[go: up one dir, main page]

RU2268248C1 - Вспененный материал и способ его изготовления - Google Patents

Вспененный материал и способ его изготовления Download PDF

Info

Publication number
RU2268248C1
RU2268248C1 RU2004120692/03A RU2004120692A RU2268248C1 RU 2268248 C1 RU2268248 C1 RU 2268248C1 RU 2004120692/03 A RU2004120692/03 A RU 2004120692/03A RU 2004120692 A RU2004120692 A RU 2004120692A RU 2268248 C1 RU2268248 C1 RU 2268248C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
liquid glass
mixture
mould
water
temperature
Prior art date
Application number
RU2004120692/03A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2004120692A (ru
Inventor
Василий Агафонович Лотов (RU)
Василий Агафонович Лотов
Константин Александрович Рудик (RU)
Константин Александрович Рудик
Original Assignee
Томский политехнический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Томский политехнический университет filed Critical Томский политехнический университет
Priority to RU2004120692/03A priority Critical patent/RU2268248C1/ru
Publication of RU2004120692A publication Critical patent/RU2004120692A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2268248C1 publication Critical patent/RU2268248C1/ru

Links

Landscapes

  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

Изобретение направлено на сокращение длительности поризации смесей, повышение коэффициента вспучивания смесей и получение материалов на основе жидкого стекла, обладающих равномерной пористой и прочной структурой. Вспененный материал из сырьевой смеси, содержащей жидкое стекло, гелеобразователь - К2Cr2O7 и тонкодисперсный наполнитель - мраморную муку или гидроксиапатит и воду при следующем соотношении компонентов (мас.%): жидкое стекло - 87-94, мраморная мука или гидроксиапатит - 3-10, бихромат калия - 0,1-1,0, вода - 1-2. В способе изготовления указанного выше вспененного материала осуществляют перемешивание компонентов в смесителе в течение 2-5 минут, а затем гранулирование в водном растворе смеси хлоридов кальция и алюминия, взятых в соотношении AlCl3:CaCl22O=(1-2):88:370 мас. частей с плотностью раствора 1300 кг/м3. Полученный при гранулировании исходной смеси жидкостекольный бисер высушивают при температуре 80-90°С до конечной влажности 35-38% и затем засыпают в металлическую форму в количестве, обеспечивающем получение изделий с заданной плотностью. Термическая обработка в формах осуществляется при переменных температурах в печи по режиму: нагрев форм до температуры 600-700°С - 1 мин; термический нагрев - выдержка при температуре 600-700°С - 5-7 мин; резкое снижение температуры до 450°С - 1 мин; выдержка при температуре 450°С - 15-20 мин. После охлаждения формы до температур 40-60°С производят разборку и извлечение готового изделия. 2 н.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при изготовлении изделий, применяемых для тепло- и звукоизоляции жилых, административных и промышленных зданий.
Известен способ изготовления вспененного теплоизоляционного материала, включающий смешивание жидкого стекла с гелеобразователем, этилсиликатом и последующее вспучивание смеси при температурах 290-390°С [Авторское свидетельство СССР №1423546, Кл. С 04 В 38/08, 28/00, 1988]. По этому способу образовавшийся продукт предварительно перед вспучиванием отделяется от жидкой фазы с целью сокращения времени вспучивания. Главным недостатком данного изобретения является высокое содержание дорогостоящего этилсиликата и необходимость предварительного удаления большого количества воды, образующейся при смешивании жидкого стекла и этилсиликата.
Наиболее близкими по сути к предлагаемому изобретению является состав [Патент РФ №2087447, Кл. С 04 В 28/26, 111/40, 1997], включающий жидкое стекло, гидроксид кальция, молотый песок, кремнийорганическую жидкость при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жидкое стекло - 67-95;
Гидроксид кальция - 4-25;
Молотый песок - 0,1-10;
Кремнийорганическая жидкость - 0,01-10,
и способ [Патент РФ №2087447, Кл. С 04 В 28/26, 111/40, 1997], который включает в себя смешивание жидкого стекла с модулем 2,5-3, гидроксида кальция, молотого песка и кремнийорганической жидкости в течение 5-60 мин при температуре 20-60°С, формование гранул путем продавливания смеси через отверстия диаметром 1-3 мм, после чего гранулы сушат при 60-100°С в течение 1-15 мин. После сушки осуществляют вспенивание гранул при температуре 360-800°С в течение 0,1-15 мин.
Недостатком этого изобретения является высокая температура вспенивания, большая длительность процесса получения вспененного материала в виде гранул и малая вспучиваемость состава при его поризации в замкнутом объеме формы.
