CS230630B1 - Vápenatokřemičitý prvek s disperzní vláknitou výztuží - Google Patents

Description

(54) Vápenatokřemičitý prvek s disperzní vláknitou výztuží

Vynález se týká vápenatokřemičitého prvku s disperzní vláknitou výztuží. Pro tepelně izolační či konstrukčně isolační účely se běžně používají materiály připravované hydroteraálnín zpracováním směsi vápenaté a křemičité složky a sestávající převážně z vodnátých křeničitanů vápenatých. Jakostní výrobky o vysoké tepelné odolnosti a dobrých fyzikálně-mechanických vlastnostech se vyznačují strukturou tvořenou v podstatě mlkrokrystelickýnl hydrosilikáty toberaoriten 5 CaO. 6 SiOg. 5 HgO, xonotlitea 5 CaO. 5 SiOg. HgO nebo jejich saěseai.

Vyrábějí se v různých objemových hmotnostech vzhledem k požadované funkci, kterou aají plnit. Poulítají se při konstrukci tepelných agregátů, jako pecí, sušáren, reaktorů, pro Izolaci průmyslových seřízení, ve slévárenství neželezných kovů, dále při stavbě lodí, ve stavebnictví a řadě dalších oborů. Jsou použitelné pro pracovní teploty 600 °C až 1 050 °C.

Tepelná odolnost a tím i mezní teploty, při nichž je možno výrobky používat, je určována především typem kalciuahydrosilikátu, tvořícího převážný podíl hmoty výsledného výrobku. Obsahují-li výrobky převážně toberaorit o složení 5 CaO . 6 SiOg. 5 HgO,-lcterý je charakterizován poměrně značnýa obsahem vázané vody, podléhají při působení teplot nad cca 650 °C značnýa zněném, vykazují nadaěrné smršťování a tvorbu trhlinek. Naproti toau xonotlit je kalciuahydroailikát o složení 5 CaO . 5 SiOg. HgO, jenž obsahuje v molekule přibližně pětkrát aáně vody ve srovnání s toberaoriten. V důsledku podstatně menšího množství vody, vázaně v mřížce xonotlitu, jakož i vláknité struktury vykazují výrobky na bázi xonotlitu vysokou objoaovou stálost, nízké smrštění a odolávajíc poašrně dobře teplotám přibližně až kolem 1 000 °C.

i

Vláknitou výztuž tvoří vlákna odolná v alkalickém prostředí, která udělují výrobku po230630 žadované vlastnosti jako je odolnost proti praskání a tvorbě trhlin, nízké smrštění ej. Obvykle se pro tyto účely používá dobře rozvolněný asbest vhodných tříd. V technologii přípravy prvků metodou filtračního lisování se dříve pracovalo rovněž s emozitovým asbestem, avšak pro jeho prokázanou Škodlivost se od něj upustilo. Z hygienických důvodů a vzhledea k nutnosti dovozu je snaha obsah asbestu v daných prvcích oaezit, případně zcela vyloučit.

Aby se váak zaaezilo zhořčení důležitých parametrů jako je pevnost, zejména po tepelném ošetření, teplotní odolnost, hodnoty smrštění a dalěí, je třeba asbest nahradit disperzní výztuži, jež vedle odolnosti v alkalickém prostředí bude vykazovat dobré armovací a další požadované vlastnosti, Z hlediska odolnosti,. funkčních vlastností při technologických operacích přípravy předreagované směsi a filtračního formování, jakož i výztužného efektu, poměrně dobře vyhovuje buničina. li některých druhů technických buniěin však, pravděpodobně v souvislosti s obsahem doprovodných látek, použitou technologií zpracování Si druhem zpracovávaných dřevin, dochází k ovlivňování fázového složení novotvarů vznikajících při termálním procesu, jakož i stupně vývinu fází, což opět odvisí od výchozích surovin, jmenovitě použité křemičité složky.

Uvedené nedostatky jsou odstraněny u vápenokřemičitého prvku podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává ze směsi vápna a křemičité složky, které jsou ve vzájemném poměru 0,7 ku 1,0 až 1,1 ku 1,1 a dále z I až 12 hmotnostních % buničiny, s výhodou dlouhovláknité sulfátové buničiny s vysokým stupněm delignifikace, a z 0,1 až 8 hmotnostních % hydroxidu hořečnatého, přičemž procentní údaje se vztahují na hmotnost směsi vápna a křemičité složky.

