способ изготовления теплоизоляционных изделий

Классы МПК:C04B28/26 силикаты щелочных металлов
C04B38/08 полученные добавлением пористых веществ
C04B40/00 Способы вообще, для воздействия на свойства составов строительных растворов, бетона или искусственных камней, например их схватывание или твердение
C04B111/20 сопротивление химическому, физическому или биологическому воздействию
Патентообладатель(и):Лотов Василий Агафонович (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2011-03-21
публикация патента:

Изобретение относится к области производства теплоизоляционных строительных материалов в виде плит, скорлуп и других изделий с заданными геометрической формой и размерами. В способе изготовления теплоизоляционных изделий, включающем дозирование и перемешивание вспученного вермикулита и жидкого стекла с плотностью 1360-1450 кг/м3, последующее формообразование и термообработку, используют жидкое стекло с модулем 2,8-3,2, а формование изделий проводят при термическом нагреве при температуре 500-550°С в течение 1 часа приготовленной сырьевой смеси, содержащей, % мас: указанное жидкое стекло 70-73, вспученный вермикулит 27-30 и загруженной в разборные металлические формы, снабженные крышками с жесткими фиксаторами, и уплотненной с коэффициентом сжатия Ксж, равным 1,1-1,5, с заполнением всего внутреннего объема формы, после охлаждения до температуры 120-150°С формы разбирают и извлекают изделия с заданной формой и размерами. Изобретение развито в зависимом пункте формулы. Технический результат - упрощение технологии, сокращение ее длительности, улучшение свойств изделий. 1 з.п. ф-лы, 1 пр., 2 табл.

Формула изобретения

1. Способ изготовления теплоизоляционных изделий, включающий дозирование и перемешивание вспученного вермикулита и жидкого стекла с плотностью 1360-1450 кг/м3, последующее формообразование и термообработку, отличающийся тем, что используют жидкое стекло с модулем 2,8-3,2, а формование изделий проводят при термическом нагреве при температуре 500-550°С в течение 1 ч приготовленной сырьевой смеси, содержащей, мас.%: указанное жидкое стекло 70-73, вспученный вермикулит 27-30, и загруженной в разборные металлические формы, снабженные крышками с жесткими фиксаторами, и уплотненной с коэффициентом сжатия Ксж, равным 1,1-1,5, с заполнением всего внутреннего объема формы, после охлаждения до температуры 120-150°С формы разбираются и из них извлекаются изделия с заданной формой и размерами.

2. Способ изготовления теплоизоляционных изделий по п.1, отличающийся тем, что используют жидкое стекло с указанными характеристиками, получаемое методом прямого синтеза из микрокремнезема, гидрооксида натрия и воды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области производства строительных материалов и может быть использовано при изготовлении теплоизоляционных материалов с заданной геометрической формой на основе вспученного вермикулита.

Известен состав сырьевой смеси и способ получения огнезащитного конструкционно-отделочного материала (Патент РФ 2169717, C04B 28/26, 27.06.2001). Известный состав содержит 58-77% вспученного вермикулита, 10-25% (на сухое вещество) растворимого силиката натрия, 2-10% триполифосфата щелочного металла и дополнительно каолин, мел и минеральное волокно. Основным недостатком этого состава является введение в состав смеси триполифосфата щелочного металла, каолина и мела, которые в процессе перемешивания компонентов, вступают в реакцию с жидким стеклом и разрушают его структуру, в результате чего его клеющая способность снижается. Кроме того, недостатком способа является необходимость нагрева формовочной смеси до температуры 160-190°C, сложность процессов смешения и горячего прессования плит и большая длительность процесса их сушки.

Известен также состав и способ изготовления плит из вспученного вермикулита (Н.А. Попов. Производство и применение вермикулита. - М.: 1964, с 117-129). Недостатком состава является использование кремнефтористого натрия, используемого в качестве отвердителя. При его взаимодействии с жидким стеклом образуется фторид натрия, который относится к химическим соединениям 1-го класса опасности. Недостатком способа также является использование прямого электрического нагрева при сушке плит (27-33 кВт), что связано с проблемой безопасности труда при осуществлении технологического процесса. Кроме того, вследствие низкой прочности плиты после прессования, возникает проблема ее извлечения из пресс-формы, а сушку прессованных плит необходимо проводить в течение 10 часов.

Наиболее близким аналогом заявляемому изобретению является состав сырьевой смеси и способ изготовления теплоизоляцонных плит (Патент РФ 2126776, C04B 28/26, C04B 38/08, 27.02.1999). По прототипу сырьевая смесь содержит (мас.%): вспученный вермикулит 30-40, жидкое стекло 30-60, тонкомолотый доломит 10-30. Недостатком этого состава является введение в состав смеси доломита, который при его введении свыше 7-10% разрушает структуру исходного жидкого стекла и снижает его клеющую способность.

