PT90213A - Processo para a obtencao de uma espuma ceramica reforcada - Google Patents

Description

é conhecido a uso das espumas cerâmicas como suportes de catalisadores,, na filtração do sço;i na filtração de gases quentes.;, etc*

Na Patente Britânica 923»Bò2 de 9 de Março de Í9è®5 é descrita a obtenção destas espumas» Posteriormente5 apareceram muitas outras Patentes com variações entre elas sobre o tipo de processo» aglomerantes utilizados, etc» Na entanto,, todas elas i@m em comum o facto de se partir de uma espuma de poliuretano» 0 método clássico descrito consiste em impregnar uma esponja de poliuretano de poro aberto com uma papa do refractá-ria» deixá-ia secar e posteriormente proceder ao seu aquecimento para queimar a matéria orgânica* deixando deste modo uma réplica da estrutura orgânica utilizada como suporte» A seguir, procede— ”S-e a um tratamento de sinterisação a temperaturas que oscilam entre 1ΘΘΘ s 16@0°C=

Com este procedimento, fica sempre um vazio nas paredes da estrutura; que corresponde à matéria orgânica que foi queimada,, o que pode resultar no aprecimento de microfissuras» Estes dois factos enfraquece® a estrutura da espuma e podem provocar problemas de fragilidade superficial na manipulação do filtro»

Com o presente inventa eliminam-se estes problemas face a um tratamento posterior com uma dispersão coloidal de um óxido refractário» tal como alumina, ou silício,, que contêm era suspensão um óxido refractário de alta resistência tipo alumina tabu— laru sirconia parcialmente estabilizada ou outros refractàrios, e um agente de suspensão orgânico ou inorgânico» A microporosidade da estrutura é também eliminada, pois o tamanho das partículas permite que haja penetração» 3

V. 0 tratamento é efectuada por imersão da espuma cerâmica depois da sinierização e aplicação de vácuo moderado de 13-14 mm,. Desta forma3 e ao eliminar-se o vácuo da referida suspensão coloidal de silício* o óxido refractário penetra nos espaços ocos da estrutura e preenche as microfissuras que poderiam existir, A seguirç procede-se a uma secagem a temperaturas à volta de 9® a 15®°C, em consequência da qual o silício coloidal é transformado em gel de silício, o qual vai reter o pé refractário e depois procede-se a uma sinierização ds toda a estrutura a temperaturas entr® 12Φ® s I鮩*C„

Numa espuma cerâmica para filtração de metais fundidoss por exemplo de 15 x 4© x 4© hmiíj o volume total é de 21 só cm'"· e destes, 3 cm"" são devidos ao esqueleto de poliuretano, pelo que5 ao ser queimado, este volume transforma-se pósteriormente numa zona oca, Passa a haver, portanto* cerca de 13—14% de espaço oco entre as paredes cerâmicaSs α qual poderá ser preenchido de acordo com o presente invento, 0 peso tíe um filtro cerâmico deste tipo é de cerca ds 22 g no caso da alumina e a aplicação de uma mistura de pé refractário e silício coloidal resultará numa absorção pelo filtro ds uns 5 g * o qual5 depois de seco nas condições de temperatura s tempo, ficará com um peso final de 24 g. Houves portanto, um aumento de 2 g, o que representa cerca de 9% de material de reforço e revestimento. Esta adição reforça notavelmente a estrutura do filtro produzindo-se ao mesmo tempo o revestimento superficial que modifica a afinidade da superfície, Como é natural, o aumento do peso dependerá do peso especifico do tipo da pé refractário utilizado, A título de sxsmploy juntam-se as figuras 1 e 2? nas quais se vê a diferença antes a depois do tratamento.

Na figura 1, indica~se coai as referências <i) e Cl') os vazios e, na figura 2, indica-se com as referências (2) e (2') os preenchimentos ou. revestimentos»

Com o objectivo de dar resistência à manipulação w durante o transporte e colocação do filtra s evitar—se totalmen— te a fragilidade superficial, depois de ser arrefecido, aquele é tratado com um polímero orgânico, de preferência acrílico do tipo filmogénio* O tratamento è efectuado por impregnação superficial por pulverização ou por tratamento com uns rolos esponjosos p'"' impregnados com o polímero e por secagem posterior a uma temperatura de 8@ a com circulação de ar» Pode também ser aplica do em continuo aproveitando—se o calor residual durante o arrefecimento da espuma cerlmica» ft temperatura mínima de formação da película de polímero original, deve estar preferivelmente compreendida entre os Θ a os 5°C, se bem que se possam utilizar temperaturas superiores sempre que a secagem ss produza em condições de formação de pelIcula» A espuma cerâmica tratada com este procedimento apre-«✓ senta caracteristicas superiores às das espumas sem tratamento, sobretudo quanto ao seu comportamento em aplicações como filtro de metais fundidos, etc», etc»

