UA141852U - METHOD OF MANUFACTURE OF FOAM-CERAMIC FILTERS AND POROUS MATERIALS - Google Patents
METHOD OF MANUFACTURE OF FOAM-CERAMIC FILTERS AND POROUS MATERIALS Download PDFInfo
- Publication number
- UA141852U UA141852U UAU201910986U UAU201910986U UA141852U UA 141852 U UA141852 U UA 141852U UA U201910986 U UAU201910986 U UA U201910986U UA U201910986 U UAU201910986 U UA U201910986U UA 141852 U UA141852 U UA 141852U
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- mixture
- ice
- foam
- water
- loose
- Prior art date
Links
- 239000011148 porous material Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 33
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 111
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 14
- 230000036571 hydration Effects 0.000 claims description 14
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 claims description 14
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 9
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 5
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 claims description 5
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 24
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 description 18
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 15
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 12
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 8
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 description 6
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 244000309464 bull Species 0.000 description 5
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 5
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 4
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 description 4
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 2
- 241000500881 Lepisma Species 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 239000011381 foam concrete Substances 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 description 2
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000011449 brick Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000005660 hydrophilic surface Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000016507 interphase Effects 0.000 description 1
- 239000012263 liquid product Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000000344 soap Substances 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Filtering Materials (AREA)
Abstract
Спосіб виготовлення пінокерамічних фільтрів та пористих матеріалів включає змішування сипких дрібнодисперсних наповнювача, в'яжучого, пороутворювача та інших технологічних домішок, ущільнення утвореної суміші в формувальній оснастці, видалення пороутворювача, сушіння і термообробку сформованого виробу. При цьому як пороутворювач застосовують зернистий лід в кількості 8-90 % за масою суміші, видалення якого виконують шляхом плавлення, вистоюванням за кімнатної температури чи при нагріванні суміші чи виробу.A method of manufacturing foam ceramic filters and porous materials includes mixing loose bulk filler, binder, pore former and other technological impurities, compaction of the formed mixture in the molding equipment, removal of the pore generator, drying and heat treatment of the molded product. In this case, granular ice in the amount of 8-90% by weight of the mixture is used as a pore former, the removal of which is performed by melting, standing at room temperature or by heating the mixture or product.
Description
Корисна модель належить до ливарного виробництва і може бути використана для отримання пінокерамічних фільтрів, які застосовуються для фільтрації розплавів металів та сплавів. Пінокерамічні фільтри дозволяють підвищити якість очищення розплавів металів та знизити брак виливків. Цим способом також можна отримувати пінобетонні пористі матеріали для будівництва чи утеплення стін або вогнетривкі матеріали з високою газо- чи рідинно- проникністю для ливарних форм чи композитних виробів шляхом заливання у пори розплаву металу.The useful model belongs to foundry production and can be used to obtain foam ceramic filters, which are used for filtering molten metals and alloys. Foam ceramic filters allow to improve the quality of cleaning of metal melts and reduce the lack of castings. In this way, it is also possible to obtain foam concrete porous materials for construction or wall insulation, or fire-resistant materials with high gas or liquid permeability for casting molds or composite products by pouring molten metal into the pores.
Відомий спосіб формування з фільтрацією води від розплаву льоду у піщану формувальну суміш та створення в ній за льодяними моделями твердих піщаних оболонок ливарної форми або порожнин у піщаному стрижні (1Ї. Протягом вистоювання ливарної форми чи стрижня досягають мимовільного протікання трьох операцій: плавлення льодяної моделі, фільтрації її розплаву у сипку піщану суміш та затвердіння цієї суміші, яке проходить за рахунок хімічної реакції води (з розплаву моделі) з гідратаційними в'яжучими (гіпсом чи цементом), що замішують у сипку суміш при її приготуванні. Для прискорення такого затвердіння ливарну форму чи стрижень підігрівають до температури 40-100 "С.There is a known method of forming with filtration of water from melting ice into a sand forming mixture and creating solid sand shells of a casting mold or cavities in a sand rod in it according to ice models (1Й. During the standing of the casting mold or rod, three operations are achieved involuntarily: melting of the ice model, filtration its melting into a loose sand mixture and solidification of this mixture, which takes place due to the chemical reaction of water (from the melt of the model) with hydration binders (gypsum or cement), which are mixed into the loose mixture during its preparation. To accelerate such solidification, a mold or the rod is heated to a temperature of 40-100 "С.
Аналогічний механізм тверднення застосовано для сипкої формувальної суміші, зволоження якої виконують шляхом танення сипкого зернистого льоду, що вводять до складу цієї суміші (21.A similar hardening mechanism is used for a free-flowing molding mixture, the hydration of which is performed by melting the free-flowing granular ice introduced into this mixture (21.
При цьому застосовують мимовільне капілярне переміщення вологи в порах суміші. У склад суміші, згідно з прикладом, входять гідратаційне в'яжуче - гіпс напівводний 10-40 95 (за масою) та сипкий зернистий лід для зволоження - 4-8 95, решта - дисперсний наповнювач (пісок).At the same time, involuntary capillary movement of moisture in the pores of the mixture is used. The composition of the mixture, according to the example, includes a hydration binder - semi-aqueous gypsum 10-40 95 (by mass) and loose granular ice for hydration - 4-8 95, the rest - dispersed filler (sand).
Вказані способи дозволяють як створювати піщані вироби з порожнинами, сформованими за крижаними моделями, що тануть і видаляються з порожнин, так і застосовувати сипкі самотвердні піщані суміші з зернистим льодом, тужавлення і тверднення яких відбувається завдяки реакції талої води з порошковим зв'язуючим у складі цих сумішей. Сипкий характер цих сумішей дозволяє їх легко замішувати, насипати до формувальної оснастки та швидко ущільнювати, зокрема вібрацією. Такі ресурсоефективні технології з мимовільним таненням льоду при формуванні піщаних порожнин одночасно з самотвердним характером зміцнення формувальної суміші до монолітного твердого стану можуть служити аналогами способу, що заявляється, проте їх не застосовують для виготовлення пінокерамічних фільтрів та пористихThese methods make it possible to create sand products with cavities formed according to ice models that melt and are removed from the cavities, and to use free-flowing self-hardening sand mixtures with granular ice, the hardening and hardening of which occurs due to the reaction of melt water with a powder binder in the composition of these mixtures The free-flowing nature of these mixtures allows them to be easily mixed, poured into the forming equipment and quickly compacted, in particular by vibration. Such resource-efficient technologies with the spontaneous melting of ice during the formation of sand cavities at the same time as the self-hardening nature of the hardening of the forming mixture to a monolithic solid state can serve as analogs of the claimed method, but they are not used for the manufacture of foam ceramic filters and porous
Зо матеріалів, зокрема для ливарно-металургійних технологій та промисловості будматеріалів.From materials, in particular for foundry and metallurgical technologies and the building materials industry.
