Из пресс-порошка с гидрофобизирующей добавкой. Увеличение х 15 000

В результате образуются микроагрегаты с прочной внутренней связью, что приводит к увеличению плотности всей дисперсной системы при прессовании и росту прочностных показателей. Результаты калориметрических исследований подтверждают, что введение гидрофобизирующей добавки ГКЖ-11 массовой долей 0,2 % приводит к снижению эффективной удельной поверхности (см. табл. 4.5), что объясняется коагулированием глинистой составляющей шихты и впоследствии приведет к увеличению плотности и прочности сырца и обожженных образцов.

Таким образом, при адсорбции различных видов ионогенных ПАВ возможно управлять процессом формирования микроструктуры сырца из многокомпонентной шихты, содержащей более 50 % каолинсодержащих глин по массе [70].

4.3. Исследование влияния ионогенных пав на процессы прессформования и свойства сырца керамических изделий

З акономерности формования глинистых масс пониженной влажности имеют определяющее значение для технологии производства многих видов прессованных керамических изделий: керамических плиток, кирпича. Учет этих закономерностей обеспечивает получение высококачественной продукции максимальной плотности и прочности с минимальными значениями воздушной и огневой усадки. К сожалению, в современной технологии такие результаты могут быть достигнуты лишь за счет значительных прессующих нагрузок, что далеко не всегда оправдано.

Изучению проблемы прессформования различных дисперсно-зернистых изделий, в том числе и керамических, посвящено достаточно большое количество исследований. В качестве управляющих факторов в них, как правило, рассматриваются величина прессовой нагрузки и режимы ее приложения, дисперсность твердых частиц, влажность формовочной смеси. Следует признать, что по этим вопросам достигнуты определенные успехи. В то же время нельзя не отметить определенную противоречивость имеющейся информации, нет универсальность рекомендаций.

На наш взгляд, это проистекает оттого, что большинство исследователей фактически не учитывают проявление внутренних сил, играющих значительную роль в дисперсных системах и существенно меняющихся из-за электростатической и силовой нескомпенсированности вблизи активных центров твердой фазы. Влияния внутренних сил могут быть настолько значительны, что при благоприятном сочетании технологических параметров происходит самопроизвольное уплотнение дисперсной системы [3].

Как показали ранее выполненные исследования [6], управлять структурой и свойствами прессованных керамических изделий возможно за счет рационального использования баланса внутренних сил дисперсной системы, который, в свою очередь, зависит от влажностного состояния формовочной массы. Поэтому, регулирование толщины сольватных оболочек глинистых частиц за счет использования ионогенных добавок или ПАВ открывает дальнейшие возможности повышения эффективности управления процессами прессформования и свойствами керамических материалов.

Р езультаты исследования влияния добавок на изменение формовочных свойств шихты показали (рис. 4.10), что введение ионогенных добавок в интервале влажности (6–10 %), соответствующей полусухому прессованию массы, позволяет снизить давление прессования на 5 МПа для триполифосфата натрия (Nа₅Р₃О₁₀) и на 17 МПа для кальцинированной соды (Nа₂СО₃). Данный эффект обеспечивается как за счет увеличения доли «свободной» воды в дисперсной системе с электролитом и связанным с ней снижением внутреннего трения между частицами и трения формовочной массы о стенки пресс-формы, так и более полным связыванием вытесненных катионов Са²⁺ и Мg²⁺ из сорбированного комплекса глин анионной частью электролита СО₃^2-. Также является достаточно обоснованным допущение, что увеличение в системе «свободной» воды приводит к более раннему проявлению действия капиллярных сил, способствующих самоуплотнению системы [70–73]. Это связано с переходом части связанной и адсорбционной воды в свободную.

Установлено, что с увеличение влажности шихты выше 15 % приводит к резкому увеличению давления прессования вследствие заполнения открытого межчастичного пространства водой.

Исследования влияния добавок ПАВ на изменение прессового давления (рис. 4.11) определили возможность его снижения. Снижение прессового давления при использовании добавок ПАВ объясняется уменьшением поверхностного натяжения на границе фаз «твердое - жидкость» и как следствие – понижением внутреннего трения в дисперсной системе.

Так, с помощью гидрофилизирующей неионогенной добавки (ОП–8) в интервале влажности 15–20 % давление снижается на 5 МПа, а с введением ионогенной добавки (С-3) в интервале влажности 7–12 % на 20 МПа.

Более интенсивное снижение давления прессования с применением ионогенной добавки (С-3) в интервале 7-12 % основывается на ее электролитическом действии, обеспечивающем увеличение доли «свободной» воды в системе.

Так же, влияние добавок отчетливо проявляется на показателях средней плотности сырца (при формовочной влажности 6, 8 %, рисунок 4.12). При введении неионогенной добавки ОП-8 средняя плотность увеличивается на 20…30 кг/м³ вследствие снижения поверхностного натяжения воды и уменьшения толщины адсорбционной пленки воды. Ионогеннные гидрофилизирующие добавки С-3 и «Пеностром» повышают среднюю плотность сырца на 70 кг/м² , как за счет снижения поверхностного натяжения воды, так и электролитического действия. Ионогенная гидрофобизирующая добавка – ГКЖ–11 обеспечивает повышение плотности сырца при влажности 6 % на 50 кг/м³, а при 8 % на 100 кг/м³. Данный эффект основан на формировании ультромикроагрегатов и последующем их стяжении капиллярными силами в агрегаты. С увеличением формовочной влажности от 6 до 8 % количество капиллярной воды возрастает, средняя плотность сырца увеличивается.

Полученные результаты повышения плотности сырца при использовании ионогенных ПАВ подтверждают вышепредложенную модель формирования структуры каолиновой дисперсии при прессовании.

Рис. 4.12. Диаграмма изменения средней плотности сырца