Permite ser colado a uma temperatura superior, pois resiste melhor & pressão metalosiática e também permite filtrações de grande duração pois á mais resistente física e quimicamente, permitindo processos da filtração em continuo» 0 outro objectivo do presente invento consiste na modificação da afinidade da superfície relativamente às -¾

microinclusões tipo escórias que existem nos metais e que só podem ser eliminadas por afinidade com a superfície do filtro»

Com o processo do presente invento pode—se tsr tuna estrutura de uma determinada composição rsfraetária com a superfície modificada para torná-la mais apta na captação das impurezas existentes nos metais fundidos»

Mas condições de trabalho,, que vão desde os 9€>€>°C no caso do Alumínio5 ou desde os 16®0°C no caso do Aço, o polímero orgânico, que permitiu a manipulação a frio sem problemas de fragilidade superficial„ desaparece totalmente no inicio da filtração e não produz nenhum problema» A escória e as inclusões fica® fortemente coladas á parede do filtro,. o que significa que são eliminadas do metal fundido,, 0

Este tipo de filtração é efectuado por afinidade e por capacidade de molhamento dos diferentes compostos que passa® através do filtro» mais do que por efeito físico de crivagem e é o que permite a eliminação de uma boa parte das escórias e inclusões existentes na forma de partículas sem impor uma travagem excessiva na velocidade de passagem do metal» á devido a este principio que é tão importante a composição tía superfície da espuma cerâmicas que pode ser modificada seguindo-se o presente invento» Pode-se considerar como espuma cerâmica» uma espuma do tipo ucore~shel 1!l , com um esqueleto refractário de uma composição e uma superfície de outra composição„

imERMIS_EHPRE6yES ” BeltaçMrigsj. 0 material de partida pode ser uma espuma cerâmica obtida por métodos convencionais existente jà na mercado, ou sntSa pode-se preparar a referida espuma cerâmica a partir de uma espuma de poliuretano de poro aberto, revestindo-a com uma papa de produtos r®fractários do tipo da alusnina, cromite, óxido de sircónio estabilizado, nitrsto de boro, nitreto ds silício, silicato de alumínio (mulite), corindo, carboneto de silício, etc,, A granulometria preferida é aquela inferior a malhas»

Procede-se a uma secagem controlada e a seguir aquece— --5S a cerca ds 5Θ®ο0 para quelíisar a matéria orgânica e sinteri-ca-se a 1ΦΦ a l让°Cs conforme se encontra descrito na abundante literatura existente» “ Ligantesa.

Como 1iqantes da estrutura refractária podem-se utilizar soluçSss coloidais de silício, alumina activa, cloro-hidróxi---do de alumínio, fosfato de crómio coloidal, fosfato de alumínio, etc. — Solução coloidal de silícios & uma solução coloidal ds silício contendo entre 15 e 4Θ% de SiuU„ com uma relaclo de SiO^/Na^O igual a cerca de 1Θ0* Este produto obtém-se a partir de silicato de sódio, desionisacão total e polimsrizaçlo do ácido silício até chegar a tamanhos de partículas compreendidos entre cerca de 7 e 4® mm e a

concentrações de ia a 50%» i ipo Hispasil 17dl ou i/d0 (comercializadas por ΗISPANO-OUIMICA5 S.A.}. ~ Poilmero orgânicos w Qualquer polímero f i Imogénio,, preferivelmente do tipo copolíroero acrílico s a uma concentração de 35 a 5@% com tamanhos de partículas compreendidos entre 80 mm e 150 mm e com uma temperatura de formação de película compreendida entre Θ e 25 °C. Tipo Acronet 5098 ou 5150 (comercializados por HISPANQH3UIMICAs " S.A.).

PROCESSO SE FABRICACSQ

Se o material de partida for uma espuma cerâmica s;<istsnte5 a mesma é tratada por imersão na dispersão coloidal de silício que contém o pó refractário5 num recipiente ao qual se aplica vácuo para retirar o ar aí existente» Volta—se a repor a pressão normals em consequência do que a parte líquida vai preencher todas as fissuras e micro—porosidades»

Elimina-se o resto da dispersão por centrifugação ou w por outro método eficaz e procede~ss à sua secagem numa estufa com circulação de ar» Depois aumenta-se a temperatura até para se proceder à sintsricação» A seguir, traia-se superficialíiísnte com o polímero acrílico filmogènio»

Se se partir de uma espuma de poliuretano de poro aberto» procede-se de acordo com o método convencional que consiste em empapar com a papa cerâmicas escorrer» sacar, elimi-nar a parte orgânica e sinterizar posteriorrnente» Uma vez frio» procede-ss de -acorda com o tratamento descrito anteriormente» --------1

Os seguintes exemplos não são limitativos, mas sim ilustrativos, dado que as misturas refractárias e os seus respec-tivos aglomerantes podem variar conforme se apliquem à filtração do Alumínio, Bronze, Ferro, etc, EIEHPLQ 1

