Эмалевый шликер Советский патент 1992 года по МПК C03C8/16 

СО

С

Использование: для получения эмалевого покрытия, в частности для грунтового покрытия при эмалировании стальных изделий. Сущность изобретения: эмалевый шликер содержит, мае. ч.: фритту системы SiOa - В20а - - ТЮа - СаО - RaO 100, буру 0,15 - 1,0, молибденовокислый аммоний 0,05 - 0,15, воду 35 - 50, огнеупорную смесь, состава, мае. ч.: кварцевый песок 72, полевой шпат 13,5, хромомагнезит 4,5, глину 9 и буру 1 - 15 - 25, порошковую микрокристаллическую целлюлозу 0,1 - 5,0, натрийкарбоксиметилцеллюлозу 0,1 - 4,0, хлористый алюминий 0,02 - 0,5. Характеристика покрытия: прочность 98,2 - 99,8%, содержание в покрытии крупных пузырей 3000 - 5100 шт/м . 3 табл.

Предполагаемое изобретение относится к производству товаров народного потребления, в частности к созданию эмалевых покрытий для стальных изделий.

Известен состав эмалевого шликера, содержащий, мае ч

Фритта

Глина

Песок

Электролиты

Гипсовое вяжущее

Вода

Недостатком этого

100 1 -5 1 -30 0,1 -0,5 0,05-1,0 45-65 способа является

высокая пористость покрытия (газовые пузыри) и низкая прочность сцепления эмалевого покрытия с металлом.

Известен также состав эмалевого шликера, содержащий, мас.%:

Фритта53 - 60

Кварцевый песок5,24 - 16

Глина2,3-3

Окись хрома0,6 - 1,1

Молибденовокислый алюминий0,6-0,8

Кристаллическая бура 0,1 - 0,16 Вода26 - 29

Свинцовый глет0,01 -0,06

Недостатком известного эмалевого шликера является низкая суспендирующая способность, которая снижает приставае- мость шликера к поверхности изделия, в результате чего ухудшается качество готовых изделий (наблюдается наличие крупных пузырей).

В качестве прототипа взят эмалевый шликер, содержащий фритту системы Si02 - ВаОз - - ТЮ2 - СаО - R20, буру, молибденовокислый аммоний, воду и огнеупорную смесь состава, мае. ч.: кварцевый песок 72, полевой шпат 13,5, хромомагнезит 4,5,

О

со

о

глина 9 и бура 1 при следующем соотношении компонентов, мае. ч.:

Указанная фритта100

Бура0,1-0,5

Молибденовокислый

аммоний0,05-0,15

Огнеупорная смесь1 -20

Вода33 - 36

Глина4-9

Недостатком данного шликера являет- ся неоднородность структуры, приводящая к возникновению крупных газовых пузырей, а также недостаточно высокая прочность покрытия, обусловленная плохим сцеплением эмали с металлом.

Целью изобретения является повышение прочности и однородности покрытия.

Указанная цель достигается тем, что известный эмалевый шликер, содержащий фритту системы SI02 - ВаОз - - ТЮ2 - СаО - R20, буру, молибденовокислый аммоний, воду и огнеупорную смесь состава в мае. ч.: кварцевый песок 72, полевой шпат 13,5; хромомагнезит 4,5, глина 9 и бура 1, дополнительно содержит порошковую мик- рокристаллическую целлюлозу, натрийкар- боксиметилцеллюлозу и хлористый алюминий при следующем соотношении компонентов, мае. ч.:

Указанная фритта100

Огнеупорная смесь15-25

Бура0,15-1,0

Молибденовокислый аммоний0,05-0,15

Вода35 - 50

Порошковая микрокристаллическая

целлюлоза0,1 - 5,0

Натрийкарбоксиметилцеллюлоза0,1-4,0

Хлористый алюминий 0,02-0,5 Обычно однородность покрытия обеспечивается за счет введения в состав шликера глины, которая является природным материалом, не подвергающимся специаль- ной промышленной обработке, свойства которого изменяются в широких пределах.

По сравнению с глиной порошковая микрокристаллическая целлюлоза и натрий- карбоксиметилцеллюлоза (заменители гли- ны) являются синтетическими продуктами с постоянным составом и свойствами. Кроме того, в процессе отжига порошковая микрокристаллическая целлюлоза и натрийкар- боксиметилцеллюлоза разлагаются, образуя газы СО и СОа, которые затем удаляются из покрытия. Таким образом, данные заменители глины, выполнив свою функцию суспендирующих добавок, выходят из состава эмалевого шликера в процессе, отжига, что повышает его прочность по сравнению с прототипом. Входящая в состав огнеупорной смеси глина существенного влияния на снижение прочности шликера не оказывает.

Хлористый алюминий применяется как катализатор при растворении порошковой микрокристаллической целлюлозы.

Прочность достигается заменой глины другими компонентами (натрийкарбоксиме- тилцеллюлоза и микрокристаллическая порошковая целлюлоза) при определенном количественном соотношении.

Для обоснования заявленных количественных соотношений инградиентов вещества были проведены испытания заявленного состава шликера и известного. Достижение положительного эффекта наблюдалось при всех граничных и средних значениях. При этом доказывалось существенность признаков, т. е. недостижение положительного эффекта при выходе за граничное значение, хотя бы одного из ингредиентов шликера (см. табл. 1).

Для приготовления шликера используют материалы, выпускаемые по ГОСТам и ТУ: фритта ГОСТ 24405-80 (состав фритты описан в технологической инструкции ТИ- 101ЯШ-188-86), бура (N32820 x 10H20; ГОСТ 8429777, молибденовокислый аммоний (NH-q)2Mo04 ГОСТ 3765-53, порошковая микрокристаллическая целлюлоза ТУ 8 402-42-89, натрийкарбоксиметилцеллюлозс ОСТ 605-38673, хлористый алюминий (АЮз х бНаО) ГОСТ 3759-65 и огнеупорная смесь включающая кварцевый песок ГОСТ 7031- 75, полевой шпат ГОСТ 13451-77, хромомаг незит ГОСТ 5381-72, глину МРТ 14-06-21-63, буру ГОСТ 8429-77.

В табл. 1 представлены несколько вари антов составов фритты.

В табл. 2 представлены составы шлике ров на 100 мае. ч. фритты, На основании 3 вариантов выбраны те, количественное со держание которых позволило получить наи больший положительный эффект п сравнению с прототипом, а именно, мае. ч. Бура.0,15-1,0

Молибденовокислый аммоний0,05-0,15

Вода35 - 50

Огнеупорная смесь15-25

Порошковая микрокристаллическая

целлюлоза0,1 - 5,0

Натрийкарбоксиме- тилцеллюлоза0,1-4,0

Хлористый алюминий 0,02-0,5 Один из положительных результатов который поставлен целью изобретения од

нородность покрытия - оценивался по количеству Крупных газовых пузырей размером более 0,02 мм (шт/м2).

Прочность покрытия оценивалась с помощью прибора Новочеркасского политех- нического института (процент оставшегося на поверхности покрытия при выдавливании лунки глубиной 6 мм).

В опыте 1 (табл. 2) содержание компонентов эмалевого шликера находилось на уровнях средних значений. По сравнению с прототипом (опыт 34) получено увеличение прочности покрытия с 91,5 до 99,7%. Содержание газовых пузырей уменьшилось с 48000 до 3000 шт.

В опытах 2 - 8 на нижних допустимых пределах находились соответственно содержания буры, молибденовокислого алюминия, воды, огнеупорной смеси, порошковой микрокристаллической целлюлозы, натрий- карбоксиметилцеллюлозы и хлористого алюминия. Положительный эффект достигался. Поддержание содержания данных компонентов на уровне верхних допустимых значений (опыты 9-15), также обеспе- чило существенное увеличение выхода готовых изделий.

Когда содержание буры ниже нижнего допустимого значения, снижается адгезия шликера к поверхности изделия, что приво- дит к снижению однородности и прочности покрытия (опыт 16).

При снижении содержания молибденовокислого аммония ниже нижнего предельного значения, снижается равномерность покрытия, что приводит к образованию дефекта прогар. Выход несортной буры достигал 12,7% (опыт Me 17).

Уменьшение ниже предельного значения содержания воды приводит к увеличе- нию вязкости шликера и ухудшению качества покрытия (опыт 18).

Когда содержание огнеупорной смеси ниже нижнего допустимого предела, сужается интервал обжига грунтовой эмали, что приводит к снижению выхода годного (опыт 19).

В опыте 20 ниже нижнего допустимого предела находилось содержание порошковой микрокристаллической целлюлозы. В результате снизилась седиментационная устойчивость эмалевого шликера, оказавшая отрицательное влияние на качество готового покрытия.

Поддерживание содержания натрий- карбоксиметилцеллюлозы и хлористого алюминия на уровне нижних запредельных значений (соответственно опыты 21 и 22) также не обеспечило получения равномерного и прочного покрытия.

Запредельные верхние значения содержания буры и молибденовокислого аммония увеличили вязкость шликера (опыты 23 и 24). Соответственно возросла неравномерность покрытия, которая привела к снижению его прочности. Однородность покрытия также ухудшилась. Положительный эффект не достигался. Увеличение содержания воды выше верхнего предельного значения (опыт 25) привело к снижению седиментационной устойчивости и вязкости шликера, и соответственно к ухудшению качества покрытия.

Увеличение содержания огнеупорной смеси выше верхнего предельного значения (опыт 26) привело к ухудшению сцепления покрытия с поверхностью и уменьшению его однородности.

Повышенное содержание порошковой микрокристаллической целлюлозы, натрий- карбоксиметилцеллюлозы и хлористого алюминия (соответственно опыты 27, 28 и 29) приводит к загущению шликера и неравномерному нанесению покрытия,что также отрицательно отразилось на качестве покрытия.

Поддержание содержания всех компонентов на нижних или верхних пределах обеспечивает достижение положительного эффекта (опыты 30, 31). Когда содержание всех компонентов находится ниже или выше допустимого уровня, положительный эффект не достигается (опыты 32, 33).

Таким образом, в результате промышленных испытаний установлено, что при содержании компонентов в предлагаемом эмалевом шликере в заданных пределах обеспечивается повышение однородности и прочности покрытия по сравнению с прототипом.

Приготовление эмалевого шликера заявляемого состава осуществляют путем добавки к фритте остальных компонентов, в обычных условиях. При этом прежде всего получают простым перемешиванием фритту (либо по вариантам, представленным в табл. 1, либо имея три состава фритт ЭСГ-21, ЭСГ- 26 и ЭСГ-31 в соотношениях соответственно (мас.%) 30 : 40 : 30 или 30 : 30 : 40.

Порядок получения вещества следующий.

Порошковую микрокристаллическую целлюлозу (ПМЦ) смешивают с водой и на- трийкарбоксиметилцеллюлозой (Na КМЦ) в заданных соотношениях. Затем добавляют хлористый алюминий, перемешивают и выдерживают смесь в течение 1-2 сут.

Готовят огнеупорную смесь путем механического перемешивания и перемалывания кварцевого песка, полевого шпата,

хромомагнезита, глины и буры до размера частиц не более 60 мкм (нулевой помол). Загружают в шаровую мельницу расчетные количества фритты, буры, молибденовокис- лого аммония, воды, огнеупорной смеси и смеси, приготовленной по п. 1. Производят помол и перемешивание смеси компонентов в течение 8 - 12 ч до размера частиц не более 100 мкм, выдерживают готовую суспензию в течение суток.

Полученный шликер наносят на металлическое изделие в виде эмалевого покрытия, которое затем обжигают при температуре 780 - 900°С. Обожженное покрытие отличается высокой однородностью и повышенной точностью.

В табл. 3 приведены составы грунтовых эмалевых шликеров, используемых для производства эмалированной посуды.

