199760. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vékonyfalú, rétegelt tűzálló idomok előállítására
1 HU 199760 A 2 A találmány eljárás vékonyfalú, rétegelt tűzálló idomok előállítására. A vékonyfalú rétegelt tűzálló idomok (pl. hőkezelő célberendezések kerámia béléstestei, gázégők hősugárzó és lángelosztó kerámia betétjei, precíziós öntőformák és hasonlók) előállítására szolgáló ismert eljárások során a gyártandó termék mintáját vagy szerszámát kolloid kovasavas kötőfolyadék és tűzálló finomszemcsés töltőanyag felhasználásával készült iszap egy rétegével bevonják, majd durvább szemcsés tűzálló anyaggal a bevonatot beszórják, a beszórt rétegből az oldószert eltávolítják, s ezt a műveletsort a szükséges héjvastagság eléréséig ismétlik, végül szükség esetén az így nyert előterméket kiizzítják. Ilyen eljárást ismertet például a 158 435 sz. magyar szabadalmi leírás. Az eljárás lényege, hogy a töltőanyagot, amely magas lágyuláspontú, kis hőtágulású anyagok megfelelő szemcseösszetételű keveréke, olyan tömegarányban keverik össze etilszilikát teljes hidrolízisével előállított, 8-16 tömeg% SÍO2- tartalmú kolloidális oldattal, hogy a kellő nyersszilárdság és a jó használati tulajdonságok biztosítva legyenek. A keverék szántása során a gélképződés előtt eltávolítják az oldószert. Az ismert eljárások hiányossága, hogy a rétegelt öntőformák és tűzálló idomok szilárdsága gyakran sem nyers, sem kiizzított állapotban nem felel meg a technológiai műveletek és a felhasználás igényeinek. Az idomoknak ugyanis el kell viselniök a minta eltávolításával, a hőkezeléssel és az öntéssel járó vagy egyéb mechanikai és teimikus terhelések okozta feszültségeket, a lökésszerű hőigénybevételeket. Az egyes rétegekben szárításkor repedések keletkeznek, amelyek csökkentik a termék pontosságát és szilárdságát, a műveletközi mozgatás, kezelés közben pedig a rétegelt tűzálló idomokon és öntőformákon sérülések, roncsolódások keletkeznek. Mivel a kötőfolyadék általában etilszilikát szerves oldószeres közegben történő hidrolízisével készül, szárításkor szerves oldószer (etil-, izopropil- vagy más alkohol, különféle keton) kerül a munkahely légterébe és a környezetbe, ami tűzveszélyt és környezeti ártalmakat okoz. Rétegelt tűzálló idomok előállítására ismeretesek olyan eljárások is, amelyek során szerves oldószereket nem tartalmazó, vizes közegű szakaszolokat alkalmaznak kötőfolyadékként. Ezekben a vizes szilikaszol kötőanyagú bevonóiszap technológiai előnyeit, a jobb rétegképzést, illetve a réteg repedésmentességét általában az első réteg készítésénél használják ki. Minthogy azonban a szilikaszol nem nyújt elegendő szilárdságot, a szilikaszolos réteget etilszilikátos organoszolos kötésű rétegekkel kombinálják. így a szerves oldószerek hátrányaitól ezek az eljárások sem mentesek, ugyanakkor a kétféle bevonóiszap alkalmazása miatt a technológiai folyamat bonyolultabb lesz. Ismeretesek olyan eljárások is, amelyek szilikaszolt és szerves szilícium-vegyül etek, többnyire etilszilikát hidrolízisekor képződő kovasavat tartalmazó úgynevezett hibrid kötőfolyadék felhasználásán alapulnak, így például az 1 518 975 sz. brit szabadalmi leírás szerint alkoholos szilikaszolból és szerves oldószerben hidrolizált etilszilikátból készítenek kötőfolyadékot, az 1 309 915 sz. brit szabadalmi leírás és a 3 576 652 sz. amerikai szabadalmi leírás szerint pedig vizes szilikaszolt és etilszilikátot használnak fel, és szerves oldószerekkel készítik el a hibrid kötőfolyadékot. A 3 961 968 sz. amerikai szabadalmi leírás igen részletesen szól lassan öregedő, gélesedés nélkül sokáig eltartható hibrid kötőfolyadék előállítási eljárásáról. Az etilszilikátot sav katalizátorral előzetesen legalább részben hidrolizálják, majd vizes szakaszollal keverik össze, és glikolétert adnak a kompozícióhoz, amit adott esetben alkoholokkal helyettesítenek. A glikoléter egyrészt növeli a kompozíció eltarthatóságát, másrészt lehetővé teszi szilikaszol nagy arányban való bekeverését a kompozícióba, ami elsősorban gazdasági okból kívánatos. Az eljárás hátránya, hogy bonyolult, mert az etilszilikátot külön műveletben kell hidrolizálni, a termék hátránya pedig az, hogy egészségre káros, illetve tűzveszélyes oldószert tartalmaz, ami a felhasználását megnehezíti, ráadásul a glikolétert tartalmazó nyers termék nehezen szárítható ki. Rétegelt tűzálló idomoknak a bevezetőben említett előállításához arra van szükség, hogy a kötőfolyadék egyszerűen előállítható legyen, gyors kötést biztosítson, a nyers termék kiszárítása egyszerűen, tűzveszély és az egészség károsítása nélkül megoldható legyen, és a kapott idomok műveletközi és izzítás utáni szilárdsága, valamint lökésszerű hőigénybevétellel szembeni ellenállása kielégítse a fent részletezett követelményeket. Az ismert eljárások ezeket az összetett igényeket nem elégítik ki. A találmány célja, hogy a kovasav hatóanyagú hibrid kötőfolyadék felhasználásán alapuló eljárások tökéletesítésével az említett követelményeket kielégítő eljárást biztosítson vékonyfalú rétegelt tűzálló idomok előállítására. Kísérleteink során arra a felismerésre jutottunk, hogy a rétegelt tűzálló idomok szilárdsága lényegesen megnövelhető és ezzel a kis szilárdság okozta fent vázolt hátrányok kiküszöbölhetők, ugyanakkor a tűzveszély és a környezeti ártalom is megszüntethető, a gyártás pedig gazdaságosabb lesz, ha a hibrid kötőfolyadékot szerves oldószer nélkül, vizes közegben, úgy állítjuk elő, hogy vizes szilikaszolba nagy fajlagos felületű finomszemcsés tűzálló anyag őrleményt, majd etilszilikátot keverünk, ily módon igen jó térkitöltésű, széles részecske- mérettartományú rendszert kapunk. Tűzálló anyagként tehát nagy fajalgos felületű, finomszemcsés anyagot használunk és azt legalább részben az etilszilikáttal egyidejűleg, vagy azt megelőzően visszük be a keverékbe. Az ily módon előállított bevonóiszap szilárdulása során kevésbé zsugorodik, vetemedik és szilárdabb kötést ad, mint akár a koncentráltabb szakaszolokkal, akár a szerves oldószerekkel hidrolizált etilszilikáttal készült rétegek. E felismerés alapján vékonyfalú tűzálló idomok előállítására, amikor is szemcsés tűzállóanyagból és kovasav hatóanyagú hibrid kötőfolyadékból bevonóiszapot készítünk, a bevonóiszapot minta felületére visszük fel, száraz tűzállóanyag beszórószeincsével beszórjuk, megszárítjuk és a bevonatképzési műveleteket a kívánt rétegvastagság eléréséhez elegendő számban megismételjük, a rétegelt idomból a mintát eltávolítjuk, és az idomot adott esetben kiizzítjuk, a találmány szerint oly módon járunk el, hogy a kovasav hatóanyagú hibrid kötőfolyadékot a bevonóiszap készítése során etilszilikátnak vizes közegben szilikaszol 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
