Способ получения теплоизоляционного облицовочного материала на основе пеностекла

Изобретение относится к области технологии силикатов и касается производства изделий из пеностекла. Техническим результатом изобретения является снижение плотности и повышение защитных характеристик материала. Способ получения теплоизоляционного облицовочного материала на основе пеностекла с декоративно-защитным покрытием, при котором предварительно измельченные до необходимой дисперсности исходные сырьевые материалы: стеклобой или стеклогранулят тарного или листового стекла и пенообразователь: уголь, сажа, известняк, мел смешивают для получения пенообразующей смеси, вспенивают и обжигают в печи. Причем нанесение защитного декоративного покрытия, состоящего из смеси стеклобоя или стеклогранулята в количестве 0,40-0,50 м.ч., жидкого стекла в количестве 0,40-0,50 м.ч., проводится на готовые охлажденные до температуры 20-25°С блоки пеностекла, формирование слоя ведут методом полива с последующей термической обработкой покрытия при температуре 100-120°С в течение 2-4 ч и обжигом при температуре 500-600°С в течение 5-15 мин. 1 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к технологии производства изделий из пеностекла, предназначенных для наружной теплоизоляции и отделки строительных конструкций.

Известен способ, в котором в качестве пенообразующей смеси используют углеродсодержащую шихту, а защитное покрытие состоит из, м.ч.: жидкое стекло 0,2-0,8, вода 0,5-1,5, каолин 1. Формование материала производят методом проката пенообразующей смеси между двумя слоями стеклохолста или стеклоткани с защитным покрытием (SU 1673544 А1). Недостатком указанного теплоизоляционного материала является неравномерность толщины покрытия и наличие поверхностных дефектов из-за развитой пористой структуры поверхности.

Известен способ получения пеностекла с защитным покрытием, заключающийся в том, что пеноматериал изготавливают из двух слоев путем вспенивания при температуре 840°С. В качестве покровного слоя используют смесь боя тарного стекла, мела и силикатной надглазурной краски (SU 1604767 А2). Однако известный способ имеет следующие недостатки. В процессе спекания возможно получение неровного вспученного покрытия. Полученный пеноматериал обладает высокой плотностью 900-940 кг/м³ (согласно СНИПу 2302-2003 максимальная полотность теплоизоляционных материалов 500 кг/м³).

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления облицовочных плит из вспененного стекла «пенодекор», заключающийся в том, что пеноматериал получают из боя листового стекла и газообразователя (мел) при температуре 840-870°С, покрытие из размолотого стекла, смешанного с красителем, наносят на поверхность плит и обжигают [Щепочкина Ю.А. Способ изготовления облицовочных плит из вспененного стекла «пенодекор/Патент RU 2329223 С1 Заявка: 2006143352/03, 07.12.2006 г.].

Однако известный способ имеет следующие недостатки. В процессе получения пеностекла используется в качестве газообразователя мел, который способствует образованию преимущественно открытой пористости материала, а следовательно, пеноматериал будет обладать звукоизоляционными свойствами. Обжиг покрытия происходит при значительно высоких температурах 1040-1170°С.

Предложенный способ направлен на получение теплоизоляционного облицовочного материала с низкой плотностью и высокими защитными и декоративными характеристиками.

Поставленная цель достигается тем, что способ получения пеностекла с покрытием заключается в помоле боя листового стекла и пенообразователя (мел), приготовлении шихты, вспенивании, нанесении на него после термической обработки покрытия с последующим оплавлением слоя при температуре, на 200-300°С превышающей температуру термообработки пенообразующей смеси.

В качестве пенообразующей смеси используют бой листового стекла 98,0-99,4 м.ч., пенообразователем является сажа 0,6-2,0 м.ч. Вспенивание производят при температуре 800-900°C с выдержкой в течение 30-40 мин, резкое охлаждение до температуры стабилизации структуры 600-700°С в течение 5-15 мин и осуществляют последующее медленное охлаждение до температуры окружающей среды.

Пенообразующую смесь, приготовленную на основе боя тарного или листового стекла 96,5-99,5 м.ч. с использованием в качестве газообразователя угля в количестве 0,5-3,5 м.ч., подвергают вспениванию в интервале температур 800-900°C с выдержкой в течение 35-40 мин. Затем проводят резкое охлаждение до 600-700°С в течение 5-25 мин и осуществляют последующее медленное охлаждение до температуры окружающей среды.

Смесь для вспенивания пеностекла на основе известняка готовят в соотношении стеклянный бой листового или тарного стекла : известняк (газообразователь) 93,0-98,0 м.ч.: 2,0-7,0 м.ч. Вспенивание проводят при температуре 700-900°C с выдержкой в течение 20-40 мин, затем подвергают резкому охлаждению до 600-700°С в течение 5-20 мин и осуществляют последующее медленное охлаждение до температуры окружающей среды.

Состав защитно-декоративного покрытия, м.ч.: стеклобой 0,40-0,50; жидкое стекло 0,40-0,50 и при необходимости цветной пигмент. Для получения покрытия возможно использование боя листового и цветных стекол. Стеклобой измельчают до удельной поверхности 400-500 м²/кг, смешивают с жидким стеклом и пигментом. Покрытие наносят на блоки пеностекла методом полива, подвергают сушке при температуре 100-120°С в течение 2-4 ч и последующему обжигу при температуре 500-600°С в течение 5-15 мин.