Відома вогнетривка композиційна бетонна суміш (|З), що містить вогнетривкий наповнювач, в'яжуче (зв'язуюче) - високоглиноземистий цемент та домішку, при наступному співвідношенні компонентів, мас. 9о: вогнетривкий заповнювач - 62-65, високоглиноземистий цемент - 15-20, домішка (тонкомелений матеріал) - 17-20. Вогнетривкість виробів з такої суміші - 1500-1530 "С.A well-known fire-resistant composite concrete mixture (|Z) containing a fire-resistant filler, binder - high-alumina cement and an admixture, with the following ratio of components, wt. 9o: refractory aggregate - 62-65, high-alumina cement - 15-20, admixture (finely ground material) - 17-20. The fire resistance of products from such a mixture is 1500-1530 "С.
Ця вогнетривка суміш містить високоглиноземистий цемент, що твердне після зволоження водою, суміш придатна для застосування в ливарно-металургійній галузі, має підвищену міцність у виробах при високих температурах, але не має у своєму складі пороутворювача для виготовлення пінокерамічних фільтрів та пористих матеріалів.This refractory mixture contains high-alumina cement that hardens after moistening with water, the mixture is suitable for use in the foundry and metallurgical industry, has increased strength in products at high temperatures, but does not contain a pore former for the production of foam ceramic filters and porous materials.
В даний час знайшли широке використання пінокерамічні фільтри, особливістю яких є те, що, маючи відносно великий розмір пор (0,5-5,0 мм) і пористість до 90 95, вони завдяки об'ємній лабіринтовій структурі затримують шляхом адсорбції частинки включень аж до мікронних розмірів (4, 5|Ї. Висока проникність цих матеріалів визначається капілярною структурою, пінокерамічні фільтри містять безперервну тверду і газоподібну фази.Currently, foam ceramic filters are widely used, the peculiarity of which is that, having a relatively large pore size (0.5-5.0 mm) and a porosity of up to 90 95, thanks to their three-dimensional labyrinth structure, they retain by adsorption particles of inclusions up to up to micron sizes (4, 5|Y. The high permeability of these materials is determined by the capillary structure, foam ceramic filters contain continuous solid and gaseous phases.
Найбільш близьким до заявленого є спосіб виготовлення пінокерамічних фільтрів, що включає виготовлення керамічного шлікера з дрібнодисперсним наповнювачем та в'яжучим |б).The closest to the declared one is the method of manufacturing foam ceramic filters, which includes the manufacture of a ceramic slip with finely dispersed filler and binder |b).
Пороутворення виконують просоченням органічної піни керамічним шлікером в тій послідовності, що цей шлікер гомогенізують, розрахунковою кількістю цього шлікера, в залежності від товщини керамічних перемичок в пінокерамічному фільтрі, заповнюють ємність із заготовкою з органічної піни, просочують заготовку в режимі циклічних деформацій до повного поглинання керамічного шлікера, здійснюють сушіння і випалення органічної піни. В способі описано просочення заготовки з пінополіуретану розміром 5х5х1,5 см і об'ємом 37,5 см3. Пори отриманого пінофільтра мають розмір 1,0-1,5 мм.Pore formation is carried out by impregnating organic foam with a ceramic slip in the sequence that this slip is homogenized, with the calculated amount of this slip, depending on the thickness of the ceramic bridges in the foam ceramic filter, fill the container with a blank made of organic foam, impregnate the blank in the mode of cyclic deformations until the ceramic slip is completely absorbed , carry out drying and burning of organic foam. The method describes the impregnation of a workpiece made of polyurethane foam with a size of 5x5x1.5 cm and a volume of 37.5 cm3. The pores of the resulting foam filter are 1.0-1.5 mm in size.
Недоліками цього способу є застосування для пороутворення органічної піни - пінополіуретану та операції просочення заготовки в режимі циклічних деформацій до повного поглинання водного керамічного шлікера. Промислове використання поліуретанової піни як пороутворювача, як зазначено в роботі І/|), дає розміри пор не більше 2,5 мм, цим обмежує технологічні можливості, розміри одержуваних просоченням фільтрів та пористого матеріалу, крім того на ній важко стабільно отримувати однакові функціональні властивості, оскільки при кожному спінюванні непросто отримати піну з однаковими порами, перетинками чи стінками. бо Обладнання для просочення заготовки з такої піни в режимі циклічних деформацій до поглинання водного керамічного шлікера доволі складне і не пристосоване для ливарних цехів, а лише для спеціалізованого виробництва. Виготовлення пінокерамічних та пористих матеріалів цим способом обмежене доволі малим розміром пор та невисокою стабільністю характеристик виробів за наявністю різних комірок та стінок, що впливає на характер проникності фільтрів.The disadvantages of this method are the use of organic foam - polyurethane foam for pore formation and impregnation of the workpiece in the mode of cyclic deformations until complete absorption of the aqueous ceramic slip. The industrial use of polyurethane foam as a pore former, as indicated in work I/|), gives pore sizes of no more than 2.5 mm, thereby limiting technological possibilities, the sizes of filters and porous material obtained by impregnation, in addition, it is difficult to stably obtain the same functional properties on it. because it is not easy to obtain a foam with the same pores, membranes or walls with each foaming. because the equipment for impregnating the workpiece with such foam in the mode of cyclic deformations until the absorption of aqueous ceramic slip is quite complex and is not suitable for foundry shops, but only for specialized production. The production of foam ceramic and porous materials in this way is limited by the rather small size of the pores and the low stability of the characteristics of the products due to the presence of various cells and walls, which affects the nature of the permeability of the filters.
Також випалення органічної піни може давати залишки сажі на стінках фільтра, що небажано для фільтрації сплавів, обмежених за вмістом вуглецю; а процес термодеструкції органічних полімерів потребує засобів знешкодження отриманих шкідливих продуктів, що, наприклад, не притаманне виплавленню неорганічних легкоплавких пороутворюючих матеріалів.Also, combustion of organic foam can produce soot residues on the filter walls, which is undesirable for filtering alloys limited in carbon content; and the process of thermal destruction of organic polymers requires means of neutralization of the resulting harmful products, which, for example, is not inherent in the melting of inorganic low-melting pore-forming materials.
Задачею корисної моделі є спрощення виготовлення пінокерамічних фільтрів та пористих матеріалів, збільшення розміру пор вище 2,5 мм, підвищення стабільності при досягнення однакової пористості виробів.The purpose of the useful model is to simplify the production of foam ceramic filters and porous materials, to increase the pore size above 2.5 mm, and to increase stability while achieving the same porosity of the products.