Se se partir de uma espuma cerâmica já sinterizada, esta é tratada com uma suspensão da óxido refrsctário, neste caso alumina tabular de 388 malhas. As proporções são as seguintess 188 g de solução de silício coloida! a 38 % ÍHispasil 38)^ 258 q tís Alumins tabular de 388 malhas5 8,5 g de Biopolímero XB23 tipo suspensão, fis peças são submersas dentro de um recipiente fechado, são colocadas numa malha e aplica-se um vácuo de 28 mm durante 38 segundos. Mantém-se em suspensão mediante agitação por recircu-lação, EIimina-se α vácuo e procsds-ss a uma centrifugação controlada para separar o excesso de dispersão.

Seca-se numa corrente de ar a humidade constante e a uma temperatura de ¥8 a 188°C, Depois colocam-se nas bandejas do carro e procede-se à sua sinterisação num forno de campSnula aquecido por meio de queimadores de gás, tendo-se demorado 7 horas a chegar aos 1688°C, A temperatura é mantida durante 5 horas e dsiss-se arrefecer durante um período de 4 horas, fí seguir, procede-se a uma impregnação superficial por passagem através de rolos flexíveis, com uma solução do cooolímero acrílica filmcgénio, tipo Acronet 589S com um conteúdo de 28% sólidos s procede-se á sua secagem final, 9 9

EXEMPLO 2

Em vez de se partir de uma espuma cerâmica existente no mercado, pode-se produzir uma a partir de uma espuma de poliuretano d® 5Φ κ 5Θ κ 2® mm com um peso de 5 g„ Esta è submersa numa •r papa cerâmica formada pors 45 partes de águas 35 partes ds alumina tabular: i© partes ds silício coloidal a 3©%s 9 partss ds fosfato de alumínio;: i Parts ds si Iico-aluminato esp-essanta»

Dspois da impregnação s escorrimento, o peso é de 4© g= Procede-se a seguir a uma secagem gradual e a uma eliminação da matéria orgânica a 5©©°C s a uma sinterização a 13©©°C» 0 peso final é ds 25 g=

Uma vsz frio, procede-se ao tratamento descrito no exemplo 1, obtendo—se uma espuma cerâmica apta para filtração ds metais, isenta de fragilidade superficial, com uma resisttncia superior e afinidade pela escória presente no metal fundido»

Tudo que não afecte, altere, mude ou modifique o espirito do processa descrito, será considerado variável para os fins desta Patente de Invenção»

Claims (1)

1. REIVINDICASSES :lâ - Processo para a obtenção de uma espuma cerâmica reforçada, com propriedades superficiais modifiçadas, apta para a fixação das escórias e impurezas na filtração de metais, caracts-rizada por compreender uma impregnação sobre uma espuma cerâmica existente ou então sobre uma espuma cerâmica recentemente preparada da acordo com métodos convencionais, segundo c:? qual, depois da sinterizaçlo e arrefecimento, se procede a uma impregnação, por imersão no vácuo, com uma solução coloidal de áxida refractá-rio contendo um pó refractário, ao escorrimento posterior à sua secagem, a temperaturas de 9©°C a 150°C num secador com circulação de ar, s á sinterização subsequente à temperatura de 1ΞΦΘ a 16@0°C durante 5 horas e, uma vez frio, se procede ao tratamento por impregnação superficial com um polímero acrílico filmogénio s á sua secagem final= 2ê — Processo de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por o agente de impregnação ser constituído por uma mistura de uma solução coloidal de sílica a 3® por cento com um pó refractário de maneira a possuir 4Θ a 8® por cento de sólidos, dependendo da sua superfície específica e peso específico, para manter uma fluidez adequada, 3® - Processo de acordo com as reivindicações anteriores, caractsrizado por se sfectuar uma ifispregnação no vácuo a 15.....2Θ mm de mercúrio durante um período de 3® minutos e por se proceder a um escorrimento subsequente, 4ê - Processo de acordo com as reivindicações anteriores, caractsrizado por se proceder a urna secagem numa câmara com circulação ds ar durante 4 horas a uma temperatura ds 9® a 15®°C e por se sinterizar à temperatura de 12Θ®~·ίόΘ®°0 durante 5 horas. I

   5§ - Processo de acorda com as reivindicações anteria-rsB„ caractsrizado por5 posteriormente à sintericaçãOg se proceder a uma impregnação superficial* por meio de rolo ou pulverização;? com um copollmero acrílico filmogénio5 seguida por secagem* &§: ~ Processo para a obtenção de uma espuma cerâmica reforçada com superfície activa do tipo core—shell= Lisboa? 6 de,Abril de 19tí9 w

   i. PEREIRA DA CRUZ Agsnte Cíisa! da Praprie-áaac Industrial RUA VICTGn CCHSON, 10-A, 1/ 1200 LISSOA