Полученный материал обладает следующими физическими свойствами: плотность 160-190 кг/м³, предел прочности при сжатии 4,5-6,5 МПа, предел прочности при изгибе 1,4-2,2 МПа, теплопроводность 0,07-0,09 Вт/(м·К), морозостойкость более 50 циклов.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявленный способ отличается от известного тем, что покрытие на пеностекло получают из смеси стеклобоя (стеклогранулята) с жидким стеклом, формирование покровного слоя осуществляют методом полива на готовые охлажденные до температуры 20-25°С блоки пеностекла, термическую обработку покрытия проводят при температуре 100-120°С в течение 2-4 часов и далее обжигают при температуре 500-600°С в течение 5-15 мин. Таким образом, заявленный способ соответствует критерию изобретения «новизна». Полученный материал обладает низкой плотностью 160-190 кг/ м³ и теплопроводностью 0,07-0,09 Вт/м·К, высокой прочностью и имеет защитно-декоративное покрытие. Для расширения цветовой гаммы покрытия в его состав могут вводиться различные пигменты.

Примеры конкретного выполнения.

Пример 1. Пенообразующую смесь, приготовленную из боя листового или тарного стекла с удельной поверхностью 400-800 м²/кг и газообразователя, укладывают в формы и уплотняют. Смесь подвергают термической обработке при нагревании до 700-900°С, выдержке (вспениванию) в течение 20-40 мин, резко охлаждают до 600-700°С в течение 5-25 мин и осуществляют последующее медленное охлаждение до температуры окружающей среды. Технологические режимы получения пеностекла с использованием различных газообразователей представлен в таблице.

Основные технологические параметры производства пеностекла
Тип газообразователя для получения пеностекла	Состав пеностекла	Температура вспенивания Твсп, °C	Время выдержки при Твсп, мин	Температура стабилизации структуры Тохл, °C	Время выдержки при Тохл, мин
Кол-во боя листового/тарного стеклобоя, м.ч.	Кол-во газообразователя, м.ч.
Сажа	98,0-99,4	0,6-2,0	800-900	30-40	600-700	5-15
Уголь	96,5-99,5	0,5-3,5	800-900	35-40	600-700	5-25
Известняк	93,0-98,0	2,0-7,0	700-900	20-40	600-700	5-20
Мел	92,0-98,0	2,0-8,0	700-900	20-40	600-680	5-20

Состав покрытия №1 м.ч.: бой листового стекла 0,40-0,50, жидкое стекло 0,40-0,50. Стеклобой измельчают до удельной поверхности 400-500 м²/кг, смешивают с жидким стеклом и пигментом. Покрытие наносят на готовые охлажденные до температуры 20-25°С блоки пеностекла методом полива, подвергают сушке при температуре 100-120°С в течение 2-4 ч и последующему обжигу при температуре 500-600°С в течение 5-15 мин.

Пример 2. Пеностекло получают аналогично 1 способу. Состав покрытия №2 м.ч.: бой цветного стекла 0,40-0,50, жидкое стекло 0,40-0,50. При этом получают цветное покрытие в зависимости от цвета стекольного боя.

Пример 3. Пеностекло получают аналогично 1 способу. Состав покрытия №3 м.ч.: бой листового стекла 0,40-0,50, жидкое стекло 0,40-0,50, цветной пигмент 0,01-0,05. При этом получают цветное покрытие в зависимости от цвета и концентрации пигмента.

Использование предлагаемого способа получения пеностекла с защитным и декоративным покрытием обеспечивает следующие преимущества:

1. Использование теплоизоляционного пеностекла с защитно-декоративным покрытием (λ=0,07-0,09 Вт/м·К) позволяет применять его в ограждающих конструкциях без дополнительных защитных штукатурных слоев.

2. Низкая температура обжига покрытия (500-600°С).

3. Повышение химической устойчивости образцов к воздействию агрессивной среды (атмосферным осадкам).

4. Получение декоративного пеностекла за счет расширения цветовой гаммы покрытий.

5. Возможность утилизации стеклобоя различного химического состава и цветовой гаммы.

Способ получения теплоизоляционного облицовочного материала на основе пеностекла с декоративно-защитным покрытием, при котором предварительно измельченные до необходимой дисперсности исходные сырьевые материалы: стеклобой или стеклогранулят тарного или листового стекла и пенообразователь: уголь, сажа, известняк, мел смешивают для получения пенообразующей смеси, вспенивают и обжигают в печи, отличающийся тем, что нанесение защитного декоративного покрытия, состоящего из смеси стеклобоя или стеклогранулята в количестве 0,40-0,50 мас.ч., жидкого стекла в количестве 0,40-0,50 мас.ч., проводится на готовые охлажденные до температуры 20-25°С блоки пеностекла, формирование слоя ведут методом полива с последующей термической обработкой покрытия при температуре 100-120°С в течение 2-4 ч и обжигают при температуре 500-600°С в течение 5-15 мин.