RU2358954C1 - Method of producing fibered ceramic material - Google Patents
Method of producing fibered ceramic material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2358954C1 RU2358954C1 RU2007141180/03A RU2007141180A RU2358954C1 RU 2358954 C1 RU2358954 C1 RU 2358954C1 RU 2007141180/03 A RU2007141180/03 A RU 2007141180/03A RU 2007141180 A RU2007141180 A RU 2007141180A RU 2358954 C1 RU2358954 C1 RU 2358954C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fiber
- binder
- fibers
- water
- dispersion
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 58
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims abstract description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 10
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 8
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 basalt Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 238000007496 glass forming Methods 0.000 description 1
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000012778 molding material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035899 viability Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологии получения волокнистых керамических материалов теплозащитного и теплоизоляционного назначения, в частности для изготовления плоских и фасонных изделий для горячих металлургических цехов, летательных аппаратов, энергетических установок и др.The invention relates to a technology for the production of fibrous ceramic materials for heat-shielding and heat-insulating purposes, in particular for the manufacture of flat and shaped products for hot metallurgical shops, aircraft, power plants, etc.
Керамические композиционные материалы, упрочненные оксидными волокнами, например кварцевыми или стеклокерамическими, являются хорошей недорогой теплоизоляцией для горячих частей различных видов промышленных установок с рабочими температурами до 1100°С благодаря низкому удельному весу, низкому коэффициенту теплопроводности и высокой химической стойкости к окислению. Одним из основных требований, предъявляемых к изделиям данного класса, является равномерность их тепловых свойств, которая обеспечивается равномерностью распределения волокна в керамической матрице и однородным распределением введенного при пропитке связующего. Основным способом их получения является получение суспензии волокон, формование исходной заготовки, ее пропитка связующим с последующей сушкой и обжигом.Ceramic composite materials reinforced with oxide fibers, for example quartz or glass-ceramic, are good inexpensive thermal insulation for hot parts of various types of industrial plants with operating temperatures up to 1100 ° C due to their low specific gravity, low coefficient of thermal conductivity and high chemical resistance to oxidation. One of the main requirements for products of this class is the uniformity of their thermal properties, which is ensured by the uniform distribution of the fiber in the ceramic matrix and the uniform distribution of the binder introduced during the impregnation. The main way to obtain them is to obtain a suspension of fibers, molding the initial preform, impregnating it with a binder, followed by drying and firing.
Известен способ получения волокнистого материала на основе кварцевого волокна, по которому для получения изделия производят измельчение волокна при приготовлении водоволокнистой формовочной массы путем мокрого помола в шаровой мельнице до получения частиц волокна размером 0,1-500 мкм при концентрации волокна 20-60 вес.%, формование заготовки с последующей сушкой и обжигом (Патент РФ №2213074).A known method of producing a fibrous material based on quartz fiber, according to which to obtain the product, the fiber is milled in the preparation of a water-fiber molding material by wet grinding in a ball mill to obtain fiber particles with a size of 0.1-500 microns at a fiber concentration of 20-60 wt.%, forming a preform with subsequent drying and firing (RF Patent No. 2213074).
Недостатком данного способа является высокая степень повреждения волокон при помоле, снижающая удельную прочность получаемого материала. Данный способ применим к изготовлению стойких к сжатию изделий высокой плотности, от которых не требуется обеспечения высоких теплоизоляционных свойств в сочетании с малым весом и высокой стойкостью к вибрационным нагрузкам.The disadvantage of this method is the high degree of damage to the fibers during grinding, which reduces the specific strength of the material obtained. This method is applicable to the manufacture of compression-resistant high-density products, which are not required to provide high thermal insulation properties in combination with low weight and high resistance to vibration loads.
