Растворимое и жидкое стекло

Лакокрасочные материалы и покрытия

В общем виде под силикатными красками следует понима1 суспензию наполнителей, отвердителей (силикатизаторов) и пиг­ментов в водных растворах водорастворимых силикатов, в част­ности жидких стекол.

Применение жидкого стекла в качестве пленкообразователя для производства лакокрасочных материалов основано на его способности при отверждении химическими реагентами (отверди- телями-силикатизаторами) или за счет термообработки образо­вывать прочное водостойкое покрытие, обладающее необходимыми техническими свойствами (атмосферостойкостью, химической стойкостью и др.). Эффективность использования жидкого стекла обусловлена также недефицитностью и дешевизной исходных материалов, их негорючестью, нетоксичностью, наличием реальной промышленной базы (большим объемом промышленного произ­водства ).

Кроме того, силикатные пленкообразователи высвобождают иэ сферы применения соответствующее количество синтетических вы­сокомолекулярных соединений, производство которых связано С источниками сырья (нефть, природный газ), имеющими конечный ограниченные запасы. В настоящее время имеются значительный трудности в обеспечении органическим сырьем производства лаКО' красочных материалов по традиционным рецептурам. ВышеизлО" женное составляет серьезную предпосылку для ревизии существу­ющего положения и тенденций развития силикатных лакокрасоч­ных материалов, а также разработки силикатных материал"6 нового поколения, основанных на современных достижениях химИ11 неорганических полимеров [34, 35].

Основными видами силикатных лакокрасочных материалов, имеющих долголетний опыт применения, являются два вида сили­катных красок — фасадная силикатная краска и цинкнаполненные краски для противокоррозионной защиты металла — крупногаба­ритных конструкций, работающих в атмосферных условиях, в зо­нах периодического воздействия коррозионной среды, в нефтепро­дуктах, растворителях и т. д.

Существуют несколько модификаций таких красок, общее для них — приготовление суспензии в жидком стекле порошка метал­лического цинка, который обеспечивает преимущественный меха­низм протекторной (электрохимической) защиты стали от корро­зии. При попадании цинксиликатного покрытия в коррозионную среду сразу же устанавливается электродный потенциал системы, равный потенциалу цинка. Защита осуществляется благодаря катодной поляризации, полностью подавляющей локальный ток коррозии подложки. Электрохимическая защита уже в первом периоде обеспечивается меньшим током благодаря наличию на подложке ряда химических соединений, являющихся пассиватора - ми (ингибиторами) коррозии, как например СаСОэ, Na20-nSi02, NaOH, Fe2Si04, Zn(OH)2 и др. Вследствие поляризационных яв­лений и роста омического сопротивления пары Zn(A)—Fe(K) роль электрохимического фактора в защитном эффекте уменьшается. Во втором периоде [29], когда потенциал системы становится положительнее потенциала анодных участков подложки, превали­рующую роль начинает играть ингибирующий эффект защитного слоя, сформированного в первом периоде. Длительная защита от коррозии цинксиликатных покрытий объясняется, таким обра­зом, одновременным действием электрохимического, ингибиторно - го и гидроизолирующего эффекта (рис. 70).

Примерами цинксиликатных красок могут служить краски «Силикацинк-2», «ВЖС-41». Краска «Силикацинк-2» предназна­чена для защиты от коррозии стальных поверхностей при эксплуа­тации в атмосфере, морской, пресной воде и в нефтепродуктах. Краска является трехупаковочной композицией, состоящей из вы­сокомодульного натриевого жидкого стекла (связующего) — '8%, цинкового порошка (активный наполнитель) — 72%, водно-

Го раствора диэтиленгликоля — 9,5% и фосфорнокислого кальки с использованием в качестве силикатизатора бората кальция, однозамещенного или монокальцийфосфата кормового — 0,5°/ Краски выпускаются пяти цветов: белая, желтая, красная, розовая (отвердитель). Краска готовится путем смешения жидкого стеклаи светЛ0"сеРая- Тонкость помола сухой пигментной части не долж - с модулем 4,0—4,5 и плотностью 1,18—1,19 г/см3 с цинковым по. на превышать 3% остатка на сите № 02, содержание оксида рошком. Один слой наносят на металлическую поверхность, вы. пинка — не менее 15%. Жидкое калиевое стекло применяется с сушивают в течение 24 ч и затем отверждают одноразовым окуна. плотностью 1,3 г/см3, силикатным модулем 2,5—4,0 и вязкостью по ниєм в водный раствор отвердителя. воронке ВЗ-246 с соплом 4 мм не более 25 с. Готовая к применению

Краска «ВЖС-41» отличается от «Силикацинк-2» видом жид. краска должна характеризоваться укрывистостью 400—650 г/м2, кого стекла (калиевое вместо натриевого), меньшим содержа- периодом силикатизации до 8 ч и вязкостью (по воронке ВЗ-246) — нием металлического цинка, типом отвердителя и способом от-в пределах 14,0—16,0 с. Гарантийным сроком хранения краски верждения, наличием в составе алюминиевой пудры. Перепек- (пигментной части и жидкого калиевого стекла) является один год тивно для производства цинкнаполненных силикатных покрытийс момента ее изготовления.

Применение в качестве связующего литийсиликатных растворов, Для получения силикатной краски, по данным Е. А. Климано- которые при сушке в нормальных условиях образуют труднораст - вой> Ю. А. Барщевского, И. Я. Жилкина [36], применяют щелоче - воримые пленки. стойкие пигменты: охру, железный сурик, мумию, окись хрома,

Разработка цинкнаполненных силикатных материалов для, ультрамарин и окись цинка. Жидкое стекло разбавляют до плот - антикоррозионной защиты металла является ведущим направле - ности 1,14—1,18 г/см3. Компоненты краски смешивают в течение нием в области силикатных красок за рубежом. Однако простая 30—40 мин в шаровой мельнице совместно с требуемым количе- композиция: силикат щелочного металла — цинковый порошок, ством жидкого стекла. Готовую краску процеживают через сито используется ограниченно из-за ряда недостатков, к которым от-№ 03, разливают в металлические бидоны и доставляют на носятся невысокая водостойкость, низкая жизнеспособность, не-объекты, где используют в течение 12—24 ч. обходимость тщательной подготовки поверхности и др. Поэтому Расход материалов, кг на 1 т краски: мел — 250, сухие цинко- большое внимание уделяется цинксиликатным покрытиям, моди-вые белила — 85, технический тальк — 85, пигмент — 80, стекло фицированным различными добавками, позволяющими улучшить калиевое (на сухой силикат) — 100, вода — 400. физико-механические, адгезионные и другие свойства покрытий. Составы пигментной части красок, по [36], следующие:

Высокий уровень свойств цинксиликатных лакокрасочных ма - 1- Мел — 40; тальк — 15; цинковые белила — 15; песок моло - териалов, по зарубежным данным, зафиксирован для составов тый — 5; пигмент красный — 25.

На основе силикатов четвертичного аммония, которые исполь - 2. Окись хрома — 16; мел — 54; цинковые белила — 15; зуются, в частности, в системе лакокрасочных покрытий для тальк— 15.

Стальных резервуаров, применяемых на кораблях для топлива и 3. Кирпич молотый— 13; тальк — 15; цинковые белила— 15;

Мел — 57.

4. Охра— 12; мел — 58; шлак— 15; тальк— 15.

На основе разработанных составов авторы [36] предложили силикатные краски с бактерицидными свойствами (с содержа­нием в сухой пигментной части 1% пентахлорфенолята натрия), а также светящиеся краски, содержащие люминофоры.

И сооружений, т. е. для окраски кирпичных, бетонных и оштука-' Изучение строительно-технических свойств силикатных фасад - туренных поверхностей. Такие краски представляют собой суспен - ных красок позволило установить высокую атмосферостойкость зию сухой пигментной части, состоящей из щелочестойких пигмеи - Силикатных красок в районах с относительно небольшим коли­тов и наполнителей (сепарированного мела и талька), силикатиза - чеством осадков. В районах с холодным влажным климатом ат - торов (отвердителей) в виде оксида цинка (сухих цинковых мосферостойкость снижается. Максимальная водостойкость была белил) или бората кальция в водном растворе высокомодульного установлена для красок, процесс сушки которых проходил в есте - силиката калия (калиевого жидкого стекла). Краска является ственных условиях при температуре 20—25 °С в течение 20 сут или двухупаковочной и комплектуется сухой пигментной частью и ка - при 150—200 °С в течение 2 ч. Положительным качеством фасад - лиевым жидким стеклом в соотношении 1:1 по массе. Ных силикатных красок является их воздухопроницаемость.

В соответствии с ГОСТ 18958—73 выпускается два вида (мар - В качестве примера силикатной краски, следует привести

Ки) красок: — с использованием в качестве силикатизатора 0 Краску для декоративной отделки асбестоцементных листов, раз-

Составе сухой пигментной части сухих цинковых белил (марка А' Работанную в бывшем НИИППроектасбестцементе. Сухая пиг­
ментная часть краски включает кварцевый песок, окись цин|».!ирокий диапазон свойств покрытий. Отвердители могут быть двуокись титана и окись хрома. Краска приготовляется совместіспользовань1 как в виДе порошков (паст), так и водных и невод­ным помолом компонентов с калиевым жидким стеклом в шаровор1Х растворов (жидкие отвердители). При этом для каждого вида мельнице. Готовая краска характеризуется вязкостью 15—20 с П(иликатного связующего (пленкообразователя) требуется подбор вискозиметру-воронке с соплом 4 мм ВЗ-246. Асбестоцементньцпецифического отвердителя.

Листы перед окрашиванием подвергают сушке и прогреву пп« 3. Выбор наполнителей и пигментов для силикатных лако - температуре 200 °С. Красочных материалов нового поколения осуществляется исходя

Приведенные лакокрасочные материалы с использованием^ соотношения химической активности наполнителя и водного качестве связующего (пленкообразователя) традиционного рДаствора щелочных силикатов, на основе изучения взаимодей - творимого стекла в течение долгого времени в основном исчерпы:твия наполнителя и связующего, тонкой структуры наполнителя вали номенклатуру силикатных красок, освоенных в промышлен- состава продуктов фазовых превращений на его поверхности, ных масштабах и применявшихся на практике. "аким образом, наполнитель и пигмент подбираются в соответст-

Необходимость решения неотложных задач по разработке и>ии со свойствами связующего — «под связующее». Такой подход внедрению в практику новых неорганически нетоксичных и не. юзволяет вовлечь в сферу силикатных лакокрасочных материалов дефицитных лакокрасочных материалов для антикоррозионной за-Фию нетрадиционных наполнителей и пигментов, ранее не при - щиты металла и декоративно-защитных покрытий строительны^енявшихся в промышленности лакокрасочных материалов. На- материалов потребовала новых подходов к созданию силикатных|0лнители и пигменты выступают при этом в роли активных ве - красок. Эти принципы состоят в следующем. цеств с широким диапазоном химической активности по отноше-

1. Главный компонент силикатных красок — жидкое стекло — шю к связующему — от практически инертных и малоактивных до рассматривалось как практически неизменный компонент с по-мсокоактивных. В качестве наполнителей можно использовать стоянным уровнем свойств. В красках нового поколения жидкойазличные горные породы вулканического и осадочного происхож - стекло выступает как частный представитель целой серии водо-іения, большую группу попутных продуктов и отходов произ - растворимых силикатов, которые могут быть использованы дляїодства и т. д. Применение таких нетрадиционных веществ обеспе - создания силикатных красок. швает также высокие технико-экономические показатели сили-

Эта серия водорастворимых силикатов включает как истин-^тной краски, ные, так и коллоидные водные растворы щелочных силикатов 4. Оптимизация состава силикатных лакокрасочных материа- общей формулы R20-nSi02, где R20 — оксид щелочных металловюв должна базироваться на модифицировании водного силикат - или четвертичного аммония, а п находится в широком интервалеюго связующего — выведении его на грань стабильности (при значений от 2 до 100 и выше. охранении агрегативной устойчивости) за счет введения доба-

Таким образом, в сферу силикатных красок, наряду с тради-»ок — модификаторов неорганической или органической природы, ционным жидким стеклом, включается целая гамма новых дляДобавки можно вводить в состав связующего в ходе его произ - силикатных лакокрасочных материалов связующих (пленкообра-'одства (например, при растворении силикат-глыбы) и при при - зователей), таких как полисиликаты, золи кремнезема, силикатыютовлении краски. Результатом модифицирования является изме - четвертичного аммония (п. 2.5; 2.6). Так, например, установлено,'ение физико-химической природы связующего, продуктов его что лакокрасочные составы на основе силикатов четвертичного^вердевания, а также свойств покрытия. Наряду с этим модифи - аммония превосходят составы на основе калиевого жидкого стекла Жированием, которое является «химическим модифицированием», по жизнеспособности, водостойкости и физико-механическим ха-'озможно также «механическое модифицирование», при котором рактеристикам. Юбавка-модификатор слабо взаимодействует со связующим, но

2. Связующее (пленкообразователь) для силикатных красок благодаря специфике своих свойств влияет на свойства покрытия разрабатывается в виде поликомпонентной системы, включающей.3 целом. К таким покрытиям относятся, например, покрытия на наряду с водным раствором силиката, специальные добавки -- 1снове дисперсионных силикатных красок, включающие синтетиче- отвердители, относящиеся к одному из шести классов химически*-кую дисперсию искусственных смол в воде.

Соединений [37]. Обоснование и выбор состава силикатного плен - Модифицирование калиевого жидкого стекла ионами алюми - кообразователя осуществляется исходя из необходимости целена - 1ия привело к созданию калиевой алюмосиликатной^ связки — правленного воздействия на механизм и кинетику отвердевания ^зких растворов калиевых алюмосиликатов высокой стабиль - вяжущей силикатной системы и формирования требуемого уровня Ъстй, с адгезионными и пленкообразующими свойствами, с массо - технических свойств пленки. Такой общий подход позволяет пред - ,'ой долей А12Оз до 10%. На основе такого связующего разработан дожить большую гамму новых отвердителей, ОбеспечиваюШи)<і, акокРасочньІЙ материал, включающий (%):калийалюмосиликат-
ную связку (плотностью 1,2 г/см3) — 60—70, феррохромоїЩ Таким образом, зарубежные фирмы наряду с силикатными

Шлак — 4—9, мел 7—10; аэросил 1—3, молотую слюду 4— ц^расками выпускают дисперсионные силикатные краски, характе - Покрытия по силикатному кирпичу, асбестоцементу, древесин^ризующиеся высокими реологическими свойствами, а также хо - показали высокий уровень свойств: атмосферостойкость — 50. циц. рошими эксплуатационными характеристиками. Принципиальным лов, морозостойкость — 25 циклов, адгезия — 2,5 МПа; высокиеэтличием таких красок от широко распространенных водно-эмуль- огнезащитные свойства. сионных (водно-дисперсионных) красок является низкое (в 4—

Из силикатных красок следует назвать грунтовку ВЖС-0235,5 раз ниже) содержание органических полимеров, что значительно [38]. Грунтовка предназначена для антикоррозионной защитьїснижает затраты на производство краски и делает ее конкуренто - при межоперационном хранении металлических конструкций способной.

Мостостроении, гражданском и промышленном строительстве и для Производство таких красок предусмотрено, например, стандар- антикоррозионной защиты соединительных деталей трубопроводом Германии (DIN 18363) и осуществлено в промышленных дов. Грунтовка не оказывает вредного влияния на качествояасштабах во многих странах Европы (Германии, Финляндии, сварного шва, не требуется ее удаления с поверхности перед франции и др.).

Проведением сварки и резки металла. Она представляет собой Дисперсионные силикатные краски, выгодно отличаясь по мно - дисперсию пигментов в калиевом жидком стекле модуля свыше 3,2гим показателям от силикатных красок, не содержащих диспер - с использованием в качестве отвердителя силикатного стекласий полимеров, характеризуются некоторым снижением паропро - волластонитового состава (Ca0:Si02= 1:1). Покрытие на основеяицаемости покрытий. Тем не менее паропроницаемость таких грунтовки ВЖС-0235 сохраняет защитные свойства в зависимостикрасок значительно превосходит паропроницаемость распростра - от толщины покрытия в течение 3—6 мес в атмосферных условиях, цен ных неводных строительных красок на органических связую - Грунтовка не содержит пожаровзрывоопасных, а также токсич-щих.

Ных веществ. Дисперсионные силикатные краски предназначены в основном

Большие успехи в создании силикатных красок нового уровні свойств связаны с разработкой органосиликатных пленкообра зователей на основе композиций, включающих органические во дорастворимые полимеры и воднодисперсионные системы

Наибольшие успехи в этой области были достигнуты при разра­ботке красок строительного назначения, в том числе фасадных, Как известно, силикатные строительные краски имеют ряд недостатков. К недостаткам таких красок относится прежде всего их неравномерная впитываемость в окрашиваемую поверхность, что приводит к дефекту, который называют «пятнистостью» фа­садов. В ряде случаев может наблюдаться «отмеливание» окра - шенной поверхности, а также такой дефект, как плохой розлиі В| краски, связанный с недостатками ее реологических свойств. Преодоление этих возможных дефектов силикатных красок прй их использовании достаточно трудоемко и требует специальны* мероприятий по тщательной подготовке окрашиваемой поверх - ности, ее грунтованию и шпатлеванию.

Опыт мировой лакокрасочной промышленности показывает Де" лесообразность улучшения свойств строительных силикатных кра' сок по пути перехода к производству так называемых дисперсной' ных силикатных красок, содержащих в своем составе дисперси' полимеров различной природы в количестве, как правило, н< превышающем 5% по массе, а также поверхностно-активные в^ щества (ПАВ). Наиболее часто в качестве дисперсий полимер0' для производства дисперсионных силикатных красок использу10* акрилатные, стирол-акрилатные или стирол-бутадиеновые тексы.

Натриевое стекло с п = 3—4; дисперсию органических полимеров Грунтовка «Силакра-02» (фасадная) — дисперсионная силикатная грунтовка наполнители — кальцит, алюмосиликаты; ТЮ2 (рутил); пигмент! минеральным поверхностям, в том числе ранее окрашенным минеральными А Также диспергирующие агенты, Стабилизаторы СИЛИКЭТног^асками и красками типа ПХВ;

Связующего — поверхностно-активные вещества, противовспени - Разбавитель «Силакра-1»— дисперсионный силикатный разбавитель для фа - ватели, загустители суспензий, функциональные добавки и т Д.)ДИ0Й кРаски «Силакра-2»; может быть использован также для закрепления Технология дисперсионных силикатных красок включает ППи>р0Й НЄПР0ЧН0Й поверхности (штукатурки);

Готов пение силикатного rR«3vinnrprn ргп гтяАилНЧЯ„иіп п„р™1 Отделочный состав типа «шагрень» - высоконаполненнын водно-дисперсион-

Готовление силикатного связующего, его стабилизацию, ДиспеУ, состав для нанесения механизированным способом на фасады зданий для гацию наполнителей и пигментов в связующем в присутствіЖрмИрования защитно-декоративной поверхности типа «шагрень», диспергирующих и загущающих компонентов, а также смешен*

Компонентов краски. 2. Краски и материалы для внутренних помещений

В России производство строительных дисперсионных силикат. «Силакра-4» — водно-дисперсионная строительная краска для внутренних ных красок типа «Силакра» на основе собственных научных раз-і6от п0 ми„еральным поверхностям, в том числе для окраски потолков; работок организовано В Санкт-Петербурге на производственно - Шпатлевка «Силакра» — строительная шатлевка для выравнивания окра - научном предприятии «Топаз». енной поверхности (по минеральным поверхностям);

Дисперсионные силикатные краски такого типа ЯВЛЯЮТСЯ крас- «Силакра-текс» - водно-дисперсионный состав для наружного н внутреннего

Ками. нового поколения, отличающимися по составу и свойс£а<~^^Г^в^нІГГ^ ^T^lZl от известных силикатных красок (ГОСТ 18958—73). Краскитделкн. представляют собой дисперсии полимеров, функциональных доба­вок, наполнителей и пигментов широкой цветовой гаммы в вод- 3■ Краски для огнезащиты строительных конструкций Ных растворах жидких стекол. Краска наносится на минеральные Краска «Силикат-О»—водная силикатная краска для огнезащиты деревяи - поверхности (цемент, бетон, керамический ИЛИ силикатный кирпич ь, х конструкций (перевод древесины в трудносгораемое состояние); штукатурку И др.) обычными способами - кистью, валиком' ГРУ™а «Силикат-1»--водная силикатная грунтовка для деревянных

J J r J r ' ' чверхностеи под краску «Силикат-О»;

Краскопультом. Огнезащитный состав «Породол» — огнезащитный минерально-силикатный

Дисперсионные силикатные краски являются экологическиопав для защиты металлических конструкций от пожара, обеспечивающий чистыми красками. Они обладают рядом преимуществ по сравнен іел огнестойкости 0,75—2 ч. нию с распространенными строительными красками. Так, по срав­нению с водно-эмульсионными краски типа «Силакра» обладают 5.3. Жидкое СТЄКЛО В ЛИТЄЙНОМ производстве большей атмосферностью, что позволяет использовать их в ка - Использование в литей„ом производстве нетоксичных легко - честве фасадных красок. Кроме того, они обладают большей! ыбиваемых смесей на неорганич^ских СВЯзующих, среди которых стойкостью к пониженной температуре, более высокой паро - принадлежи? жидкому стеклу, связано с возмож-

Проницаемостыо и проницаемостью для углекислого газа, что д0РСТижения требуемых технических свойств форм и стерж-

Делает их предпочтительными для окраски жилья. По сравнению ф ность£ / дешевизной жидкого стекла, его неток-

С силикатными красками, не содержащими дисперсии полимеров, ^ * ж стекл0 в литейном производстве применяют

Дисперсионные силикатные краски характеризуются более высо. качестве св г0 в соста£е ф и стержней для

Кими малярными свойствами, большей укрывистостыо, простого» технологического процесса - литья в разовые формы,

Нанесения на окрашиваемую поверхность. приготовления противопригарных красок и для литья

Краски обладают высокими потребительскими свойствами. выплавляе^ым моделям.

Являются водоразбавляемыми, не имеют запаха, не содержат различных формовочных смесей применяют натриевое

Вредных веществ, пожаробезопасны, характеризуются низким снтекл0 следу£щих характеристик:

Ходом при окраске, быстрым высыханием. высокомодульное жидкое стекло с силикатным модулем п=

На основе жидкого стекла «Топаз» выпускает следующие у ^^ плотность стекла 1400-

Виды отделочных материалов: К1умз.

Среднемодульное жидкое стекло с силикатным модулем п= I. Отделочные материалы для фасадов зданий == 2,5—2,7, плотностью 1480—1520 кг/м3 для стержневых смесей

1о С02-процессу;

Краска «Силакра-2» (фасадная) — водно-днсперснонная строительная СИЛ»' низкомодульное ЖИДКОЄ СТЄКЛО С силикатным модулем П=

Катная краска для наружных минеральных поверхностей (цементный бЙ?-'^ 15—2 30 плотностью 1480—1520 кг/м3 для формовочных сме - штукатурка, кирпич и др.); JB „' ' " т г

■ t'tt типа ФЬС.

