Технический этилсиликат (C2H50)4Si является прозрачной жидкостью желтовато-зеленоватого цвета с удельной массой не выше 1,0. Он содержит (по массе) 30-40 % кремнезема (Si02) и до 15 % соляной кислоты (HQ). Применение этилсиликата как связующего объясняется тем, что, взаимодействуя с водой, он способен выделять кремнезем по реакции
Сначала образуется золь, коллоидный раствор, т. е. тончайшая взвесь твердого материала в жидкости, для смешивания с пылевидным кварцем. В дальнейшем, при сушке, золь переходит в гель (студенистый нерастворимый осадок), обволакивающий и склеивающий отдельные песчинки, затем — в аморфный кремнезем, а после прокаливания — в кристаллический кремнезем.
Таким образом, после прокаливания огнеупорное покрытие состоит только из кристаллического кремнезема (кремнезема кварцевого песка и кремнезема этилсиликата), что обеспечивает высокую огнеупорность покрытия.
Спирт, образующийся при гидролизе, удаляется из огнеупорного покрытия испарением при сушке.
Однако вода с этилсиликатом почти не смешивается, поэтому реакция гидролиза идет очень медленно. Для введения воды в этилсиликат и ускорения реакции применяют растворители, растворяющие в себе и воду, и этилсиликат. Этот раствор называют гидролизованным раствором этилсиликата. Растворителями могут быть этиловый спирт (С2Н5ОН), эфироальдегидная фракция (83- 85 % С2Н5ОН, 1,5 % метилового спирта, менее 3 % эфира, менее 2 % сивушных масел и до 1 % кислот), ацетон (СН3С0СН3) и растворитель № 16 (более 90 % С2Н5ОН и по 2 % воды и толуола). Все растворители горючи и требуют аккуратности в работе.
Крепостью спирта называют количество чистого спирта в процентах, отнесенных к объему всей жидкости. Крепость обозначают процентами и иногда градусами. Поскольку с увеличением содержания воды в спирте его удельная масса (плотность) изменяется, крепость спирта может быть определена по плотности спиртомером при температуре 20 °С, так как изменение температуры спирта вызывает изменение его плотности.
Для измерения температуры в спиртомер вмонтирован термометр. В настоящее время существует и другой прибор для определения плотности жидкостей, он называется ареометром. В отличие от спиртомера он снабжен другой шкалой.
С целью улучшения процесса гидролиза, увеличения прочности облицовочного огнеупорного покрытия и ускорения его сушки применяют в небольших количествах соляную кислоту с плотностью 1,18-1,19 г/см3. (Возможны случаи применения борной кислоты и глицерина.) Соляная кислота ускоряет гидролиз этилсиликата, способствует выделению геля оксида кремния и схватыванию его при нанесении и сушке огнеупорного покрытия. Количество соляной кислоты будет рассмотрено ниже.
Гидролизованный раствор этилсиликата приготовляют в специальных смесителях — стеклянных бутылях или гидролизаторах.
Смесителем является пропеллерная мешалка. Перемешивание производят в бутылях, в которые сначала наливают спирт или другой растворитель, вводят воду и необходимые добавки, перемешивают, а затем вводят этилсиликат и снова перемешивают. При небольшом объеме производства применяют ручное перемешивание (взбалтывание) в бутылях и контроль температуры, которая не должна превышать 40-50 °С.
Приготовление гидролизованного раствора этилсиликата производят в соответствии с химическим составом этилсиликата. Для расчета составляющих раствора необходимо знать содержание кремнезема и соляной кислоты в этилсиликате. В гидролизованном растворе должно быть 15-22 % (по массе) кремнезема и определенное количество соляной кислоты, устанавливаемое расчетом.
При проведении гидролиза этилсиликата перемешивание производят после прекращения повышения температуры в течение нескольких минут (3-5 мин при ручном перемешивании небольшого количества раствора и 20-40 мин при перемешивании большого количества раствора в гидролизаторах). Полученный гидролизованный раствор этилсиликата охлаждают до 15-20 °С. В работу его можно пускать через несколько часов, но обычно его используют на следующий день. Готовый раствор может храниться в бутылях, закрытых резиновой пробкой, несколько недель.
Для предупреждения преждевременного выпадения осадка кремнезема гидролиз проводят в чистом сосуде или добавляют некоторое количество (8-10 %) ранее гидролизованного этилсиликата.
Гидролиз может быть одноступенчатый и двухступенчатый. При одноступенчатом гидролизе в спирт вводят необходимое по расчету количество воды и остальные добавки, после чего смешивают с определенным количеством этилсиликата. Одноступенчатый гидролиз является более простым и распространенным, но в нем процесс гидролиза протекает более медленно, а в связи с этим уменьшается время его хранения.
Содержание соляной кислоты в воде определяют в зависимости от содержания воды в исходном этилсиликате. Количество воды и растворителя (ацетона) более точно определяют по специальной номограмме.