Известен способ получения волокнистого теплоизоляционного материала на основе волокон оксида кремния, включающий получение шликера из волокон оксида кремния и связующего, содержащего коллоидный оксид кремния, крахмал и аммиачную воду, перемешивание шликера в течение 30 мин в U-образном блендере, формование плитки из шликера под давлением 0,7-1,4 атм, сушку полученной плитки в течение 18 часов при 150°С и ее обжиг при температуре до 1315°С. Усадка при обжиге составляла 25-45 об.% (Патент США №3952083).A known method of producing a fibrous heat-insulating material based on silicon oxide fibers, including the preparation of a slip from silica fibers and a binder containing colloidal silicon oxide, starch and ammonia water, mixing the slip for 30 minutes in a U-shaped blender, molding the slurry tile under pressure 0.7-1.4 atm, drying the resulting tile for 18 hours at 150 ° C and firing it at temperatures up to 1315 ° C. Shrinkage during firing was 25-45 vol.% (US Patent No. 3952083).
Недостатком данного способа является слоистая структура получаемого материала, возникающая вследствие использования разбавленных суспензий при формовании плитки. Кроме того, высокая усадка в сочетании с анизотропной структурой приводит к короблению и образованию линзообразных расслоений в толще плитки, что увеличивает объем отходов при механической обработке и снижает теплоизоляционные свойства материала и его стойкость к расслаиванию.The disadvantage of this method is the layered structure of the resulting material, resulting from the use of diluted suspensions when molding tiles. In addition, high shrinkage in combination with an anisotropic structure leads to warping and the formation of lenticular delaminations in the thickness of the tile, which increases the volume of waste during machining and reduces the thermal insulation properties of the material and its resistance to delamination.
За прототип принят способ получения волокнистого керамического материала, включающий приготовление керамического полимерного раствора, содержащего спиртовой раствор стеклообразующих оксидов (оксиды Si, Al, Ti или Zr) с добавлением Mg или В, смешивание высокопрочных волокон (углеродных, оксида кремния, карбида кремния, бороалюмосиликатных и др.) со спиртовым раствором в количестве 0,25-2,5 г на 100 г спиртового раствора, свойлачивание смеси методом вакуумного фильтрования, сушку и обжиг полученной заготовки (Патент США №4828774).The prototype adopted a method of producing a fibrous ceramic material, including the preparation of a ceramic polymer solution containing an alcohol solution of glass-forming oxides (oxides of Si, Al, Ti or Zr) with the addition of Mg or B, mixing high-strength fibers (carbon, silicon oxide, silicon carbide, boron aluminosilicate and etc.) with an alcohol solution in an amount of 0.25-2.5 g per 100 g of an alcohol solution, coiling the mixture by vacuum filtration, drying and firing the resulting workpiece (US Patent No. 4828774).
Недостатком данного способа является необходимость работы с большим объемом керамического полимерного раствора с ограниченной жизнеспособностью. Кроме того, получение сырой заготовки методом вакуумного фильтрования из раствора с низкой концентрацией способствует укладке волокон параллельно плоскости фильтра, что приводит к образованию слоистой структуры получаемого материала, вызывает коробление заготовки при обжиге, повышенную анизотропию механических свойств, увеличивающую вероятность расслоения сформованного материала в высотном направлении.The disadvantage of this method is the need to work with a large volume of ceramic polymer solution with limited viability. In addition, obtaining a crude preform by vacuum filtration from a solution with a low concentration promotes the laying of fibers parallel to the filter plane, which leads to the formation of a layered structure of the material obtained, causes warping of the preform during firing, increased anisotropy of mechanical properties, which increases the likelihood of delamination of the formed material in the vertical direction.
Технической задачей данного изобретения является разработка простого и недорогого способа получения волокнистого керамического материала с низкой теплопроводностью, низким удельным весом, с высокой степенью равноплотности, обеспечивающей изотропные тепловые и механические свойства.The technical task of the present invention is to develop a simple and inexpensive method for producing a fibrous ceramic material with low thermal conductivity, low specific gravity, with a high degree of uniformity, providing isotropic thermal and mechanical properties.
