CZ2019246A3 - Formulace geopolymerní pěny - Google Patents
Formulace geopolymerní pěny Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2019246A3 CZ2019246A3 CZ2019-246A CZ2019246A CZ2019246A3 CZ 2019246 A3 CZ2019246 A3 CZ 2019246A3 CZ 2019246 A CZ2019246 A CZ 2019246A CZ 2019246 A3 CZ2019246 A3 CZ 2019246A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- formulation
- blowing agent
- range
- thermally active
- content
- Prior art date
Links
- 239000006260 foam Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 229920000876 geopolymer Polymers 0.000 title claims abstract description 30
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 238000009472 formulation Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 claims abstract description 9
- 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 8
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims abstract description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 3
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 229910021486 amorphous silicon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 3
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N Li2O Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M dilithium;hydroxide Chemical compound [Li+].[Li+].[OH-] XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract 2
- NOTVAPJNGZMVSD-UHFFFAOYSA-N potassium monoxide Inorganic materials [K]O[K] NOTVAPJNGZMVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 15
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 4
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000004034 viscosity adjusting agent Substances 0.000 description 3
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 2
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910018068 Li 2 O Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000219745 Lupinus Species 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 1
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000010454 slate Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/06—Quartz; Sand
- C04B14/062—Microsilica, e.g. colloïdal silica
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
- C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
- C04B14/10—Clay
- C04B14/106—Kaolin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
- C04B20/0076—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials characterised by the grain distribution
- C04B20/008—Micro- or nanosized fillers, e.g. micronised fillers with particle size smaller than that of the hydraulic binder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
- C04B20/10—Coating or impregnating
- C04B20/1018—Coating or impregnating with organic materials
- C04B20/1029—Macromolecular compounds
- C04B20/1033—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
- C04B28/006—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mineral polymers, e.g. geopolymers of the Davidovits type
- C04B28/008—Mineral polymers other than those of the Davidovits type, e.g. from a reaction mixture containing waterglass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/02—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by adding chemical blowing agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
- C04B2103/42—Pore formers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/20—Resistance against chemical, physical or biological attack
- C04B2111/28—Fire resistance, i.e. materials resistant to accidental fires or high temperatures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/40—Porous or lightweight materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/52—Sound-insulating materials
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
Formulace geopolymerní pěny obsahuje metakaolin, alkalický aktivátor, amorfní mikrosiliku a tepelně aktivní nadouvací přísadu. Ve formulaci geopolymerní pěny je obsah metakaolinu v rozmezí 20 – 40 %, alkalický aktivátor obsahuje alkalické ionty Na, K nebo Li a je ve formě vodního roztoku silikátu, uhličitanu nebo hydroxidu, přičemž obsah alkalického aktivátoru ve formulaci vyjádřený molárním poměrem sumy alkálií Na2O, K2O, Li2O vůči celkovému oxidu hlinitého Al2O3 je minimálně 0,5, amorfní mikrosilika obsahuje min. 93,5 % amorfního SiO2, max. 6% Al2O3 + ZrO2 a velikost částic d50 je max. 4 mikrometry, přičemž obsah amorfní mikrosiliky ve formulaci je v rozsahu 7 – 33 %, tepelně aktivní nadouvací přísada je tvořena dutými termoplastickými mikrokapslemi o průměru 10 – 12 mikrometrů, které jsou vyplněny stlačeným plynem, přičemž termoplast, který tvoří skořápku mikrokapsle má teplotu měknutí v rozsahu 100 – 120 °C, při které tyto mikrokapsle zvětšují svůj průměr na 40 – 80 mikrometrů a obsah tepelně aktivní nadouvací přísady ve formulaci je v rozmezí 0,5 – 5 %. Vytvrzení geopolymerní pěny se děje při teplotě, při které dojde k aktivaci tepelně aktivní nadouvací přísady.
Description
Formulace geopolymerní pěny
Oblast techniky
Vynález se týká formulace geopolymerní pěny, způsobu výroby geopolymerní pěny a geopolymerní pěny získatelné tímto způsobem. Geopolymerní pěna se používá pro výrobu protipožárního nebo tepelně izolačního geopolymemího pěnového prvku.
Dosavadní stav techniky
Tuhé geopolymerní pěny jsou konstrukční materiál, který se vyznačuje výhodnými vlastnostmi, nízkou hmotností, nízkou tepelnou vodivostí, nehořlavostí a schopností absorbovat zvukové vlny.
Geopolymerní pěny jsou připravovány vytvrzováním modifikované geopolymerní pryskyřice nebo geopolymemího cementu. Geopolymerní pěny jsou nehořlavé, na rozdíl od organických pěn.
Problémy výroby geopolymemích pěn je v procesu mechanismu napěňování.
Všechny dosud známé způsoby výroby geopolymemích pěn vyžadují použití činidel pro úpravu viskozity, povrchově aktivních činidel a přesné dodržování postupů míchání a manipulaci s nestabilní tekutou vypěněnou fází.
Dosud známé způsoby napěňování geopolymemích pěn jsou založeny na následujících principech:
Chemická reakce pěnotvomého činidla, která produkuje plynnou fázi, AI, Si, SiC, Zn prášek, peroxidy. Nevýhoda tohoto způsobu napěnění je v tom, že chemická reakce se spustí okamžitě po vmíchání činidla a tato reakce probíhá asi 30 minut. Po proběhnutí této doby je další mechanická manipulace s pěnou nežádoucí, pěna se může bortit. Též jsou nároky na přesné dávkování činidel pro úpravu viskozity a povrchově aktivních činidel.
Mechanické vmíchání plynné fáze je možné jen s podporou činidel pro úpravu viskozity a povrchově aktivních činidel, které upraví viskozitu a sníží povrchové napětí. Nevýhoda tohoto způsobuje, že použití těchto látek je citlivé na přesné dodržování technologických parametrů.
Vmíchání inertní kapalné fáze do geopolymerní pryskyřice, která se po vytvrzení geopolymeru vypudí, například zahříváním. Nevýhoda tohoto způsobuje, že přináší komplikaci v použité inertní kapalné fázi, kterou je třeba z pěny vypudit.
Použitím lehčeného plniva, duté skleněné nebo keramické kuličky, expandovaný jíl nebo břidlice. Tento způsob přináší nebezpečí v odměšování lehčeného plniva vlivem vztlakových sil.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nevýhody odstraňuje formulace geopolymerní pěny, která obsahuje metakaolin, alkalický aktivátor, amorfní mikrosiliku a jejíž podstata spočívá vtom, že dále obsahuje tepelně aktivní nadouvací přísadu.
Základní podstatou postupu výroby geopolymerní pěny je vytvrzení geopolymerní pěny při teplotě, při které dojde k aktivaci tepelně aktivní nadouvací přísady.
Obsah metakaolinu ve formulaci je v rozmezí 20 - 40 %, přičemž preferovaný obsah činí 36 %.
-1 CZ 2019 - 246 A3
Alkalický aktivátor obsahuje alkalické ionty Na, K nebo Li a je ve formě vodného roztoku silikátu, uhličitanu nebo hydroxidu. Obsah alkalického aktivátoru ve formulaci vyjádřený molámím poměrem sumy alkálií Na2O, K2O, Li2O vůči celkovému oxidu hlinitého A12O3 je minimálně 0,5, přičemž preferovaný poměr je 1,0.
Amorfní mikrosilika obsahuje min. 93,5 % amorfního SiO2, max. 6% A12O3 + ZrO2 a velikost částic d50 je max. 4 mikrometry. Obsah amorfní mikrosiliky ve formulaci je v rozsahu 7 - 33 %, přičemž preferovaný obsah činí 9 %.
Tepelně aktivní nadouvací přísada je tvořena dutými termoplastickými mikrokapslemi o průměru 10-12 mikrometrů, které jsou vyplněny stlačeným plynem. Termoplast, který tvoří skořápku mikrokapsle, se vyznačuje tím, že má teplotu měknutí v rozsahu 100 - 120 °C, při které tyto mikrokapsle zvětšují svůj průměr na 40 - 80 mikrometrů. Obsah tepelně aktivní nadouvací přísady ve formulaci je v rozmezí 0,5 - 5 %, přičemž preferovaný obsah činí 1 %.
Geopolymemí pěna vzniká v uzavřené formě po zahřátí směsi na teplotu 100-120°C. Podstatným znakem postupu přípravy je, že přeměna kapalné geopolymemí směsi v tuhou látku probíhá při teplotě 100 - 120 °C. V rozmezí těchto teplot probíhají dva procesy současně: Tuhnutí geopolymemí směsi a expanze tepelně aktivní nadouvací přísady. Pro dosažení souběhu těchto procesů je potřeba definovat rychlost ohřevu formy. Potřebná rychlost ohřevu formy je následující:
teplota uvnitř formy čas
22- 100 °C
22- 105 °C
22- 110 °C 22-115 °C
115- 120 °C minut min min min hod
Postup přípravy pěnové desky
Do vodního roztoku alkalického aktivátoru je za míchání postupně přidávána amorfní mikrosilika a metakaolin. Míchání probíhá při otáčkách 1000 - 6 000 min-1 na rotační míchačce tak dlouho, dokud se nevytvoří homogenní směs, 5-10 minut. Po vzniku homogenní směsi se dávkuje tepelně aktivní nadouvací přísada a míchá se asi jednu minutu. Po rozmíchání se geopolymemí pryskyřice vlije do kovové formy, která se skládá z horní kovové desky, spodní kovové desky a čtyř plastových rámečků. Horní kovová deska a spodní kovová deska jsou potaženy strhávací nylonovou exfoliační tkaninou. Uzavřená forma se ve vodorovné poloze uloží do teplovzdušné sušárny, která je vybavena cirkulací vzduchu a teplota se nastaví na 120 °C. Tímto způsobem je zajištěn přestup tepla a je dosaženo optimální rychlosti růstu teploty uvnitř formy. Celková doba vytvrzování činí 18 hodin. Po 18 hodinách se forma vyjme ze sušárny a nechá se vychladnout. Hotová pěnová deska se vyjme z formy a odstraní se strhávací nylonová exfoliační tkanina.
Výhody vynálezu:
-jednoduchost přípravy - ve formulaci geopolymemí směsi nejsou použity povrchově aktivní látky a přísady pro úpravu viskozity.
- nižší energetická náročnost, teplota vytvrzení je podstatně nižší než u keramických procesů a ohřev formy probíhá za běžného tlaku v teplovzdušné sušárně.
- vyšší zastoupení uzavřených pórů ve srovnání s pěnou nadouvanou peroxidem vodíku.
- distribuce pórů je posunuta k nižším hodnotám ve srovnání s jinými geopolymemími pěnami.
- 2 CZ 2019 - 246 A3
- v mechanických vlastnostech předčí obdobnou pěnu získanou s použitím nadouvacího činidla na bázi peroxidu vodíku.
- hmotnostní podíl 0,5 - 5 % tepelně aktivní nadouvací přísady nemá vliv na hořlavost pěny.
Objasnění výkresů
Vynález je blíže objasněn na přiložených výkresech, kde na Obr. 1 je znázorněn řez vytvrzovací formy, na Obr. 2 je fotografie příčného řezu 1 cm silné desky geopolymemí pěny s objemovou hmotností 500 kg m-3, vyrobené za použití tepelně aktivní expanzní přísady, na Obr. 3 je fotografie příčného řezu 1 cm silné srovnávací desky geopolymemí pěny s objemovou hmotností 500 kg nr 3, která vznikla za použití peroxidu vodíku jako známého nadouvadla, na Obr. 4 je fotografie vzhledu vytvrzovací formy, vypěněné desky geopolymemí pěny a nařezané vzorky této desky, na Obr. 5 je fotografie vypěněné desky geopolymemí pěny před vyjmutím z vytvrzovací formy, na Obr. 6 je fotografie vzorků geopolymemí pěny pro zkoušku pevnosti v tlaku, na Obr. 7 - je fotografie testovacího zařízení pevnosti v tlaku, na Obr. 8 - je znázorněna expozice plamene z PB hořáku-1200°C po 5 minutách na desce geopolymemí pěny, vyrobené podle příkladu 3, na Obr. 9 je znázorněna expozice plamene z PB hořáku- 1200°C po 10 minutách na desce geopolymemí pěny, vyrobené podle příkladu 3 a na Obr. 10 je fotografie míchadla.
Příklad (v) uskutečnění vynálezu
Suroviny použité v příkladech 1-5 výroby pěnové desky:
AI: Alkalický aktivátor - Vodní sklo draselné DV 1.7, modul 1,7, sušina 54,2%;
A2: Alkalický aktivátor - Vodní sklo sodné 50-52 Bé, modul 2,4, sušina 43,6%;
A3: Alkalický aktivátor - hydroxid sodný čistý NaOH
B: Amorfní mikrosilika - Thermální silika, grade 1
C: Metakaolin - Pálený lupek Mefisto L05
D:Tepelně aktivní nadouvací přísada - