CS271021B1

CS271021B1 - Structural insulation element

Info

Publication number: CS271021B1
Application number: CS883277A
Authority: CS
Inventors: Eduard Ing Csc Rovnanik; Lubomir Ing Lejsek; Oldrich Ing Csc Hoffmann; Stefan Ing Jankovic; Julius Sebo
Original assignee: Rovnanik Eduard; Lejsek Lubomir; Oldrich Ing Csc Hoffmann; Stefan Ing Jankovic; Julius Sebo
Priority date: 1988-05-16
Filing date: 1988-05-16
Publication date: 1990-08-14
Also published as: CS327788A1

Abstract

As a substitute for asbestos-cement product a lime-silicon element is designated for consisting of a mix of lime and silicon composition in a mutual molar ratio of calcium oxide and silicon dioxide of 0.7 up to 1.1 and then 1 up to 12 mass % of pulp and between 1 up to 25 mass % of dispersion additives. These additives further improving properties of the given product can be represented by milled mica with particle size up to 2 mm or wollastonite or titanium dioxide or mix of the aforesaid additives. The element can also contain up to 8 mass % of alkali-resistant glass fibres.

Description

Vynález se týká konstrukčně izolačního prvku s disperzní výztuží.The invention relates to a structurally insulating element with dispersion reinforcement.

Jsou známy tepelně izolační a konstrukčně izolační materiály, připravované hydrotermálním zpracováním směsí vápenaté a křemičité složky a sestávající v podstatě z vodnatých křemičitanů vápenatých. Obvykle obsahují tyto hmoty určitý podíl vláken, plnících výztužnou funkci a v případě dosud používaného azbestu přispívajících ke zlepšení tepelně izolačních vlastností. Jsou používány v rozsahu pracovních teplot přibližně 600 až 1 000 C jako izolačně konstrukční materiál tepelných agregátů, pro izolaci průmyslových zařízení, ve slévarenství neželezných kovů, dále při stavbě lodí, ve stavebnictví a v řadě dalších oborů. V souvislosti se všeobecnou tendencí eliminovat používání azbestu vzhledem к jeho zjištěné hygienické závadnosti je snaha obsah azbestu v daných prvcích omezit, případně jej zcela nahradit jinými vlákny, které vedle odolnosti v alkalickém prostředí budou vykazovat dobré armovací a další požadované vlastnosti. Jako náhrada byla navržena skleněná vlákna připravená ze sklovin, odolávajících působení alkalického prostředí. Skleněná vlákna však nevykazují potřebné technologické vlastnosti pro formování prvků technologií filtračního lisování, jako retenční schopnost apod. Z hlediska odolnosti, funkčních vlastností při technologických operacích přípravy předreagované směsi a jejího dalšího zpracování, jakož i výztužného efektu poměrně dobře vyhovuje buničina. Výsledné výrobky vykazují však v určitých podmínkách, zejména při zvýšeném tepelném namáhání spojeném s degradací přítomných vláken buničiny, nežádoucí objemové změny. Rovněž tepelně technické vlastnosti těchto výrobků, jako součinitel tepelné vodivosti a přestup tepla se rozkladem přítomné buničiny zhoršují. Je proto žádoucí zlepšit dále stabilitu a tepelné vlastnosti bezazbestových vápenokřemičitých prvků s obsahem buničiny, jako disperzní výztuže, při zvýšených teplotách.Thermally insulating and structurally insulating materials prepared by hydrothermal treatment of a mixture of calcium and siliceous components and consisting essentially of aqueous calcium silicates are known. Usually these materials contain a certain proportion of fibers fulfilling the reinforcing function and, in the case of asbestos used so far, contributing to improving the thermal insulating properties. They are used in the temperature range of approximately 600 to 1000 C as insulating material of thermal aggregates, for insulation of industrial equipment, in non-ferrous metal foundry, in shipbuilding, in construction and in many other fields. In connection with the general tendency to eliminate the use of asbestos due to its identified hygienic defects, the effort is to reduce the asbestos content in the elements or to replace it completely with other fibers which, in addition to their resistance in alkaline environment, will exhibit good reinforcing and other required properties. Alkaline-resistant glass fibers have been proposed as replacements. However, the glass fibers do not possess the necessary technological properties for forming elements of filter press technologies, such as retention ability, etc. Pulp is relatively well suited in terms of durability, functional properties in the technological operations of preparing the pre-reacted mixture and its further processing as well as the reinforcing effect. However, the resulting products exhibit undesirable volume changes under certain conditions, in particular with increased thermal stress associated with degradation of the pulp fibers present. Also, the thermal properties of these products, such as the thermal conductivity coefficient and the heat transfer, deteriorate by the decomposition of the pulp present. It is therefore desirable to further improve the stability and thermal properties of the asbestos-free pulp-containing elements as dispersion reinforcement at elevated temperatures.