Для решения поставленной задачи предложен способ получения волокнистого керамического материала, включающий диспергирование тугоплавкого волокна со связующим, получение сырой заготовки методом вакуумного фильтрования, сушку и обжиг полученной заготовки, отличающийся тем, что диспергирование тугоплавкого волокна проводят в две стадии: на первой стадии тугоплавкое волокно диспергируют в воде при концентрации волокна 0,5-1,0 мас.% со скоростью, обеспечивающей получение аспектного отношения длины волокна к диаметру l/d=50-130, затем часть воды удаляют до получения концентрации суспензии 4-8 мас.% и проводят вторую стадию диспергирования без изменения аспектного отношения длины волокна к диаметру с одновременным введением связующего.To solve this problem, a method for producing a fibrous ceramic material is proposed, including dispersing a refractory fiber with a binder, obtaining a crude preform by vacuum filtration, drying and firing the resulting preform, characterized in that the dispersion of a refractory fiber is carried out in two stages: at the first stage, the refractory fiber is dispersed into water at a fiber concentration of 0.5-1.0 wt.% with a speed that provides an aspect ratio of fiber length to diameter l / d = 50-130, then part of the water removed to obtain a suspension concentration of 4-8 wt.% and spend the second stage of dispersion without changing the aspect ratio of fiber length to diameter with the simultaneous introduction of a binder.
В качестве тугоплавкого волокна используют базальтовые, кварцевые, кремнеземные, муллитокремнеземные, алюмосиликатные, алюмооксидные и другие волокна на основе оксидов.As refractory fibers, basalt, quartz, silica, mullite-silica, aluminosilicate, alumina, and other oxide fibers are used.
В качестве связующего используют бор, кремнезоль, растворы солей, образующих при разложении тугоплавкие оксиды, вводимые в виде спиртовых или водных эмульсий или в виде порошка.As a binder, boron, silica sol, solutions of salts that form refractory oxides when decomposed, introduced in the form of alcohol or water emulsions or in the form of a powder, are used.
На первой стадии диспергирования волокна используют высокоскоростную лопастную мешалку, а на второй стадии волокно диспергируют с помощью безлопастного миксера, что обеспечивает мягкое перемешивание суспензии без измельчения волокна.In the first stage of fiber dispersion, a high-speed paddle mixer is used, and in the second stage, the fiber is dispersed using a bladeless mixer, which provides gentle mixing of the suspension without grinding the fiber.
При таком двухстадийном перемешивании на первой стадии происходит энергичное перемешивание суспензии с одновременным измельчением исходного волокна, в результате чего обеспечивается получение равномерного раствора и выравнивание по размеру массы волокон. Концентрация волокна на первой стадии составляет не более 0,5-1 мас.%, что при данных исходных компонентах (волокнах и дисперсионной среды) соответствует не более 0,5 об.%. Такая объемная концентрация позволяет получить суспензию, содержащую отдельные, не перепутанные друг с другом волокна, что обеспечивает их рубку мешалкой без повреждения боковых поверхностей при трении волокон друг о друга.With this two-stage mixing, the suspension is vigorously mixed in the first stage with simultaneous grinding of the initial fiber, as a result of which a uniform solution is obtained and the fibers are evened out according to size. The concentration of fiber in the first stage is not more than 0.5-1 wt.%, Which for these initial components (fibers and dispersion medium) corresponds to not more than 0.5 vol.%. This volume concentration allows one to obtain a suspension containing individual fibers that are not entangled with each other, which ensures their chopping with a stirrer without damaging the side surfaces when the fibers rub against each other.
