Hаповhеhа міhеральhа композиція

Изобретение относится к строительной промышленности, а именно к составам древесноминеральных композиций, которые могут найти широкое применение в производстве негорючих легких конструкционных и теплоизоляционных материалов различного назначения в жилом и техническом строительстве, в агропромышленном секторе. Известна композиция для получения методом прессования жаростойких бетонов (Каменецкий С.П. Перлиты. Свойства, технология и применение. - М.: Госстройиздат, 1963. - С.196 прототип), содержащая, мас.ч.: Жидкое натриевое стекло (товарной концентрации) 600 Кремнефтористый натрий 60 Тонкомолотая неорганическая добавка 175 Вспученный перлит с размером зерен 0 2мм 200. Изделия на основе такой композиции хотя и обладают достаточной прочностью, однако имеют высокую плотность (670 100кг/м3) и соответственно низкие теплоизолирующие свойства характеризуются малым сопротивлением выдергиванию гвоздей или шурупов, что весьма актуально при изготовлении из такой композиции стеновых панелей и блоков, перегородок, заполнителя дверных полотен; требуют для реализации наличия дорогостоящего оборудования - пресса. Задачей настоящего изобретения является повышение механических и теплоизолирующих свойств материалов на основе такой композиции. Поставленная задача достигается тем, что в известной композиции, включающей жидкое стекло, отвердитель жидкого стекла и наполнитель, в качестве отвердителя используют молотые шлаки металлургического (доменные граншлаки), магниевого (шламы электролизного производства магния) или ферросплавного производств, а в качестве наполнителя вспученный перлит и древесные частицы при следующем соотношении компонентов, мас.ч. на 100% вещество: Жидкое стекло 40 - 70 Отвердитель жидкого стекла 30 - 60 Вода, привносимая с товарным жидким стеклом 80 - 140 Вспученный перлит 44 - 149,94 Древесные частицы 16,66 - 176 Мочевина или тиомочевина 0 - 3,5 Используемый в предлагаемом техническом решении вспученный перлит производится крупнотоннажно по ТУ 21 УССР 391 - 86, в частности Жулянским цехом производственного предприятия "Укрсантеплоизоляция" г.Киева, аналогичным предприятием в г.Бровары Киевской обл. и представляет собой сыпучий белый легкий материал различного гранулометрического состава с содержанием элементов, в пересчете на окислы, мас.%: SiO2 62,0 - 77,26 Al2O3 11,37 - 18,65 Fe2O3 0,14 - 3,76 CaO 0,1 - 3,8 SO3следы 0,48 K2O + Na2O 1,97 - 9,37 MgO 0,03 - 2,61 Причем соотношение окислов в перлите колеблется в зависимости от месторождения. Используемое в композиции жидкое стекло (натриевое или калиевое) помимо реакций с окислами молотых граншлаков доменного производства, шламов электролизного производства магния и древесных частиц (что подробно описано в положительных решениях по заявкам №4658670/31 - 05 и №4778448/33), может вступать в химическую реакцию также с окислами, содержащимися в перлите или в шлаках ферросплавного производства (в частности, с Al2O3, MgO, MnO, FeO, Fe2O3, CaO) с образованием силицидов металлов (железа, алюминия, кальция, магния, марганца), обуславливая повышенные прочностные взаимодействия на границе раздела "наполнитель - связующее". Катион SO3-, связывая ион натрия или калия жидкого стекла, способствует выделению ксерогеля кремниевой кислоты по схеме Выделившаяся кремниевая конденсируется по схеме кислота с образованием пространственного неорганического скелета. Вся гамма реакций, протекающих в системе, и только в заявляемом соотношении компонентов, позволяет получать более прочные легкие и теплые материалы и изделия методом беспрессового формования. В настоящее время вспученный перлит используется в основном как адсорбент в сахарной промышленности; частично как добавка в штукатурные растворы с целью повышения ее звукоизоляционных свойств (1, с.198). Для подтверждения заявляемого технического решения были изготовлены и испытаны образцы разных материалов. При этом использовали следующие материалы и реактивы: - в качестве древесного наполнителя - стружку смешанных пород постоянного состава фракции 10/5 и 5/0 с влажностью 4мас.%, получаемую из отходов деревообрабатывающих производств, дровяной древесины, технологической щепы, отходов фанерного, мебельных и др. производств; - в качестве неорганического наполнителя вспученный перлит Арагацкого (Армения) и Закарпатского (Украина) месторождений с дисперсностью частиц 0 - 2мм (плотностью 70кг/м3 и 5 - 10мм (плотностью 120кг/м3) производства ПО "Украсахтехэнергоремонт" Госагропрома Украины, выпускаемый по ТУ 21 УССР 391 - 86; - в качестве связующего: жидкое стекло - водный раствор жидкого натриевого стекла по ГОСТ 13073-81 с силикатным модулем 3,2, плотностью 1,4 кг/см3, сухим остатком 33,27% масс.; - водный раствор жидкого калиевого стекла по ОСТ 21-3-80, плотностью 1,3г/см3, силикатным модулем 3,1 и сухим остатком 40% масс.; - в качестве отвердителей жидкого стекла; - кремнефтористый натрий по ТУ 609 - 1461 76; - мочевина по ГОСТ 6691 - 77; - тиомочевина по ГОСТ 6344 - 73; - молотый доменный гранулированный шлак Днепропетровского металлургического завода фракционного состава, мас.