Prvek může dále obsahovat do 10 hmotnostních % chrysotilového asbestu, případně do 15 hmotnostních % portlandského cementu. Jako křemičitou složku je možno použít diatomit, úlety z metalurgických procesů výroby křemíku nebo ferrosilicia, mletý písek nebo jejich směsi. Vápenatou složku může tvořit pálené vápno nebo vápenný hydrát.

Výhodou vápenatokřemičitého prvku podle vynálezu je podstatně snížený, případně zcela vyloučený obsah asbestu, představujícího dovozní artikl, který je ve funkci armovacího materiálu nehrazen ekonomicky srovnatelnou tuzemskou technickou buničinou. Je vhodná použit sulfátovou buničinu z dlouhovláknitých dřevin, u níž je, vzhledem k procesu přípravy vařením ve směsi hydroxidu a sirníku sodného, předpoklad, že v přítomnosti hydroxidu vápenatého nedojde k dalšímu odbourání hemiceluloz a ligninu e extrakci látek, jež by mohly větší měróu nepříznivě ovlivňovat fázové složení a vývin novotvarů při hydrotermélním ošetření.

Sulfitová buničina je méně vhodná pro daný účel svojí zbytkovou kyselostí a větším sklonem k pěnění. Navíc jsou vlákna sulfátové buničiny pevnější a pružnější, než-li u sulfitová buničiny. Přítomnost hydroxidu hořečnatého dále potlačuje sklon k tvorbě gelovitých.hydrosilikátů v přítomnosti některých druhů technických buničin a podporuje tvorbu tepelně odolnějších krystalických fází, zejména xonotlitu, za předpokladu použití křemičité složky o dostatečné čistotě. Je výhodné zavádět hydroxid hořečnetý do výchozí směsi použitím vápna o odpovídajícím obsahu MgO.

Z hlediska zpracování výchozí vodné suspenze složek, včetně omezení sklonu k sedimentaci v průběhu předreagování a formováni, jakož i ovlivnění výsledných fyzikálně-mechanických vlastností hotového výrobku dobrým zakotvením vláken v hydrosilikátové matrici je účelné zvětšit specifický povrch fibrilací vláken buničiny mletím alespoň na 20 °SR (stupně Schopper-Rieglera). Je třeba přitom dbát, aby současně nedocházelo k nadměrnému kráceni vláken. Asbest se předem podrobí rovněž dobrému mechanickému rozvolněníj u výrobků, v nichž je obsah asbestu nežádoucí, je možno jeho přísadu zcela vypustit.

Postupuje se příkladně tak, že se pálené vápno obsahující odpovídající množství MgO nejprve vyhasí ze intenzivního míchání a po cca 30 minutách se mísí s vodnou suspenzí kře3 mičité složky, mleté buničiny a případně rozvolněným asbestem. Množství vápna a křemiSité složky se volí tak, aby se dosáhlo potřebného aolárního poměru CeO : SiOg. Výchozí suspen-¹ ze složek se vyhřívá po dobu 1 až 3 hod. za občasného míchání na teplotu cca 95 °C, po tomto předreagování se gelovltý produkt odvodní v sítovém armovacím zařízení a lisuje ne konečný tvar. Odformované prvky se pak podrobí autoklávování při tlaku nasycené vodní páry 1,0 až 1,5 Mřa a izotermní výdrži 8 až 10 hod. Po autoklávování se výrobky vysouší e případně povrchově upravují.

Příklady

1. 21 hmot. dílů jemně mletého vápna s obsahem 1,8 hmot. % Itgf) se vyhasí za ihtenzívnlho míchání v cca pětinásobném množství vody. Po určité době odležení - cca 30 minut - se vyhašené vápno vnese do suspenze 45 hmot. dílů diatomitu a 5 dílů úletu z výroby krystalického křemíku, přidá se 7 hmot. dílů chryzotilového asbestu a 3,5 hmot. dílů sulfátové buničiny z jehličin, mleté na 22 °SR, vše ve 2 000 hmot. dílech vody. Směs se vyhřívá 3 hod. na 95 °C za občasného promíchání, nato se odvodní, mokrý koláč se vylisuje tlakem MPa 0,8 a autoklávuje při tlaku 0,8 MPa a době izotermňí prodlevy 7 hodin. Výsledná deska ss suší při 115 °C na obsah vlhkosti cca 3 %. Objemová hmotnost výsledné desky činila 345 kg/m^, pevnost v tahu za ohybu 2,0 MPa, po 2 hod. vyhřívání na 650 °C 0,85 MPaj smrštění činilo 1,8 %.

