Применение парафиновых эмульсий в качестве клеящих веществ формовочных смесей

Известно, что ведущие зарубежные абразивные фирмы не используют в качестве клеящих веществ жидкий силикат, а для этих целей широко применяют парафиновые эмульсии, которые обеспечивают необходимую сыпучесть абразивной смеси и позволяют с равной плотностью укладывать ее во вращающуюся пресс-форму. Например, канадская фирма «Джи энд Би» рекомендует использовать парафиновую эмульсию 67%-ной концентрации марки «Мобил-Сер-А» фирмы «Мобил-Ойл», которую нельзя подвергать чрезмерному нагреву (свыше 30 °С) и не следует охлаждать до температуры замерзания. При употреблении парафиновая эмульсия разбавляется водой в соотношении 1: 3. Срок ее хранения — несколько месяцев. Свойства эмульсии: вязкость при температуре 25 °С — 1200−1800 сП, температура плавления — 55 °C, твердость при замере на универсальном пенетрометре при 25 °C и нагрузке 102,5, приложенной в течение 5 с, — в пределах от 13 до 19. Для материала зернистостью выше 220 меш (М63) восковая эмульсия не применяется — рекомендуется применение поливинилового спирта.

Таких парафиновых эмульсий отечественная промышленность не выпускала и не выпускает. Свойства опытных образцов, разработанных в России, представлены в табл. 2.125. В табл. 2.126 представлены физико-механические свойства образцов, изготовленных на парафиновой эмульсии по сравнению с образцами на жидком силикате.

Таблица 2. 1 2 5.

Физико-химические показатели качества парафиновой эмульсии.

Сравнительные данные исследований физико-механических свойств формовочных смесей и образцов 25Л40 на связке К5.

Анализ данных табл. 2.126 показывает: влажность смеси при использовании парафиновой эмульсии уменьшается на 1%, при этом улучшается сыпучесть смеси, прочность же сырца и высушенного образца уменьшается в два раза, но при этом фирмы считают, что содержания воска в парафиновой эмульсии достаточно для обеспечения требуемой формуемости, а что касается уменьшения прочности, то фирмы решают этот вопрос средствами механизации и автоматизации прессовочного и транспортного оборудования. При применении парафиновой эмульсии для получения заданной твердости образца количество связки должно быть увеличено на 1,2— 1,4 вес. ч.

Разработанный специалистами опытного завода им. Шаумяна (Санкт-Петербург) образец парафиновой эмульсии по своим показателям соответствует парафиновой эмульсии фирмы «Мобил-Ойл» (табл. 2.127). Из сортов декстрина фирма рекомендует тонкоизмельченный декстрин, полученный при переработке риса или кукурузы. Декстрин, полученный из картофеля, является крупнозернистым и не рекомендуется для изготовления кругов зернистостью от М28 до М5. Заменители, такие как древесный экстракт, пектин, извлеченный из сахарной свеклы или мелассы, фенолформальдегидные и карбамидные смолы, фирма не рекомендует к использованию даже в качестве частичных замен декстрина.

Физико-механические свойства формовочных смесей и образцов 25А40 на связке К5.

Авторы 1139| в целях повышения прочности сырца и сыпучести формовочной смеси, а также обеспечения стабильности свойств формовочной смеси в течение длительного времени предлагают ввести в формовочную смесь парафиновую дисперсию или гранулированный парафин размером гранул 200— 400 мкм 1140]. Такие гранулы можно получить распылением расплава твердого парафина в потоке холодного воздуха. Количество гранулированного парафина в формовочной смеси составляет 2,0−8,6 мае. %.

Смешивание компонентов формовочной смеси осуществляется известным способом в мешалках любой конструкции в следующей последовательности: абразивное зерно + гранулированный парафин + керамическая связка с декстрином + вода.

В табл. 2.127 представлена рецептура формовочных смесей и свойства образцов, изготовленных с ее применением. Как видно из табл. 2.127, с применением гранулированного парафина длительность хранения формовочных смесей увеличивается от 2 до 148 ч, сыпучесть смеси — от 20 до 40%, прочность сырца — до 50% при сохранении прочности обожженного черепка.

В целях повышения прочности свежезаформованного и высушенного абразивного изделия авторами [141] предложена формовочная смесь, состоящая из абразивного материала, керамической связки, увлажнителя, клеящей добавки и временного связующего, в качестве которого применяется 15—35%-ный раствор сополимера метилметакрилата с натриевой солью метакриловой кислоты при следующем содержании ингредиентов, вес. %: абразивный материал — 65— 88; керамическая связка — 5—27; увлажнитель— 1−4; клеящая добавка — 1—4; временное связующее — 1—4.

Введение

в состав абразивной смеси сополимера обеспечивает увеличение прочностных свойств за счет содержания в сополимере карбоксильных групп, образующих водородные связи с органической добавкой смеси. Кроме того, составляющие абразивной смеси обладают хорошей совместимостью при смешивании. Увеличению прочности образцов при сушке (100—120 °С) способствует процесс деполимеризации всех компонентов.

Водный раствор сополимера не обладает вредностью и токсичностью. Концентрация раствора 15—35% зависит от зернистости и тонины помола связок: чем тоньше помол связки и мельче зернистость абразивного материала, тем меньше концентрация раствора.

Испытания показали, что применение нового временного связующего повышает механическую прочность сырца и высушенного изделия на всех абразивных смесях: из электрокорунда, из монокорунда, из карбида кремния и мелкозернистых абразивных смесей. Так, например, образцы из формовочной смеси 63С40 на связке К10 имеют прочность сырца 0,036 МПа, высушенных — 0,840 МПа, с применением временного связующего ММК — 0,670 и 1,5 МПа соответственно; образцы из формовочной смеси 63С25 на связке К10 имеют прочность сырца 0,028 МПа, высушенного — 0,900 МПа, с временным связующим — 0,040 и 2,300 МПа соответственно.

С.М. Федотовой и Н. Д. Корчагиной были проведены исследования влияния введения в абразивную смесь пульвербакелита и карбофола.

Пульвербакелит вводился в формовочную смесь, увлажненную жидким силикатом. Результаты этих исследований показали, что введение в абразивную смесь 2 вес. ч. пульвербакелита на 100 вес. ч. зерна увеличивает механическую прочность сырца и высушенного образца в 1,5—2 раза, а введение в таких же пропорциях карбофола повышает прочность только высушенных образцов в 5 раз.