RU2091348C1

RU2091348C1 - Composition for heat-insulating material making

Info

Publication number: RU2091348C1
Application number: RU95115549A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Александров; Е.И. Цыганова; Н.Н. Колошина
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 1997-09-27
Also published as: RU95115549A

Abstract

FIELD: building materials. SUBSTANCE: composition has, wt.-%: water glass 18-30; clay raw 47-57; 4-9; foam-forming agent 1-3; carboxymethylcellulose 1-4.5, and water 9-19.5. Clay raw is clay. Foam-forming agent is aluminium powder. Composition properties: density is 180-600 kg/m³, compression strength is 2.5-20 MPa, heat conductivity is 0.082-0.14 Wt/m⁰K, water absorption by volume is 8-10%, working temperature range is up to 1500 C, low limit is unlimited, volume multiplicity is 4-5. EFFECT: enhanced quality and property of composition. 2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области производства промышленной продукции и может быть использовано для получения пенокерамики, высокоэффективного средства для теплоизоляции трубопровода различного назначения, технологического оборудования, бытовых и технических сооружений, а также в виде фасонных изделий или формируемых непосредственно на теплоизолируемой поверхности путем налива или намазывания состава. The invention relates to the field of industrial production and can be used to produce ceramic foam, a highly effective means for thermal insulation of various pipelines, technological equipment, domestic and technical structures, as well as shaped products or formed directly on a heat-insulated surface by pouring or spreading the composition.

Известна композиция для изготовления звукопоглощающего материала, которая включает следующие компоненты, мас. A known composition for the manufacture of sound-absorbing material, which includes the following components, wt.

Растворимое стекло 10-12
Минеральное волокно 34-68
Глинистый компонент 10-30
Поливинилацетат 10-20
Хлористый кальций 1-2
Борная кислота 1-2
Наиболее близким к заявляемому составу по технической сущности и достигаемому результату является состав для изготовления теплоизоляционного материала, включающий жидкое стекло, каолин, кремний, гидрат окиси алюминия и гидрат окиси натрия при следующем содержании компонентов, мас.Soluble Glass 10-12
Mineral fiber 34-68
Clay component 10-30
Polyvinyl Acetate 10-20
Calcium Chloride 1-2
Boric acid 1-2
Closest to the claimed composition in terms of technical nature and the achieved result is a composition for the manufacture of heat-insulating material, including water glass, kaolin, silicon, aluminum oxide hydrate and sodium hydroxide in the following components, wt.

Жидкое стекло 48-53
Кремний 15-23
Гидрат окиси алюминия 8-10
Гидрат окиси натрия 3-4
Каолин 17-19
Известный состав обладает клеящими свойствами и качествами связующего вещества для теплоизоляционных и диэлектрических материалов с высокими механическими свойствами, работающими в условиях нормальных низких и высоких температур.Liquid glass 48-53
Silicon 15-23
Alumina Hydrate 8-10
Sodium Oxide Hydrate 3-4
Kaolin 17-19
The known composition has adhesive properties and qualities of a binder for heat-insulating and dielectric materials with high mechanical properties, working in conditions of normal low and high temperatures.

Данный состав для изготовления теплоизоляционного материала является наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату. This composition for the manufacture of heat-insulating material is the closest to the proposed invention in technical essence and the achieved result.

Недостатков выбранного прототипа являются относительная высокая стоимость исходных компонентов, таких, как кремний, гидрат окиси алюминия и гидрат окиси натрия, которые в данном составе составляют 30% а также ограниченная доступность каолина, завоз которого в другие районы является экономически не выгодным. The disadvantages of the selected prototype are the relatively high cost of the starting components, such as silicon, alumina hydrate and sodium hydroxide, which are 30% in this composition and the limited availability of kaolin, the import of which to other areas is not economically viable.

Кроме того, недостаточная механическая прочность на сжатие и ограничение верхнего значения температуры эксплуатации до 1200^oC ограничивает его возможности применения как теплоизоляционного материала.In addition, the lack of mechanical compressive strength and the limitation of the upper value of the operating temperature to 1200 ^o C limits its use as a heat-insulating material.

Задачей данного изобретения является создание состава для получения теплоизоляционного материала на базе дешевого и доступного сырья, что делает его производство экономически выгодным. При этом получаемый пенокерамический теплоизоляционный материал имеет высокие механические свойства, и может работать при высоких температурах до 1500^oC, нижний предел температур не ограничен.The objective of the invention is to provide a composition for producing a heat-insulating material based on cheap and affordable raw materials, which makes its production economically viable. In this case, the resulting ceramic foam insulation material has high mechanical properties, and can operate at high temperatures up to 1500 ^o C, the lower temperature limit is not limited.

Для достижения поставленной задачи состав для изготовления теплоизоляционного материала, включающий жидкое стекло, глинистое сырье, пенообразователь, дополнительно содержит стекловолокно, карбоксиметилцеллюлозу при следующем содержании компонентов, мас. To achieve this goal, the composition for the manufacture of heat-insulating material, including liquid glass, clay raw materials, a foaming agent, further comprises fiberglass, carboxymethyl cellulose in the following components, wt.

Жидкое стекло 18-30
Глинистое сырье 47-57
Пенообразователь 1-3
Стекловолокно 4-9
Карбоксиметилцеллюлоза 1-4,5
Вода 9-19,5
Кроме того, предпочтительно использовать в предлагаемом составе в качестве глинистого сырья глину, а в качестве пенообразователя алюминиевую пудру.Liquid glass 18-30
Clay raw materials 47-57
Frother 1-3
Fiberglass 4-9
Carboxymethyl cellulose 1-4.5
Water 9-19.5
In addition, it is preferable to use clay in the proposed composition as clay raw materials, and aluminum powder as a foaming agent.

Исключение из состава таких компонентов, как кремний, гидрат окиси алюминия и гидрат окиси натрия и дополнительное введение в него стекловолокна, карбоксиметилцеллюлозы и воды позволило получить состав для изготовления теплоизоляционного материала на основе доступного недорогого исходного сырья. Замена каолина на глину позволяет значительно снизить себестоимость конечного изделия при сохранении высоких прочностных показателей. The exclusion from the composition of such components as silicon, alumina hydrate and sodium hydrate and the additional introduction of fiberglass, carboxymethyl cellulose and water into it made it possible to obtain a composition for the manufacture of heat-insulating material based on affordable inexpensive raw materials. Replacing kaolin with clay can significantly reduce the cost of the final product while maintaining high strength characteristics.

Использование в качестве пенообразователя алюминиевой пудры взамен кремния также резко сокращает производственные расходы. При этом использование алюминия в качестве пенообразователя не ухудшает технологичность изготовления материала, так как из состава исключены такие компоненты, как гидрат окиси алюминия и гидрат окиси натрия. The use of aluminum powder as a foaming agent instead of silicon also dramatically reduces production costs. Moreover, the use of aluminum as a foaming agent does not impair the manufacturability of the material, since components such as aluminum oxide hydrate and sodium oxide hydrate are excluded from the composition.

В качестве глинистого сырья использована глина типа красной железисто-монтмориллонитовой, глина состав M_xSi_8-x Al₄O₂₀(OH)₄xnH₂O, где M металл из ряда Fe, Al, Mg, Ca, Na и др. чаще всего 1<x<4.As clay raw materials, clay such as red ferruginous montmorillonite, clay M _x Si _8-x Al ₄ O ₂₀ (OH) ₄ xnH ₂ O, where M is a metal from the series Fe, Al, Mg, Ca, Na, etc., is used more often. only 1 <x <4.

Характеристики используемых материалов:
В качестве жидкого (растворимого) стекла в составе для изготовления теплоизоляционного материала равнозначно могут быть использованы: натриевое, калиевое или аммониевое жидкое стекло со значением модуля порядка 1-4.Characteristics of the materials used:
As liquid (soluble) glass in the composition for the manufacture of heat-insulating material, the following can equally be used: sodium, potassium or ammonium liquid glass with a module value of the order of 1-4.

Карбоксиметилцеллюлозу (простой эфир целлюлозы и гликолевой кислоты) вводят в состав для изготовления теплоизоляционного материала в виде сухого порошка. Carboxymethyl cellulose (cellulose ether and glycolic acid) is introduced into the composition for the manufacture of thermal insulation material in the form of a dry powder.

Наполнитель состава стекловолокно вводят в виде отрезков размером 1-2 см. Введение стекловолокна улучшает пеностойкость состава и повышает механическую прочность конечного продукта. The filler composition of the fiberglass is introduced in the form of segments with a size of 1-2 cm. The introduction of fiberglass improves the foam resistance of the composition and increases the mechanical strength of the final product.

Наличие в композиции воды обесцвечивает процесс пенообразования и пеностойкость в процессе "сшивки" пеномассы. The presence in the composition of water discolours the foaming process and foam resistance in the process of "crosslinking" the foam.

Карбоксиметилцеллюлоза обесцвечивает пластичность состава, а также равномерное и качественное пенообразование. Carboxymethyl cellulose discolours the plasticity of the composition, as well as uniform and high-quality foaming.

Проведение испытания целевого теплоизоляционного материала по такому показателю как его плотность показал, что материал с увеличением объема в 4-5 раз имеет оптимальное значения по совокупности практически важных эксплуатационных свойств: коэффициенту теплопроводности, пределу прочности при сжатии, рабочему диапазону температуры и др. Testing the target heat-insulating material by such an indicator as its density showed that the material with an increase in volume by 4-5 times has optimal values for the combination of practically important operational properties: thermal conductivity coefficient, compressive strength, working temperature range, etc.

Выбор оптимальных соотношений компонентов состава жидкого (растворимого) стекла различного вида, наполнителя стекловолокна и глины в сочетании с карбоксиметилцеллюлозой, водой и пенообразователем позволяет повысить пределы прочности на сжатие до 2,5-3 МПа и расширить предел рабочего диапазона эксплуатации получаемого теплоизоляционного материала до 1500^oC при использовании экологически чистых сырьевых источников.The choice of the optimal ratios of the components of the composition of liquid (soluble) glass of various types, filler fiberglass and clay in combination with carboxymethyl cellulose, water and a foaming agent can increase the compressive strength to 2.5-3 MPa and expand the operating range of the resulting heat-insulating material to 1500 ^o C when using environmentally friendly raw materials.

Состав готовят следующим образом. The composition is prepared as follows.

Отдозированную сухую глину подают в шаровую мельницу, где ее измельчают и перетирают до дисперсии 0,2-0,3 мм. Затем в шаровую мельницу добавляют отдозированное стекловолокно (длина волокна 1-2 см). Масса перемешивается с целью получения сухой шихты с равномерным распределением всех компонентов. Сухую шихту после шаровой мельницы подают в бетоносмеситель куда добавляют отдозированные жидкое стекло, карбоксиметилцеллюлозу и воду. Смесь перемешивают до получения однородной пластичной массы. К полученной массе добавляют отдозированное количество алюминиевой пудры и смесь перемешивают до получения однородной пластичной массы, которой дополняют оснастку (конструкцию) или наносят на поверхность конструкций. Dosed dry clay is fed into a ball mill, where it is crushed and ground to a dispersion of 0.2-0.3 mm. Then, dosed fiberglass (fiber length 1-2 cm) is added to the ball mill. The mass is mixed in order to obtain a dry mixture with a uniform distribution of all components. The dry mixture after the ball mill is fed to a concrete mixer where dosed liquid glass, carboxymethyl cellulose and water are added. The mixture is stirred until a homogeneous plastic mass. To the resulting mass is added a metered amount of aluminum powder and the mixture is stirred until a homogeneous plastic mass is obtained, which is supplemented with a snap (structure) or applied to the surface of structures.

Формирование пеномассы и ее отверждение происходит в две стадии. Первая стадия вспенивание и фторотверждение массы в течение 30-45 мин, вторая стадия в течение 1-2 сут при комнатной температуре происходит нарастание механической прочности материала до максимального значения. The formation of foam and its curing occurs in two stages. The first stage is foaming and fluoride curing of the mass within 30-45 minutes, the second stage, during 1-2 days at room temperature, the mechanical strength of the material increases to the maximum value.

В табл. 1 приведены примеры предлагаемого состава, в табл. 2 - физико-механические показатели теплоизоляционного материала из масс предлагаемого состава. In the table. 1 shows examples of the proposed composition in table. 2 - physico-mechanical properties of the insulating material from the masses of the proposed composition.

Claims

1. The composition for the manufacture of heat-insulating material, including water glass, clay raw materials, foaming agent and water, characterized in that it additionally contains fiberglass, carboxymethyl cellulose in the following ratio, wt.

Liquid glass 18 30
Clay raw materials 47 57
Fiberglass 4 9
Frother 1 3
Carboxymethyl cellulose 1 4.5
Water 9 19.5
2. The composition according to claim 1, characterized in that as a foaming agent it contains aluminum powder.