200715. lajstromszámú szabadalom • Eljárás viaszmintás preciziós öntő héjformák előállításához használható szuszpenzió előállítására
HU 200715 B gos közegben, pH = 9,5-11,0 értéknél megy végbe 30-40 SiOz-t tartalmazó szilikaszol, diszperz kötőanyag-fázis, víz, vízoldhaíó kationos és anionos polimerek: mctakrüsav-dialkilaminoetilmetakrilát kopolimerek és/vagy NaCMC jelenlétében. Polielektrolitok (PE) képződése a szuszpenzióban, töltőanyag, szÉkaszol és etilszilikát jelenlétében aktívan hat a szuszpenzió szerkezetképződési folyamatára annak következtében, hogy a rendszerben kiegészítő szerkezet jön létre, amely kisebb töltőanyag tartalom mellett kellő szilárdságot ad a formahéjak kialakulása során. Ezt azzal biztosítja, hogy a metakrilsav-dialkilamino-etiknetakrilát kopolimer aktívan adszorbeálódik a tűzálló töltőanyag negatívan töltött részecskéin, nevezetesen a kristályos és olvasztott kvarc szemcséken, kis kiterjedésű, tömör hidrofobizált rétegeket képezve. Az ilyen rétegek jelenléte megnehezíti, hogy a NaCMC makromolekulák közvetlenül a fázisközi felülethez jussanak. Az adszorbeált makromolekulák „hurkaiban és „uszályaiban lévő szabad töltésű metakrilsav-dialkilaminoetilmetakrilát kopolimer csoportok reakcióba léphetnek a NaCMC savas csoportjaival PEK-et képezve. Ennek során ugrásszerűen megnő a NaCMC adszorbeiója a nem módosított kvarcfelülethez képest, amikor azt csak a nem ionizált poláris csoportok közötti molekuláris hatás alapozza meg. A NaCMC adszorbeiója következtében végbemegy a felületi rétegek hidrofilizálódása, amelyet a rendszer aggregádós stabilitásának növekedése kísér. A diszperz fázis részecskéinek töltése a polielektrolitok (PE) ekvivalens értéket meghaladó adszorbdójával tanúskodik a módosított kvarcfelületeken. Megjegyzendő, hogy ha a rendszerbe egyidejűleg két PE-t viszünk be, konkurrens adszorbdójuk lép fel a kvarc részecskék felületén. Ha a szuszpenzióba metakrilsav-dialkilaminoetilmetakrilát kopolimert viszünk be, az anionos NaCMC makromolekulák mennyisége csökken. Szabad, nem reagált ionogén PE makromolekula csoportok jelenléte az adszorbdós rétegekben létrehozza a feltételeket az adszorbeált makromolekulák és a diszperziós közegben keletkezett PÉK közötti kapcsolathoz, ami a szuszpenzió szerkezetének egészében való szilárdulásához vezet, még csökkentett kötőanyag-tartalom esetén is. A NaCMC jelenléte a szuszpenzióban strukturált védőhártya képződése révén is elősegíti a szuszpenzió stabilizálását, növeli a szedimentádós stabilitását és élettartamát. A kvarc-szilikaszol-etilszilikát-PE rendszer aggregádós stabilitását a szuszpenzió diszperziós összetételének változása szerint értékeltük PE hozzáadásakor. Megállapítottuk, hogy a metakrilsav-dialkilaminoetilmetakrilát kopolimer kvarc szuszpenzióba való adagolásakor a kvarc részecskeaggregátumok tényleges méretei fokozatosan nőnek és a kationos PE 0,1 kg/m3 koncentrádójánál érik el a legnagyobb értéküket. A PE tartalom további növelése az adszorpdós réteg telítődéséhez és a rendszer stabilizádójához vezet. A kvarc NaCMC jelenlétében növekvő aggregate stabilitását elektrosztatikus-mechanikus stabili3 tási tényezők hatása alapozza meg. Annak ellenére, hogy a metakrilsav-dialkilaminoetilmctakrilát kopolimerhez képest az abszorpció értéke kisebb, a NaCMC stabilizáló hatása nagyobb, amit az adszorpdós rétegek eltérő felépítése magyarázhat. A kapott eredmények tehetővé teszik a kvarc szuszpenziók szerkezetképződési folyamatainak hatékony befolyásolását. A PE fajtájától és koncentrációjától függően adott reológiai viselkedésű szuszpenziókat tehet előállítani. így például kis mennyiségű métákrilsav-dialkilaminoetilmetakrilát kopolimer szuszpenzióba vitele növeli a rendszer szedimentádós stabilitását. NaCMC adagolásakor az aggregatív stabilitás növekedését a tényleges viszkozitás csökkenése kíséri, ami módot ad a szuszpenzió szilárd fázis tartalmának és vele élettartamának a növelésére. A találmány szerinti eljárást célszerűen a következőképpen hajtják végre. Egy keverővei felszerelt tartályba betöltjük a vizet, majd hozzáadjuk a felületaktív anyagot, azután a polimerek oldatát, végül a szilikaszolt. Ezeket a komponenseket mintegy 1-2 percig keverjük, azután hozzáadjuk a porszerű tűzálló töltőanyagnak körülbelül háromnegyed részét A szuszpenziót keveréssel homogenizáljuk, azután keverés közben hozzáadjuk az etilszilikátot. Az eddig felsorolt műveletek mintegy 50-60 perc keverést igényelnek. A szuszpenzió előállításának befejezte előtt 15-20 perccel fokozatosan beadagoljuk a tűzálló töltőanyag még hátralevő részét. Ily módon felhasználásra kész szuszpenziót kapunk. A találmányt az alábbi példával szemléltetjük. Példa A szuszpenzió előállítására szolgáló berendezés tartályába betöltjük a kiszámított mennyiségű vizet, hozzáadjuk a METAUPON felületaktív anyagot (a VEB Leuna Werke Walter Ulbricht NDK-beli cég gyártmánya), a PE oldatok számított mennyiségét 0,01 tömeg% összes koncentrációval, majd a szüikaszolt. Az alkotók 2 perces keverése után beadjuk a szuszpenzió porállapotú tűzálló töltőanyagát; kristályos kvarcot (a számított mennyiség mintegy háromnegyedét) és folytatjuk a keverést, míg egynemű szuszpenziót nem kapunk. Ezután beadagoljuk a 40%-os etilszilikátot. A teljes keverési időtartam a szuszpenzió alkotóinak berakásától számítva 60 perc. A szuszpenzió előállításának befejezte előtt 20 perccel fokozatosan beadagoljuk a töltőanyagpor maradék részét az adott viszkozitás beállításáig. A szuszpenzió ajánlott üzemi viszkozitása Ford-4 viszkoziméterrel mérve 50 mp. Az így előállított szuszpenzióból héjformákat készítünk. Ezek minden rétegét a következő üzemmóddal levegőn szárítjuk: 1. réteg: 60 perc25-28 °C-on, 40-50% relatív páratartalommal; 2. és további rétegek: egyenként 180 perc 26-29 °C-on, 30-50% relatív páratartalommal, 4 m/mp légsebességgel. Az előbbi példa szerinti módon összehasonlítás céljából különféle összetételű szuszpenziókat és azokból héjformákat készítettünk, és ezek tulajdonságait összevetettük két hasonló, de vízoldható 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