Отношение длины к диаметру волокна в интервале 50-130 обеспечивает оптимальное сочетание прочности и однородности получаемого материала. Отношение ниже указанного интервала вызывает выдергивание волокон из связующего, а увеличение длины к диаметру более 130 способствует запутыванию волокон (флокуляции) в процессе перемешивания даже при концентрации суспензии менее 0,2 об.%, что затрудняет получение однородного материала.The ratio of length to diameter of the fiber in the range of 50-130 provides the optimal combination of strength and uniformity of the material obtained. The ratio below this interval causes the fibers to be pulled out of the binder, and an increase in the length to diameter of more than 130 contributes to the tangling of the fibers (flocculation) during the mixing process even at a suspension concentration of less than 0.2 vol.%, Which makes it difficult to obtain a homogeneous material.
На второй стадии непосредственно перед вакуумным фильтрованием происходит перемешивание высококонцентрированной суспензии вместе со связующим, обеспечивая однородную волокнистую массу с равномерным распределением связующего на волокнах. Концентрация суспензии на второй стадии перемешивания составляет 4-8 мас.%, что дает возможность осуществить управляемое и равномерное запутывание волокон, повышающее изотропность свойств получаемого материала.In the second stage, immediately before vacuum filtration, the highly concentrated suspension is mixed together with the binder, providing a homogeneous pulp with a uniform distribution of the binder on the fibers. The concentration of the suspension in the second stage of mixing is 4-8 wt.%, Which makes it possible to carry out controlled and uniform entanglement of the fibers, increasing the isotropic properties of the obtained material.
Полученную суспензию равномерно по объему укладывают в форму с вакуумным отсосом, где тщательно перемешивают и удаляют воду. Равномерная укладка волокнистой массы с одновременным ее перемешиванием перед вакуумным отсосом способствует получению равноплотной изотропной структуры материала, в которой волокна расположены не слоями, параллельными плоскости фильтра, а перемешаны во всех плоскостях. Равномерная изотропная структура обеспечивает необходимые прочностные свойства и способствует снижению теплопроводности, сохраняя низкий удельный вес материала.The resulting slurry is uniformly distributed in volume into a vacuum suction mold, where it is thoroughly mixed and water removed. Uniform laying of the pulp with its simultaneous mixing before vacuum suction helps to obtain an equal-density isotropic material structure in which the fibers are not arranged in layers parallel to the filter plane, but mixed in all planes. A uniform isotropic structure provides the necessary strength properties and helps to reduce thermal conductivity, while maintaining a low specific gravity of the material.
Пример 1Example 1
Для изготовления заготовки размером 200×200×60 мм взяли навеску кварцевого волокна 300 г, диспергировали в воде при концентрации 0,7 мас.% в течение 40 мин с помощью лопастной мешалки со скоростью 3500 об/мин до получения l/d волокна около 80, затем отфильтровали воду с помощью вакуумного отсоса до ее содержания в полуфабрикате 500 мас.%. Из полученного полуфабриката приготовили водную волокнистую суспензию с концентрацией 4,0 мас.%, в нее ввели связующее в виде водной эмульсии порошка бора и перемешивали со скоростью 1000 об/мин в течение 5 мин. Полученную однородную массу формовали методом вакуумного фильтрования на лабораторной установке с вакуумным отсосом до остаточного содержания воды в заготовке 150 мас.%. Полученную заготовку сушили 3 часа при температуре 200°С. Обжиг проводили в течение 2 часов при температуре 1200°С.To produce a workpiece with a size of 200 × 200 × 60 mm, a sample of a silica fiber of 300 g was taken, dispersed in water at a concentration of 0.7 wt.% For 40 min using a paddle mixer at a speed of 3500 rpm to obtain an l / d fiber of about 80 , then the water was filtered using vacuum suction to its content in the semi-finished product of 500 wt.%. An aqueous fiber suspension with a concentration of 4.0 wt.% Was prepared from the obtained semi-finished product, a binder was introduced into it in the form of an aqueous emulsion of boron powder and mixed at a speed of 1000 rpm for 5 minutes. The obtained homogeneous mass was formed by vacuum filtration in a laboratory setup with vacuum suction until the residual water content in the workpiece was 150 wt.%. The resulting preform was dried for 3 hours at a temperature of 200 ° C. Firing was carried out for 2 hours at a temperature of 1200 ° C.