Поставлена задача вирішується тим, що в способі виготовлення пінокерамічних фільтрів та пористих матеріалів, що включає змішування сипких дрібнодисперсних наповнювача, в'яжучого, пороутворювача та інших технологічних домішок, ущільнення утвореної суміші в формувальній оснастці, видалення пороутворювача, сушіння і термообробки сформованого виробу, згідно з корисною моделлю, як пороутворювач застосовують зернистий лід в кількості 8-90 96 за масою суміші, видалення якого виконують шляхом плавлення вистоюванням за кімнатної температури чи при нагріванні суміші чи виробу. Також у суміш при змішуванні сипких дрібнодисперсних компонентів можуть вводити гідратаційне в'яжуче, яке зволожують розплавом введеного у суміш пороутворювача, і внаслідок цього зволоження забезпечують тужавлення та тверднення суміші до монолітного стану шляхом утворення кристалогідратів. Крім цього, під час вистоювання суміші в формувальній оснастці її можуть підігрівати до температури 400-100 С, подавати воду чи водний розчин з такою чи кімнатною температурою на верхню поверхню суміші, або подавати воду чи водний розчин на верхню поверхню суміші, а з нижньої поверхні суміші через отвори у дні оснастки цю суміш вакуумувати у періоди до початку плавлення зернистого льоду або (та) після тверднення суміші для віджимання з утвореного виробу надлишку води.The task is solved by the fact that in the method of manufacturing foam ceramic filters and porous materials, which includes mixing of loose fine-dispersed filler, binder, foaming agent and other technological additives, compaction of the resulting mixture in the molding equipment, removal of the foaming agent, drying and heat treatment of the formed product, according to a useful model, as a pore former, granular ice is used in the amount of 8-90 96 by mass of the mixture, which is removed by melting by standing at room temperature or by heating the mixture or the product. Also, a hydration binder can be introduced into the mixture when mixing the loose fine-dispersed components, which is moistened by the melt of the pore former introduced into the mixture, and as a result of this moistening, the mixture is hardened and hardened to a monolithic state by the formation of crystal hydrates. In addition, while the mixture is standing in the molding equipment, it can be heated to a temperature of 400-100 C, water or an aqueous solution at this or room temperature can be supplied to the upper surface of the mixture, or water or an aqueous solution can be supplied to the upper surface of the mixture, and from the lower surface of the mixture through the holes in the bottom of the equipment, this mixture is vacuumed in the periods before the beginning of the melting of granular ice or (and) after the mixture solidifies to squeeze out excess water from the formed product.
Якщо у способі Іб) застосовано піну, як разову модель, що просочується (у пори) шлікером і випалюється, то у запропонованому способі для утворення порожнин піноподібних матеріалівIf in the method Ib) foam is used as a one-time model that is permeated (in the pores) with a slip and fired, then in the proposed method for the formation of cavities of foam-like materials
Зо використано моделі, що виплавляються. Спосіб реалізовано на основі досвіду формування за льодяними моделями || та з урахуванням формувальних способів з використанням зернистого чи сипкого льоду |2, 8, 9|Ї, в яких описано ряд прикладів його застосування в ливарному виробництві. Водний лід на сучасному етапі розвитку холодильної техніки має відносно низьку вартість, повністю сумісний з навколишнім середовищем, що обумовлює широке застосування льоду і водольодяних розчинів в сільському господарстві, харчовій промисловості, торговій галузі, в системах кондиціонування повітря, будівельній справі та ін. Лід отримують як холодильними установками, льодогенераторами, так і з застосуванням природного холоду навколишнього середовища. Щорічно в світі виробляють понад 1 млн. тонн штучного льоду, як технічного, так і харчового |10Ї. Сучасні магазини малого і середнього формату купують льодогенератори потужністю 120-300 кг льоду на добу, а гіпермаркети використовують агрегати, що виробляють до 2,5 тонн льоду. За допомогою льодогенераторів і льодокришителів, що серійно випускаються десятками видів і типорозмірів, отримують різні розміри і форми зерен льоду. Також наявні десятки способів, в тому числі вітчизняних, отримування сипкого чи зернистого льоду. Використовувався лускатий, гранульований лід і лід-крихту з огляду на те, які пори слід отримати у пінокерамічних чи та пористих виробах. Відсіювався чи підбирався зернистий лід за гранулометричним складом.Melting models are used. The method was implemented based on the experience of forming ice models || and taking into account forming methods using granular or loose ice |2, 8, 9|Ї, in which a number of examples of its application in foundry production are described. At the current stage of the development of refrigeration technology, water ice has a relatively low cost, is fully compatible with the environment, which leads to the wide use of ice and water-ice solutions in agriculture, food industry, trade, air conditioning systems, construction, etc. Ice is obtained both by refrigeration units, ice generators, and by using the natural cold of the environment. More than 1 million tons of artificial ice, both technical and food, are produced annually in the world |10Y. Modern small and medium-sized stores buy ice generators with a capacity of 120-300 kg of ice per day, and hypermarkets use units that produce up to 2.5 tons of ice. With the help of ice generators and ice crushers, which are serially produced in dozens of types and sizes, different sizes and shapes of ice grains are obtained. There are also dozens of ways, including domestic ones, of obtaining loose or granular ice. Flaky, granulated ice and ice crumb were used, taking into account the pores that should be obtained in foam ceramic or porous products. Granular ice was sifted or collected according to the granulometric composition.
Реалізація способу основана на тому, що суміш змішують з сипких компонентів, це простіше, ніж готувати зволожену суміш, бо вода створює зв'язки з частками компонентів.The implementation of the method is based on the fact that the mixture is mixed from loose components, it is easier than preparing a moistened mixture, because water creates bonds with the particles of the components.
Переводить з сипкого у зв'язаний стан цю суміш зернистий лід і гідратаційне в'яжуче, які замішують до сипкої суміші при її приготуванні, і протягом вистоювання суміші в оснастці досягають мимовільного плавлення льоду, фільтрації його розплаву у суміш та затвердіння піщаної суміші в контакті з цим розплавом за рахунок хімічної реакції води (з розплаву льоду) з гідратаційними в'яжучими, якими являлись гіпс чи цемент. Зернистий лід у суміші містить в кількості 8-90 95 за масою суміші, що більше від способу |2| і здатне утворювати пори, обмежили верхньою границею 90 95. Оскільки відома пінокераміка з граничною пористістю 95 95 (11), то при густині льоду близько 0,92 г/см" і значно більшій густині твердого каркасу в інтервалі 1,71- 4,0 г/см3 з компонентів на основі АІ2Оз (12), масова доля в суміші льоду 90 95 для створення пор дозволить за об'ємною долею створити пустот (пористості) близько 95 95 і вище. Вказані граничні межі 8-90 95 можна вважати приблизними, вони лише характеризують для цього способу максимально можливий інтервал об'єму пор, утворених льодом, що видаляється, конкретний склад суміші визначає виробник пористих виробів.This mixture is transferred from a loose to a bound state by granular ice and a hydration binder, which are mixed into the loose mixture during its preparation, and during the standing of the mixture in the equipment, they achieve spontaneous melting of ice, filtration of its melt into the mixture, and solidification of the sand mixture in contact with this melt due to the chemical reaction of water (from melting ice) with hydration binders such as gypsum or cement. Granular ice in the mixture contains 8-90 95 by mass of the mixture, which is more than method |2| and capable of forming pores, was limited to the upper limit of 90 95. Since foam ceramics with a limit porosity of 95 95 (11) are known, then with an ice density of about 0.92 g/cm" and a much higher density of the solid framework in the range of 1.71-4.0 g/cm3 of components based on AI2Oz (12), the mass fraction in the ice mixture of 90 95 to create pores will allow to create voids (porosity) of about 95 95 and higher by volume fraction. The indicated limits of 8-90 95 can be considered approximate, they only characterize for this method the maximum possible interval of the volume of pores formed by the removed ice, the specific composition of the mixture is determined by the manufacturer of porous products.