Основными недостатками этого способа являются необходимость нагрева всех компонентов смеси перед дозированием и смешением до температуры 40-70 C, формования плит на гидравлическом прессе и проведения тепловой сушки плит в течение 60 мин, СВЧ-сушки в течение 15 мин и последующего выдерживания плит в штабелях под пригрузом в течение 16 часов, что увеличивает длительность цикла изготовления изделий до 17,5 часов.

Задачей настоящего изобретения является упрощение технологии и сокращение длительности цикла получения теплоизоляционных изделий на основе вспученного вермикулита со свойствами, превышающими свойства изделий по прототипу.

Поставленная задача решается тем, что способ изготовления теплоизоляционных изделий, включающий дозирование и перемешивание вспученного вермикулита и жидкого стекла с плотностью 1360-1450 кг/м3, последующее формообразование и термообработку, отличающийся тем, что используют жидкое стекло с модулем 2,83,2 а формование изделий проводят при термическом нагреве при температуре 500-550°C в течение 1 часа приготовленной сырьевой смеси, содержащей (% мас.): указанное жидкое стекло - 70-73, вспученный вермикулит - 27-30 и загруженной в разборные металлические формы, снабженные крышками с жесткими фиксаторами, и уплотненной с коэффициентом сжатия Ксж равным 1,1-1,5 с заполнением всего внутреннего объема формы, после охлаждения до температуры 120-150°C, формы разбираются и из них извлекаются изделия с заданной формой и размерами.

Основным преимуществом предлагаемого состава смеси является пониженное содержание вспученного вермикулита, что позволяет регулировать, при заданном коэффициенте сжатия, свободное поровое (межчастичное) пространство при засыпке готовой смеси в формы. Повышенное содержание жидкого стекла в смеси обусловлено предлагаемым способом изготовления изделий, в котором при термическом нагреве смеси, заключенной в форме, происходит вспенивание жидкого стекла и заполнение этой пеной свободного перового пространства, в результате чего формируются конечные размеры и структура изделий.

Основным преимуществом предлагаемого способа изготовления изделий из вспученного вермикулита является исключение из технологического цикла операций прессования изделий и их последующей сушки, что позволяет сократить длительность процесса изготовления изделий в 10 и более раз. Это достигается за счет совмещения операций сушки и формообразования изделий в процессе их термообработки при 500-550°C в течение 1 часа. В этот период происходит сначала удаление свободной воды из жидкого стекла, а затем, в процессе удаления химически связанной воды происходит вспенивание жидкого стекла с существенным увеличением объема, в результате чего происходит заполнение свободного пространства между частицами вермикулита и возникает внутреннее избыточное давление, под действием которого происходит уплотнение пористой смеси в замкнутом объеме формы с образованием структуры изделий, получение которой не возможно при использовании традиционных способов получения изделий с использованием метода предварительного прессования исходных смесей и последующей сушки изделий. Отсутствие в предлагаемом способе операции прессования позволяет получать изделия с плотностью от 300 кг/м3, чего нельзя достичь при использовании известных способов.

Пример исполнения.

Дозированное количество товарного жидкого стекла по ГОСТ 13078-81 с модулем m=2,83,2 и плотностью при 20°C 1360-1450 кг/м 3 перемешивалось с необходимым количеством вспученного вермикулита с размером зерен 2-5 мм в течение 5 минут. Полученная смесь засыпалась в разборную металлическую форму с внутренним объемом 2,15 л (24,5×11,7×7,5 см). Масса загружаемой смеси - 550-750 г/л. Внутренние стенки формы перед засыпкой смеси предварительно смазывались глино-меловой или мелоизвестковой суспензией для предотвращения прилипания изделий к стенкам формы при термообработке.

После засыпки смесь в форме уплотнялась до заполнения всего внутреннего объема формы, далее форма закрывалась верхней крышкой, которая жестко фиксировалась с помощью специальных устройств. Затем форма помещалась в печь, предварительно нагретую до температуры 500-550°C с выдержкой при этой температуре в течение 1 часа, после чего форма извлекалась из печи, и после охлаждения до 120-150°C форма разбиралась и из нее извлекалось изделие с заданной формой и геометрическими размерами. Изделия из составов 1-5 (табл.1) изготовлены с использованием товарного жидкого стекла с модулем равным 2,8-3,0 и плотностью 1360-1450 кг/м3. Изделия из состава 8 изготовлены в соответствии с прототипом.

При изготовлении теплоизоляционных изделий также можно использовать жидкое стекло, получаемое методом прямого синтеза из микрокремнезема, гидроксида натрия и воды путем совместного перемешивания этих компонентов в течение 15-30 мин. В зависимости от величины модуля жидкого стекла расход исходных компонентов на получение 100 кг жидкого стекла с плотностью 1400-1450 кг/м3 составляет:(% мас.):

- при модуле m=2,8 микрокремнезем - 37,5; гидроксид натрия - 15,6; вода-46,9;

- при модуле m=3,0 - микрокремнезем - 38,7; гидроксид натрия - 15,1; вода - 46,2;

- при модуле m=3,2 - микрокремнезем - 39,5; гидроксид натрия - 14,3; вода - 46,2.

При необходимости получения жидкого стекла с меньшей плотностью синтезированное жидкое стекло разбавляют расчетным количеством воды.

Составы смесей, режимы обработки и показатели свойств изделий представлены в таблицах 1 и 2, из которых следует, что использование предлагаемых способа изготовления изделий и состава сырьевых смесей позволяет сократить время изготовления до 1-1,1 часа, то есть уменьшить время цикла изготовления изделий не менее чем в 10 раз по сравнению с известными способами. Способ изготовления изделий методом их формования при термическом вспучивании жидкого стекла в составе смеси обеспечивает получение изделий с низкой плотностью, теплопроводностью и повышенной прочностью. Повышение прочности изделий обусловлено образованием на поверхности изделий более плотного слоя толщиной 2-5 мм в процессе термического нагрева и вспучивания смеси. Эффект поверхностного уплотнения и упрочнения изделий не достижим при использовании всех известных способов изготовления изделий на основе вермикулита и жидкого стекла.

Таблица 1
Компоненты смеси и свойства изделий Состав смеси (мас.%), режимы обработки и показатели свойств изделий
12 345 678 (прот.)
Вспученный вермикулит 272830 2730,027,0 30,035,0
Товарное жидкое стекло 737270 737073 7040
Модуль/плотность жидкого стекла кг/м3 2,8/13602,8/1400 2,8/14503,0/1360 3,0/14003,2/1400 3,2/14503,0/1400
Доломит-- -- --- 25
Коэффициент сжатия 1,11,21,5 1,21,5 1,11,22,5
Температура сушки, °С --- --- -180
Время сушки, ч- --- --- 12
Температура обжига, °С 500550 500550500 550500 -
Время обжига, ч 111 111 1-
Плотность изделий, кг/м3340 345390405 450310 320530
Прочность при сжатии, МПа1,5 1,32,72,4 2,81,5 1,82,1
Коэффициент теплопроводности, Вт/м·град 0,0760,0790,083 0,0740,080 0,0680,0730,11

Таблица 2
Компоненты смеси и свойства изделий Состав смеси (мас.%), режимы обработки и показатели свойств изделий
12 345 678
Вспученный вермикулит 272830 273027 3030
Жидкое стекло на основе микрокремнезема и NaOH 737270 737073 7070
Модуль/плотность жидкого стекла кг/м3 2,8/13602,8/1400 2,8/14503,0/1360 3,0/14003,2/1400 3,2/14503,0/1450
Коэффициент сжатия1,1 1,21,51,2 1,51,1 1,21,5
Температура обжига, °С500 550500550 500550 500500
Время обжига, ч1 111 111 1
Плотность изделий, кг/м 3320350 390315 430310320 350
Прочность при сжатии, МПа1,3 1,42,82,3 2,91,7 1,92,5
Коэффициент теплопроводности, Вт/м·град 0,0740,0770,079 0,0680,080 0,0660,0720,080

Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2504526

patent-2504526.pdf

Класс C04B28/26 силикаты щелочных металлов

способ получения стеклокерамзита и порокерамики из трепелов и опок -  патент 2528814 (20.09.2014)
тепло- шумовлагоизолирующий термостойкий материал и способ его изготовления -  патент 2526449 (20.08.2014)
сырьевая смесь для изготовления оболочки крупного заполнителя, используемого при оформлении цветников и клумб -  патент 2525410 (10.08.2014)
способ изготовления конструкционно-теплоизоляционного материала -  патент 2524364 (27.07.2014)
сырьевая смесь для изготовления материала, имитирующего природный камень -  патент 2508267 (27.02.2014)
огнезащитная композиция для воздуховодов "файрекс-300" -  патент 2506250 (10.02.2014)
способ получения теплоизоляционного материала -  патент 2504525 (20.01.2014)
способ изготовления строительных изделий -  патент 2502697 (27.12.2013)
теплоизоляционный материал и способ его изготовления -  патент 2501761 (20.12.2013)
способ получения кислотостойкого бетона -  патент 2500656 (10.12.2013)

Класс C04B38/08 полученные добавлением пористых веществ

Класс C04B40/00 Способы вообще, для воздействия на свойства составов строительных растворов, бетона или искусственных камней, например их схватывание или твердение

Класс C04B111/20 сопротивление химическому, физическому или биологическому воздействию

Наверх