В опыте 1 эмалевый шликер готовили следующим образом:

ПМЦ в количестве 15 кг смешивали с 50 л воды и 20 кг Na КМЦ. Затем добавляли 1,5 кг хлористого алюминия, перемешивали и выдерживали смесь в течение суток,

Огнеупорную смесь готовили путем механического перемешивания и перемалывания в шаровой мельнице 151 кг кварцевого песка, 28,45 кг полевого шпата, 9,45 кг хромомагнезита, 19 кг глины и 2,1 кг буры (раз- мер частиц - не более 60 мкм).

В шаровую мельницу загружали фритты ЭСГ-21, ЭСГ-26 и ЭСГ-31 соответственно в количестве 300 кг, 300 кг и 400 кг, 2 кг буры; 2,2 кг молибденовокислого аммония и сме- сей, приготовленных по п. 1 и п. 2. Затем добавляли 400 л воды. В течение 10 ч производили помол и перемешивание смеси компонентов (размер частиц - не более 100 мкм). Выдерживали готовый шликер в тече- ние суток. Наливали шликер в рабочую емкость, наносили на металлическое изделие ручным окунанием в виде эмалевого покрытия. Изделие обжигали при температуре 780 - 900°С. Прочность покрытия составила 99,7%, содержание газовых пузырей - 3000 шт/м . У прототипа эти показатели соответственно 91,5% и 48000 шт/м2.

В опыте 30 эмалевый шликер готовили следующим образом,

ПМЦ в количестве 1 кг смешивали с 5 л воды и 1 кг Na КМЦ. Затем добавляли 0,2 кг хлористого алюминия, перемешивали и выдерживали смесь в течение суток,

Огнеупорную смесь готовили путем ме- ханического перемешивания и перемалывания в шаровой мельнице 108 кг кварцевого песка, 20,25 кг полевого шпата, 6,75 кг хромомагнезита, 13,5 кг глины и 1,5 кг буры (размер частиц не более 60 мкм). В шаровую мельницу загружали фритты ЭСГ-21, ЭСГ-26 и ЭСГ-31. Соответственно в количестве 300 кг, 300 кг и 400 кг, 10 кг буры, 1,5 кг молибденовокислого аммония и смесей, приготовленных по п. 1 и п. 2. Затем добавляли 350 л воды. В течение 9 ч производили помол и перемешивание смеси компонентов (размер частиц не более 100 мкм). Готовый шликер выдерживали в течение 30 ч.

Наливали шликер в рабочую емкость и наносили на изделия в виде эмалевого покрытия. Изделие обжигали при температуре 780 - 900°С. Прочность покрытия составила 99,1%, а содержание газовых пузырей уменьшилось до 3900 шт/м2, что говорит о достижении положительного эффекта (у прототипа соответственно 91,5% и 48000 шт на 1 м2).

Сравнительный анализ заявляемого эмалевого шликера и шликера по прототипу показал преимущество первого, которое заключается в следующем: 1. шликер имеет улучшенную однородность покрытия, 2. обладает повышенной прочностью и хорошим блеском. Применение эмалевого шликера нового состава в цехе эмалированной посуды товаров народного потребления Магнитогорского меткомбината позволит уменьшить на 0,5% выход несортной продукции.

Формула изобретения

Эмалевый шликер, включающий фритту системы SiOa - 6202 - - TiOa - СаО - RaO, буру, молибденовокислый аммоний, воду и огнеупорную смесь.состава, мае. ч.: кварцевый песок72, полевой шпат 13,5, хромомагнезит 4,5, глина 9, бура отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и однородности покрытия, он дополнительно содержит порошковую микрокристаллическую целлюлозу, натрийкарбок- симетилцеллюлозу и хлористый алюминий при следующем соотношении компонентов, мае. ч.:

указанная фритта100;

бура. 0,15-1,0;

молибденовокислый

аммоний0,05-0,15;

вода35 - 50;

огнеупорная смесь15-25;

порошковая микрокристаллическая

целлюлоза0,1 - 5,0;

натрийкарбоксиметилцеллюлоза0,1-4,0;

хлористый алюминий 0,02 - 0,5.

Составы эмалевых шликеров (на 100 мае.ч. фритты и качество покрытия)

Таблица 1

Таблица 2

Составы эмалевых шликеров

Таблица 3