Наприклад, якщо за способом (1) виготовити піщані оболонки (з порожнинами) за льодяними моделями у вигляді кількох чи багатьох куль, або піщані стрижні, внутрішні порожнини яких виготовлені за льодяними моделями у вигляді кількох чи багатьох кульок чи за моделями іншої геометричної форми, то такі вироби можна вважати пористими виробами. Але відмінність полягає в тому, що за заявленим способом досягаються результати, що перевищують ознаки способу І6Ї, зокрема, за рахунок використання матеріалу пороутворювача як реагента для тверднення сипкої суміші, та збільшення діапазону розміру пор вище 2,5 мм, нескладного регулювання пористості і заміною льодом органічних пороутворювачів.For example, if, according to method (1), sand shells (with cavities) are made based on ice models in the form of several or many spheres, or sand rods whose internal cavities are made according to ice models in the form of several or many spheres or according to models of another geometric shape, then such products can be considered porous products. But the difference is that the claimed method achieves results that exceed the features of the I6Y method, in particular, due to the use of a pore-forming material as a reagent for solidification of a loose mixture, and an increase in the pore size range above 2.5 mm, simple porosity regulation and replacement with ice organic pore formers.
Як у способі (1Ї, до складу водного розчину (чи сипкої суміші), з якого заморожують зернистий лід, можуть вводити технологічні добавки (порядку 0,5-5 905), які являються поверхнево-активними речовинами (наприклад, рідке мило), що полегшують розтікання розплаву льоду по поверхні дисперсних частинок наповнювача, вводити прискорювачі тверднення гідратаційних в'яжучих, або гелеутворювачі. Наприклад, рідке скло у водному розчині (для заморозки на лід) є одночасно і ефективним прискорювачем такого тверднення і гелеутворювачем, що широко застосовують у ливарному виробництві для виготовлення піщаних форм, футеровки ковшів тощо. Також порошкові технологічні добавки ще простіше вводити при змішуванні сипких компонентів для пористого чи піновиробу.As in the method (1), technological additives (of the order of 0.5-5 905), which are surface-active substances (for example, liquid soap), can be introduced into the composition of the aqueous solution (or loose mixture) from which granular ice is frozen facilitate the spreading of ice melt on the surface of dispersed filler particles, introduce hardening accelerators of hydration binders, or gelling agents. For example, liquid glass in an aqueous solution (for freezing into ice) is both an effective accelerator of such hardening and a gelling agent, widely used in foundry production for the manufacture of sand molds, lining of ladles, etc. Also, powder technological additives are even easier to introduce when mixing loose components for porous or foam products.
Загальна схема способу формування за корисною моделлю включає приготування сипкої суміші відомими способами і насипання її в оснастку для формування. Зокрема після попереднього змішування мінеральної основи, найпростіший склад якої складає дрібнодисперсний наповнювач - зернистий корунд, пісок, цемент чи/га гіпс в різних дозуваннях, в одному з варіантів (2)| насипання сипкої суміші в порожнину оснастки також можливе введення до цієї суміші сипкого зернистого льоду при змішуванні двох струменів шляхом зсипання струменя зерен льоду зі струменем сипкої мінеральної основи формувальної суміші в один потік та виконанням вібрації оснастки. Цей варіант змішування дозволяє швидко змішати зерна в сипкому виді і їх ущільнити в формувальній оснастці без танення льоду. Також застосовували швидке змішування мінеральних пісків і порошків з зернистим льодом у бетономішалці.The general scheme of the method of forming according to a useful model includes the preparation of a loose mixture by known methods and pouring it into a tool for forming. In particular, after preliminary mixing of the mineral base, the simplest composition of which is a finely dispersed filler - granular corundum, sand, cement or gypsum in different dosages, in one of the options (2)| pouring the loose mixture into the cavity of the tool, it is also possible to introduce into this mixture free-flowing granular ice when mixing two jets by pouring the jet of ice grains with the jet of the free-flowing mineral base of the forming mixture into one stream and performing vibration of the tool. This mixing option allows you to quickly mix the grains in a loose form and compact them in the forming equipment without melting the ice. Rapid mixing of mineral sands and powders with granular ice in a concrete mixer was also used.
Зо При ущільненні вібрацією сипкої суміші у оснастці (опоці для формування) піщинки компонентів продовжують рухатись кожна між іншими, вкладаючись між собою до максимально можливої щільності суміші; формується жорсткий каркас з оптимально укладених зерен з розміщенням між ними порошкових технологічних часток та в'яжучого. Вібрація зменшує внутрішнє тертя піщинок, приводячи сипкий матеріал до стану "псевдорідини".З When the loose mixture is compacted by vibration in the equipment (forming brick), the sand grains of the components continue to move between each other, nesting with each other to the maximum possible density of the mixture; a rigid frame is formed from optimally stacked grains with the placement of powder technological particles and a binder between them. Vibration reduces the internal friction of sand grains, bringing the loose material to the state of "pseudo-liquid".
Спосіб реалізується завдяки тому, що силова взаємодія талої води (від зернистого льоду) з частинками мінеральних дрібнодисперсних компонентів визначається гідрофільністю цих частинок. Після танення льоду відбувається вбирання та утримання води адсорбційно- капілялрними силами в середовищі дрібнодисперсних компонентів. Якщо в прошарок цих компонентів надійшло більше води, ніж він здатен утримати цими силами, то надлишок вологи перетікає по порах в прошарок, що лежить під ним. Вистоювання для твердіння здебільшого притаманне виготовленню бетонних виробів, в яких операція твердіння протікає мимовільно протягом певного часу. При формуванні дію адсорбційно-капілярних сил для частинок з гідрофільною поверхнею поєднували з хемосорбцією для частинок гідратаційного в'яжучого.The method is implemented due to the fact that the force interaction of melt water (from granular ice) with particles of finely dispersed mineral components is determined by the hydrophilicity of these particles. After the ice melts, water is absorbed and retained by adsorption-capillary forces in the medium of finely dispersed components. If more water enters the layer of these components than it can hold by these forces, the excess moisture flows through the pores into the layer below it. Standing for hardening is mostly inherent in the manufacture of concrete products, in which the hardening operation proceeds spontaneously for a certain time. During the formation, the action of adsorption-capillary forces for particles with a hydrophilic surface was combined with chemisorption for particles of a hydration binder.