Uvedené nedostatky jsou odstraněny и konstrukčně izolačního prvku podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává ze směsi vápenaté a křemičité složky, jejíž složky jsou ve vzájemném molárním poměru oxidu vápenatého ku oxidu křemičitému 0,7 až 1,1 a obsahuje 1 až 12 hmot. 4 buničiny a 1 až 25 hmot. 4 disperzních přísad, vztaženo na hmotnost směsi křemičité a vápenaté složky. Prvek může dále obsahovat do 8 hmot. 4 skleněných vláken odolných v alkalickém prostředí.These drawbacks are overcome by the structural insulating element according to the invention, which consists of a mixture of calcium and silica component whose components are in a molar ratio of calcium oxide to silica of 0.7 to 1.1 and contain 1 to 12 wt. 4 pulps and 1 to 25 wt. 4 dispersants, based on the weight of the mixture of silica and calcium component. The element may further comprise up to 8 wt. 4 alkaline-resistant glass fibers.

Jako disperzní přísady se podle vynálezu používají mletá slída o velikosti částic optimálně pod 2 mm, vermikulit, oxid titaničitý nebo wollastonit. Tyto přísady snižují objemové změny vápenokřemičitých prvků při působení zvýšených teplot a zlepšují rovněž izolační funkci prvků. Oxid titaničitý, jenž působí jako efektivní složka rozptylující infračervené záření, snižuje součinitel tepelné vodivosti prvků, zejména při vyšších teplotách. Uvedené složky je možno podle požadovaného účinku použít samostatně anebo ve směsi. Je účelné použít buničinu o stupni rozvláknění odpovídajícím alespoň 20 °SR, s výhodou pak dlouhovláknitou sulfátovou buničinu s vysokým stupněm delignifikace. Jako křemičitou složku je možno použít mletý písek, úlety z metalurgických procesů výroby krystalického křemíku nebo ferrosilicia, perlit anebo jejich směsi. Vápenatou složku může tvořit pálené vápno nebo vápenný hydrát; přítomnost malého množství hydroxidu hořečnatého potlačuje sklon některých technických buničin rušivě působit na přeměnu gelovitých hydrosilikátových novotvarů v tepelně odolnější krystalické fázi v průběhu autoklávování.According to the invention, ground mica with a particle size optimally below 2 mm, vermiculite, titanium dioxide or wollastonite are used as dispersants. These additives reduce the volume changes of the calcium silicate elements under the action of elevated temperatures and also improve the insulating function of the elements. Titanium dioxide, which acts as an effective infrared scattering component, reduces the thermal conductivity of the elements, especially at higher temperatures. The components may be used alone or in admixture depending on the desired effect. It is expedient to use pulp having a pulping degree of at least 20 ° SR, preferably long fiber kraft pulp with a high degree of delignification. As the silica component, ground sand, dust from metallurgical processes for the production of crystalline silicon or ferrosilicon, perlite or mixtures thereof can be used. The calcium component may be quicklime or lime hydrate; the presence of a small amount of magnesium hydroxide suppresses the tendency of some technical pulps to interfere with the conversion of gel-like hydrosilicate neoplasms into a more heat-resistant crystalline phase during autoclaving.

