Способ изготовления пористых изделий с разноплотными слоями

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЬИ ИЗДЕЛИЙ С РАЗНОПЛОТНЫМИ , В1Й1Ю-, .. ,., I - I .««6Л«ОТ и-д чающий пропитку органического пеноматериала кepa a чecким шликером, сушку при нагреве и обжиг изделий, отличаю и с я тем, что, с. цельк повышения пористости и f§.3Oпроницаемости , пеноматериалпосле пропитки подвергают механическому напряжению, причем механическоенапряжение снимают через 1-1,5 ч после начала сушки, обжиг проводят с двумя изотермическими вьщержками: первая - при 350-500с и вторая при конечной температуре.

СОЮЗ COSETCHHX

СОЦИАЛИСТЪИЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Зфф С04В 21 00

Р(р

j$ ),.(((3Pj

ТЕ@ р,"др(,,...- >,:,!

"®МИЛ 4

) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3аи4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

По ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Ф (21) 3313789/29-33 (22) 29. 05. 81 (46) 15.09.83. Вюл. У 34 (72) В.С.Черепанова, С.A.Соловьева, И.В.Швецов, JI.Ã.Ñóñëîâà, Г.B. Чере- . пок и Г.Г.Шадрин (53) 666.68(088. 8)(56) 1. Патент Великобритании

В 1377691, кл. С1А, 1974.

2. Патент ФРГ Ф 1209480, кл. 80 В 18/03, 1966. (54)(57) спосоов изГотонления поРистый изделий с РАзноплотннФ1и слояии, вклю,.SU„„3041533 А чающий пропитку органического пеноматериала керамическим шликером, сушку при нагреве и обжиг изделий, о тл и ч а ю шийся тем, что, с . целью повышения ористости и газопроницаемости, пеноматериал после пропитки подвергают механическому напряжению, причем механическое напряжение снимают через 1-1,5 ч после начала сушки, обжиг проводят с двумя изотермическими выдержками: первая — при 350-500 С и вторая— о при конечной температуре.

1041531.

Изобретение относится к получению,разноплотных пористых изделий с сообщающейся открытой пористостью . преимущественно фильтрующих изделий, предназначенных для очистки жидкостей

° и газов, и может быть использовано для получения керамических носителей катализаторов.

Известен способ получения пористых изделий, включающий пропитку органического пеноматериала керамическим шликером, удаление избытка шликера между двумя кусками непропитанного пенопласта, сушку изделий при температуре, например, 150 С в течение 1 ч и обжиг при 1000-1400ОС; предпочтительно

1250"1350ОC (1 ).

Этим способом получают одноплот"ные изделия с одним размером пор, имеющие высокое сопротивление и низкую пористость. Это приводит в процессе эксплуатации фильтра к его быстрой забиваемости, низкой производительности и сокращению срока служб.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и дости» гаемому результату является способ изготовления пористых огнеупорных керамических изделий с разноплотными слоями, включающий пропитку пористого органического пенома.териала керамическим шликером, укладку одного куска пены на другой, сушку многослойного изделия около

100 С в течение 2 ч и обжиг в инерт ной атмосфере при 1350-1700 С, с выдержкой при максимальной температуре в течение 2 ч (2 ).

Однако указанный способ производства не позволяет получить открытую пористость иэделий с разно-, плотными слоями более 78% и коэффициент сопротивления 0,1 и менее, Это обусловлено тем, что при укладке друг на друга разноплотных кусков пеноматериала пропитанных керамическим шликером происходит перекрывание открытых пор на поверхности кусков и как следствие уменьшение суммарной открытой пористости многослойного изделия.

Коэффициент сопротивления только двухслойного иэделия, полученного известным -способом, лежит в пределах О, 1 4 а О, 5.

Коэффициент сопротивления многослойного изделия — аддитивная величина равна сумме коэффициентов сопротивления каждой пары слоев и намного превышает величину 0,1.

Кроме того, укладывая разноплотные куски пены, пропитанные шликером друг на друга, нельзя получить иэделия сложной конфигурации.

При получении многослойных плоских иэделий .возможно перетекание ке рамического шликера сверху вниз, что изменяет заданную пористую структуру слоев. Кроме того, количество слоев в изделии, получаемых известным способом, лимитировано, 5 так как о аничивается толщина многослойного изделия иэ-эа больших потерь напора жидкости или газа в процессе службы, а также иэ-эа конструктивных особенностей аппарата, куда вставляется иэделие.

Цель изобретения — повышение пористости, газопроницаемости пеномаматериала.

Поставленная цель достигается

15 тем, что согласно способу изготовления пористых изделий с разноплотными слоями, включающему пропитку органического пеноматериала керамическим шликером, сушку при нагреве и обжиг иэделий, пеноматериал после пропитки подвергают механическому напряжению, причем механическое напряжение снимают через 1-.1, 5 ч после начала сушки, об25 жиг проводят с двумя изотермическими выдержками: первая — при

350-500ОС в течение 4-6 ч и вторая— при конечной .температуре. .Пеноматериал после пропитки подвергают сжатию с различным усилием по толщине при получении плоских изделий или подвергают усилиям сжатия и растяжения при получении трубчатых иэделий и изделий сложной конфигурации.

35 При сжатии и растяжении одного куска пеноматериала не происходит перекрывания и закупорки пор, и кроме того, сужение канала каждой поры от большего диаметра к мень40 шему происходит постепенно и плавно, а не резко как в известном способе.В связи с этим пористость изделий, полученных йредлагаемым способом, выше, а коэффициент сопротивления ниже чем у изделий, полученных послойной укладкой разноплотных кусков пеноматериала.

