Композиція для отримання спученого зернистого матеріалу для теплоізоляції на основі рідкого скла

Реферат: Композиція для отримання спученого зернистого матеріалу для теплоізоляції на основі рідкого скла. Додатково в композицію вводиться інтеркалірований графіт, який спучується за температури 160-200 °С. UA 88460 U (54) КОМПОЗИЦІЯ ДЛЯ ОТРИМАННЯ СПУЧЕНОГО ЗЕРНИСТОГО МАТЕРІАЛУ ДЛЯ ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЇ НА ОСНОВІ РІДКОГО СКЛА UA 88460 U UA 88460 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до зернистих газонаповнених матеріалів на основі неорганічного полімеру - рідкого скла, отриманих шляхом термічного спучування, які мають підвищену термостійкість та можуть бути використані у виробництві матеріалів, призначених для теплоізоляції житлових і виробничих споруджень, виробничого устаткування й трубопроводів, а також великогабаритного транспорту. Такі матеріали відрізняються екологічною і пожежною безпекою, а особливості їх пустотної структури обумовлюють стабільність властивостей при тривалій експлуатації. Відомий спучений силікатний матеріал, для виготовлення якого змішують, мас. %: рідке скло 47-92, подрібнений піносилікат 5-18, тонкоподрібнений мінеральний наповнювач 0,1-43, олеїнову кислоту 0,02-0,04, насичений водний розчин цукру 0,4-1,0, воду 0,6-2,0, отриману суміш гранулюють в екструдері, гранули підсушують на повітрі протягом 2 годин або в сушарці за температури не більш 100 °C протягом 30 хв, укладають в перфоровану металеву форму і спучують в печі СВЧ при 400-500 °C протягом 30-80 хв. [RU (11) 2173674 (13) С2, 7 С04В 28/26, С04В 111/20. Состав и способ получения вспученного силикатного материала]. Основним недоліком такого матеріалу є складна технологія його отримання та багатокомпонентний склад композиції, а також висока температура та тривалість спучування гранул. Відомі два типи спучених зернистих матеріалів на основі рідкого скла - склопор (грубозернисті матеріали, розмір зерен яких становить більше 5 мм) та силіпор (дрібнозернисті матеріали, розмір зерен яких становить 0,1-5 мм). Схема технологічного процесу одержання склопору полягає у наступному: суміш рідкого скла з мінеральним наповнювачем та гідрофобізуючою добавкою готується у змішувачах вертикального типу. Після досягнення однорідності вона перекачується у видатковий бак, потім у гранулятори і далі через фільєрну пластину самопливом у вигляді крапель надходить у ванну гранулятора, заповнену розчином хлористого кальцію. Гранули, що утворилися, осідають на сітку конвеєра й виносяться нею в приймальний пристрій гранулятора, з якого безперервним потоком через пересипний пристрій попадають у сушильний барабан. У сушильному барабані гранули висушуються за температури 85 – 90 °C впродовж 20-10 хв, до вологості 27 – 30 % і надходять по трубопроводу у видатковий бункер печі киплячого шару для спучування, що здійснюється за температури 350-500 °C впродовж 1-3 хв. При одержанні силіпору грануляція рідкоскляної суміші здійснюється шляхом її розпилювання в баштовій сушарці. У цьому випадку грануляція й спучування сполучаються в одній операції. Спучування грануляту відбувається за рахунок випаровування зв'язаної води, що міститься в рідкому склі [Кулешов И.В., Торнер Р.В. Теплоизоляция из вспененных полимеров. - М.: Будиздат, 1989. - 196 с.]. Для реалізації технологічної схеми отримання склопору необхідна дорога стаціонарна установка. Отримані гранули склопору мають великий діаметр (більше 5 мм), що негативно відбивається на міцнісних показниках. Недоліком технології отримання силіпору є те, що у гранулах, що спучуються міститься забагато води (більше 40 %), а це приводить до їх розтріскування або до утворення великих пор з тонкими неміцними перегородками. Найбільш близьким до заявлюваної корисної моделі за технічною суттю та досягнутому ефекту є спучений зернистий матеріал для теплоізоляції на основі рідкого скла [Патент на корисну модель № 72198, МПК С04В 28/26, C08J 9/16, В29С 44/54. Склад та спосіб отримання спученого зернистого матеріалу для теплоізоляції на основі рідкого скла / Римар Т.Е. U201201018; заявл. 31.01.2012; опубл. 0.08.2012, Бюл. № 15]. За даним способом отримання спученого зернистого матеріалу відбувається з використанням мобільної установки, що складається з генератора, компресора та фарборозпилювача. Технологія отримання спіненого зернистого матеріалу полягає у приготуванні суміші рідкого скла з мінеральним наповнювачем та розпилюванні її за допомогою фарборозпилювача у ванну з стверджуючим розчином, де краплі утворюють гранули (бісер) із зміцненим поверхневим шаром, витримки гранул у розчині, попередньої їх сушки на повітрі та спучуванні в печі СВЧ. В основу корисної моделі поставлена дана технологія отримання спученого зернистого матеріалу для теплоізоляції на основі рідкого скла, а запропонована композиція для його отримання відрізняється тим, що в композицію вводиться інтеркалірований графіт, який спучується за температури 160-200 °C, що дозволяє майже вдвічі зменшити дійсну щільність гранул не зменшуючи їх міцності. Технологія отримання зернистого теплоізоляційного матеріалу полягає у наступному: спочатку готується суміш рідкого скла з мінеральним наповнювачем та інтеркалірованим графітом у ємності для змішування. Потім вона завантажується у фарборозпилювач і за 1 UA 88460 U 5 10 15 20 допомогою пістолета - розпилювача через форсунку певного діаметра проводиться розпилювання суміші у ванну з стверджуючим розчином хлористого кальцію, густина якого 3 повинна бути 1,29-1,35 г/см . Потрапляючи в отверджуючий розчин, краплі утворюють гранули (бісер) із зміцненим поверхневим шаром, що представляє собою кремнегель, що містить адсорбований оксид кальцію. Зміцнення верхнього шару гранул в отверджуючому розчині відбувається в часі й залежить від температури розчину. Оптимальним параметром формування гранул з міцним поверхневим шаром є 40-хвилинне перебування їх в отверджуючому розчині за температури розчина 20 – 30 °C. Після витримки гранул у розчині проводиться їхня попередня сушка на повітрі впродовж 24 годин. Наступна сушка, спучування й твердіння гранул відбувається в печі СВЧ протягом 6-8 хвилин при потужності 800 Вт, яка відповідає температурі 200 – 220 °C. Як мінеральний наповнювач при виготовленні гранул був використаний каолін. Кількість каоліну, що вводиться у композицію, підбиралася таким чином, щоб надати системі в'язкість необхідну для пропускання її через форсунку певного діаметра. Корисну модель ілюструють приклади запропонованих композицій, рецептури яких представлені в таблиці 1. Основні фізико-механічні показники спученого зернистого теплоізоляційного матеріалу представлені в таблиці 2. 2 UA 88460 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Приклад 1. Готують композицію, яка містить 100 мас.ч. рідкого скла та 8 мас.ч. каоліну. Потім ця суміш завантажується у фарборозпилювач і за допомогою пістолета-розпилювача через форсунку діаметром 2,5 мм проводиться розпилювання її у ванну з розчином хлористого кальцію. Потрапляючи в розчин, краплі утворюють гранули, вони перебувають у розчині 40 хвилин за 95 On температури розчину 20-30 °C. Після витримки гранул у розчині о проводиться їхня попередня сушка на повітрі впродовж 24 годин. Наступна сушка, спучування й твердіння гранул відбувається в печі СВЧ. Як видно з наведених в таблиці 2 даних, гранули без інтеркалірованого графіту відрізняються найвищою дійсною щільністю, решта показників в них тримається на рівні гранул з інтеркалірованим графітом. Приклад 2. Готують композицію, яка містить 100 мас.ч. рідкого скла, 8 мас.ч. каоліну та 1 мас.ч. інтеркалірованого графіту. Потім ця суміш завантажується у фарборозпилювач і за допомогою пістолета-розпилювача через форсунку діаметром 2,5 мм проводиться розпилювання її у ванну з розчином хлористого кальцію. Потрапляючи в розчин, краплі утворюють гранули, вони перебувають у розчині 40 хвилин за температури розчину 20-30 °C. Після витримки гранул у розчині проводиться їхня попередня сушка на повітрі впродовж 24 годин. Наступна сушка, спучування й твердіння гранул відбувається в печі СВЧ.Гранули, виготовленні за рецептурою 2, мають найнижчі показники насипної щільності, сорбційної вологості та водопоглинення у порівнянні з рецептурами 3 і 4, дійсна щільність в них також низька. Приклад 3. Готують композицію, яка містить 100 мас.ч. рідкого скла, 8 мас.ч. каоліну та 2 мас.ч. інтеркалірованого графіту. Потім ця суміш завантажується у фарборозпилювач і за допомогою пістолета-розпилювача через форсунку діаметром 2,5 мм проводиться розпилювання її у ванну з розчином хлористого кальцію. Потрапляючи в розчин, краплі утворюють гранули, вони перебувають у розчині 40 хвилин за температури розчину 20-30 °C. Після витримки гранул у розчині проводиться їхня попередня сушка на повітрі впродовж 24 годин. Наступна сушка, спучування й твердіння гранул відбувається в печі СВЧ. Такі гранули мають дещо нижчі показники дійсної щільності у порівнянні з рецептурою 2, однак значення сорбційної вологості та водопоглинення в них значно підвищується. Приклад 4. Готують композицію, яка містить 100 мас.ч. рідкого скла, 8 мас.ч. каоліну та 3 мас.ч. інтеркалірованого графіту. Потім ця суміш завантажується у фарборозпилювач і за допомогою пістолета-розпилювача через форсунку діаметром 2,5 мм проводиться розпилювання її у ванну з розчином хлористого кальцію. Потрапляючи в розчин, краплі утворюють гранули, вони перебувають у розчині 40-хвилин за температури розчина 20-30 °C. Після витримки гранул у розчині проводиться їхня попередня сушка на повітрі впродовж 24 годин. Наступна сушка, спучування й твердіння гранул відбувається в печі СВЧ. Гранули, виготовлені за рецептурою 4, мають найнижчі показники дійсної щільності, у порівнянні з рецептурами 2 і 3, але і найвищі показники сорбційної вологості та водопоглинення. Збільшення кількості інтеркалірованного графіту від 1 до 3 мас. ч. не приводить до значного зменшення дійсної щільності матеріалу (як видно з табл. 2), але приводить до збільшення сорбційної вологості і водопоглинання, отже оптимальна кількість інтеркалірованного графіту становить 1 мас.ч. (рецептура 2). Такі гранули можуть використовуватися як насипна теплоізоляція, або надходить на подальшу переробку у вироби (блоки). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 Композиція для отримання спученого зернистого матеріалу для теплоізоляції на основі рідкого скла, яка відрізняється тим, що в композицію вводиться інтеркалірований графіт, який спучується за температури 160-200 °C, що дозволяє майже вдвічі зменшити дійсну щільність гранул, не зменшуючи їх міцності, композиція містить, мас. ч.: рідке скло 100 каолін 5 інтеркалірований графіт 1. 3 UA 88460 U Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4