CZ2016771A3 - Dvousložkové geopolymerní pojivo pro výrobu plastických geopolymerů - Google Patents
Dvousložkové geopolymerní pojivo pro výrobu plastických geopolymerů Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2016771A3 CZ2016771A3 CZ2016-771A CZ2016771A CZ2016771A3 CZ 2016771 A3 CZ2016771 A3 CZ 2016771A3 CZ 2016771 A CZ2016771 A CZ 2016771A CZ 2016771 A3 CZ2016771 A3 CZ 2016771A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- component
- plastic
- production
- geopolymer
- geopolymers
- Prior art date
Links
- 229920000876 geopolymer Polymers 0.000 title claims abstract description 103
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 title claims abstract description 78
- 239000004033 plastic Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 title claims abstract description 56
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 42
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims abstract description 11
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 11
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 8
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 16
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 claims description 9
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 7
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 6
- RLQWHDODQVOVKU-UHFFFAOYSA-N tetrapotassium;silicate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[K+].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] RLQWHDODQVOVKU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 claims description 5
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 5
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims description 4
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- -1 ground chamotte Substances 0.000 claims description 4
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 239000004753 textile Substances 0.000 claims description 3
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 6
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 5
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000011591 potassium Substances 0.000 abstract description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract 2
- 201000004681 Psoriasis Diseases 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 6
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 5
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 229910018516 Al—O Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910052910 alkali metal silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
Landscapes
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
Abstract
Dvousložkové geopolymerní pojivo pro výrobu
plastických geopolymerních materiálů sestává
z pevné a kapalné složky. Pevná složka obsahuje
metakaolinit a montmorillonit. Surovina obsahující
metakaolinit obsahuje kalcinovaný mletý kaolin
a/nebo lupek. Pevná složka může obsahovat až 45
% hmotn. vápenaté suroviny. Kapalná složka
obsahuje alkalický aktivátor, zejména draselné
a/nebo sodné vodní sklo. Dvousložkové
geopolymerní pojivo obsahuje 15 až 35 % hmotn.
suroviny obsahující metakaolinit, 4 až 45 % hmotn.
suroviny obsahující montmorillonit a 40 až 55 %
hmotn. alkalického aktivátoru. V geopolymerním
pojivu jsou molární poměry SÍO2:A12O3 = 2,5:1 až
6:1, Me2O:Al2O3 = 0,9:1 až 3:1 aMe2O:SiO2 =
0,15:1 až 1,1:1, ŠiO2:H2O = 0,15:1 až0,7:l,
přičemž Me je K nebo Na. Dvousložkové
geopolymerní pojivo lze použít pro přípravu
plastických geopolymerních materiálů.
Description
Vynález se týká dvousložkového geopolymerního pojivá pro výrobu plastických geopolymerů určených pro tváření, například lisování, vytlačování, válcování, 3D tisk, obtisky či ruční tvarování a pro tvorbu uměleckých děl.
Dosavadní stav techniky
Geopolymerní materiály jsou již známé. Obvykle sestávají z geopolymerního pojivá tvořícího matrici a z plniva, které má vyztužující funkci. Běžně popisovaná dosavadní geopolymerní pojivá jsou vhodná pro výrobu produktů litím, vstřelováním nebo dusáním do forem, kde musí materiál zůstat po dobu tuhnutí. Geopolymerní pojivo popsané v patentovém spisu CZ 305657 Bóje vhodné pro výrobu vrstvených laminátů ve spojení s technickou tkaninou. Nevýhodou dosud známých geopolymerních materiálů je jejich malá plasticita v surovém stavu, takže je nelze použít pro tvářecí techniky.
V současné době je možno tvářecími technikami tvarovat materiály jako jsou kovy, plasty nebo keramika. Kámen je možno opracovávat pouze destruktivním způsobem, avšak není ho možné tvarovat pomocí tváření. Geopolymery vynikají svými vlastnostmi, jako je žáruvzdornost, mrazuvzdornost a vysoká pevnost, kterých dosahují po ztuhnutí a vyzrání bez následné tepelné úpravy. Jejich vzhled je závislý na použitém plnivu, často jsou podobné přírodnímu kameni. Využití geopolymerů se nachází jak ve strojním, tak ve stavebním průmyslu či v oblasti umění. Jedním z omezení je způsob jejich výroby, který je dán vlastnostmi geopolymerního materiálu v surovém stavu.
Z výše uvedených poznatků je zřejmé, že výroba produktů z geopolymemích materiálů je v současné době omezena pouze na několik základních technik, které zároveň velmi omezují tvary a typy výrobků. Řešením výše popsaných nedostatků geopolymemích materiálů je vývoj geopolymerního pojivá vhodného pro přípravu geopolymemích materiálů, které budou v surovém stavu plastické. Takové geopolymery bude možno tvarovat vnější silou a po odeznění tvarovací síly si zachovají získaný tvar. Rozšíří se tak možnosti technologie výroby i
1») tvary geopolymernich produktů s vynikající žáruvzdorností, pevností a mrazuvzdomostí.
Geopolymemí pojivá jsou alkalicky aktivované hlinitokřemičitany. Na rozdíl od pojiv na bázi portlandského cementu, u kterých tvrdnutí probíhá hydratací slínkových minerálů, probíhá vytvrzovaní geopolymemího pojivá polymeraci. Ta zahrnuje částečné rozpouštění hlinitokřemičitanů, transport a orientaci rozpouštěných částic a jejich následnou polykondenzaci, při které se formují vazby Si-O-Al-O. Všechny tyto kroky probíhají ve vysoce alkalickém prostředí, které je podmínkou pro rozpouštění hlinitokřemičitanů.
Rozpustnost hlinitokřemičitanů je tedy důležitým faktorem určujícím proces polymerace. Lze ji zvýšit zahřátím hlinitokřemičitanů, např. kaolinu, na teplotu 600 až 900 °C. Uvedená tepelná úprava způsobuje amortizaci původní krystalické struktury, např. kaolinitu, a tím zvýšení reaktivity hlinitokřemičitanů. Následná polymerace vede ke vzniku úplně nové amorfní nebo semi-krystalické fáze.
Plniva ve spojení s geopolymerním pojivém dávají výslednému kompozitnímu materiálu zpravidla tuhost a pevnost. Běžně se jako plniva pro geopolymery používají písek, mletý šamot a různá kameniva.
'P
Patentový spis CZ 302939 B6 se zabývá geopolymerním pojivém především pro výrobu umělých pískovců pro obnovu památek. Toto pojivo sestává ze suroviny obsahující metakaolinit a amorfní siliku a z draselného alkalického aktivátoru. Sušina pojivá obsahuje 26 až 52 % hmotn. suroviny obsahující metakaolinit, 22 až 58% hmotn. amorfní siliky a 13 až 35 % hmotn. draselného alkalického aktivátoru. Uvedená směs geopolymemího pojivá s plnivem se kompaktuje dusáním do forem. Nevýhodou je, že k výrobě finálního výrobku z tohoto pojívaje nutno použít formy, která podrží tvar, dokud materiál neztuhne.
V patentovém spisu CZ 305657 B6 je popsána geopolymemí pryskyřice pro přípravu vyztužených kompozitů. Tato pryskyřice obsahuje pevnou složku obsahující křemičitan, kaolin, metakaolin, oxid hlinitý a kapalnou složku obsahující hydroxid draselný nebo draselné vodní sklo a dále kyselinu fosforečnou a kyselinu boritou. Touto tekutou geopolymemí pryskyřicí se impregnují vlákna kompozitu a je vhodná především pro pultruzní výrobu kompozitních materiálů. Nevýhodou je, že k výrobě finálního výrobku z tohoto pojívaje nutno použít přípravku, který podrží tvar, dokud materiál není vytvrzen.
Z
V patentovém spisu CZ 305741 B6 je popsán geopolymemí kompozitní materiál s nízkou měrnou hmotností. Toto pojivo sestává ze suroviny obsahující metakaolin a z mleté vysokopecní granulované strusky, z roztoku křemičitanu sodného, čedičového, skleněného nebo uh* l » » » »
·» · 9 » » >
♦ » * * · 9
líkového sekaného vlákenného materiálu a hliníkového prášku. Materiál je vhodný pro lití do forem kde dojde k následnému napěnění. Nevýhodou je, že k výrobě finálního výrobku z tohoto pojívaje nutno použít formy, která podrží tvar, dokud materiál neztuhne.
V patentovém spisu US je popsán cement na bázi elektrárenského popílku. Toto pojivo sestává z popílku a 2 až 20 % alkalického křemičitanu s poměrem SiC>2/Na2O rovném 0,2 až 0,75. Pojivo je vhodné především pro přípravu kaší, malt a betonů. Nevýhodou je, že k výrobě finálního výrobku z tohoto pojivá je nutno použít formy, která podrží tvar, dokud materiál neztuhne.
Uvedené nevýhody alespoň z části odstraňuje dvousložkové geopolymemí pojivo pro výrobu plastických geopolymerů podle vynálezu.
Podstata vynálezu
Dvousložkové geopolymemí pojivo pro výrobu plastických geopolymerů, charakterizované tím, že sestává z pevné složky a kapalné složky, přičemž pevná složka obsahuje alespoň surovinu obsahující metakaolinit a surovinu obsahující montmorillonit a kapalná složka obsahuje alkalický aktivátor, přičemž dvousložkové geopolymemí pojivo pro výrobu plastických geopolymerů obsahuje 15 až 35 % hmotn. suroviny obsahující metakaolinit, 4 až 45 % hmotn. suroviny obsahující montmorillonit a 40 až 55 % hmotn. alkalického aktivátoru, přičemž ve dvousložkovém geopolymemím pojivu pro výrobu plastických geopolymerů jsou molární poměry SiO2: AI2O3 = 2,5 : 1 až 6 :1, Me2O : A12O3 = 0,9 : 1 až 3 : 1 a Me2O : S1O2 = 0,15 : 1 až 1,1 : 1, S1O2 : H2O = 0,1 : 1 až 0,7 : 1, přičemž Me je kov vybraný ze skupiny zahrnující K a Na.
Výhodné dvousložkové geopolymemí pojivo pro výrobu plastických geopolymerů, charakterizované tím, že surovinou obsahující metakaolinit je alespoň jedna látka vybraná ze skupiny zahrnující kaolin a lupek, kalcinované při teplotě 600 až 900 °C.
Další výhodné dvousložkové geopolymemí pojivo pro výrobu plastických geopolymerů, charakterizované tím, že surovinou obsahující montmorillonit je alespoň jedna látka vybraná ze skupiny zahrnující bentonit a montmorillonitický jíl.
Další výhodné dvousložkové geopolymemí pojivo pro výrobu plastických geopolymerů, charakterizované tím, že pevná složka dále obsahuje až 45 % hmotn. alespoň jedné vápenaté suO · 4 * *
• · · · · » · * « *»· · ♦ ·· ·»· «·· · · * ♦ * /1 ď Λ · · ··>·»»· ·♦··» roviny vybrané ze skupiny zahrnující mletý vápenec, hydroxid vápenatý a mletou strusku.
Další výhodné dvousložkové geopolymemí pojivo pro výrobu plastických geopolymerů, charakterizované tím, že alkalickým aktivátorem je alespoň jedna látka vybraná ze skupiny zahrnující tekuté draselné vodní sklo, tekuté sodné vodní sklo, vodný roztok hydroxidu draselného a vodný roztok hydroxidu sodného.
Použití dvousložkového geopolymemího pojivá pro výrobu plastických geopolymemích materiálů.
Výhodné použití dvousložkového geopolymemího pojivá pro výrobu plastických geopolymemích materiálů pro zpracování alespoň jedním způsobem vybraným ze skupiny zahrnující lisování, vytlačování, válcování, 3D tisk, profilování a ruční tvarování pro průmyslové využití i pro tvorbu uměleckých děl.
Další výhodné použití dvousložkového geopolymemího pojivá pro výrobu plastických geopolymerů s alespoň jedním plnivem vybraným ze skupiny zahrnující křemičitý písek, mletý šamot, kamenivo, technické textilie a sekaná vlákna.
Dvousložkové geopolymemí pojivo pro výrobu plastických geopolymerů sestává z pevné a kapalné složky. Pevná složka sestává alespoň ze suroviny obsahující metakaolinit a montmorillonit a kapalná složka obsahuje alkalický aktivátor. Surovina obsahující montmorillonit tvoří rozhodující součást pevné složky a představuje ji typicky bentonit. Surovina obsahující metakaolinit je kalcinovaný mletý kaolin a lupek obsahující zejména metakaolinit a amorfní oxid křemičitý.
Cílem vynálezu je dvousložkové geopolymemí pojivo vhodné pro přípravu plastických geopolymerních materiálů - kompozitů, ze kterých bude možno vyrábět produkty strojními i ručními tvářecími technikami. Výhodou geopolymemích materiálů připravených z dvousložkového geopolymemího pojivá pro výrobu plastických geopolymerů podle vynálezu s libovolným plnivem je jejich vysoká plasticita. Tato vlastnost umožňuje, že geopolymer v surovém stavu mění tvar působením tvarovací síly a po odeznění této tvarovací síly si svůj tvar zanechává. Po vytvarování se výrobek nechá vytvrdnout za běžné nebo zvýšené teploty neprodyšně zakrytý fólií. Při běžné teplotě trvá vytvrdnutí typicky 24 h. Pak vytvrdnutý geopolymer zraje dalších 28 dnů, čímž získá finální pevnost.
Dvousložkové geopolymemí pojivo pro výrobu plastických geopolymerů je po smísení s plnivem, zejména s křemičitým pískem, mletým šamotem, kamenivem, technickými textiliemi a sekanými vlákny, vhodné pro výrobu plastických geopolymemích materiálů. Ty je β
« — * « « « * « · » Μ 9 9» * * možno v surovém stavu zpracovat tvářecími technikami, přičemž po odeznění tvarovací síly si vyráběný produkt zachovává získaný tvar.
Geopolymery připravené z dvousložkového geopolymerního pojivá pro výrobu plastických geopolymerů podle vynálezu je možno zpracovat například lisováním, vytlačováním, válcováním. 3D tiskem, profilováním či ručním tvarováním na průmyslové výrobky. Je možné je léž využít pro tvorbu uměleckých děl.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
Dvousložkové geopolymerní pojivo pro výrobu plastických geopolymerů pro strojní a ruční tvarování:
Dvousložkové geopolymerní pojivo pro výrobu plastických geopolymerů obsahuje 30,18 % hmotn. suroviny obsahující metakaolinit, 7,25 % hmotn. suroviny obsahující montmorillonit, 13,17 % hmotn. vápenaté suroviny, kterou je mletá slévárenská struska, a 49,40 % hmotn. alkalického aktivátoru. Surovina obsahující metakaolinit je kalcinovaný kaolin. Surovinou obsahující montmorillonit je montmorillonitický jíl. Alkalickým aktivátorem je draselné vodní sklo se silikátovým modulem 1,7. Ve dvousložkovém geopolymemím pojivu jsou molámí poměry SiO2 : A12O3 = 4,98 : 1, K2O : A12O3 = 1,13 : 1, K2O : SiO2 = 0,23 : 1 a SiO2 : H20-0,50 : 1.
Toto dvousložkové geopolymerní pojivo bylo smíseno s křemičitým pískem v hmotnostním poměru pojivo : plnivo = 52 : 48 za vzniku plastického geopolymerů.
Plastický geopolymer byl vyválcován na tloušťku 20 mm. Na připravený plát plastického geopolymeru byla přenesena požadovaná struktura pomocí reliéfního válce. Po té byla deska plastického geopolymerů ořezána na dlaždice požadovaného tvaru 250 x 250 mm, které byly přikryty neprodyšnou fólií. Za 28 dnů zrání plastického geopolymerů byly výrobky vyndány z neprodyšné fólie a připraveny k použití.
Tento plastický geopolymer je možno také použít na obtisky různých reliéfů, pro vytlačování různých profilů nebo pro vytvarování fragmentu sochy. Za účelem snížení objemové hmotnosti či zvýšení pevnosti může být jako plnivo použita směs křemičitého plniva se sekanými ι» ♦ 4 9 ·
i 9
technickými vlákny, nejčastěji skelnými, čedičovými či uhlíkovými, v poměru 1:0 až 0:1.
Příklad 2
Dvousložkové geopolymerní pojivo pro výrobu plastických geopolymerů použitelných jako tmel pro tepelnou techniku:
Dvousložkové geopolymerní pojivo pro výrobu plastických geopolymerů obsahuje 23,60%hmotn. suroviny obsahující metakaolinit, 13,48 % hmotn. suroviny obsahující montmorillonit, 17,98 % hmotn. vápenaté suroviny, kterou je mletá slévárenská struska, a 44,94 % hmotn. alkalického aktivátoru. Surovina obsahující metakaolinit je kalcinovaný lupek. Surovinou obsahující montmorillonit je bentonit. Alkalickým aktivátorem je sodné vodní sklo se silikátovým modulem 1,6. Ve dvousložkovém geopolymerním pojivu jsou molární poměry SiO2 : A12O3 = 4,91 : 1, Na2O : A12O3 = 1,05 : 1, Na2O : SÍO2 = 0,21 : 1 a SiO2 : H2O = 0,52 : 1.
Toto dvousložkové geopolymerní pojivo bylo smíseno s mletým šamotem v hmotnostním poměru pojivo : plnivo = 54 : 46 za vzniku plastického geopolymeru.
Tento plastický geopolymer byl použit jako žáruvzdorný tmel pro účely tepelné techniky.
Příklad 3
Dvousložkové geopolymerní pojivo pro výrobu plastických geopolymerů použitelných pro větší tvarové ploché desky.
Dvousložkové geopolymerní pojivo pro výrobu plastických geopolymerů obsahuje 21,13% hmotn. suroviny obsahující metakaolinit, 11,27 % hmotn. suroviny obsahující montmorillonit, 25,35 % hmotn. vápenaté suroviny, kterou je mletý vápenec, a 42,25 % hmotn. alkalického aktivátoru. Surovina obsahující metakaolinit je kalcinovaný kaolin. Surovinou obsahující montmorillonit je montmorillonitický jíl. Alkalickým aktivátorem je draselné vodní sklo se silikátovým modulem 1,7. Ve dvousložkovém geopolymerním pojivu jsou molární poměry SiO2: A12O3 = 4,57 : 1, K2O : A12O3 = 1,22 : 1, K2O : SiO2 = 0,27 : 1 a SiO2: H2O = 0,41 : 1.
• 9 t 9 »
• · * * · 9 » · .·· · · ·* * * * i·· · · * * * η .. · »>··»*· · * · * *
Toto dvousložkové geopolymerní pojivo bylo smíseno s křemičitým pískem v hmotnostním poměru pojivo : plnivo = 58 : 42 za vzniku plastického geopolymeru.
Výztuhou pro tento plastický geopolymer je tvarované ocelové pletivo nebo technická textilie, které jsou zalisovány mezi dvě vyválcované desky z plastického geopolymeru. Celý výrobek musí být neprodyšně přikryt fólií po dobu 28 dnů zrání.
Příklad 4
Dvousložkové geopolymerní pojivo pro výrobu plastických geopolymerů použitelných pro 3D tisk a ruční tvarování drobných detailů.
Dvousložkové geopolymerní pojivo pro výrobu plastických geopolymerů obsahuje 16.66% hmotn. suroviny obsahující metakaolinit, 41,67 % hmotn. suroviny obsahující montmorillonit a 41,67 % hmotn. alkalického aktivátoru. Surovina obsahující metakaolinit je kalcinovaný kaolin. Surovinou obsahující montmorillonit je montmorillonitický jíl. Alkalickým aktivátorem je draselné vodní sklo se silikátovým modulem 1,7. Ve dvousložkovém geopolymemím pojivu jsou molámí poměry S1O2 : AI2O3 = 5,75 : 1, K2O : A12O3 = 1,01 : 1, K2O : SiO2 = 0,18 a SiO2: H2O - 0,60 : 1.
Toto dvousložkové geopolymerní pojivo bylo smíseno s křemičitým pískem v hmotnostním poměru pojivo : plnivo = 82 : 18 za vzniku plastického geopolymeru.
Materiál byl použit pro 3D tisk a pro ruční tvarování především drobných detailů.
Příklad 5
Dvousložkové geopolymerní pojivo pro výrobu plastických geopolymerů použitelných pro 3D tisk a ruční tvarováni drobných detailů.
Dvousložkové geopolymerní pojivo pro výrobu plastických geopolymerů obsahuje 16,07j% hmotn. suroviny obsahující metakaolinit, 39,92 % hmotn. suroviny obsahující montmorillonit a 44,01 % hmotn. alkalického aktivátoru. Surovina obsahující metakaolinit je kalcinovaný kaolin. Surovinou obsahující montmorillonit je montmorillonitický jíl. Alkalickým aktivátorem je 50% vodný roztok hydroxidu draselného. Ve dvousložkovém geopoly• · »>
« * · • · · « · · · · merním pojivu jsou molámí poměry SiO2 : A12O3 = 4,23 : 1, K20 : A12O3 = 1,64 : 1, K2O : SiO2 = 0,78 a SiO2: H2O = 0,33 : 1.
Toto dvousložkové geopolymerní pojivo bylo smíseno s křemičitým pískem v hmotnostním poměru pojivo : plnivo = 90 : 10 za vzniku plastického geopolymeru.
Materiál byl použit pro 3D tisk a pro ruční tvarování především drobných detailů.
Příklad 6
Dvousložkové geopolymerní pojivo pro výrobu plastických geopolymerů použitelných pro větší tvarové ploché desky.
Dvousložkové geopolymerní pojivo pro výrobu plastických geopolymerů obsahuje 19,67% hmotn. suroviny obsahující metakaolinit, 10,48 % hmotn. suroviny obsahující montmorillonit, 23,59 % hmotn. vápenaté suroviny, kterou je mletý vápenec, a 46,26 % hmotn. alkalického aktivátoru. Surovina obsahující metakaolinit je kalcinovaný kaolin. Surovinou obsahující montmorillonit je montmorillonitický jíl. Alkalickým aktivátorem je 50% vodný roztok hydroxidu sodného. Ve dvousložkovém geopolymemím pojivu jsou molámí poměry SiO2: A12O3 = 2,72 : 1, Na2O : A12O3 = 2,74 : 1, Na2O : SiO2 = 1,01 : 1 a SiO2: H2O = 0,15 : 1.
Toto dvousložkové geopolymerní pojivo bylo smíseno s křemičitým pískem v hmotnostním poměru pojivo : plnivo = 94 : 6 za vzniku plastického geopolymeru.
Výztuhou pro tento plastický geopolymer je tvarované ocelové pletivo nebo technická textilie, které jsou zalisovány mezi dvě vy válcované desky z plastického geopolymeru. Celý výrobek musí být neprodyšně přikryt fólií po dobu 28 dnů zrání.
Průmyslová využitelnost
Dvousložkové geopolymerní pojivo pro výrobu plastických geopolymerů je průmyslově využitelné pro výrobu geopolymerních materiálů určených pro tváření, například lisování, vytlačování, válcování, 3D tisk, obtisky či ruční tvarování a pro tvorbu uměleckých děl.
9
Claims (8)
1. Dvousložkové geopolymemí pojivo pro výrobu plastických geopolymerů, vyznačující se tím, že sestává z pevné složky a kapalné složky, přičemž pevná složka obsahuje alespoň surovinu obsahující metakaolinit a surovinu obsahující montmorillonit a kapalná složka obsahuje alkalický aktivátor, přičemž dvousložkové geopolymemí pojivo pro výrobu plastických geopolymerů obsahuje 15 až 35 % hmotn. suroviny obsahující metakaolinit, 4 až 45 % hmotn. suroviny obsahující montmorillonit a 40 až 55 % hmotn. alkalického aktivátoru, přičemž ve dvousložkovém geopolymemím pojivu pro výrobu plastických geopolymerů jsou molámí poměry SÍO2: AI2O3 = 2,5:1 až 6 :1, Me?O : A12O3 - 0,9 : 1 až 3 : 1 a Me2O : SiO2 = 0,15 : 1 až 1,1 : 1, SiO2 : H2O = 0.1 : 1 až 0,7 : 1, přičemž Me je kov vybraný ze skupiny zahrnující K a Na.
2. Dvousložkové geopolymemí pojivo podle nároku 1, vyznačující se tím, že surovinou obsahující metakaolinit je alespoň jedna látka vybraná ze skupiny zahrnující kaolin a lupek, kalcinované při teplotě 600 až 900 °C.
3. Dvousložkové geopolymemí pojivo podle některého z nároků 1 až 2, vyznačující se tím, že surovinou obsahující montmorillonit je alespoň jedna látka vybraná ze skupiny zahrnující bentonit a montmorillonitický jíl.
4. Dvousložkové geopolymemí pojivo podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že pevná složka dále obsahuje až 45 % hmotn. alespoň jedné vápenaté suroviny vybrané ze skupiny zahrnující mletý vápenec, hydroxid vápenatý a mletou strusku.
5. Dvousložkové geopolymemí pojivo podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že alkalickým aktivátorem je alespoň jedna látka vybraná ze skupiny zahrnující tekuté draselné vodní sklo, tekuté sodné vodní sklo, vodný roztok hydroxidu draselného a vodný roztok hydroxidu sodného.
6. Použití dvousložkového geopolymemího pojivá podle nároků 1 až 5 pro výrobu plastických geopolymemích materiálů.
7. Použití dvousložkového geopolymemího pojivá podle nároků 1 až 5 pro výrobu plastických geopolymemích materiálů pro zpracování alespoň jedním způsobem vybraným ze skupiny zahrnující lisování, vytlačování, válcování, 3D tisk, profilování a ruční tvarování pro průmyslové využití i pro tvorbu uměleckých děl.
8.
Použití dvousložkového geopolymemího pojivá podle nároků 1 až 5 pro výrobu plastických geopolymerů s alespoň jedním plnivem vybraným ze skupiny zahrnující křemičitý písek, mletý šamot, kamenivo, technické textilie a sekaná vlákna.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-771A CZ2016771A3 (cs) | 2016-12-07 | 2016-12-07 | Dvousložkové geopolymerní pojivo pro výrobu plastických geopolymerů |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2016-771A CZ2016771A3 (cs) | 2016-12-07 | 2016-12-07 | Dvousložkové geopolymerní pojivo pro výrobu plastických geopolymerů |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ307154B6 CZ307154B6 (cs) | 2018-02-07 |
| CZ2016771A3 true CZ2016771A3 (cs) | 2018-02-07 |
Family
ID=61070238
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2016-771A CZ2016771A3 (cs) | 2016-12-07 | 2016-12-07 | Dvousložkové geopolymerní pojivo pro výrobu plastických geopolymerů |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2016771A3 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ308159B6 (cs) * | 2019-05-02 | 2020-01-29 | Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s. | Pojivo β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ300134B6 (cs) * | 2007-02-14 | 2009-02-18 | Výzkumný ústav anorganické chemie, a. s. | Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby |
| CN101328029B (zh) * | 2008-07-18 | 2010-08-04 | 桂林工学院 | 锰渣基地质聚合物胶凝材料的制备方法 |
| CZ2010943A3 (cs) * | 2010-12-16 | 2012-01-18 | Výzkumný ústav anorganické chemie, a. s. | Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby |
| CZ2013734A3 (cs) * | 2013-09-24 | 2015-04-22 | Michaela Vondráčková | Replika barevně a/nebo tvarově strukturované dlažby |
| CZ305741B6 (cs) * | 2015-01-22 | 2016-02-24 | Technická univerzita v Liberci | Žáruvzdorný geopolymerní kompozit s nízkou měrnou hmotností pro konstrukční prvky protipožárních zábran |
| CN105272125A (zh) * | 2015-09-30 | 2016-01-27 | 中国地质大学（武汉） | 一种地质聚合物基快速修补材料及其制备方法 |
-
2016
- 2016-12-07 CZ CZ2016-771A patent/CZ2016771A3/cs not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ308159B6 (cs) * | 2019-05-02 | 2020-01-29 | Unipetrol výzkumně vzdělávací centrum, a.s. | Pojivo β-belit-metakaolinit-vápenný hydrát |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ307154B6 (cs) | 2018-02-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xia et al. | Methods of enhancing strength of geopolymer produced from powder-based 3D printing process | |
| Ghanbari et al. | Modeling and optimization of compressive strength and bulk density of metakaolin-based geopolymer using central composite design: A numerical and experimental study | |
| EP0153097B1 (en) | Early high-strength concrete composition | |
| CN102910882A (zh) | 一种纤维增强碱激发胶凝材料及其制备方法 | |
| KR20140010018A (ko) | 초고성능 콘크리트를 위한 지오폴리머 복합체 | |
| SE431534B (sv) | Gipskomposition | |
| US20090163641A1 (en) | Natural aluminosilicate composites and aggregates synthesized in alkaline environment and their manufacturing process | |
| JP7178367B2 (ja) | 硬化性組成物から形成される成形体 | |
| Subaer et al. | The influence of Si: Al and Na: Al on the physical and microstructure characters of geopolymers based on metakaolin | |
| JP7143077B2 (ja) | 硬化性組成物から形成されるジオポリマー成形体 | |
| CN117142779B (zh) | 一种多维度填料的锂渣基地质聚合物的制备方法 | |
| CN103011753A (zh) | 一种无机早强快凝材料 | |
| CN108249859A (zh) | 一种碱激发胶凝材料透水混凝土及其制备方法 | |
| JP2018090428A (ja) | 付加製造装置用セメント組成物、鋳型の製造方法、および意匠造形物の製造方法 | |
| CN104276793A (zh) | 一种陶粒-粉煤灰防火保温材料及其制备方法 | |
| CN104024177B (zh) | 地质聚合物产品 | |
| CN105016689A (zh) | 一种现浇墙体材料 | |
| CZ2016771A3 (cs) | Dvousložkové geopolymerní pojivo pro výrobu plastických geopolymerů | |
| CN111217565A (zh) | 一种利用废弃玻璃制备耐高温混凝土的方法 | |
| CN104829180A (zh) | 一种钢筋混凝土管柱的制备方法 | |
| CN113173744A (zh) | 常温自然养护制备地聚合物基非压制透水砖的方法 | |
| JP2005075716A (ja) | 赤泥の固化方法 | |
| KR101220930B1 (ko) | 친환경 지오폴리머를 이용한 조형물 조성물 및 조형물 제조방법. | |
| CN114213019A (zh) | 一种磷酸盐玻璃填充钠钙系地聚合物玻璃陶瓷的制备方法 | |
| CZ2021574A3 (cs) | Alkalicky aktivovaná aluminosilikátová směs pro 3D tisk |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20231207 |