%: SiO2 36,5 MnO 0,2 S 1,5 CaO 47,96 MgO 8,1 Al2O3 7,4 FeO 0,21 Основность 1,03 Итого 100,0 молотые шламы электролизного производства магния Калушского магниевого завода фракции 100 - 300мкм, окисного состава, мас.%: MgO 30,0 MgCl2 25,5 SO41,2 Fe2O3 1,0 CaCl2 1,0 Углерод (C) 10,5 Прочие 30,8 Итого 100,0 молотые шлаки ферросплавного производства (силикомарганца) окисного состава, мас.%: CaO 15,0 - 23,0 SiO2 43,0 - 48,0 MgO 2,0 - 5,0 Аl2O3 0,8 - 9,2 FeO 0,8 - 1,0 MnO 9,0 - 21,0 Fe2O3 0 - 1,0 S 1,0 - 2,0 P 0 - 1,0 Итого 100,0 Соотношение окислов и элементов в шлаках таково, что в сумме оно составляет 100%. - в качестве тонкомолотой неорганической добавки использовали просев через сито 0,08 вспученного перлита (Арагацкого месторождения) фракции 0 - 2мм. Технология приготовления наполненной минеральной композиции как по прототипу, так и по заявляемому техническому решению заключалась в том, что сначала в лабораторном смесителе в течение 5 - 10мин смешивают рецептурное количество товарного жидкого стекла и древесных частиц. Затем в полученную смесь добавляют рецептурное количество сыпучих компонентов (вспученный перлит и кремнефтористый натрий или молотые шлаки в сочетании с мочевиной или тиомочевиной или без них). Смесь перемешивают до достижения однородности распределения сыпучих 3 - 6мин. Такой технологический прием позволяет избежать высаждение дискретных частиц сыпучих компонентов из раствора жидкого стекла и обеспечивал при перемешивании равномерное распределение и адсорбцию твердых частиц на смоченной жидким стеклом поверхности древесной частицы. Приготовление композиций по прототипу идентично. Заявляемая совокупность свойств иллюстрируется примерами. Изготовление образцов блочных материалов (по прототипу и опытных) осуществляли по следующей технологии. Пример 1. Древесно-клеевую композицию по рецептуре 3 табл.1 готовят путем смешения в течение 5мин. в лабораторном смесителе расчетного количества жидкого стекла с древесной стружкой с последующим введением и перемешиванием в течение 10мин рецептурного количества вспученного перлита и отвердителя жидкого стекла (молотых шлаков доменного производства). Затем полученную перлито-древесно-клеевую массу помещают на поддон и уплотняют в формы с внутренними размерами 10 ´ 10 ´ 10см и 5 ´ 20 ´ 20см. Массу уплотняют в формах вручную или вибрированием в течение 2 - 3мин. до полного ее заполнения. Предварительно внутренние стенки формы и поддон смазывают антиадгезионным составам или защищают антиадгезионными пленочными или листовыми материалами. После уплотнения заполненную перлитодревесно-клеевой массой форму помещают в термошкаф и выдерживают при 95 - 100°C в течение 24 час. Затем форму освобождают от готового изделия и выдерживают изделие до испытания в комнатных условиях 24 часа. Испытания полученных образцов блочных материалов осуществляли по следующим показателям: - плотность в кг/м3; - прочность на сжатие в МПа на образцах 10 ´ 10 ´ 10см по ГОСТ 10180 - 88; - сопротивление выдергиванию шурупов в н/мм на образцах 10 ´ 10 ´ 10см по ГОСТ 10637 88; - водоразбухание по толщине за 24 часа при 20°C в дистиллированной воде в % по ГОСТ 10634 - 88; - коэффициент температуропроводности на образцах 5 ´ 20 ´ 20см по ГОСТ 7076 - 87; потери массы при испытании на огнестойкость по методу "огневой трубы" на образцах 10 ´ 1 ´ 1см (Селькевич А.А., Полубояринов О.И., Щедрова В.И. и др. Консервирование древесины. - Л.: 1971. - С.82). В табл.1 приведены рецептуры составов перлито-древесно-клеевых композиций для получения на их основе блочных материалов беспрессовым методом, в табл.2 - физикомеханические свойства получаемых блочных материалов. Номера опытов в табл.1 и 2 идентичны. Анализируя полученные экспериментальные данные видим, что во всех случаях опытные образцы по физико-механическим характеристикам превышают показатели для образцов, приготовленных по рецептуре прототипа. В частности прочность на сжатие опытных образцов составляет 1,3 - 2,0МПа против 0,89МПа для базового варианта (повышение прочности на 46 - 124%), сопротивление выдергиванию шурупов 0,1 - 0,27н/мм против 0,0н/мм для базового варианта (повышение на 100 - 270%), коэффициент температуропроводности 0,08 0,093ккал/м.ч.°C (повышение на 33 - 50%), что свидетельствуето более лучших теплозащитных свойствах. На основании заявляемой композиции можно изготовлять беспрессовым методом блочные материалы практически любой толщины и размеров. Изобретение создано в связи с проведением работ по теме: "Отработка экологически чистых технологий в производстве искусственных древесных материалов" и выполняемой по свободному плану в отраслевой лаборатории искусственных древесных материалов Днепропетровского химико-технологического института. Внедрение данного технологического решения предполагается на хоздоговорных началах в НПП "КВК" при Днепропетровском металлургическом заводе с использованием отходов опилок и стружек, а также доменного шлака.