Производство керамических пенофильтров с использованием полиуретановой пены

Керамический пенофильтр — это особенно эффективный фильтр для фильтрации расплавленного металла. Процесс изготовления керамического пенофильтра прост: полиуретановую пену погружают в керамическую суспензию, а затем подвергают обжигу. В результате получаются пористые, прочные и самоподдерживающиеся керамические пенофильтры.

Керамический фильтр для расплавленного металла

Процесс производства керамических пенофильтров

Эластичный пенопласт пропитывают водной керамической суспензией таким образом, чтобы она покрыла волокнистое полотно и заполнила пустоты. Как правило, предпочтительнее просто погрузить пенопласт в суспензию на время, достаточное для его полного пропитывания.

Затем пропитанный пенопласт сжимается для удаления части суспензии, при этом волокнистое полотно частично покрывается ею и приобретает множество забитых пор по всему объему, что увеличивает извилистость пути потока, то есть обеспечивает равномерное распределение по всему керамическому телу. В режиме непрерывной работы пропитанный пенопласт можно пропускать через заранее установленные валки для достижения оптимального отвода суспензии из пенопласта и поддержания в нём необходимой степени пропитки. Разумеется, это можно сделать вручную, просто сжимая гибкий пенопласт до нужной степени. На данном этапе пенопласт все еще остается гибким и, при необходимости, может быть сформирован в конструкцию, подходящую для конкретной задачи фильтрации, а именно: изогнутую пластину, полый цилиндр и т. д. Сформированный пенопласт необходимо удерживать на месте обычными способами до тех пор, пока органическое вещество не исчезнет, субстрат не разложится или, предпочтительно, пока керамика не будет спечена. Затем пропитанный пенопласт сушат любым подходящим способом, например, путем сушки на воздухе, ускоренной сушки при температуре от 100 °C до 700 °C в течение от 15 минут до 6 часов или с помощью микроволновой сушки. Сушка на воздухе может быть завершена в течение 8–24 часов. После сушки материал нагревают при повышенной температуре для спекания керамического покрытия на волокнистой сетке, в результате чего образуются многочисленные заблокированные поры, как описано выше.

Фактические условия обжига зависят от вида керамики. Как правило, температура в этой фазе превышает 2000°F в течение не менее 15 минут, обычно не менее 1 часа и, как правило, не более 10 часов, что позволяет обеспечить улетучивание гибкого пенопластового слоя и спекание пены. В результате керамика образует прочное спеченное керамическое соединение.

В результате получается пористый расплав керамический пенопласт который практически не содержит органических компонентов и отличается механическими, термическими и химическими свойствами, превосходящими свойства известных до сих пор керамических пенообразных материалов. Керамическая пена характеризуется открытоячеистой структурой с множеством взаимосвязанных пустот, окруженных керамической сеткой, при этом в ней практически отсутствуют потенциально вредные связующие вещества, а также стекловидные или глинистые фазы. Пена представляет собой твердый спеченный продукт, особенно подходящий для применения в условиях высоких температур, таких как фильтрация железа или алюминия. Указанная выше структура обеспечивает улучшение желаемых физических свойств, таких как повышенные механические, термические и химические характеристики. Любое небольшое количество органических добавок будет удалено в процессе обжига. При необходимости можно использовать небольшое количество неорганических добавок без ущерба для эксплуатационных характеристик, например, менее 1% спекающих добавок, таких как оксид цинка, ингибиторов роста зерен, таких как оксид магния, или неорганических реологических добавок, таких как глина.