around the critical point and a greater value exhibit a significantly smaller length change after wetting - those which no longer compromise the cohesion of the products after glazing. The graph No. 1 shows the dependence of length changes after wetting of the compact (%) on the residual moisture of the granulate in% (%) with different time of application of standard addition (4 µm) of water as the wetting medium on the dilatation sample. All dilatation samples were made at a constant compression pressure of 100 MPa. The critical moisture of the granulate (kv) is expressed as the intersection of the elongated steep line (subcultural) with a length change value at a residual moisture of 2% for the deepest wetting time of 4 hours (curve 5). Curves 1-4 are given for illustration only and are as follows

O doby působení vlhčící vody: křivka 1 = 0,5 hodiny, křivka 2=1 hodina, křivka 3=3 hodiny, křivka 4=4^ hodiny. Dále byla pomocí této metody stanovena hodnota kritického lisovacího tlaku klt (viz graf č. 2). Je určena maximem na křivce závislosti délkových změn po navlhčení výlisku ^·— (%) na lisovacím tlaku P (MPa). Při konstantní zbytkové vlhkosti výchozího granulátu 1,1 hmotnostních %. Křivky 1 až 7 vyjadřují různé doby působeni standartního přídavku vlhčící vody (4 cm ) a to: křivka 1 = 30 min., křivka 2 = = 60 min., křivka 3 = 90 min., křivka 4 = 120 min., křivka 5 = 150 min., křivka 6 = 180 min., křivka 7 = 210 min.. Kritický lisovací tlak klt vyjadřuje optimum zhutnění keramického materiálu z hlediska jeho reakce s vodou. Při nižSích tlacích, než je tlak kritický, není výlisek jeětě plně zhutněn (je děravý), takže expanze jiloviny po stykus vodou, která je výsledkem probíhající lyosorpce (hydrosorpce), se z části realizuje do těchto volných prostor. Při nadkritlckých tlacích je výlisek již tak zhutněn, že obsahuje minimum volných prostorů, jednotlivé částice jsou již mezi sebou vázány takovou silou, že těmito silami je lyosorpční proces brzděn. Z hlediska praktického, ekonomického i z hlediska dalěího zpracování obráběním, není pro sledovaný záměr hydrostatické lisovací v nadkritlckých tlacích technicky zajímavé.About damping water exposure time: curve 1 = 0.5 hours, curve 2 = 1 hour, curve 3 = 3 hours, curve 4 = 4 hours. Furthermore, the critical pressing pressure value klt was determined using this method (see Graph 2). It is determined by the maximum on the curve of the length changes after wetting of the molding ^ · - (%) on the pressing pressure P (MPa). At a constant residual moisture content of the starting granulate of 1.1% by weight. Curves 1 to 7 express the different exposure times of standard damp water (4 cm): Curve 1 = 30 min, Curve 2 = 60 min, Curve 3 = 90 min, Curve 4 = 120 min, Curve 5 = 150 min., Curve 6 = 180 min., Curve 7 = 210 min. The critical pressing pressure klt expresses the optimum compaction of the ceramic material in terms of its reaction with water. At pressures lower than the critical pressure, the compact is still not fully compacted (leaky), so the expansion of the herbaceous plant after contactwith water, which is the result of ongoing lyosorption (hydrosorption), is partially realized in these free spaces. At supercritical pressures, the compact is already so compacted that it contains a minimum of free spaces, the individual particles are already bound to each other with such force that the forces of the lyosorption process are inhibited. From the practical, economical and further processing point of view, hydrostatic pressing in supercritical pressures is not technically interesting for the project.