Сушить при температуре выше

180 С нецелесообразно, так как при более высоких температурах начинается разложение и обугливание органического пеноматериала и иэде лие резко теряет прочность. Выдержка при обжиге в интервале темпе.ратур 350-500 С вЂ” 4-6 ч преднаэ55 начена для выжигания органической составляющей .(для полного сгорания органики рекомендуется слабоокислительную и окислительную атмосферу ).

Общий технологический процесс получения пористых йэделий с разноплотными слоями состоит в следующем.

Берут органический пеноматериал (например, эластичный пенополиуре1041531

Пористые материалы изготовленные способом

Коэффициент сопротив лвния

Диаметр пор, мкм, слоя

Степень очистки

Пористость, %

Объемный вес, г/см верхне- нижнего го

Ю» ЮЮ (средняя) Предлагаеьым

0,5 (в том числе верхнего слоя.0,4, а нижнего 0,6) 300 задерживает частицы 60 мкм и более

250

3 . тан ) и пропитывают керамическим шликером (суспенэией мелкоразмолотых огнеупорных частиц ), причем избыток шликера удаляется из.пено- . материала.

Полученную таким способом структуру подвергают механическому воздействию: сжатию с различным усилием по толщине при получении плоских иэделий либо сжатию и растяже- .нию при получении трубчатых изделий сложной конфигурации.

Регулируя величину усилия ме-. ханического воздействия на эластич- . ный, пропитанный керамическим шли- " кером органический пеноматериал, - 15 задают будущему изделию требуемую форму, определенную раэноплотность по толщине, проницаембсть и размер пор. Полученное в результате деформации пеноматериала изделие опреде- 2О ленной формы сушат сначала в формах-обечайках, затем без форм и обжигают. В .сушке заданная форма изделий закрепляется и фиксируется.

При обжиге органический пеноматериал выгорает, оставляя керамическое пористое изделие сетчатой структуры с разноплотными слоями.

Отклонение толщины готового изделия от толщины исходного куска пеноматериала составляет т5%, откры- . 30 тая пористость более 80%, коэффициент сопротивления 0,1 и менее.

Пример 1. Для получения керамических фильтров воздушной очистки от пыли и.масла используют 35 в качестве органического пеноматериала пенополиуретан эластичный с объемным весом 30-32 кг/м и размером ячеек 1,5 мм.. Размер куска пенополиуретана 200х800х50 мм.

После пропитки куска пенополиуретана керамическим шликером состава: высокоглиноземистый материал 80%, . борат кальция 20% и GAB 4Ô сверх

100% и удаления избытка шликера эластичный пеноматериал сгибают в трубу (снаружи на кусок прикладывали усилия растяжения, изнутри — сжатия ), которую помещают в картонную форму. Трубу сушат в форме 1,5 ч при. 120 С ; формы в течение 4.,5 ч, Обжиг иэделйя осуществ ляют в окислительной среде при

1300 С о выдержкой при 500 .- 6 ч. о

Объемный вес готового иэделия

0,6 г/см, пориетость 82%, козф» фициент сопротивления при пропускаиии воздуха снаружи внутрь трубы"0,08. Проницаемость наружного круцйопористого слоя с размером пор

1,5-2 мм -12500 Д; внутреннего мелкопористого с размером пор 200 мкм3000 Д.

Пример 2. Кусок эластичного пенополиуретана размером

200х200х50 мк с размером ячеек

2,5 мм погружают в керамический шликер иэ частиц огнеупорных окислов с.добавками GAB и неорганического связующего. После .удаления избытка шликера кусок сжимают с боковых сторон с различным усили-. ем по толщине (а именно, помещают его в форму, имеющую форму клина и сушат в течение 1,0.ч при 180OÑ, затем форму снимают и сушат изделие без формы еще 2 ч.

Обжигают полученную плиту при

900ОС с выдержкой при 350Π— 4 ч.

Объемный вес. готового изделия

0,5 г/см.3, пористость 88%, коэффициент сопротивления — 0,05. Проницаемость верхнего слоя с размером пор 2,5 мм - 13000 Д, нижнего мелкодисперсного с размером пор

300 мкм — 3640 Д. Полученная плита использована для беэнапорной фильт-, рации расплава алюминия.

Фильтрацию начинают сразу беэ образования наплыва на фильтре.

Производительность составляет 0,10,3 кг/мин.см, Фильтр задерживает загрязнения размером 60 мкм и более.

Свойства пористых изделий, изготовленных предлагаемы способом, в сравнении с прототипом и аналогом представлены в таблице.

1041531.

Продолжение таблицы

Пористость, ф

Степень очистки

Коэффициент сопротивления

Диаметр пор, мкм слоя

Объемный вес, .

- г/см верхне- нижнего .го

Известным

2500 300 -To же

0,3 среднее значение 85

2500

0,4

0,03 2500

300

68 0,7

0,6 .

300

Использование предлагаемого способа изготовления пористых иэделий с разноплотными слоями обеспечи..вает возможность получения в изделии и-числа разноплотных слоев на небольшой толщинеp получение керамических пористых изделий любой формы, увеличение срока эксплуатации изделий иэ-за уменьшения забиваемости пор, что происходит вследствие постепенного, а не рез35 кого сужения паровых каналов, а также простоту, доступность и высокую производительность.

Редактор Н. Киштулинец . Техред И. Кузьма

Корректор. В. Соколова.

Подписное

Заказ 7055/25 . Тираж 622

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по.делам изобретений и открытий.

113035, Москва, Ж-35, Раушская .наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Пористые материалы, изготовленные .способом

То же . 78 (средняя)

Частицы загрязнений проскакивают в фильтрат

Задерживадт частицы

60 мкм и бо лее !