Введение существенного количества гелеобразователя имеет серьезный недостаток:гелеобразователь разрушает структуру жидкого стекла с образованием геля кремневой кислоты, который способен удерживать меньшее количество воды по сравнению с жидким стеклом. Это негативно влияет на поризационную способность получаемых жидкостекольных смесей. Поэтому необходимо вводить такие материалы, которые являются инертными по отношению к жидкому стеклу при нормальной температуре, а при температурах 300-700°С взаимодействуют с жидким стеклом и разлагаются с выделением газа, который совместно с парами химически связанной воды участвует в процессе вспучивания материала. Кроме того, существенным недостатком известных способов является проведение поризации при постоянных температурах в печи в интервале 300-700°С. При сравнительно небольших температурах (300-450°С) процесс поризации осложняется за счет образования вокруг поризуемого объема смеси пористого теплоизоляционного слоя, который резко замедляет прогрев внутренних слоев, в результате чего длительность процесса поризации увеличивается до 60-90 минут. Медленный прогрев жидкостекольных смесей также приводит к значительным потерям химически связанной воды, за счет которой происходит поризация смеси. Поризация смесей при повышенных температурах (600-700°С) сопровождается одновременно протекающим процессом спекания и уплотнения поризованной смеси, в результате чего готовые изделия приобретают неравномерную пористую структуру и высокую плотность. Поэтому поризацию смесей при таких температурах необходимо проводить в течение небольшого промежутка времени.
Задачей настоящего изобретения является сокращение длительности процесса изготовления вспененного материала с заданной геометрической формой, повышение коэффициента вспучивания смесей и получение материалов на основе жидкого стекла, обладающих равномерной пористой и прочной структурой.
Поставленная задача достигается тем, что в сырьевой смеси, содержащей жидкое стекло, тонкодисперсную добавку, гелеобразователь и воду, в качестве тонкодисперсной добавки используется мраморная мука или гидроксиапатит, с размером частиц менее 0,1 мм, а в качестве добавки, вызывающей частичное гелеобразование, используется К2Cr2O7, которые смешиваются при следующем соотношении компонентов (мас.%):
Жидкое стекло - 87-94;
Мраморная мука или гидроксиапатит - 3-10;
К2Cr2O7 - 0,1-1,0;
Вода - 1-2.
К2Cr2O7 предварительно растворяется в воде, перемешивается с жидким стеклом и далее - с мраморной мукой или гироксиапатитом, затем смесь дополнительно перемешивается в смесителе в течение 2-5 минут и далее гранулируется в водном растворе смеси хлоридов кальция и алюминия, взятых в соотношении AlCl3:CaCl22O=(1-2):88:370 мас. частей с плотностью раствора 1300 кг/м3. Присутствие AlCl3 в растворе позволяет сократить время отвердевания гранул жидкого стекла. Полученный при гранулировании исходной смеси жидкостекольный бисер высушивается при температуре 80-90°С до конечной влажности 35-38% и затем засыпается в металлическую форму в количестве, обеспечивающем получение изделий с заданной плотностью. Форма с бисером закрывается металлической крышкой, которая жестко фиксируется с помощью специального приспособления. Для предотвращения прилипания изделий к форме внутренняя поверхность основания и крышки формы смазываются глиняной или меловой суспензией. Поризация материала в формах осуществляется при переменных температурах в печи по режиму:
нагрев форм до температуры 600-700°С - 1 мин;
выдержка при температуре 600-700°С - 5-7 мин;
резкое снижение температуры до 450°С - 1 мин;
выдержка при температуре 450°С - 15 мин.
При вспучивании материала по предлагаемому режиму он в течение короткого времени заполняет собой весь свободный внутренний объем формы, поверхностные его слои уплотняются, а поризуемый материал приобретает заданные геометрическую форму и размеры. После охлаждения формы до температур 40-60°С производится ее разборка и извлечение готового изделия.
Для получения материала по предлагаемому способу были приготовлены 4 состава смесей с различным содержанием компонентов. При приготовлении смесей использовалось жидкое стекло с модулем m=3 и плотностью 1450 кг/м3. Исходные смеси гранулировались капельным способом в водном растворе смеси хлоридов алюминия и кальция с плотностью раствора 1300 кг/м3. Совместное присутствие хлоридов алюминия и кальция в растворе обеспечивает сокращение времени гелеобразования жидкого стекла в поверхностном слое жидкостекольных гранул, в результате чего они приобретают достаточную прочность и не слипаются друг с другом. Добавка К2Cr2O7 способствует частичному гелеобразованию внутри гранул. Извлеченные из раствора гранулы высушивались в сушильном шкафу при температуре 85°С в течение 1 часа до остаточной абсолютной влажности 35-38%. Гранулированная жидкостекольная смесь засыпалась в разборную металлическую форму с внутренним объемом 100 см3 в необходимом количестве, которое рассчитывалось по формуле:
Figure 00000001
где m - масса гранул, кг;
ρ - заданная плотность пеносиликата, кг/м3;
V - внутренний объем формы, м3;
Wa - абсолютная влажность гранул, отн.ед.
