181698. lajstromszámú szabadalom • Eljárás tűzálló formázóanyag, döngölő massza és/vagy tűzálló idomtest előállítására
3 181698 4 0 0 Il II HO - P - OH + HO - P - OH -► O O O O Il II-> HO - P - O - P - OH + H2 O O O A fenti reakcióval vázolt kötés viszonylag alacsony (100-180° C) hőmérséklet tartományban elkezdődik, ami az ezzel a módszerrel gyártott termék gyárhatóságát jelentősen segíti, hiszen a termék égetés nélkül is nagy szilárdsággal rendelkezik. Több szerző [pl. O’Hara, Martin J., és társai Amer. Ceram. Soc., Bull. 1972, 51 (7), 590-5.P.] foglalkozik krómfoszfátokkal történő kötőanyag kialakítással, elsősorban krómalumo-foszfátokkal, azonban ezen anyagok a króm különböző oxidációs állapotának megfelelő színnel rendelkeznek, ami sok esetben (pl. öntödei formázásnál) a felület elszenynyeződését okozza. Criss, G. H. és társai (1 939 907 sz. NSZK Nyilv. Hozat. Irat) szabadalmukban foglalkoznak nátrium-foszfát alapú kötőanyaggal, amelyhez B203 adagolnak. Ez a kötőanyag eredményesen használható magnezit, cirkonszilikát, kalcinált agyag, kyanit és más tűzálló anyagok megkötésére. A megfelelő mechanikai szilárdság elérése érdekében azonban elegendő mennyiségű nátriummetafoszfát alapú kötőanyagot szükséges felhasználni, ami a tűzállóanyag rendszerbe alkália bevitelt jelent, ez óhatatlanul is a tűzállóság csökkenésével jár. K. Konopicky („X. Intern. Keram. Kongr. in Stockholm”, 12-18. 6. 1966, S. 305-315) tanulmányozta a nagytisztaságú korundot (: 3 mm :) és alumíniumfoszfát alapú kötőanyagokat tartalmazó tűzálló anyagokat tűzállóság szempontjából. Megállapította, hogy az alumíniumfoszfát alapú kötőanyag felhasználásával nagytűzállóságú termék érhető el. Terhelés alatti lágyulás hőmérsékletük kb. 1700 °C. Az alumíniumfoszfát alapú kötéssel készített tűzálló anyagok és formák a kötőanyag okozta elszíneződésre nem hajlamosak. Mint azt F. A. Hűmmel, (J. Amer. Ceram. Soc., 1949, 33. 320.) megállapította, a foszfátok termikus átalakulásai jelentős mértékben függnek az anyag termikus előéletétől. így gyakran képződhetnek olyan, viszonylag magas hőmérsékleten stabil, különböző szerkezetű alumíniumpirofoszfátok, amelyek a felhasználás során a szerkezetükben levő víz eltávozása következtében gázképződést okoznak. W. D. Kingery (J. Am. Ceram. Soc. 1950. 33. No.8. 239-241 p.) ismerteti az alumíniumfoszfát gyűrűs, láncszerű, síkbeli és térbeli vázlatos szerkezetét. Ezen szerkezetek kialakulása alapjában függ az elsődlegesen képződött foszfátvegyület víztartalmától. O’Hara, Martin J. és társai [Amer. Ceram. Soc., Bull, 1972. 51 (7) 590-595.p.] vázlatos leírását adják az alumíniumfoszfát kötőanyag hőkezelés hatására- bekövetkező polimorf átalakulásainak sokféleségére. 2 Tapasztalataink is azt mutatják, hogy a szerkezetben maradt víz az alacsonyabb hőfokon kezelt* minta higroszkóposságát okozza, ugyanakkor magasabb hőfokon gázképző hatásánál fogva zárt, polimerizált szerkezeti sérüléseket okozva, csökkenti a kötés erősségét. A szerkezeti víz öntés közben a formaanyagból történő eltávozása következtében a formába öntött 1800-2100 °C-os olvadékban gázképződést okoz. Ennek következtében a megszilárdult tűzálló blokk szivacsos szerkezetűvé válik, a tömörsége az ipari követelményeket nem elégíti ki. A foszfátkötés magas hőmérsékleten is stabil szerkezeti vize miatt indokolt az igen pontosan vezetett hőkezelés. Annak érdekében, hogy a szerkezeti víz eltávozása hatására létrejövő kötéserősség csökkenését elkerüljük, több lépcsős hőkezelést kell alkalmazni, vagyis a hagyományos kerámiai anyagoknál használatos folyamatosan lineáris felfűtés ez esetben nem vezethet eredményre. A találmány szerinti eljárásunk azon a felismerésen alapul, hogy különböző hőmérséklettartományban, különböző felfűtési sebességek alkalmazása mellett nagyszilárdságú foszfátkötés alakítható ki. Eljárásunk olyan, elektromosan olvasztott tűzálló blokk formázására és tűzálló idomok készítésére alkalmas, foszfátkötésű tűzálló anyag előállítására vonatkozik, amelyben a dihidrogénfoszfát polimerizációs reakciója közelítőleg úgy megy végbe, hogy a meghatározott hőkezelés hatására minimálisan tartalmazzon szerkezeti vizet, emellett a polimerizációs termékek zöme nem a kisebb szilárdságot biztosító gyűrű, illetve lánc szerkezetűek, hanem térbeli polimerek legyenek. Találmányunk ennek megfelelően eljárás tűzálló formázó anyag, döngölőmassza és/vagy tűzálló idomtest előállítására kötőanyag és tűzálló szemcse és/vagy tűzálló hőszigetelő anyag keverékéből kondenzációs polimerizációval, nagy szilárdságot biztosító, minimális víztartalommal rendelkező, zömében^ térszerkezetű foszfátok képzésével úgy, hogy foszfáttartalmú kötőanyagot - adott esetben kötésgyorsító és aktív adalékanyagot — és tűzálló szemcsét homogenizálunk, majd megfelelő fűtési sebesség mellett hőkezelünk. A ‘fenti követelményeket az alábbiakkal lehet eljárásunknak megfelelően biztosítani; A kötőanyag alapkomponense Al3‘, és/vagy Caí+, és/vagy Mg2+, és/vagy NH4‘ mono- illetve dihidrogénfoszfát, amely az alábbiakkal jellemezhető (s%); mono- illetve dihidrogénfoszfát tartalom 1,5-96% szabad H3PO4 max.: 3% A fenti mono- illetve dihidrogénfoszfát oldat, (oldatok, illetve szilárd anyag) enyhén savas karakterűek), vízzel hígíthat ó(k), illetve oldható(k) és önmagában felhasználva is, de adott esetben kötésgyorsító(k)-kal történő bensőséges homogenizálás után, alkalmas(ak) tűzálló szemcsék és aktív adalékot (adalékokat) tartalmazó tűzálló szemcsék megkötésére. A keverék kötőanyag tartalma 1,5- -43%, a felhasználási helytől függően. 5 10 15 2C 25 30 35 40 45 50 55 60 65
