Способ получения теплоизоляционного материала
Владельцы патента RU 2492153:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный университет" (RU)
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности гранулированных вспененных материалов, используемых для получения теплоизоляционных материалов и заполнителей. В способе получения теплоизоляционного материала, используемого также как заполнитель, включающем смешивание жидкого стекла, гидроксида кальция, кремнеземистого материала и кремнийорганической жидкости, смешивание компонентов смеси производят с использованием водной суспензии гидроксида кальция с соотношением по массе Ж:Т, равным 1,5:1, вводимой в предварительно подготовленную смесь жидкого стекла с Мс 5-3,0 и плотностью 1,4-1,5 г/см3, кремнеземистого наполнителя - белой сажи и кремнийорганической жидкости при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанное жидкое стекло 86-95, гидроксид кальция в виде указанной суспензии 3-12, белая сажа 0,1-2, гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость 0,01-1, из полученной смеси изготавливают с выдержкой при 15-25°C до полного твердения монолитные брикеты заданной формы, образование гранул осуществляют путем измельчения указанных брикетов механической протиркой через перфорированную стальную пластину толщиной 0,2-0,3 мм с заданными величиной отверстий и профилем их режущих кромок с получением влажных гранул, осуществляют частичную их сушку при температуре 60-80°C до влажности 26-32%, а затем вспенивание при 350-500°C. Изобретение развито в зависимом пункте формулы изобретения. Технический результат - повышение однородности состава, управляемые прочность и насыпная плотность. 1 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к области строительных материалов, в частности гранулированных вспененных материалов, используемых для получения теплоизоляционных материалов и заполнителей.
Известен способ изготовления теплоизоляционного гранулированного материала, включающий смешивание жидкого стекла, кальцийсодержащего компонента, молотого песка и кремнийорганической жидкости, образование гранул и последующую их сушку.
В этом способе образование гранул осуществляют поступлением капель смеси самотеком в ванну гранулятора с раствором хлорида кальция, нагретого до 22-30°C, и пребыванием их в растворе хлорида кальция до 40 мин. После выхода гранул из ванны они высушиваются при температуре 85-90°C в течение 20-10 минут (Горлов Ю.П. и др. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий. - М., 1989).
Недостатками данного способа являются пониженная вспучиваемость гранул за счет образования на их поверхности кальцийсиликатной оболочки, вредность производства, сильная коррозия деталей и узлов оборудования, необходимость очистки сточных вод от высоких концентраций хлоридов кальция и натрия. Главным недостатком способа и смеси является отсутствие у сырьевой смеси способности к самоотверждению, в связи с чем применяется «мокрый» способ грануляции - в растворе CaCl, что значительно усложняет технологию изготовления гранул и является чрезвычайно вредным в экологическом отношении
Известен способ изготовления теплоизоляционного гранулированного материала (патент RU 2087447), принятый за прототип.
Он включает смешение жидкого стекла с модулем 2,5-3 (водный раствор) 67-95%, гидроксида кальция 4-25%, кремнеземистого наполнителя (молотого песка) 0,1-10%, кремнийорганической жидкости 0,01-1%, в течение 5-60 мин при температуре 20-60°C, образование гранул путем продавливания смеси через отверстия диаметром 1-3 мм, сушку гранул при 60-100°C в течение 1-15 мин.
После сушки осуществляют вспенивание гранул при температуре 360-800°C в течение 0,1-15 мин.
Недостатками этого способа являются неоднородность химического состава, большой разброс плотности получаемых после вспучивания гранул из-за недостаточно равномерного распределения гидроксида кальция по объему сырьевой массы, трудность получения вспученных гранул с размерами менее 3 мм, и, соответственно, получения мелкопористой структуры теплоизоляционных материалов для которых гранулы применяется в качестве заполнителя.
Техническим результатом при осуществлении заявляемого изобретения является получение теплоизоляционного материала в виде гранул малого размера, с высокой однородностью химического состава, управляемыми и технологически воспроизводимыми прочностью и насыпной плотностью.
Технический результат при осуществлении заявляемого изобретения достигается тем, что в известном способе получения теплоизоляционного материала, включающем смешивание жидкого стекла, гидроксида кальция, кремнеземистого наполнителя и кремнийорганической жидкости, образование гранул путем продавливания смеси через отверстия диаметром 1-3 мм, их сушку и последующее вспенивание, особенностью является то, что смешивание компонентов смеси производят с использованием водной суспензии гидроксида кальция с соотношением по массе Ж:Т, равным 1,5:1, вводимой в предварительно подготовленную смесь жидкого стекла с модулем 2,5-3,0 и плотностью 1,4-1,5 г/см3, кремнеземистого наполнителя - белой сажи и кремнийорганической жидкости при следующем соотношении компонентов, мас.%: указанное жидкое стекло 86-95, гидроксид кальция в виде указанной суспензии 3-12, белая сажа 0,1-2, кремнийорганическая жидкость - 0,01-1, из полученной смеси изготавливают с выдержкой при 15-25°C до полного твердения монолитные брикеты заданной формы, образование гранул осуществляют путем измельчения указанных брикетов механической протиркой через перфорированную стальную пластину толщиной 0,2-0,3 мм с заданными величиной отверстий и профилем их режущих кромок с получением влажных гранул, осуществляют частичную их сушку при температуре 60-80°C до влажности 26-32%, а затем вспенивание при 350…500°C.