Пример 2Example 2
Навеску из 300 г алюмосиликатного волокна диспергировали в воде при концентрации волокна 0,5 мас.% в течение 1 часа в лопастной мешалке со скоростью 4000 об/мин до получения l/d волокна около 130. Затем отфильтровали часть воды и ввели связующее, приготовленное в виде эмульсии путем перемешивания механической мешалкой 70 г полиэтоксисилоксановой смолы, 110 г спирта, 4 г эмульгатора ОП-10 и 2,5 л воды. Эмульсию ввели в суспензию с концентрацией 6 мас.% и проводили диспергирование при скорости 700 об/мин в течение 10 мин миксером, не меняющим аспектное отношение волокна. После этого формовали заготовку методом вакуумного формования, сушку проводили при температуре 300°С 2 часа, обжиг - при 1280°С 3 часа.A sample of 300 g of aluminosilicate fiber was dispersed in water at a fiber concentration of 0.5 wt.% For 1 hour in a paddle mixer at a speed of 4000 rpm to obtain a l / d fiber of about 130. Then part of the water was filtered off and a binder prepared in in the form of an emulsion by mixing with a mechanical stirrer 70 g of polyethoxysiloxane resin, 110 g of alcohol, 4 g of emulsifier OP-10 and 2.5 l of water. The emulsion was introduced into the suspension with a concentration of 6 wt.% And dispersion was carried out at a speed of 700 rpm for 10 min with a mixer that did not change the aspect ratio of the fiber. After that, the preform was formed by vacuum molding, drying was carried out at a temperature of 300 ° C for 2 hours, and firing was performed at 1280 ° C for 3 hours.
Пример 3Example 3
Первую стадию диспергирования 300 г муллитокремнеземного волокна в воде проводили при концентрации 1,0% при скорости мешалки 5000 об/мин в течение 50 мин до l/d=50, связующее вводили по примеру 1, вторую стадию диспергирования проводили при концентрации 8 мас.% при скорости перемешивания 1000 об/мин в течение 5 мин. Заготовку формовали методом вакуумного фильтрования, сушку проводили при 250°С в течение 2 часов, обжиг - при 1300°С в течение 2,5 часов.The first stage of dispersion of 300 g of mullite-silica fiber in water was carried out at a concentration of 1.0% at a stirrer speed of 5000 rpm for 50 min to l / d = 50, the binder was introduced according to example 1, the second stage of dispersion was carried out at a concentration of 8 wt.% at a stirring speed of 1000 rpm for 5 minutes The preform was formed by vacuum filtration, drying was carried out at 250 ° C for 2 hours, and firing was performed at 1300 ° C for 2.5 hours.
Пример 4 (по прототипу)Example 4 (prototype)
2 г рубленых волокон оксида кремния соединили с 200 г полимерного раствора, содержащего 10 вес.% равновесного SiO2 в этаноле, гидролизованного из расчета 8 моль воды на 1 моль кремния. Полученную смесь диспергировали при высокой скорости в течение 2 минут. Перемешанный раствор формовали методом вакуумного фильтрования. Полученную заготовку сушили при 100°С 2 часа, после чего обжигали на воздухе 1 час при 500°С для превращения полимерного раствора в стекло оксида кремния.2 g of chopped silica fibers were combined with 200 g of a polymer solution containing 10 wt.% Equilibrium SiO 2 in ethanol, hydrolyzed at the rate of 8 mol of water per 1 mol of silicon. The resulting mixture was dispersed at high speed for 2 minutes. The mixed solution was formed by vacuum filtration. The resulting preform was dried at 100 ° C for 2 hours, after which it was fired in air for 1 hour at 500 ° C to convert the polymer solution into a glass of silicon oxide.
Полученные образцы были испытаны, их механические свойства приведены в таблице.The obtained samples were tested, their mechanical properties are shown in the table.
Из таблицы видно, что материалы, полученные предлагаемым способом, при одном и том же среднем значении удельного веса имеют ниже отклонение по плотности, коэффициент анизотропии их более чем вдвое снизился по сравнению с материалом, полученным по способу-прототипу, и, как следствие этого, имеют более высокую прочность и более низкую усадку при высокотемпературной выдержке.The table shows that the materials obtained by the proposed method, with the same average specific gravity, have a lower deviation in density, their anisotropy coefficient more than halved compared to the material obtained by the prototype method, and, as a result, have higher strength and lower shrinkage at high temperature exposure.
Таким образом, волокнистый керамический материал, изготовленный согласно предложенному способу, обладает равноплотной изотропной структурой, низким удельным весом, низкой теплопроводностью. Способ не требует сложного оборудования и длительного технологического цикла. Материал недорогой, удовлетворяющий требованиям для его использования в качестве теплозащитного и теплоизоляционного материала многократного использования с рабочей температурой до 1000°С, в частности для изготовления облицовочных плиток печей, стаканов-кристаллизаторов и упругих затравок в горячих цехах по разливу алюминия. Кроме того, к числу достоинств этого материала следует отнести низкую усадку в процессе эксплуатации и способность притирания, позволяющую оставлять минимальные зазоры между частями технологического оборудования.Thus, the fibrous ceramic material manufactured according to the proposed method has an equal-density isotropic structure, low specific gravity, low thermal conductivity. The method does not require sophisticated equipment and a long technological cycle. The material is inexpensive, satisfying the requirements for its use as a heat-shielding and heat-insulating material of repeated use with a working temperature of up to 1000 ° C, in particular for the manufacture of facing tiles for furnaces, mold glasses and elastic seeds in hot aluminum casting workshops. In addition, the advantages of this material include low shrinkage during operation and the ability to rub, allowing you to leave minimal gaps between the parts of the processing equipment.
циент анизотро-
пииKoeffi-
anisotropic
FDI
нииIn the high direction
nii
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007141180/03A RU2358954C1 (en) | 2007-11-08 | 2007-11-08 | Method of producing fibered ceramic material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007141180/03A RU2358954C1 (en) | 2007-11-08 | 2007-11-08 | Method of producing fibered ceramic material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2358954C1 true RU2358954C1 (en) | 2009-06-20 |
Family
ID=41025878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007141180/03A RU2358954C1 (en) | 2007-11-08 | 2007-11-08 | Method of producing fibered ceramic material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2358954C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2433917C1 (en) * | 2010-05-11 | 2011-11-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Method for obtaining fibrous heat-insulating material |
| RU2726800C1 (en) * | 2019-06-28 | 2020-07-15 | Общество с Ограниченной Ответственностью «НАНОКОМ» | Nanoxylene heat-protective and heat insulating fibrous ceramic material and method of production thereof |
| RU2791757C1 (en) * | 2022-04-18 | 2023-03-13 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Термоком" | Method for producing self-shaped high-temperature fiber heat-shielding material and products from it |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3978183A (en) * | 1974-06-24 | 1976-08-31 | Sybron Corporation | Method of filter molding and electrical heating unit made thereby |
| SU1030348A1 (en) * | 1982-02-22 | 1983-07-23 | Государственный научно-исследовательский институт стекла | Method for producing heat insulating and radiotransparent silica products |
| US4828774A (en) * | 1987-02-05 | 1989-05-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Porous ceramic bodies |
| RU2057095C1 (en) * | 1992-06-01 | 1996-03-27 | Украинский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт строительных материалов и изделий | Heat-insulating compound |
| RU2213074C1 (en) * | 2002-02-01 | 2003-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Method of manufacturing inorganic fibrous material |
-
2007
- 2007-11-08 RU RU2007141180/03A patent/RU2358954C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3978183A (en) * | 1974-06-24 | 1976-08-31 | Sybron Corporation | Method of filter molding and electrical heating unit made thereby |
| SU1030348A1 (en) * | 1982-02-22 | 1983-07-23 | Государственный научно-исследовательский институт стекла | Method for producing heat insulating and radiotransparent silica products |
| US4828774A (en) * | 1987-02-05 | 1989-05-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Porous ceramic bodies |
| RU2057095C1 (en) * | 1992-06-01 | 1996-03-27 | Украинский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт строительных материалов и изделий | Heat-insulating compound |
| RU2213074C1 (en) * | 2002-02-01 | 2003-09-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Method of manufacturing inorganic fibrous material |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2433917C1 (en) * | 2010-05-11 | 2011-11-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Method for obtaining fibrous heat-insulating material |
| RU2726800C1 (en) * | 2019-06-28 | 2020-07-15 | Общество с Ограниченной Ответственностью «НАНОКОМ» | Nanoxylene heat-protective and heat insulating fibrous ceramic material and method of production thereof |
| WO2020263116A1 (en) * | 2019-06-28 | 2020-12-30 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Наноком" | Heat-shielding and thermally insulating fibrous ceramic material nanoxylene, and method for the production of same |
| RU2791757C1 (en) * | 2022-04-18 | 2023-03-13 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Термоком" | Method for producing self-shaped high-temperature fiber heat-shielding material and products from it |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR940010096B1 (en) | Silicon Carbide-Containing Ceramic Molded Body | |
| CN103781954B (en) | Inorfil formed body and manufacture method thereof | |
| CN103781964B (en) | Inorganic fiber molding | |
| JP2016011485A (en) | Light-weight inorganic fiber molded body and manufacturing method thereof | |
| CN106458716A (en) | Inorganic fiber with improved shrinkage and strength | |
| CN102978745A (en) | Preparation method of alumina-based continuous long fiber containing mullite whisker second phase | |
| WO2014069589A1 (en) | Alumina-based fibrous mass, process for producing same, and use | |
| JP2014228035A (en) | Fireproof heat insulation material and manufacturing method | |
| CN107382346B (en) | refractory wear-resistant pouring material and preparation method thereof | |
| CN102665854A (en) | Improved cement to make thermal shock resistant ceramic honeycomb structures and method to make them | |
| RU2358954C1 (en) | Method of producing fibered ceramic material | |
| JP2020063760A (en) | Heat insulating material and manufacturing method thereof | |
| CN110040995B (en) | A kind of preparation method of light and tough mullite aggregate for high temperature | |
| JP2015038365A (en) | Heat insulation material and manufacturing method thereof | |
| KR100419779B1 (en) | Fabrication method of silicon carbide ceramics filter with high strength for dust collection | |
| JP3094148B2 (en) | Manufacturing method of lightweight refractory | |
| CN105837234B (en) | A kind of high-intensitive, low thermal conductivity zirconium oxide fiber board and preparation method thereof | |
| CN118993753B (en) | High-strength corrosion-resistant alumina ceramic and preparation method thereof | |
| CN106715348A (en) | Inorganic fibers with improved shrinkage and strength | |
| CN108455993A (en) | Build refractory material and preparation method thereof | |
| CN112552064A (en) | Light wave-transparent ceramic heat-insulating material and preparation method thereof | |
| JP6598961B1 (en) | Inorganic fiber molded body | |
| RU2726800C1 (en) | Nanoxylene heat-protective and heat insulating fibrous ceramic material and method of production thereof | |
| CN112624776B (en) | Zirconia-alumina fiber composite wet module and preparation method thereof | |
| RU2791757C1 (en) | Method for producing self-shaped high-temperature fiber heat-shielding material and products from it |