Поризация смесей в формах осуществлялась в двух муфельных печах, в одной из которых поддерживалась температура 700°С, а в другой - 450°С. Сначала форма помещалась в печь с температурой 700°С и выдерживалась в ней в течение 5 минут, а затем форма переносилась во вторую печь с температурой 450°С и выдерживалась при этой температуре в течение 15 минут. Данные по составу смесей и свойства полученных на их основе материалов представлены в таблице 1.
Результаты испытаний подтверждают возможность изготовления по предлагаемому способу и из предлагаемых составов смеси вспенных материалов с широким диапазоном как по плотности и прочности, так и по теплопроводности.
Основным преимуществом предлагаемого способа изготовления вспененного материала на основе жидкостекольных смесей является возможность сокращения времени термической обработки за счет применения ступенчатого температурно-временного режима в печи.
Под воздействием температуры в печи при 600-700°С происходит быстрый прогрев металлической формы и слоя гранул в форме. Резкий нагрев гранул в форме приводит к образованию на их поверхности паронепроницаемого слоя, что обеспечивает увеличение объема гранул в 5-10 раз. Присутствие паров воды вплоть до температур 450-500°С обеспечивает пребывание поризуемого материала в вязкопластичном состоянии, что обеспечивает протекание деформационных процессов в материале за счет термического расширения газовой фазы. Последующее резкое снижение температуры в печи до 450°С предотвращает развитие усадочных деформаций в результате разрушения образовавшейся первоначальной пористой структуры. Выдержка форм с изделиями при 450°С обеспечивает стабилизацию процесса дальнейшей поризации их структуры, а также способствует образованию на поверхности поризованных изделий достаточно плотной и прочной оболочки толщиной 1-3 мм.
Преимуществом предложенного состава смеси является возможность сохранения силиката натрия в гидратированном состоянии внутри гранул жидкостекольной смеси, упрочнение которых происходит за счет гелеобразования частично внутри и в поверхностном слое гранул в результате протекания обменных реакций между жидким стеклом и водным раствором смеси хлоридов алюминия и кальция. Образующиеся в поверхностном слое в результате этого взаимодействия гидроалюминаты натрия, гидросиликаты кальция и гель кремневой кислоты образуют водонепроницаемую, быстро упрочняющуюся во времени оболочку, которая надежно блокирует дальнейшее взаимодействие жидкого стекла с хлоридами алюминия и кальция. После подсушки гранул до остаточной влажности 35-38% внутренняя часть гранул состоит из гидратированного силиката натрия с меньшим количеством воды по сравнению с исходным жидким стеклом. Такой состав исходных гранул обеспечивает при их нагреве формирование равномерной пористой структуры с преобладающим (до 90%) размером пор диаметром 1-3 мм.
Вводимые в состав жидкостекольной смеси мраморная мука или гидроксиапатит являются нейтральными по отношению к жидкому стеклу и не участвуют в гелеобразовании, однако их присутствие обеспечивает равномерность процесса поризации по всему объему жидкостекольной смеси вплоть до высоких температур, при которых мраморная мука и гидроксиапатит разлагаются соответственно с выделением углекислого газа и паров воды, а ионы кальция взаимодействуют с силикатом натрия и участвуют в формировании межпоровых перегородок. Кроме того, совместное присутствие в поризуемой смеси алюминатов натрия, силикатов кальция и оксида кальция благоприятно сказывается на протекании химических реакций образования материала межпоровых перегородок, обладающего большей водостойкостью, т.е. меньшей растворимостью в воде.
Добавка бихромата калия способствует частичному гелеобразованию внутри гранул жидкостекольного бисера при его изготовлении, а при температурах поризации снижает поверхностное натяжение поризуемой смеси, что обеспечивает получение изделий с равномерной пористой структурой.
Кроме того, добавка бихромата калия увеличивает вспучиваемость смесей, что позволяет формировать на поверхности получаемых изделий плотную и прочную стеклообразную оболочку, которая увеличивает прочность изделий при сжатии и снижает их водопоглощение в 2-4 раза.
Получаемый по предлагаемому способу и составу теплоизоляционный вспененный материал в виде плит, скорлуп или другой заданной формы можно использовать для целей тепло- и энергосбережения на различных объектах жилищного и промышленного назначения.
Таблица 1
Компоненты смеси и свойства полученного материала Содержание компонентов (%, мас.) и уровень свойств
1 состав 2 состав 3 состав 4 состав
Жидкое стекло 94,0 93,6 88 87
Мраморная мука 3,5 5 - 10
Гидроксиапатит - - 10 -
Бихромат калия 1,0 0,4 1,0 1,0
Вода 1,5 1,0 1,0 2,0
Объемная масса, кг/м3 150 165 225 250
Прочность при сжатии, МПа 0,50 0,60 0,72 0,85
Водопоглощение,% 2-5 2-5 3-7 3-8
Коэффициент теплопроводности, Вт/м·°С 0,045 0,048 0,073 0,086
Средний размер пор, мм 1-3 мм (~90%) 1-3 мм (~90%) 1-3 мм (~90%) 1-3 мм (~90%)

Claims (2)

1. Вспененный материал из сырьевой смеси, содержащей жидкое стекло, тонкодисперсный наполнитель и гелеобразователь, отличающийся тем, что сырьевая смесь содержит в качестве тонкодисперсного наполнителя мраморную муку или гидроксиапатит, в качестве гелеобразователя - бихромат калия и дополнительно воду при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Жидкое стекло 87-94 Мраморная мука или гидроксиапатит 3-10 Бихромат калия 0,1-1,0 Вода 1-2
2. Способ изготовления вспененного материала, включающий смешивание компонентов, гранулирование полученной сырьевой смеси и термическую обработку, отличающийся тем, что при изготовлении указанного материала по п.1 осуществляют гранулирование сырьевой смеси в водном растворе смеси хлоридов алюминия AlCl3 и кальция CaCl2 при соотношении компонентов раствора AlCl3:CaCl22O, равном (1-2):88:370, а термический нагрев - при температуре 600-700°С в течение 5-7 мин, затем при температуре 450°С 15-20 мин.
RU2004120692/03A 2004-07-06 2004-07-06 Вспененный материал и способ его изготовления RU2268248C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004120692/03A RU2268248C1 (ru) 2004-07-06 2004-07-06 Вспененный материал и способ его изготовления

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004120692/03A RU2268248C1 (ru) 2004-07-06 2004-07-06 Вспененный материал и способ его изготовления

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004120692A RU2004120692A (ru) 2006-01-10
RU2268248C1 true RU2268248C1 (ru) 2006-01-20

Family

ID=35872032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004120692/03A RU2268248C1 (ru) 2004-07-06 2004-07-06 Вспененный материал и способ его изготовления

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2268248C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2439024C1 (ru) * 2010-04-30 2012-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Состав смеси для получения теплоизоляционного материала
WO2013039427A1 (ru) * 2011-07-29 2013-03-21 Kokaya Eduard Grigorievich Способ изготовления пористых строительных изделий

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113354357A (zh) * 2021-06-16 2021-09-07 江西中科新建材股份有限公司 二氧化硅气凝胶改性保温砌筑砂浆及使用方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU968019A1 (ru) * 1980-09-05 1982-10-23 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Транспортного Строительства (Цнииск) Способ изготовлени теплоизол ционного материала
DE3202623A1 (de) * 1982-01-27 1983-08-04 Henkel KGaA, 4000 Düsseldorf Verfahren zur herstellung von schaumglasprodukten
SU1423546A1 (ru) * 1986-07-18 1988-09-15 Научно-производственное объединение "Камень и силикаты" Способ изготовлени теплоизол ционного материала
RU2060238C1 (ru) * 1995-02-21 1996-05-20 Владимир Евгеньевич Козлов Способ изготовления вспученного силикатного материала
RU2087447C1 (ru) * 1993-08-12 1997-08-20 Акционерное общество "Интеркварцстрой" Смесь для получения теплоизоляционного материала и способ его получения
RU2111932C1 (ru) * 1996-05-31 1998-05-27 Акционерное общество "ЭТНА" Способ изготовления пеносиликатного материала
RU2144009C1 (ru) * 1999-07-27 2000-01-10 Закрытое акционерное общество "Пластоун" Способ изготовления декоративного наполнителя
RU2173674C2 (ru) * 1998-08-13 2001-09-20 ООО "Маяк" Состав и способ получения вспученного силикатного материала

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU968019A1 (ru) * 1980-09-05 1982-10-23 Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Транспортного Строительства (Цнииск) Способ изготовлени теплоизол ционного материала
DE3202623A1 (de) * 1982-01-27 1983-08-04 Henkel KGaA, 4000 Düsseldorf Verfahren zur herstellung von schaumglasprodukten
SU1423546A1 (ru) * 1986-07-18 1988-09-15 Научно-производственное объединение "Камень и силикаты" Способ изготовлени теплоизол ционного материала
RU2087447C1 (ru) * 1993-08-12 1997-08-20 Акционерное общество "Интеркварцстрой" Смесь для получения теплоизоляционного материала и способ его получения
RU2060238C1 (ru) * 1995-02-21 1996-05-20 Владимир Евгеньевич Козлов Способ изготовления вспученного силикатного материала
RU2111932C1 (ru) * 1996-05-31 1998-05-27 Акционерное общество "ЭТНА" Способ изготовления пеносиликатного материала
RU2173674C2 (ru) * 1998-08-13 2001-09-20 ООО "Маяк" Состав и способ получения вспученного силикатного материала
RU2144009C1 (ru) * 1999-07-27 2000-01-10 Закрытое акционерное общество "Пластоун" Способ изготовления декоративного наполнителя

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2439024C1 (ru) * 2010-04-30 2012-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Состав смеси для получения теплоизоляционного материала
WO2013039427A1 (ru) * 2011-07-29 2013-03-21 Kokaya Eduard Grigorievich Способ изготовления пористых строительных изделий

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004120692A (ru) 2006-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102936327B (zh) 玻化微珠聚氨酯泡沫复合材料的制备方法
RU2187473C2 (ru) Способ получения блочного пеностекла
JPS6357377B2 (ru)
JP7254184B2 (ja) 保温プレート原料組成物、保温プレート及びその製造工程
RU2268248C1 (ru) Вспененный материал и способ его изготовления
RU2363685C1 (ru) Способ получения строительного материала
RU2300506C1 (ru) Строительный материал и способ его получения
RU2478586C2 (ru) Способ получения теплоизоляционного материала и шихта для его изготовления
RU2439024C1 (ru) Состав смеси для получения теплоизоляционного материала
RU2149146C1 (ru) Шихта для получения пеностекла
RU2346906C1 (ru) Состав и способ получения пеносиликатного материала
CN107266119A (zh) 一种保温隔热的建筑材料及其制备方法
RU2524364C2 (ru) Способ изготовления конструкционно-теплоизоляционного материала
CN107417073B (zh) 一种建筑隔音高气孔率泡沫玻璃的制备方法
RU2504525C2 (ru) Способ получения теплоизоляционного материала
US4451294A (en) Water resistant and heat insulating material and method of making same
RU2592002C1 (ru) Состав пеностекольного композита
RU2351554C1 (ru) Способ получения пеностекла
RU2117647C1 (ru) Состав для изготовления теплоизоляционного материала
RU2413703C2 (ru) Способ получения строительного древошлакового композита
RU2278847C1 (ru) Композиционное конструкционно-теплоизоляционное изделие и способ его изготовления
RU2478587C2 (ru) Способ получения пеностекла и шихта для его изготовления
RU2844108C1 (ru) Композиция для изготовления гранулированного теплоизоляционного материала
RU2237642C1 (ru) Композиция для ячеистых бетонов неавтоклавного твердения
GB2108977A (en) Water resistant and thermally insulating silicate articles and compositions and method for the production thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060707