Výhodou vápenokřemičitých prvků podle vynálezu je zlepšení tepelně technických vlastností a potlačení sklonu к objemovým změnám a tvorbě trhlin u tepelně namáhaných prvků při náhradě hygienicky závadného azbestu ve funkci disperzní výztuže ekonomicky srovnatelnou technickou buničinou.The advantage of the calcium silicate elements according to the invention is the improvement of the thermal technical properties and the suppression of the tendency to volume changes and cracking of the thermally stressed elements when replacing hygienically defective asbestos as dispersion reinforcement with economically comparable technical pulp.

Postupuje se příkladně tak, že se pálené vápno nejprve vyhasí za intenzivního míchání ve troj- až čtyřnásobném množství teplé vody a po asi 30 minutách se smísí s vodnou suspenzí křemičitých složek, buničinou a mletou slídou nebo wollastonitem, případně oxidem titaničitým. Množství vápna a křemičité složky se volí tak, aby se dosáhlo potřebného molárního poměru CaO : SiO^. Výchozí suspenze složek se vyhřívá po dobu 1 až 3 hodin za občasného míchání na teplotu přibližně 95 °C a přidají se případně alkali vzdorná skleněnáBy way of example, the quicklime is first extinguished with intensive stirring in three to four times the amount of warm water and after about 30 minutes it is mixed with an aqueous suspension of silica, pulp and ground mica or wollastonite or titanium dioxide. The amount of lime and silica component is selected so as to obtain the required CaO: SiO2 molar ratio. The initial suspension of ingredients is heated for 1 to 3 hours with occasional stirring to a temperature of about 95 ° C and optionally alkali resistant glass is added.

С5 271021 B1 vlákna; předreagováný produkt se odvodní v sítovém formovacím zařízení s odsáváním a lisuje na konečný, tvar. Odformované prvky se pak podrobí autoklávování při tlaku nasycené vodní páry 0,8 až 1,6 MPa a izotermní výdrží 6 až 12 hodin. Po autoklávování se výrobky vysouší a případně povrchově upravují. Buničinu je možno rovněž vnášet až do předreagované suspenze před filtračním formováním.С5 271021 B1 fibers; the pre-reacted product is dewatered in a sieve forming machine with suction and pressed to a final shape. The molded elements are then subjected to autoclaving at a saturated steam pressure of 0.8 to 1.6 MPa and an isothermal holding time of 6 to 12 hours. After autoclaving, the products are dried and optionally surface treated. The pulp may also be introduced into the pre-reacted slurry prior to filtering.

PříkladyExamples

1. 25 hmot, dílů vápna bylo za intenzivního míchání vyhašeno v cca pětinásobném množství vody o teplotě 70 °C. Po odležení na dobu cca 60 minut bylo vyhašené vápno vneseno do suspenze 21 hmot, dílů křemenného písku, 4 hmot, dílů úletu z výroby krystalického křemíku, 21 hmot, dílů expandovaného perlitu, 10 hmot, dílů mleté slídy a 10 hmot, dílů wollastonitu. Suspenze se vyhřívala po dobu 90 minut při teplotě 90 °C a potom byla smíchána s 8 hmot, díly rozvlákněné buničiny. Po odvodnění byl vzniklý koláč vylisován tlakem 0,1 MPa a autoklávován při tlaku 1,2 MPa po dobu izotermní výdrže 6 hodin. Po vysušení činila objemová hmotnost hotového výrobku 395 kg.m”\ pevnost v tahu za ohybu 2,0 MPa, po 2 hodinách vyhřívání při teplotě 650 °C činila 0,94 MPa. Hodnota smrštění po tepelném zpracování činila - 1,0 4.1. 25 parts by weight of lime were extinguished with vigorous stirring in approximately five times the amount of water at 70 ° C. After standing for about 60 minutes, the slaked lime was suspended in a slurry of 21 parts, quartz sand, 4 parts, crystalline silicon parts, 21 parts, expanded perlite, 10 parts, ground mica parts and 10 parts, wollastonite parts. The slurry was heated for 90 minutes at 90 ° C and then mixed with 8 parts by weight of pulped pulp. After dewatering, the resulting cake was pressurized to 0.1 MPa and autoclaved at 1.2 MPa for an isothermal holding time of 6 hours. After drying, the bulk density of the finished product was 395 kg / m < 2 > The shrinkage value after heat treatment was - 1.0 4.

2. Při použití stejného postupu, jak je uvedeno v příkladě 1, byla připravena suspenze z 32 hmot, dílů vápna, z 27 hmot, dílů křemenného písku, 5 hmot, dílů úletu z výroby krystalického křemíku, 27 hmot, dílů expandovaného perlitu a 15 hmot, dílů oxidu tita- ničitého. Do suspenze zpracované podle příkladu 1 bylo vneseno 6 hmot, dílů rozvlákněné buničiny a 2 hmot, díly alkalivzdorných skleněných vláken délky 6 mm. Po odvodnění na sítovém odsávacím zařízení byl vzniklý koláč vylisován tlakem 0,1 MPa a následovně autoklávován při tlaku 1,2 MPa po dobu izotermní výdrže 6 hodin. Po vysušení činila objemová hmotnost hotového výrobku 368 kg.m~\ pevnost v tahu za ohybu 1,1 MPa, po 2 hodinách vyhřívání při teplotě 650 °C činila 0,4 MPa. Hodnota smrštění po tepelném zpracování činila - 1,17 %.2. Using the same procedure as in Example 1, a slurry was prepared of 32 parts by weight, lime parts, 27 parts, quartz sand parts, 5 parts, crystalline silicon parts, 27 parts, expanded perlite and 15 parts by weight. % by weight, parts of titanium dioxide. 6 masses of fiber pulp and 2 masses of 6 mm alkali-resistant glass fibers were introduced into the slurry treated according to Example 1. After dewatering on a sieve suction apparatus, the resulting cake was pressed at 0.1 MPa and then autoclaved at 1.2 MPa for an isothermal holding time of 6 hours. After drying, the bulk density of the finished product was 368 kg / m < 2 > and the flexural strength was 1.1 MPa, after 2 hours of heating at 650 [deg.] C. it was 0.4 MPa. The shrinkage value after heat treatment was - 1.17%.

3. Při použití stejného postupu jak je uvedeno v příkladě 1, byla připravena suspenze z 29 hmot, dílů vápna, z 33 hmot, dílů křemenného písku, z llhmot. dílů expandovaného perlitu a z 15 hmot, dílů mleté slídy. Do suspenze zpracované podle příkladu 1 bylo vneseno 10 hmot, dílů buničiny a 2 hmot, díly alkalivzdorných skleněných vláken délky mm. Po odvodnění na sítovém odsávacím zařízení byl vzniklý koláč vylisován tlakem3. Using the same procedure as in Example 1, a suspension was prepared of 29 parts by weight of lime, 33 parts by weight of quartz sand, 11 parts by weight. parts of expanded perlite and from 15 masses, parts of ground mica. Into the slurry treated according to Example 1, 10 parts by weight of pulp and 2 parts by weight of alkali-resistant glass fibers of length mm were introduced. After dewatering on a sieve suction device, the cake was pressed by pressure

0,2 MPa a následovně autoklávován při tlaku 1,2 MPa po dobu izotermní výdrže 8 hodin. Po vysušení činila objemová hmotnost hotového výrobku 570 kg.m”\ pevnost v tahu za ohybu 5,4 MPa, po 2 hodinách vyhřívání při teplotě 650 °C činila 2,2 MPa. Hodnota smrštění po tepelném zpracování činila - 1,2 H. .0.2 MPa and then autoclaved at 1.2 MPa for an isothermal hold time of 8 hours. After drying, the bulk density of the finished product was 570 kg / m < 2 > The shrinkage value after heat treatment was - 1.2 H.

Claims

Structurally insulating element consisting of a mixture of calcium and siliceous component with dispersed cellulose fiber reinforcement, characterized in that the calcium and silica component of the mixture are in a relative molar ratio of calcium to silica of 0.7 to 1.1, a pulp content per 1 up to 12 wt. 4, and the composition further comprises 1 to 25 wt. % Dispersing agents, based on the weight of the silica and calcium components.

Structural insulating element according to claim 1, characterized in that it contains ground mica with a particle size of up to 2 mm and / or wollastonite and / or titanium dioxide with a grain size below 10 µm as dispersant.

3. The structural insulating element according to claim 1, characterized in that it comprises 8 wt. % alkali-resistant glass fibers.