Размер и плотность гранул, получаемых из монолитных брикетов путем измельчения механической протиркой через отверстия заданных размеров, после вспучивания материала определяется в основном четырьмя параметрами:
- твердостью сырьевой смеси в монолите, определяемой содержанием гидроксида кальция;
- размером отверстий и формой (профилем) режущей кромки отверстий, выполняемых в листовой стали специальным инструментом;
- скоростью перемещения монолита и режущей ленты относительно друг друга при задаваемом давлении прижима монолита к ленте;
- величиной остаточной влажности гранул после сушки.
Получение высокой однородности состава и минимального разброса твердости по объему смеси, достигаемое за счет введения задаваемого количества гидроксида кальция в сырьевую смесь струей в виде гомогенной водной суспензии с содержанием воды по массе равным 1,5 массы гидроксида, позволяет регулировать насыпную плотность получаемого материала в широких пределах, начиная с 20 кг/м3.
Введение кремнеземистого наполнителя в виде белой сажи (дисперсный аморфный кремнезем), в большей степени, чем молотый песок, способствует обеспечению равномерности структуры, также повышению механической прочности гранул.
В качестве гидрофобизирующей кремнийорганической жидкости могут быть использованы любые широко известные жидкости (ГКЖ-10, ГКЖ-11, ГКЖ-94 и др.).
С целью ускорения процесса сушки и обеспечения равномерного объемного обезвоживания гранул сушка (частичная дегидратация) гранул может осуществляться СВЧ-нагревом на частоте 2450 МГц или 890-915 МГц.
После предварительного обезвоживания (дегидратации) до остаточной влажности 26-32% гранулы могут храниться в обычной таре. не менее месяца
Для вспенивания высокотемпературной обработкой могут быть использованы различные печи с электрическим или газовым нагревом.
Заявляемое изобретение представляет собой способ получения вспененного гранулированного материала используемого в строительстве в качестве теплоизоляционного материала и заполнителя, который заключается в том, что для получения гранул с управляемыми прочностью и насыпной плотностью из приготовленной самотвердеющей смеси, состоящей из жидкого стекла, гидроксида кальция, кремнеземистого наполнителя и кремнийорганической жидкости изготавливаются монолитные брикеты, измельчаемые механической протиркой через перфорированную стальную пластину с заданными величиной отверстий и профилем режущих кромок отверстий. Полученные гранулы далее сушатся до промежуточной влажности, а затем подвергаются термическому вспениванию.
Способ получения гранулированного теплоизоляционного материала заключается в следующем:
- приготавливают водную суспензию гидроксида кальция (гашеной извести) при соотношении по массе Ж:Т=1,5:1;
- смешивают сырьевые компоненты без введения гидроксида кальция при температуре 20-30°C в течении 5-10 мин на быстроходном смесителе;
- вводят в смесь, без остановки смесителя, водную суспензию гидроксида кальция непрерывной струей до получения гомогенной самотвердеющей смеси;
- разливают полученную самотвердеющую смесь в разъемные формы, выдерживают в формах при температуре 15-25°C до полного твердения с получением брикета заданной формы;
- измельчают брикеты на непрерывно движущейся перфорированной ленте или пластине толщиной 0,2-0,3 мм с задаваемой величиной отверстий и профилем режущих кромок отверстий, с получением влажных гранул;
- производят частичную дегидратацию (сушку) гранул-полуфабрикатов в потоке теплого воздуха при температуре 60-80°C до остаточной влажности 26-32%;
- производят термическое вспенивание (вспучивание) гранул при 350-500°C.
Техническим результатом является получение гранулированного мелкозернистого теплоизоляционного материала с высокой однородностью состава, с управляемыми и технологически воспроизводимыми прочностью и насыпной плотностью.
Литература
Горлов Ю.П. и др. Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий. - М., 1989.
Патент RU 2087447 С1, 29.07.99,
1. Способ получения теплоизоляционного материала, используемого в строительстве в качестве теплоизоляционного материала, а также заполнителя при изготовлении теплоизоляционных материалов, включающий смешивание жидкого стекла, гидроксида кальция, кремнеземистого наполнителя и кремнийорганической жидкости, образование гранул путем продавливания смеси через отверстия диаметром 1-3 мм, их сушку и последующее вспенивание, отличающийся тем, что смешивание компонентов смеси производят с использованием водной суспензии гидроксида кальция с соотношением по массе Ж:Т, равным 1,5:1, вводимой в предварительно подготовленную смесь жидкого стекла с модулем 2,5-3,0 и плотностью 1,4-1,5 г/см3, кремнеземистого наполнителя - белой сажи и кремнийорганической жидкости при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| указанное жидкое стекло | 86-95 |
| гидроксид кальция в виде указанной суспензии | 3-12 |
| белая сажа | 0,1-2 |
| гидрофобизирующая кремнийорганическая жидкость | 0,01-1 |
из полученной смеси изготавливают с выдержкой при 15-25°C до полного твердения монолитные брикеты заданной формы, образование гранул осуществляют путем измельчения указанных брикетов механической протиркой через перфорированную стальную пластину толщиной 0,2-0,3 мм с заданными величиной отверстий и профилем их режущих кромок с получением влажных гранул, осуществляют частичную их сушку при температуре 60-80°C до влажности 26-32%, а затем вспенивание при 350-500°C.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что частичную сушку гранул осуществляют СВЧ-нагревом на частоте 2450 или 890-915 МГц.
