close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY7989

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 7989
(13) C1
(19)
(46) 2006.04.30
(12)
7
(51) C 04B 28/26
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО СТРОИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА
BY 7989 C1 2006.04.30
(21) Номер заявки: a 20020994
(22) 2002.12.10
(43) 2004.06.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт механики
металлополимерных систем имени
В.А. Белого Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Кудина Елена Федоровна;
Кудин Сергей Владимирович; Тюрина Светлана Ивановна (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт механики металлополимерных систем
имени В.А. Белого Национальной
академии наук Беларуси" (BY)
(56) BY 970732, 1999.
Кудина Е.Ф. Разработка органосиликатных связующих и гибридных наполнителей для композиционных материалов
машиностроительного назначения. Автореф. дис. Гомель, 2001. - С. 6-10.
RU 2033882 C1, 1995.
RU 2041178 C1, 1995.
DE 4218549 C1, 1993.
RU 2057773 C1, 1996.
GB 2067547 A, 1981.
US 4229222, 1980.
(57)
Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционного строительного материала, содержащая жидкое стекло, целлюлозосодержащий наполнитель, отвердитель и воду, отличающаяся тем, что она в качестве отвердителя содержит глицерин и уксусную кислоту
при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
жидкое стекло (по сухому остатку)
100
целлюлозосодержащий наполнитель
100-110
глицерин
0,5-3,0
уксусная кислота
0,5-3,0
вода
280-350.
Изобретение относится к теплоизоляционным строительным материалам и может
быть использовано в промышленном и гражданском строительстве, а также в теплоэнергетике в качестве тепловой изоляции.
Известна сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционных плит, включающая
(мас. %): карбамидную смолу (25-30), хлористый аммоний (0,25-0,30), древесные опилки
(30-50), битумный лак (10-15), кремнефтористый натрий (1-2) и жидкое стекло [1]. Недостатками материала являются высокая плотность и, как следствие, низкие теплоизоляционные свойства, а также высокая горючесть.
Также известна сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционного строительного
материала, содержащая (мас.ч.): волокнистый наполнитель - отходы переработки льна
(100), жидкое стекло (60-70), углекислый натрий (0,3-0,8) и эпоксидную диановую смолу
BY 7989 C1 2006.04.30
(1,5-2,8) [2]. Недостатками материала являются высокая плотность, низкие теплоизоляционные свойства и высокое водопоглощение, что приводит к снижению механической
прочности при эксплуатации в условиях повышенной влажности.
Кроме того, известна сырьевая смесь для изготовления плит, включающая кальциевокремнеземистый компонент (460-500 мас.ч.), твердый молотый силикат натрия (100140 мас. ч.), древесные отходы (160-200 мас.ч.) и воду (100-120 мас.ч.) [3]. Недостатками
материала являются высокая плотность и низкая водостойкость.
Известна сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционного материала, содержащая (мас.ч.): волокнистый наполнитель - полиакрилонитрильные волокна (100), жидкое
стекло (по сухому остатку) (16-50), воду (30-70) и отвердитель - мел (5-20) [4]. Недостатками данного материала являются низкие механическая прочность и водостойкость.
Наиболее близкой по технологической сущности и достигаемому результату является
сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционного строительного материала, содержащая (мас.ч.): жидкое стекло (по сухому остатку) (100), целлюлозосодержащий наполнитель (90,0-100,0), отвердитель (20,0-50,0), глицерин (0,5-5,0) и воду (40,0-60,0) [5].
Недостатками материала являются его высокие плотность и теплопроводность.
Задачей изобретения является уменьшение массы (а значит и плотности) и теплопроводности, а также снижение водопоглощения теплоизоляционного материала.
Поставленная задача решается тем, что сырьевая смесь для изготовления теплоизоляционного строительного материала, содержащая жидкое стекло, целлюлозосодержащий
наполнитель, отвердитель и воду, согласно изобретению в качестве отвердителя содержит
глицерин и уксусную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.ч.:
жидкое стекло (по сухому остатку)
100
целлюлозосодержащий наполнитель 100-110
уксусная кислота
0,5-3,0
глицерин
0,5-3,0
вода
280-350.
В качестве связующего в сырьевую смесь введено жидкое стекло, преимуществом которого являются доступность, огнестойкость, нетоксичность и низкая стоимость. Исходное жидкое стекло имеет низкую водостойкость и сравнительно невысокие адгезионные
свойства. Возможность разбавления жидкого стекла водой до любой концентрации обеспечивает наиболее полную пропитку волокон силикатным связующим, что повышает их
жесткость и огнестойкость. Высокая химическая активность растворов жидкого стекла
предопределяет, что прочность связи силикатных анионов с поверхностью целлюлозосодержащих частиц обеспечивается не только механическим сцеплением, но и химическим
взаимодействием. Варьирование концентрации жидкого стекла позволяет получать на поверхности частиц слой жидкостекольного связующего определенной толщины, чем определяются свойства материала.
Исходя из этого, было установлено, что наилучшие технологические и эксплуатационные свойства материалу обеспечивает жидкое стекло при разбавлении водой в соотношении 260-280 мас.ч. на 100 мас.ч. жидкого стекла (по сухому остатку). Введение воды
менее 260 мас.ч. на 100 мас.ч. жидкого стекла (по сухому остатку) не обеспечивает полной пропитки целлюлозосодержащего наполнителя связующим, а содержание более 280
мас.ч. не обеспечивает заметного улучшения свойств жидкого стекла и приводит к дополнительному увеличению времени технологической операции - сушки материала.
Для уменьшения плотности и теплопроводности, а также повышения водостойкости
теплоизоляционного материала в сырьевую смесь в качестве отвердителя жидкого стекла
введен водный раствор глицерина и уксусной кислоты. Компоненты выбранного отвердителя доступны, нетоксичны и имеют низкую стоимость.
Введение уксусной кислоты в раствор жидкого стекла в количестве 0,5-3,0 мас.ч. приводит первоначально к образованию устойчивой системы, а затем к постепенному упрочне2
BY 7989 C1 2006.04.30
нию массы, что связано с процессами дегидратации жидкого стекла. Омыление уксусной
кислоты под действием находящейся в растворе щелочи приводит к образованию ацетата
натрия, который выступает в качестве коагулянта. Введение в сырьевую смесь уксусной
кислоты в количестве менее 0,5 мас.ч. недостаточно для полного связывания свободной
щелочи в растворе и приводит к уменьшению водостойкости композиции, росту массы
материала и повышению его теплопроводности, а содержание более 3,0 мас ч. ведет к коагуляции жидкого стекла при приготовлении сырьевой смеси.
Второй компонент отвердителя - глицерин - является в композиции эмульгатором, а
его гидролитическое взаимодействие с жидким стеклом приводит к получению однородной структуры связующего. При содержании глицерина в смеси менее 0,5 мас.ч. снижается прочность и повышается теплопроводность материала, а содержание более 3,0 мас.ч.
приводит, с одной стороны, к снижению водостойкости, а с другой - к повышению теплопроводности и плотности материала.
Введение смеси глицерина и уксусной кислоты в жидкое стекло приводит к моментальной коагуляции последнего. Поэтому используется водный раствор спиртокислотного
отвердителя. Последовательное введение в сырьевую смесь отдельных компонентов (уксусной кислоты и глицерина) не обеспечивает материалу достаточной прочности и водостойкости. Для приготовления отвердителя необходимо взять следующее соотношение
компонентов, мас.ч.:
уксусная кислота
1
глицерин
1
вода
22.
Готовят отвердитель следующим образом. Уксусную кислоту при перемешивании добавляют в воду, после чего в разбавленный раствор вводят глицерин. Раствор тщательно
перемешивают до гомогенного состояния.
Для обеспечения оптимальной вязкости связующего, обеспечивающего наиболее полную
пропитку наполнителя с высокой технологичностью процесса изготовления материала,
учитывающего оптимальные сроки отверждения жидкого стекла, количество отвердителя
в жидком стекле (по сухому остатку) не должно превышать 22 %.
В качестве целлюлозосодержащего наполнителя использовались частицы влажностью
15-25 % и размером частиц 2-2,5 ÷ 5-25 мм. При содержании целлюлозосодержащего наполнителя менее 100 мас.ч. увеличивается плотность и теплопроводность материала, а при
введении наполнителя более 110 мас.ч. снижается прочность и повышается масса образца.
Сырьевую смесь для изготовления теплоизоляционного материала получают следующим образом. Готовят стандартный 55 %-ный водный раствор жидкого стекла. В раствор
жидкого стекла при непрерывном перемешивании вводят приготовленный водный раствор
отвердителя. Приготовленную смесь разбавляют водой, взятой в количестве 1:1 от массы
введенного 55 %-ного водного раствора жидкого стекла. Полученную смесь выдерживают
на воздухе в течение 1 ч. Температура раствора поддерживается в пределах 20-40 °С.