Зернистий лід, як пороутворювач, складається з замороженої води чи водної композиції, як правило при температурі -20...-15 "С. Після віброущільнення суміші в оснастці лід нагрівається від оточуючого матеріалу та через деякий час (зазвичай до кількох хвилин) починає танути, виходячи самотоком крізь пори суміші, потім танення триває приблизно протягом кількох хвилин чи довше в залежності від кількості і температури льоду.Granular ice, as a pore former, consists of frozen water or an aqueous composition, usually at a temperature of -20...-15 "C. After vibration compaction of the mixture in the equipment, the ice is heated by the surrounding material and after some time (usually up to several minutes) begins to melt , coming out as a self-flow through the pores of the mixture, then the melting continues for about a few minutes or longer depending on the amount and temperature of the ice.
В способі застосовано наступні явища фільтрації, тужавлення та тверднення суміші. При змочуванні і фільтрації талою рідиною сухої сипкої навколишньої суміші компоненти цих рідини і суміші утворюють в'яжучу самотверднучу композицію, яка призводить до твердіння суміші.The method uses the following phenomena of filtration, hardening and solidification of the mixture. When wetting and filtering a dry, free-flowing ambient mixture with a molten liquid, the components of this liquid and the mixture form a binding self-hardening composition, which leads to the hardening of the mixture.
Гідрофільність мінеральних (частіше всього алюмосилікатних, кварцових) зерен призводить до обволікання їх водою чи водним розчином і електро-молекулярного зчеплення між ними і піщинами. Якщо в одному з варіантів дисперсний матеріал містив сухий пісок з порошком цементу чи гіпсу, то тала вода від льоду при капілярному вбиранні стінками з цього матеріалу служила затверджувачем цементу чи гіпсу та збільшувала міцність зчеплення (адгезію) його із зернами піску. При цьому твердіння полягало в перетворенні дисперсної системи в "конденсований" стан - утворення інтерфазної структури з дисперсних різнорідних часток (13). З кварцовими чи алюмосилікатними зернами вода має високий поверхневий натяг і є слабким бо зв'язуючим. Дія поверхневих сил позначається при утриманні стелі (оболонок) піщаних пор від зерен льоду тим сильніше, чим менший радіус цих пор. Якщо властивості міцності багатьох зв'язуючих (глина, цемент, гіпс, рідке скло тощо) набувають лише в присутності води, то застосування саме крижаного дисперсного пороутворювача з постачанням води при його таненні належить до переваг, що використано в заявленому способі виготовлення пінофільтрів.Hydrophilicity of mineral (most often aluminosilicate, quartz) grains leads to their envelopment with water or an aqueous solution and electro-molecular coupling between them and sands. If, in one of the variants, the dispersed material contained dry sand with cement or gypsum powder, the melt water from the ice during capillary absorption by the walls of this material served as a cement or gypsum hardener and increased the strength of its adhesion (adhesion) to the grains of sand. At the same time, hardening consisted in the transformation of a dispersed system into a "condensed" state - the formation of an interphase structure from dispersed heterogeneous particles (13). With quartz or aluminosilicate grains, water has a high surface tension and is a weak binder. The action of surface forces affects the retention of the ceiling (shells) of sand pores from ice grains, the stronger the smaller the radius of these pores. If the strength properties of many binders (clay, cement, gypsum, liquid glass, etc.) are acquired only in the presence of water, then the use of an ice-dispersed foaming agent with the supply of water during its melting belongs to the advantages used in the claimed method of manufacturing foam filters.
Для проявлення адгезії потрібен тісний контакт між адгезивом та субстратом, такий контакт між дисперсним матеріалом і клеючим продуктом, що його склеює, забезпечує тала вода чи водна композиція, а механізмом тверднення гідратаційних в'яжучих є гідратоутворення (і структуроутворення (утворення кристалогідратів), як синтез міцності матеріалу кінцевого виробу 131.Adhesion requires close contact between the adhesive and the substrate, such contact between the dispersed material and the adhesive product that sticks it together is provided by melt water or an aqueous composition, and the mechanism of hardening of hydration binders is hydrate formation (and structure formation (formation of crystal hydrates), as synthesis strength of the material of the final product 131.
Вистоювання суміші в оснастці протягом часу не меншого, ніж достатній для танення льоду, просочення його розплаву крізь суміш і створення твердого каркасу пінокерамічних фільтрів та пористих матеріалів є тим рішенням, що дозволяє досягти запланованого технічного результату. Після вистоювання суміші в оснастці подальші технологічні дії з нею виконують при утворенні достатньо твердого виробу, дії з яким не порушать його цілісність, його звільняють від залишків рідких продуктів моделі (якщо такі залишились) і після додаткового твердіння, висушування, та за необхідності термообробки (прожарення, випалення тощо) чи інших відомих операцій обробки відправляють до місця використання.Standing the mixture in the equipment for a time no less than sufficient to melt the ice, seeping its melt through the mixture and creating a solid frame of foam ceramic filters and porous materials is the solution that allows you to achieve the planned technical result. After standing the mixture in the tool, further technological actions with it are performed when a sufficiently solid product is formed, the actions of which will not violate its integrity, it is freed from the remains of liquid products of the model (if any) and after additional hardening, drying, and, if necessary, heat treatment (firing , firing, etc.) or other known processing operations are sent to the point of use.
У варіанті способу передбачено прискорення затверднення суміші шляхом нагрівання до температури 40-100 "С для прискорення обороту оснастки, підвищення продуктивності процесу і ефективності використання обладнання аналогічно (1|. Спрощенню виробництва і зменшенню вірогідності браку також сприяло наливання води, водного розчину чи нанесення їх аерозолю (в тому числі з такою температурою) на поверхню суміші, чим прискорювали тужавлення |і твердіння верхнього шару (як стабілізуючої основи), або завдяки фільтрації при цьому просочувалась вся товщина утворюваного виробу ще до початку танення льоду. Також відпрацьовано варіант, коли подавали воду чи водний розчин на верхню поверхню суміші, а з нижньої поверхні суміші через отвори у дні оснастки цю суміш вакуумували у періоди до початку плавлення зернистого льоду або (та) після тверднення суміші для віджимання з утвореного виробу надлишку води. Вакуумували відомими способом і обладнанням, традиційними для ливарних цехів з вакуумною формовкою (ВПФ) чи для лиття у піщані вакуумовані форми заIn the version of the method, acceleration of the solidification of the mixture by heating to a temperature of 40-100 "С is provided for accelerating the turnover of the equipment, increasing the productivity of the process and the efficiency of the use of equipment similarly (1|. Simplifying production and reducing the probability of defects also contributed to pouring water, an aqueous solution or applying them with an aerosol (including at such a temperature) on the surface of the mixture, which accelerated the hardening and hardening of the upper layer (as a stabilizing base), or thanks to filtration, the entire thickness of the formed product was permeated even before the ice began to melt. The option was also worked out when water or aqueous solution on the upper surface of the mixture, and from the lower surface of the mixture through the holes in the bottom of the equipment, this mixture was vacuumed in the periods before the beginning of the melting of granular ice or (and) after the solidification of the mixture in order to squeeze out excess water from the formed product. It was vacuumed by a known method and equipment traditional for foundries with vacuum molding ( VPF) or for casting in sand vacuum molds according to
Зо моделями, що газифікуються (ЛГМ-процес). У днищі оснастки попередньо монтували венти, до яких трубопроводом підводили вакуум від вакуумного насоса. Прокачування води, налитої на поверхню суміші, проводили протягом порядку кількох секунд. Суміш зволожувалась до початку танення зерен льоду і починала тужавіти і тверднути, забезпечуючи стабільну пористу структуру.With models that are gasified (LGM process). Vents were previously installed in the bottom of the equipment, to which vacuum from a vacuum pump was supplied through a pipeline. Water poured onto the surface of the mixture was pumped for several seconds. The mixture was moistened before the ice grains began to melt and began to harden and harden, providing a stable porous structure.
Суттєвість ознаки способу - вистоювання суміші, пояснює те, що в цей час місцеві опори для сипкого наповнювача - зерна льоду, тануть, а набуває міцності суміш навколо них, що зволожується. Збереження в статичному стані ущільнених вібрацією зерен дрібнодисперсного наповнювача забезпечує волога, що сама склеює зерна з обмеженою міцністю, а наявність в суміші гідратаційного в'яжучого - гіпсу та/ли цементу в контакті з вологою дає напівтверду оболонку (плівку чи кірку), в якій починається тужавлення (схоплювання) вказаних в'яжучих при втраті їх плинності (текучості) під дією гравітаційних сил. Також використано те, що після віброущільнення за оптимальним режимом піщинки дисперсного матеріалу переважно розміщуються так, що заклинюють один одного, заважаючи взаємному переміщенню. Це явище носить назву "поява арочних структур" (14)Ї. В арці кожен окремий елемент не може переміститися в напрямку дії зовнішньої сили, бо він затиснутий в розпір сусідніми елементами, яким передає діюче навантаження і набуває властивостей твердого тіла, що дозволяє в статичному стані досить тонкій тверднучій оболонці витримувати вагу верхніх прошарків сипкого матеріалу. Зазвичай вистоювання виробів проводили протягом другої та третьої змін, засипаючи оснастку сумішшю з ущільненням на першій. На другий день чи протягом 24 годин заформовані вироби набували достатньої міцності для подальших операцій.The essentiality of the sign of the method - the resistance of the mixture, explains the fact that at this time the local supports for the loose filler - ice grains - melt, and the mixture around them, which is moistened, gains strength. Preservation in a static state of vibration-compacted grains of fine-dispersed filler provides moisture, which itself glues the grains with limited strength, and the presence of a hydration binder in the mixture - gypsum and/or cement in contact with moisture gives a semi-hard shell (film or crust) in which begins hardening (setting) of the indicated binders when they lose their fluidity (fluidity) under the action of gravitational forces. Also used is the fact that after vibration compaction in the optimal mode, grains of dispersed material are preferably placed in such a way that they jam each other, preventing mutual movement. This phenomenon is called "appearance of arched structures" (14). In the arch, each individual element cannot move in the direction of the action of the external force, because it is clamped in the gap by neighboring elements, to which it transmits the active load and acquires the properties of a solid body, which allows a fairly thin hardening shell to withstand the weight of the upper layers of loose material in a static state. Usually, products were cured during the second and third shifts, filling the equipment with a mixture with compaction on the first shift. On the second day or within 24 hours, the molded products acquired sufficient strength for further operations.
Таким чином, для збереження пор при таненні пороутворюючого льоду застосовували роль трьох факторів: внутрішнє тертя (спокою) ущільнених твердих зерен, що заклинюються своїми виступами і мають у порах між собою порошок гідратаційного в'яжучого - гіпсу чи/та цементу; зволоження пор між зернами зі зв'язуючою роллю води; та тужавлення гідратаційного в'яжучого з початком утворення кристалогідратів, наступним твердненням до стану можливості видалення з оснастки, проведення операцій сушіння і термообробки. Вода, що не втрималась в піновиробі, стікала крізь пори і витікала з оснастки крізь отвори у дні оснастки.Thus, to preserve the pores during the melting of pore-forming ice, the role of three factors was used: internal friction (rest) of compacted hard grains, which are wedged with their protrusions and have a powder of hydration binder - gypsum and/or cement - in the pores between them; moistening of the pores between the grains with the binding role of water; and hardening of the hydration binder with the beginning of the formation of crystal hydrates, followed by hardening to the state of possibility of removal from the equipment, carrying out drying and heat treatment operations. The water that was not retained in the foam, flowed through the pores and flowed out of the tool through holes in the bottom of the tool.
Зауважимо, якщо серед десятків експериментів з вибору оптимального складу суміші (при огляді розпиляних фільтрів) отримували рідкі випадки, коли стеля та прилеглі до неї стінки бо окремих крупних пор деформувались (опускались, опливали) при таненні льоду, це у всіх випадках лише частково (не більше на 10-15 95) зменшувало об'єм пори від льоду. У випадку деформації стінки торкались зерна льоду, змочувались від нього талою водою, що вступала в реакції з в'яжучим, яке починало тужавіти, також надходила вода з верхніх прошарків, до цього додавалось те, що віброущільнені піщинки стінок при своєму зрушенні втрачають оптимальну укладку зерен і ці прошарки стінок розширюються, що зупиняє деформацію стінок з увігнутою поверхнею. Розширення щілин між зернами збільшує тонкі пори між ними, і в цілому ступінь пористості практично не зменшується.Note that, among dozens of experiments on choosing the optimal composition of the mixture (when inspecting the sprayed filters), rare cases were obtained when the ceiling and adjacent walls because of individual large pores were deformed (sunk, floated) when the ice melted, in all cases only partially (not more by 10-15 95) reduced the pore volume from ice. In the case of deformation of the wall, the grains of ice touched, got wet from it with melt water, which reacted with the binder, which began to harden, water also came from the upper layers, to this was added the fact that the vibrated sand grains of the walls lose their optimal arrangement of grains during their displacement and these wall layers expand, which stops the deformation of the walls with a concave surface. The expansion of the gaps between the grains increases the fine pores between them, and in general the degree of porosity does not decrease.
Заявленим способом також можна формувати фільтрувальні камери, наприклад, для внутрішньоформеного модифікування металів. Бокові стінки камери виготовляють з піщано- кристалогідратних сумішей з домішкою зернистого льоду менше 8 95 (аналогічно (21), ії вони служать несучою основою для загрузки модифікатора, а вихідний отвір перекривають фільтром із суміші та зернистим льодом 8-90 об.Filter chambers can also be formed by the claimed method, for example, for in-mold modification of metals. The side walls of the chamber are made of sand-crystal hydrate mixtures with an admixture of granular ice less than 8 95 (similarly to (21), and they serve as a supporting base for loading the modifier, and the outlet is covered with a filter from the mixture and granular ice 8-90 vol.
Як приклади реалізації корисної моделі виготовили пінокерамічні фільтри з вогнетривкої суміші, склади твердого компонента якої подібні до найближчого аналога |б6)Ї, а в'яжуче - високоглиноземистий цемент, застосовували аналогічно вогнетривкій композиційній бетонній суміші ІЗ), вогнетривкість виробів з якої 1500-1530 "С. Суміш містить вогнетривкий наповнювач, в'яжуче (зв'язуюче) - високоглиноземистий цемент та домішки - тонкомелений матеріал типу оксидал, а також каолін, при співвідношенні компонентів, мас. 95 (табл.). При температурі -157С лід має густину 0,919 г/сму, а каркас фільтра має густину 21,71 г/сму, то об'ємна доля льоду більша ніж масова, як показано у табл.As examples of the implementation of a useful model, foam ceramic filters were made from a refractory mixture, the composition of the solid component of which is similar to the closest analogue |b6)Y, and the binder is high-alumina cement, used similarly to the refractory composite concrete mixture IZ), the fire resistance of products from which is 1500-1530 " C. The mixture contains a refractory filler, binder (binder) - high-alumina cement and impurities - finely ground material of the oxidal type, as well as kaolin, with a ratio of components, weight 95 (table). At a temperature of -157C, ice has a density of 0.919 g/cmu, and the filter frame has a density of 21.71 g/cmu, then the volume fraction of ice is greater than the mass fraction, as shown in the table.
ТаблицяTable
Компоненти суміші та розміри порMixture components and pore sizes
Оксидальмас.дь 77777711 111140 1150.ЮюЮДЙ|ЙЙЬ(и боOksidalmas. 77777711 111140 1150.
Каолін,массбе 77777711 111108 1170 11те (Всього наповнювачів, мас-9еї | 1400 | 500 | 600Kaolin, mass 77777711 111108 1170 11te (Total fillers, mass 9ei | 1400 | 500 | 600
Зерна льоду заданого розміру відсіювали за допомогою стандартних сит за ДСТУ ІБО 3310- 1:2017. "Сита. Технічні вимоги та випробування". Розміри зерен льоду або його зерновий склад, що відповідає номінальним розмірам отворів сит, вказано у табл. з округленням розмірів до першого знаку після коми. Розміри пор відповідно до розмірів зерен льоду для трьох складів суміші складали 2,2-3,4 мм, що вище, ніж у найближчому аналогу |б) - 1,0-1,5 мм. Розміри пор визначаються розміром частинок льоду як пороутворювача, які можуть стабільно відбиратись і бути величиною 0,2-22,4 мм та навіть зі значно ширшими межами цього інтервалу, оскількиIce grains of a given size were sifted using standard sieves according to DSTU IBO 3310-1:2017. "Sieves. Technical requirements and tests". The sizes of the ice grains or its grain composition, which corresponds to the nominal sizes of the sieve openings, are indicated in the table. with sizes rounded to the first decimal place. The pore sizes in accordance with the sizes of the ice grains for the three compositions of the mixture were 2.2-3.4 mm, which is higher than in the closest analogue |b) - 1.0-1.5 mm. The pore sizes are determined by the size of ice particles as a pore former, which can be stably selected and be 0.2-22.4 mm in size, and even with much wider limits of this interval, since
Зо ДСТУ ІБО 3310-1:2017 визначає номінальні розміри отворів сит в інтервалі 0,02-125,00 мм для визначення зернового складу сипких матеріалів. Таке визначення є типовою стандартизованою операцією контролю сипких матеріалів для формувальних лабораторій ливарних цехів та підприємств з виготовлення будматеріалів. Крупні (» 5 мм) однакових розмірів частинки льоду можна заморожувати з води у побутових морозильниках у витрусних формах з комірками різноманітної конфігурації. Тоді як отримати однакові чи крупні комірки пінополіуретану чи аналогічних спінених полімерів досить непросто.From DSTU IBO 3310-1:2017 defines the nominal sizes of sieve openings in the range of 0.02-125.00 mm for determining the grain composition of loose materials. This definition is a typical standardized operation of control of loose materials for molding laboratories of foundries and enterprises manufacturing building materials. Large (» 5 mm) ice particles of the same size can be frozen from water in household freezers in shaker molds with cells of various configurations. However, it is quite difficult to obtain identical or large cells of polyurethane foam or similar foamed polymers.
Спрощення виготовлення пінокерамічних фільтрів та пористих матеріалів полягає в тому, що змішування, засипання до оснастки та ущільнення суміші проходить у її сипкому стані, що простіше, ніж операції для водних шлікерів за найближчим аналогом |б)|; також за основними варіантами способу видалення пороутворювача проходило самовільно, плавлення - передусім під дією температури навколишнього середовища, а витікання - завдяки фільтрації під впливом капілярних та гравітаційних сил. Не потрібне просочення заготовки піни Іб| в режимі циклічних деформацій до поглинання водного керамічного шлікера. Наведено варіанти прискорення видалення пороутворювача одночасно з тужавленням і початковим твердненням сипкої суміші.The simplification of the production of foam ceramic filters and porous materials consists in the fact that mixing, pouring into the equipment and compacting the mixture takes place in its loose state, which is simpler than operations for water slickers according to the closest analogue |b)|; also according to the main variants of the method of removing the pore former, it took place spontaneously, melting - primarily under the influence of the ambient temperature, and outflow - due to filtration under the influence of capillary and gravitational forces. Impregnation of the foam blank is not required in the mode of cyclic deformations until absorption of the aqueous ceramic slip. Options for accelerating the removal of the foaming agent simultaneously with hardening and initial solidification of the loose mixture are given.
Крім вогнетривких пінокерамічних фільтрів за заявленим способом рекомендоване виготовлення пористих матеріалів, зокрема пінобетонних, з використанням будівельних марок портландцементу та гіпсу. У складі в'яжучих рекомендується 15 95 гіпсу змішувати з цементом -In addition to fire-resistant foam ceramic filters, according to the stated method, the production of porous materials, in particular foam concrete, using construction grades of Portland cement and gypsum is recommended. In the composition of binders, it is recommended to mix 15 95 gypsum with cement -
85 95. Гіпс прискорює тужавлення і тверднення, а цемент дає водостійкість тверднучій суміші, запобігаючи її опливанню чи деформації при надмірному зволоженні.85 95. Gypsum accelerates hardening and hardening, and cement gives water resistance to the hardening mixture, preventing it from splashing or deformation in case of excessive moisture.
До переваг пороутворення зернами льоду також належить те, що товщина і розмір кінцевого виробу може бути достатньо великим і практично визначається величиною оснастки, кількістю суміші і піччю для сушки чи термообробки, якщо такі потрібні. З товстих блоків пінофільтрів можна механічною обробкою вирізати різноманітні фігурні вироби, або багато однакових пластинчастих фільтрів, також можна формувати фасонні фільтрувальні вироби. При цьому за найближчим аналогом складно просочити пінополіуретан товстого шару водним шлікером, тому, згідно з описом |б), виготовлено фільтр розмірами 5х5х1,5 см.Among the advantages of pore formation with ice grains is also the fact that the thickness and size of the final product can be quite large and is practically determined by the size of the equipment, the amount of mixture and the oven for drying or heat treatment, if necessary. From thick blocks of foam filters, various shaped products can be cut by mechanical processing, or many identical plate filters can also be formed into shaped filter products. At the same time, according to the closest analogue, it is difficult to impregnate polyurethane foam with a thick layer of water slicker, therefore, according to the description (b), a filter with dimensions of 5x5x1.5 cm was made.
Джерела інформації: 1. Патент 91197 Україна, МПК В22С 9/02, бюл. 12/2014. 2. Патент 95319 Україна, МПК В22С 9/02, бюл. 24/2014. 3. Патент 42546 Україна, МПК СО4В 7/32, бюл. 13/2009. 4. Староверов Ю.С., Чернов Ю.А. Применение пенокерамических фильтров в литейном и сталеплавильном производствах за рубежом // Огнеупорь!. - 1992. - Мо 1. - С. 38-40. 5. Веричев Е.Н., Опалейчук Л.С. Способьї изготовления фильтрующей пенокерамики //Sources of information: 1. Patent 91197 Ukraine, IPC В22С 9/02, bull. 12/2014. 2. Patent 95319 Ukraine, IPC В22С 9/02, bull. 24/2014. 3. Patent 42546 Ukraine, IPC SO4B 7/32, bull. 13/2009. 4. Yu.S. Staroverov, Yu.A. Chernov. The use of foam ceramic filters in foundry and steelmaking industries abroad // Ogneupor!. - 1992. - Mo. 1. - P. 38-40. 5. Verychev E.N., Opaleychuk L.S. Capable of manufacturing filtering foam ceramics //
Открьїтия. Изобретения. - 1987. - Мо 9. - С. 123. б. Патент 2304568 России, МПК С048 38/06, С048 35/101. Способ изготовления фильтрующей пенокерамики / Красньй Б.Л., Тарасовский В.П., Кисляков А.Н.; заявл. 10.02.2006; опубл. 20.08.2007. 7. Моуала Х. и др. Стальная пена с открьїтьпмми порами - изготовлениє и свойства //Revelations Inventions - 1987. - Mo. 9. - P. 123. b. Patent 2304568 of Russia, IPC C048 38/06, C048 35/101. The method of manufacturing filtering foam ceramics / Krasnyi B.L., Tarasovsky V.P., Kislyakov A.N.; statement 10.02.2006; published 20.08.2007. 7. Mouala H. et al. Steel foam with open pores - production and properties //
Металлургия машиностроения. - 2006. - Мо 6. - С. 29-33. 8. Патент 77595 Україна, МПК В22С 9/02, бюл. 4/2013. 9. Патент 77659 Україна, МПК В22С 7/02, бюл. 4/2013. 10. Ермолаєв А.Е. Получениє водного льда методом послойного намораживания в условиях вакуумирования: дис. канд. техн. наук: 05.04.03. - М., 2008. - 95 с. 11. Йе Аунг Мин. Прочная пористая проницаємая керамика на основе злектроплавленного корунда: дис. ... канд. техн. наук: 05.17.11. - М., 2017. - 149 с. 12. Андрианов Н.Т., Балкевич В.Л., Беляков А.В. Химическая технология керамики. М., 2012.Machine-building metallurgy. - 2006. - Mo. 6. - P. 29-33. 8. Patent 77595 Ukraine, IPC В22С 9/02, bull. 4/2013. 9. Patent 77659 Ukraine, IPC B22S 7/02, bull. 4/2013. 10. Ermolaev A.E. Obtaining water ice by the method of layer-by-layer freezing in vacuum conditions: dissertation. Ph.D. technical Sciences: 04.05.03. - M., 2008. - 95 p. 11. Ye Aung Min. Durable porous penetrating ceramics based on electrofused corundum: Diss. ... candidate technical Sciences: 05.17.11. - M., 2017. - 149 p. 12. Andrianov N.T., Balkevich V.L., Belyakov A.V. Chemical technology of ceramics. M., 2012.
Коо) 493 сб. 13. Сьчев М.М. Твердение вяжущих веществ. - Л., Стройиздат, 1974. - 80 с. 14. Котов. В. Физика на пляже // Наука и жизнь. - 2003. - Мо 6. - С. 120-123.Co., Ltd.) 493 Sat. 13. Schev M.M. Hardening of binders. - L., Stroyizdat, 1974. - 80 p. 14. Kotov. V. Physics on the beach // Science and life. - 2003. - Mo. 6. - P. 120-123.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU201910986U UA141852U (en) | 2019-11-07 | 2019-11-07 | METHOD OF MANUFACTURE OF FOAM-CERAMIC FILTERS AND POROUS MATERIALS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
UAU201910986U UA141852U (en) | 2019-11-07 | 2019-11-07 | METHOD OF MANUFACTURE OF FOAM-CERAMIC FILTERS AND POROUS MATERIALS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
UA141852U true UA141852U (en) | 2020-04-27 |
Family
ID=71114937
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
UAU201910986U UA141852U (en) | 2019-11-07 | 2019-11-07 | METHOD OF MANUFACTURE OF FOAM-CERAMIC FILTERS AND POROUS MATERIALS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
UA (1) | UA141852U (en) |
-
2019
- 2019-11-07 UA UAU201910986U patent/UA141852U/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108727040B (en) | Porous refractory castable, its use and manufacture | |
JPH0543666B2 (en) | ||
US5520729A (en) | Process for producing heat-insulating material | |
JP2617362B2 (en) | Porous ceramic profile, composition for producing the same, and method for producing the same | |
JPS5888155A (en) | Lightweight construction material and manufacture | |
US4356271A (en) | Noncollapsible ceramic foam | |
US4124669A (en) | Aerated concrete process | |
US4963515A (en) | Lightweight hydrogel-bound aggregate shapes and process for producing same | |
US4150704A (en) | Method of producing sand mounds having a frozen surface | |
US3144346A (en) | Calcium silicate hydrate products | |
UA141852U (en) | METHOD OF MANUFACTURE OF FOAM-CERAMIC FILTERS AND POROUS MATERIALS | |
US3878142A (en) | Compositions for lining casting moulds and related articles and method of making such articles | |
JP5276861B2 (en) | Ceramic aggregate for mold, method for producing the same, and mold using the same | |
US1951344A (en) | Manufacture of precast building units of porous concrete | |
GB2166427A (en) | Composition - silicate bound pumice, pulverised fuel ash, light expanded clay aggregates, cintered clay, furnace bottom ash, sand and or aerated concrete | |
CN114728849A (en) | Method for producing porous particulate matter and porous artificial stone | |
CN111763098A (en) | Method for producing masonry material by using foamed ceramic waste | |
US4579166A (en) | Magnesium alloy casting in plaster molds | |
Ozer et al. | Cellular aluminium foam metal production with space holder particles | |
AU742062B2 (en) | Castable refractory composition and methods of making refractory bodies | |
US3649315A (en) | Method of manufacturing low density insulting refractories | |
CN111732423B (en) | Castable for lower orifice of hot blast stove and construction method thereof | |
JP3887463B2 (en) | Method for producing lightweight cellular concrete | |
SU933184A1 (en) | Casting mould production method | |
JPH08268774A (en) | Production of inorganic expanded body |