2. 53 hmot. dílů páleného, jemně mletého vápna s obsahem 6,1 hmot. $ MgO se vyhasí za intenzivního míchání jak uvedeno v příkladě 1 a vnese do suspenze 36 dílů diatomitu a 36 dílů křemičitého úletu; přidá se 8,7 hmot. dílů sulfátové buničiny mleté na 25 °SR,

6,2 hmot. dílu chryzotilového asbestu a doplní vodou na 3 000 obj. dílů. Suspenze se vyhřívá 2,5 hod. na 97 °C, odvodní v sítovém odsávacím zařízení a mokrý koláč vylisuje tlakem 0,75 MPa. Autoklávuje se 8 hod. při 0,9 MPa a výsledné desky suší při 120 °C na obsah vlhkosti 3 hmot. %.

Objemová hmotnost výsledné desky činila 321 kg/m , pevnost v tahu za ohybu 1,5 MPa, po vyžíhání (2 hod. při 650 °C) 0,63 MPa.

3. Postupuje se jako v příkladu 2, jako vláknitá složka se přidá pouze 11,2 hmot. dílu sulfátové buničiny, bez přísady asbestu. Objemová hmotnost výsledné desky činila 343 kg/m^, pevnost v tahu za ohybu 0,93 MPa, po vyžíhání 0,51 MPa.

4. 36,3 hmot. dílu páleného vápna s obsahem 1,8 hmot. % MgO se vyhasí jako v přikladu 1 a vnese do suspenze 37,1 hmot. dílů úletu z výroby krystalického křemíku; přidá se 6,6 dílu sulfátové buničiny, mleté na 21 °SR a doplní vodou na 1 400 obj. dílů. Vyhřívá se 2 hod. na 95 °C, odvodní v sítovém odsávacím zařízení a mokrý koláč se po vylisování tlakem 0,7 MPa autoklávuje 8 hod. při 1,2 MPa, výsledná deska se suší při 120 °C. Objemová hmotnost desky činila 315 kg/m^, pevnost v tahu za ohybu 1,9 MPa, po vyžíhání - 2 hod. při 950 °C - 0,72 MPa.

5. 37 hmot. dílů jemně mletého vápna s obsahem 2,3 hmot. % MgO se vyhasí za intenzivního míchání v cca pětinásobném přebytku vody, přidá se 52 hmot. dílů diatomitu, 7 hmot. dílů sulfátové buničiny mleté na 30 °SR a 5 hmot. dílů portlandského cementu. Doplní se 1 000 hmot. dílů vody a po promíchání se suspenze odvodní a vylisuje tlakem 0,15 MPa. Odformovaná deska se autoklávuje tlakem 1,0 MPa při izotermní prodlevě 7 hodin. Objemová hmotnost vysušené desky při 115 °C činí 850 kg.m^-^, pevnost v tahu za ohybu 7,0 MPa.

Použití vápenatokřemičitých prvků s disperzní výztuží dle vynálezu je pro účely tepelné izolace za zvýšených teplot a jako polokonstrukční i konstrukční materiál. V posledním případě je účelné v technologickém procesu přípravy vypustit operaci předreagování směsi, jež vede k výrobkům o nižší objemové hmotnosti.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Vápenatokřemičitý prvek s disperzní vláknitou výztuží, vyznačující se tím, že sestává ze směsi vápna a křemičité složky, které jsou ve vzájemném poměru 0,7 ku 1,0 až 1,1 ku 1,0 a dále z 1 až 12 hmptnostních % buničiny, s výhodou dlouhovláknité sulfátové buniěiny s vysokým stupněm delignifikace, a z 0,1 až 8 hmotnostních % hydroxidu hořeěnaté ho, přičemž procentní úd&je se vztahují no hmotnost směsi vápna a křemičité složky.
2. 2. Vápenatokřemičitý prvek podle bodu 1, vyznačující se tím, že obsahuje do 10 hmotnostních % chrysotilového p.sbestu.
3. 3. Vápenatokřemičitý prvek podle bodů 1 nebo 2, vyznačující se tím, že obsahuje do 15 hmotnostních % portlandského cementu.