Полученную смесь загружают в смеситель вместе с целлюлозосодержащим наполнителем и производят смешение до полной пропитки волокнистых частиц связующим. Готовую
сырьевую смесь загружают в формовочное устройство и изготавливают теплоизоляционный материал методом горячего прессования при температуре 100-120 °С и давлении
0,05 ± 0,01 МПа. Для ускорения сушки и отверждения можно применять продув горячим
воздухом.
Возможен другой способ изготовления теплоизоляционного материала. Сформованный в виде плиты целлюлозосодержащий наполнитель пропитывают связующим, избыток
удаляют методом вакуумирования и проводят термообработку полученной сырьевой заготовки при температуре 100-120 °С.
Составы композиций конкретного выполнения приведены в табл. 1. Сравнительные
физико-механические свойства теплоизоляционных материалов приведены в табл. 2.
3
BY 7989 C1 2006.04.30
Теплоизоляционный материал по прототипу готовили следующим образом. Жидкое
стекло (ГОСТ 13078-81) разбавляли водой в соотношении 50 мас.ч. на 100 мас.ч. жидкого
стекла (по сухому остатку). После этого в него вводили глицерин и продукт взаимодействия карбоната кальция и уксусной кислоты. Приготовленное связующее тщательно перемешивали с целлюлозосодержащим наполнителем. Полученные из сырьевой смеси
образцы спрессовывали и термообрабатывали при 80-100 °С.
Разрушающее напряжение при изгибе определяли по ГОСТ 17177-71, коэффициент
теплопроводности по ГОСТ 7076-78, водопоглощение определяли весовым методом по
увеличению массы образца после 1 ч. выдержки в воде.
Как следует из представленных данных, теплоизоляционный материал, полученный из
предлагаемой сырьевой смеси, обладает более высокими физико-механическими свойствами, чем известный материал. Так, плотность материала по изобретению на 5-12 % меньше, чем у известного. Разрушающее напряжение при изгибе у предлагаемого материала в
1,8-2,2 раза выше, чем у прототипа. Водопоглощение предлагаемого материала значительно ниже, чем у известного материала в 2,0-2,5 раза. Контрольные примеры 1 и 9 показывают, что выход за заявляемые пределы содержания компонентов приводит к
ухудшению свойств материала. Таким образом, только полное сочетание отличительных
признаков приведет к достижению положительного результата.
Опытные образцы теплоизоляционных плит из предлагаемой сырьевой смеси были
изготовлены на экспериментальной технологической линии НПП "Химремонт" (г. Гомель) и использованы для утепления стеновых панелей хозяйственных сооружений на
ПМК-93 (г. Ветка, Гомельской области), что подтверждает соответствие заявляемого технического решения критерию промышленная применимость.
Источники информации:
1. А.с. СССР 436807, МПК С 04В 43/03, 1974.
2. А.с. СССР 1779677, МПК С 04В 28/26, 1992.
3. А.с. СССР 1010036, МПК С 04В 19/04, 1983.
4. А.с. СССР 1159912, МПК С 04В 28/26, С 04В 16/06, 1985.
5. Патент РБ 4942 С1, МПК С 04В 16/06, 24/02, 28/26, 1999 (прототип).
Таблица 1
Составы сырьевых смесей, мас.ч.
Компоненты
Жидкое стекло
(по сухому остатку)
Целлюлозосодержащий наполнитель:
отходы переработки
древесины
отходы переработки
льна
Уксусная кислота
(ГОСТ 19814-74)
Глицерин
(ГОСТ 6259-75)
Вода
1
Заявляемый состав
4
5
6
2
3
100
100
100
100
100
90
95
100
-
-
-
-
0,3
0,6
0,3
270
9
7
8
100
100
100
100
-
100
105
110
120
100
110
-
-
-
-
0,8
0,8
1,2
1,0
1,5
2,0
3,2
0,5
0,8
0,8
1,2
1,0
1,5
3,0
3,2
280
280
280
290
290
320
350
360
4
BY 7989 C1 2006.04.30
Таблица 2
Свойства теплоизоляционных материалов
Показатель
Прототип
1
Патент
4942 C1 BY
300-340 180
2
3
4
5
6
7
8
170
160
150
165
170
170
175
190
4,5
5,6
7,0
6,8
6,5
6,2
5,8
5,4
4,3
Плотность, кг/м3
Разрушающее напря4,7-6,8
жение при изгибе, МПа
Коэффициент тепло0,10-0,14
проводности, Вт/м⋅К
Водопоглощение, %
90-110
Заявляемый состав
9
0,12 0,06 0,03 0,03 0,035 0,05 0,06 0,07 0,15
90
75
60
65
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
70
80
75
78
87
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
97 Кб
Теги
by7989, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа