композиция для огнеупорных изделий объемного прессования

Классы МПК:C04B35/80 волокна, нити, пластинки, спиральные пружины или подобные им формованные материалы
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный строительный университет (МГСУ) (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-06-03
публикация патента:

Изобретение относится к строительству, а именно к производству огнеупорных изделий. Техническим результатом изобретения является снижение плотности, теплопроводности изделий, общей усадки, расхода волокна, сокращение времени сушки и затрат на теплоносители. Композиция для изготовления теплоизоляционных изделий включает огнеупорное волокно, огнеупорную глину, подвспененный полистирол и вспученный перлитовый песок, при следующем соотношении компонентов, вес.%: огнеупорное волокно - 40; огнеупорная глина - 30; подвспененный полистирол - 10 (сверх 100% по массе); вспученный перлитовый песок - 30. 2 табл.

Формула изобретения

Композиция для изготовления теплоизоляционных изделий, включающая огнеупорное волокно и огнеупорную глину, отличающаяся тем, что, с целью снижения плотности, теплопроводности изделий, общей усадки, расхода волокна, сокращения времени сушки и затрат на теплоносители, она дополнительно содержит подвспененный полистирол и вспученный перлитовый песок при следующем соотношении компонентов, вес.%:

огнеупорное волокно 40
огнеупорная глина30
подвспененный полистирол 10 (сверх 100% по массе)
вспученный перлитовый песок30

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, а именно к производству огнеупорных изделий. Изобретение может быть использовано при производстве эффективных изделий с повышенными физико-техническими свойствами и ускоренным процессом изготовления для теплоизоляции высокотемпературных тепловых агрегатов.

Известны теплоизоляционные составы, включающие огнеупорное волокно, гранулы пенополистирола и связующее. По технической сущности наиболее близкой к предлагаемой композиции является композиция для изготовления теплоизоляционных изделий, включающая огнеупорное волокно, огнеупорную глину, бисерный полистирол, при следующем соотношении компонентов, вес.% [Соков В.Н., Рамазанов Е.А. Монолитные теплоизоляционные футеровки из самоуплотняющихся масс. - М.: МПА, 1999. - 128 с.]:

Огнеупорное волокно 70%
Огнеупорная глина30%
Вспенивающийся полистирол 10% (сверх 100% по массе)

В известной композиции в качестве огнеупорного волокна использовано муллитокремнеземистое волокно, и изделия предназначены для изоляции тепловых агрегатов с максимальной температурой 1200°С. Изделия обладают после обжига прочностью при сжатии 1,3-1,45 МПа при плотности 460-480 кг/м3 [Соков В.Н., Рамазанов Е.А. Монолитные теплоизоляционные футеровки из самоуплотняющихся масс. - М.: МПА, 1999. - 128 с.].

Недостатком известной композиции является повышенная средняя плотность и высокая стоимость огнеупорных волокон.

Помимо данной композиции существует состав, включающий огнеупорную глину, огнеупорное волокно и вспученный перлитовый песок со следующим соотношением компонентов, вес.% [Огнеупоры и техническая керамика. 1982 г., № 3, - с.44]:

Огнеупорное волокно 40%
Огнеупорная глина30%
Перлитовый песок 30%

Изделия из данной композиции предназначены для тепловых агрегатов с максимальной температурой 1300°С и обладают после обжига прочностью при сжатии 0,3-0,4 МПа при плотности 280-300 кг/м3 [Огнеупоры и техническая керамика. 1982 г., № 3, с.44].

Недостатком известной композиции является повышенная влажность формовочных масс из-за большого водопоглощения перлитового песка, что ведет к длительной и энергозатратной сушке.

Целью изобретения является снижение средней плотности, теплопроводности изделий, а также сокращение времени сушки.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемая композиция, включающая огнеупорное волокно, глину и вспенивающийся полистирол, взамен части огнеупорного волокна содержит вспученный перлитовый песок, при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Огнеупорное волокно 40%
Огнеупорная глина30%
Вспенивающийся полистирол 10% (сверх 100% по массе)
Вспученный перлитовый песок30%

В качестве огнеупорного волокна используется муллитокремнеземистое волокно. Изготовляют теплоизоляционный материал следующим образом.

В лопастную мешалку засыпают предварительно подвспененный полистирол, далее загружают распущенное волокно, затем заливают глиняный шликер, образованный из глиняной дисперсии и ПВА эмульсии. Для увеличения монтажной и транспортировочной прочности была применена добавка органического связующего - 50%-ная поливинилацетатная (ПВА) эмульсия. Целесообразно использовать смесь 25%-ной водной дисперсии огнеупорной пластичной глины и 50%-ной ПВА эмульсии. Затем добавляют требуемое количество легкого минерального заполнителя и перемешивают до достижения однородной смеси. Далее в полученную смесь, при непрерывном перемешивании, добавляют такое количество воды, чтобы влажность составляла 40-50%. Процесс перемешивания - 5 минут. После этого, полученной массой полностью заполняют объем жесткой перфорированной формы, двумя стенками которой являются электроды, и производят электропрогрев при температуре 80-100°С продолжительностью 10-12 минут. При температуре выше 80°С полистирол начинает вспениваться. В результате развиваемых усилий (0,2-0,3 МПа) из формы удаляется до 70-80% жидкости, на такой же объем уплотняется система, выштамповывая профиль изделия любой конфигурации. После окончания вспенивания полистирола (окончания электропрогрева), форму открывают и сырец на поддоне отправляют на сушку. Сушка производится при температуре 100-150°С 25-30 минут. Изделия обжигают при температуре 900-1200°С течение 4-5 часов, в зависимости от используемого волокна.

В процессе обжига окончательно вспененный полистирол выгорает, оставляя сферические поры. В результате образуется материал ячеисто-волокнистой структуры с легким минеральным заполнителем. Благодаря введению легкого минерального заполнителя в виде вспученного перлитового песка, в материале сокращается содержание глины и волокна, в результате чего снижается средняя плотность изделия и повышается температуростойкость.

Изделия, изготовленные из предложенной композиции, имеют пониженную среднюю плотность при сохранении достаточной прочности. Также снижается усадка изделия благодаря наличию пространственного каркаса из минерального заполнителя.

В табл.1 приведены составы предлагаемой ячеистой перлитошамотно-волокнистой композиции и известных композиций: перлитошамотно-волокнистой и ячеистой керамоволокнистой; в табл.2 - их свойства и особенности изготовления.

Таблица 1
Составы композиций
композиция для огнеупорных изделий объемного прессования, патент № 2473515 Содержание в составе, вес.%
Компоненты композиция для огнеупорных изделий объемного прессования, патент № 2473515
композиция для огнеупорных изделий объемного прессования, патент № 2473515 ЯПШВМ 280 ПШВМ 350 ЯКВ 470
Огнеупорное волокно40 4070
Огнеупорная глина 30 3030
Бисерный полистирол 10 -10
Вспученный перлитовый песок30 30-

Таблица 2
Сравнение изделий
Характеристика Показатель
ЯПШВМ 280ПШВМ 350 ЯКВ 470
Плотность, кг/м3 280 350470
Теплопроводность, Вт/м°С0,15 0,15 0,2
Прочность при сжатии после обжига, МПа 1,21,2 1,4
Огневая усадка, %0,2 0,2 0,5
Максимальная температура применения, °С 13001300 1200
Время на тепловую обработку, ч 5-622-26 20-24

Как видно из таблиц, введение в композицию для изготовления ячеистой керамоволокнистой теплоизоляции гранул пенополистирола с их последующим довспениванием и уплотнением всей массы в закрытой форме позволяет на 20% снизить плотность с равными значениями прочности при сжатии и теплопроводности. Расход дорогого высокотемпературного волокна на 1 м3 снижается на 20-30%. Время на тепловую обработку сокращается в 3-4 раза, а затраты на тепловую обработку - в 4-5 раз.

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2473515

patent-2473515.pdf

Класс C04B35/80 волокна, нити, пластинки, спиральные пружины или подобные им формованные материалы

деталь малой толщины из термоструктурного композиционного материала и способ ее изготовления -  патент 2529529 (27.09.2014)
керамический композиционный материал на основе алюмокислородной керамики, структурированной наноструктурами tin -  патент 2526453 (20.08.2014)
боридная нанопленка или нанонить и способ их получения (варианты) -  патент 2524735 (10.08.2014)
композиция керамического волокна, растворимая в соли -  патент 2521205 (27.06.2014)
способ выравнивания поверхности детали, изготовленной из композиционного материала с керамической матрицей -  патент 2520108 (20.06.2014)
керамический композиционный материал и способ его получения -  патент 2517146 (27.05.2014)
способ получения высокотемпературного радиотехнического материала -  патент 2498964 (20.11.2013)
высокопрочная нанопленка или нанонить и способ их получения (варианты) -  патент 2492139 (10.09.2013)
способ получения волокнистого керамического материала -  патент 2466966 (20.11.2012)
способ изготовления изделий из углерод-карбидокремниевого материала -  патент 2458890 (20.08.2012)
Наверх