Универсальный способ определения пластических свойств керамических масс

 

Изобретение относится к области производства санитарно-технических и отделочных изделий из фарфоро-фаянсовых масс, в частности к сертификации глиняного и каолинового сырья, применимо в лабораториях для экспресс-анализа реологических свойств глиноземистых материалов. В способе определяют удельное электросопротивление нескольких проб исследуемого керамического материала с различным водосодержанием, после этого строится их графическая зависимость. О количестве воды, необходимой для получения консистенции типа "нормальное тесто" и "предел структурообразования", судят по двум моментам нарастания электросопротивления на полученном графике. Автоматизация метода предполагает ускоренное и более точное корректирование исходного сырья, что должно коренным образом сказаться на улучшении качества получаемой продукции. Использование заявляемого способа позволит: оценивать пластические свойства глин и каолинов при любом водосодержании на одной универсальной установке, проследить кинетику структурных изменений пластических масс и суспензий, повысить качество получаемой продукции. 3 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области производства санитарно-технических и отделочных изделий из фарфоро-фаянсовых масс, в частности к сертификации глиняного и каолинового сырья, применимо также в лабораториях для экспресс-анализа реологических свойств.

Известен кондуктометрический способ определения гидратационной активности эталонных и исследуемых минеральных вяжущих путем измерения их электросопротивления и прочности и расчета активности по эмпирической формуле (SU 1314266, G 01 N 33/38, 30.05.87).

К причинам, препятствующим получению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в этом способе электросопротивление эталонного и исследуемого минерального вяжущего для получения окончательного результата умножают на прочность эталонного образца, что невозможно в случае исследования глиняных и каолиновых суспензий и пластических масс.

Наиболее близким по технической сущности к рассматриваемому изобретению является способ определения пластичности керамических масс, в котором получают графическую зависимость скорости прохождения ультразвуковых продольных волн от содержания влаги в образцах, а о пластичности судят по характерным перегибам на полученной кривой (SU 1278706, G 01 N 33/38, 23.12.86).

Сущность изобретения заключается в следующем. Керамические материалы должны обладать определенными заданными свойствами, поэтому необходимо иметь полные сведения о физико-химических процессах, происходящих в них под влиянием различных технологических операций. В коллоидно-дисперсных керамических системах существуют определенные связи, природа которых весьма сложна и до конца не изучена. Например, кажущаяся вязкость литейного шликера (y = 2,8 г/см³) изменяется с 65 сантипуаз при pH 4,5 до 3000 при pH 6,5. Такие изменения в свойствах предполагают наличие значительного количества методов по определению вязкости, пластичности и текучести глиняных композиций, которые зависят от водосодержания, pH среды, наличия примесей и ряда других факторов. Помимо неоспоримых достоинств эти методы имеют существенные недостатки, такие как неуниверсальность и относительная точность. Так приводимые многими авторами данные о величине толщины адсорбционного слоя у глиняных частиц невероятно отличаются друг от друга (от нескольких ангстрем до десятков тысяч).

Наиболее распространенными в этой области является метод Земятченского по определению так называемого "нормального теста" и способ, указанный в ГОСТ 19609.16-88, фиксирующий границы "предела структурообразования". В первом случае фиксируется консистенция масс, обладающих пластичностью и легкой формуемостью, при этом не прилипающая к рукам и металлическим формам, во втором - суспензия, переходящая в капельно-жидкое состояние, текущее как вода. Помимо неоспоримых достоинств, они морально устарели, к тому же имеют такие недостатки, как громоздкость, относительная точность данных, способность определить лишь одно реологическое состояние пластических масс.

Поэтому оценки техногенного сырья на предмет его пригодности в качестве компонента для производства фарфоро-фаянсовых изделий необходимо рассматривать не только как цепь физико-химических превращений, но и как комплекс структурных изменений. А дальнейшее развитие методов исследования видится только с точки зрения синергетики композиционных материалов, что влечет за собой принципиальные изменения в способах измерения.

Техническая задача изобретения - повышение качества получаемой продукции за счет более точного и быстрого определения пластических свойств глин и каолинов при различном водосодержании.

Способ определения пластических свойств керамических масс позволяет изучать пластические свойства керамических масс в зависимости от их водосодержания, включающий приготовление проб, содержащих различное количество воды затворения, для придания универсальности и увеличения точности, определяют удельное электросопротивление каждой пробы, по совокупности которых строят графическую зависимость; об оптимальном количестве воды, соответствующем консистенции "нормальное тесто" и "предел структурообразования", судят по двум моментам нарастания электросопротивления на полученной кривой. При этом появляется возможность достоверно оценивать пластические свойства различных глин и каолинов при любом водосодержании на одной универсальной установке. Это позволяет существенно улучшить качество получаемой продукции за счет своевременной корректировки состава шликерных масс.

На чертеже (фиг. 1) изображено устройство для измерения удельного электросопротивления каолиновых и глиняных пластических масс и суспензий и принцип его работы.

Устройство включает универсальный вольтметр В 7/40 1 для определения электросопротивления с соединительными проводами 2 и ванночку 3, заполняемую исследуемой керамической массой или суспензией. Ванночка выполнена из фарфора и покрыта глазурью для повышения ее электроизоляции, в ней смонтированы два металлических электрода 4 (медь, серебро и т.д.) с крепежными элементами 5. Размеры фарфоровой ванночки подобраны таким образом (4х2х2 см), что снимаемые с универсального вольтметра показания соответствуют удельному электросопротивлению исследуемых керамических масс и суспензий (L/S=1).

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, следующие: в специальную фарфоровую ванночку укладывают пробы исследуемых керамических масс, интервал количества воды затворения брался 2%. После получения всего спектра данных строится кривая зависимости удельного электросопротивления от водосодержания. Количество воды, необходимое для получения пластичности, отвечающей значению терминов "нормальное тесто" и "предел структурообразования", получают путем проецирования точек начала увеличения электросопротивления на абсциссу водосодержания.

В качестве конкретного примера работы способа рассмотрим изменение удельного электросопротивления от водосодержания у Глуховецкого каолина и Часово-ярской глины (табл. 1).

Исследуемые массы затворялись водой с интервалом в 2% и ставились в эксикатор на 18 часов, после чего проводилось измерение (фиг. 2). Как видно из экспериментальных данных, на кривых изменения удельного электросопротивления каолина и глины отмечаются два момента увеличения электросопротивления. Первый соответствует так называемому "нормальному тесту", т.е. исследуемые каолин и глина не прилипают к рукам и металлу, при этом обладают хорошей пластичностью. Второй соответствует "порогу структурообразования" (фиг. 3), т.е. полученные суспензии находятся в капельно-текучем состоянии. При определении "порога структурообразования" существующим и предлагаемым способами данные исследований совпадают.

Способ фиксирует у глины и каолина различное цифровое значение удельного электросопротивления в точке "порога структурообразования", что характеризует толщину диффузионного слоя мицелл, а следовательно, показания электрокинетического потенциала (табл. 1) не противоречат полученным результатам.

Способ обеспечивает ускоренное и более точное корректирование исходного сырья, что должно коренным образом сказаться на улучшении качества готовой продукции.

Формула изобретения

Универсальный способ определения пластических свойств керамических масс по графическим зависимостям, включающий приготовление проб с различным водосодержанием, отличающийся тем, что измеряют электросопротивление каждой пробы, по совокупности которых строят графическую зависимость, об оптимальном количестве воды, соответствующем консистенции "нормальное тесто" и "предел структурообразования", судят по двум моментам нарастания электросопротивления на полученной кривой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4