Процесс отвердевания жидкого стекла сопровождается прояв­лением адгезионных свойств к огнеупорному наполнителю (квар. цевый песок или другие огнеупорные пески) и может осуществлять­ся при естественном (на воздухе) или искусственном (нагревом, продувкой теплого воздуха) высушивании смеси либо за счет ис­пользования специальных химических добавок — отвердителей жидкого стекла. Однако естественная или искусственная (тепло­вая) сушка жидкостекольных смесей имеет ограниченное приме­нение вследствие низкой производительности труда и нетехноло­гичности, больших затрат топлива и электроэнергии.

Основной способ применения жидкого стекла в литейном производстве предусматривает искусственное отверждение жидко - стекольных смесей газообразными, твердыми или жидкими отвер- дителями. Химическая классификация добавок-отвердителей жид­кого стекла приведена в [39], процессы формирования конгломе­рата рассмотрены в [40], вопросы формирования жидкостеколь­ных смесей с применением различного вида отвердителей — в [41, 43].

Для отверждения жидкого стекла газообразным отвердителем в литейном производстве разработан так называемый «С02-про- цесс», где в качестве химического реагента — отвердителя исполь­зуют углекислый газ. Состав смесей по С02-процессу (в массовых долях): огнеупорный наполнитель — 100, жидкое стекло — 6,5—9, раствор едкого натрия — 0,6—1, а также шамот, глину (3—6). При продувке смеси углекислым газом химические процессы, при­водящие к отвердеванию смеси, могут быть сведены к образова­нию геля кремнекислоты, соды и гидросиликатов натрия по услов­ной схеме:

Na20-nSi02+C02+H20-^Na20-pSi02-a<7+Si02-a<7+Na2C03.

Проявление вяжущих свойств в такой системе связано с адге - зионно-когезионными свойствами геля кремнекислоты и гидро­силикатов натрия переменного состава.

Отверждение жидкого стекла твердыми и жидкими отвердите - лями используется в жидкоподвижных самотвердеющих смесях (ЖСС), пластичных самотвердеющих (ПСС) и холоднотвер­деющих смесях (ХТС). Среди большой группы возможных твердых порошкообразных отвердителей наибольшее примене­ние нашли промышленные отходы на основе двухкальциевого силиката — феррохромовый шлак и нефелиновый шлам. Процесс этого типа отвечает условной схеме:

Na20 • nSi02+2Ca0 • Si02+ Н20-»Са0 • mSi02 • Aq+Si02 • Aq+ -HCa, Na2)0-Si02.a<7.

Продуктами твердения в этом случае являются гель кремнезе­ма, низкоосновные гидросиликаты кальция и натриево-кальциевые гидросиликаты.

В качестве твердых (порошкообразных) отвердителей жидкого ,,-екла в литейном производстве применяются также гипс, порт - індцемент, ферросилиций, алюминат кальция, сульфат магния

ДР-

В последнее время находят все большее распространение жид - стекольные смеси с использованием жидких отвердителей, на - ример сложных эфиров. Применение жидких отвердителей позво - чег снизить содержание жидкого стекла в смеси с 6—8% для иесей, отверждаемых С02 и твердыми отвердителями, до 3,5— Y). что позволяет улучшить выбивку смеси из отливок. Кроме jro, использование жидких отвердителей более технологично, ззволяет увеличить скорость твердения смеси в оснастке, повы - цть прочность смеси, улучшить ее регенерируемость. Наиболее асго в качестве жидкого отвердителя в жидкостекольных смесях рименяют эфиры этиленгликоля, глицерина и уксусной кислоты, апример диацетин, этиленгликольдиацетат, а также пропиленкар - ■онат.

Общая схема отверждения жидкого стекла отвердителями |акого типа следующая:

I /О

ЫагО• nSiC>2+R—С ^OR'+H20->Na20-mSi02-a<?+

+Si02-a<7+R—О 0Na +R'OH.

І Этот процесс происходит в несколько этапов и включает гид - юлиз сложного эфира с образованием кислоты и спирта. Выде - иющаяся при гидролизе кислота и является тем активным аген - ом, который реагирует с раствором щелочных силикатов. В при­еденном уравнении R и R' — органические радикалы, п — модуль (сходного щелочно-силикатного раствора, M — модуль гидросили - <ата натрия. Продуктами твердения жидкого стекла в присут - •Твии жидких отвердителей, обеспечивающими необходимый уро - іень адгезионных свойств, служат, как и в случае применения іругих типов отвердителей, гидросиликаты натрия переменного остава и гель кремнекислоты. Специфика этого процесса связана і основном с организацией конкретных условий фазовых взаимо - Ієйствий в системе отвердитель — жидкое стекло. Промышленный 'Ыпуск и применение жидких отвердителей, например моно - и іиацетатгликоля, реальны.

Составы и свойства некоторых жидкостекольных формовочных ;Месей, по данным разных авторов, приведены в табл. 40.

В настоящее время принято оценивать используемое связую­щее с позиций легкой выбивки смеси, т. е. обеспечения возможно­сти снижения остаточной прочности стержней и форм в широком Интервале температур нагрева (200—1200 °С), поскольку именно ^а операция (выбивка) в литейных цехах наиболее трудоемка

II требует повышения производительности труда, являясь «узким» Местом технологического процесса.

Причина плохой выбивки отливки из формы определяется изико-химическим взаимодействием связующего с огнеупорным аполнителем, приводящим к образованию конгломерата, сохра­няющего высокую прочность охлажденной формы после заливки металла.

При оценке высокотемпературного взаимодействия связую­щее — огнеупорный наполнитель (чаще всего кварц), безусловно, л'жно учитывать физико-химическое взаимодействие связующего кварцем, особенно на границе раздела фаз. Из-за крупного раз - іера зерен кварца и кратковременного воздействия высоких тем - іератур рассматриваемая система далека от равновесия, и процес - ы высокотемпературного превращения собственно связующего іревалируют над процессами высокотемпературного взаимодей - гвия связующего с кварцем. Так, например, если рассматривать иетему жидкое стекло — кварц как равновесную, то при содер - кании в смеси 6% жидкого стекла (формула Na20-3Si02) теоре- ■ическая температура ликвидуса составит 1710 °С, тогда как тем - іература плавления собственно связующего 850 °С. Существенное ззаимодействие в этой системе между жидким стеклом и кварцем іривело бы к повышению огнеупорности смеси и улучшению мбивки.

Основным способом улучшения выбиваемости жидкостеколь - 1ых формовочных смесей является снижение содержания жидкого екла в смеси. Опыт литейного производства показывает, что лучшение выбиваемости таких смесей становится заметным при нижении массовой доли жидкого стекла в смеси от 6—8 до 3% менее. Такое снижение содержания связующего в смеси без ухуд - ения ее прочностных свойств возможно при условии повышения яжущих свойств связующего или разработке новых вяжущих омпозиций на его основе. При низком содержании связующего аже крайне неблагоприятные свойства самого связующего (на­пример, низкая температура плавления или интенсивное твердо­фазное спекание с кварцем) не могут перевести смесь в разряд рудновыбиваемых вследствие небольшой концентрации нежела - ельных контактов кварц — связующее. В этих условиях сохраня­тся основные ценные свойства кварцевого песка — высокая огне - порность, низкая спекаемость вплоть до температур заливки Металла. Кроме проявления высоких значений вяжущих свойств (прочности), необходимо обеспечить также быстрое нарастание "рочности — получение конечного значения прочности за короткое время.

Основными путями снижения содержания жидкого стекла в "Итейных смесях являются:

Повышение стабильности состава и свойств (в первую очередь Узкости) жидкого стекла;

Повышение качества формовочных песков, прежде всего с позн­ай содержания пылевидных фракций;

Зяказ 23