Na základě těchto zjištěných kritických veličin bylo možno stanovit podstatu vynálezu, která spočívá v tom, že na keramický syrový granulát se zbytkovou vlhkostí + 150 až - 50 %, a výhodou + 50 až - 20 % kritické zbytkové vlhkosti výlisku se působí hydrostatickým tlakem 20 až 120 % s výhodou 60 až 80 % kritického tlakuVýhody vynálezu spočívají ve znalosti kritické hodnoty zbytkové vlhkosti a kritického lisovacího tlaku. Je umožněno pracovat v optimálních podmínkách hydrostatického lisování, zvláště z hlediska glazování výrobku glazurou ve vodní suspenzi.On the basis of these critical values, it was possible to determine the essence of the invention, namely that a ceramic raw granulate having a residual moisture content of + 150 to - 50%, and preferably + 50 to - 20% of the critical residual moisture of the compact is subjected to a hydrostatic pressure of 20 to 120%, preferably 60-80%, of critical pressure. Advantages of the invention reside in knowing the critical value of residual moisture and critical pressing pressure. It is possible to work under optimal conditions of hydrostatic pressing, especially in terms of glazing the product with glaze in water suspension.

Vynález bude blíže vysvětlen a popsán na dvou příkladech možného provedení podle vynálezu.Two examples of a possible embodiment of the invention will be explained and described in more detail.

V prvém příkladu konkrétního provedeni oyxa u porcelánové směsi o složení:In a first example of a particular embodiment of an oyxa for a porcelain composition having the composition:

AlgOj mineralizovaný taviva jílovina kalclnovaná jílovina hmotnostních %, 32 hmotnostních %, 28 hmotnostních % a 15 hmotnostních %, stanovena hodnota kritické zbytkové vlhkosti při lisovacím tlaku 100 MPa na 1,1 % (graf č. 1) a hodnota kritického lisovacího tlaku 150 MPa (gráf č. 2). Při poloprovozních zkouškách byla určena jako optimální zbytková vlhkost granuláru hodnota 1,4 % a optimální lisovací tlak 100 MPa. Ve zkušební sérii bylo vylisováno 30 kusů výlisků pro suché obrábění plnojádrových podpěrných izolátorů. Ty byly po obrobení glazovány glazurou podle čs. autorského osvědčení č. 182.371. Byl proveden výpal na 1250 °C. Všechny výrobkyAlgOj mineralized flux clay calcined clay weight%, 32 weight%, 28 weight% and 15 weight%, determined the critical residual moisture value at a compression pressure of 100 MPa to 1.1% (Figure 1) and a critical compression pressure value of 150 MPa ( No. 2). In pilot tests, the optimum residual moisture of the granular was determined to be 1.4% and the optimum compression pressure of 100 MPa. In the test series, 30 pieces were pressed for dry machining of full-support supporting insulators. These were after glazing glazed according to MS. Certificate No. 182.371. The firing was carried out at 1250 ° C. all products

19911B splňovaly požadavky na vzhled 1 na mechanickou pevnoet.19911B met the requirements for appearance 1 for mechanical strength.

Ve druhém příkladu konkrétního provedeni podle vynálezu byla u porcelánové směsi o složení:In a second example of a particular embodiment of the invention, a porcelain composition having the following composition:

oxid hlinitý (AlgO^) mineralizovaný alumina (AlgO4) mineralized 35 hmotnostních %, 35% by weight, taviva fluxes 34 hmotnostních % a 34% by weight and jílov lna clay of flax 31 hmotnostních % 31% by weight

urěena hodnota kritické zbytkové vlhkosti granulátu při lisovacím tlaku 100 MPa na 0,9 % a hodnota kritického lisovacího tlaku 100 MPa. Při poloprovozních zkouškách byla určena jako optimální zbytková vlhkost granulátu hodnota 1,2 % a optimální lisovací tlak 80 MPa. Glazování a výpal plnojadrových podpěrných izolátorů proběhly bez závad Jako v příkladu 1.a critical residual moisture content of the granulate at a compression pressure of 100 MPa to 0.9% and a critical compression pressure of 100 MPa were determined. In pilot tests, the optimum residual moisture content of the granulate was determined to be 1.2% and the optimum compression pressure of 80 MPa. The glazing and firing of the plunger support insulators went without faults as in Example 1.

Claims

A process for the manufacture of a ceramic compact from a granulate suitable for hydrostatic compression, comprising at least 7% by weight of one of the clay clays, characterized in that for ceramic raw granules with a residual moisture content of +150 to -50% and preferably of ►50 to -20% critical residual moisture content of the blank is treated with a hydrostatic pressure of 20 to 120% _t e preferably 60 to 80% of the critical pressure.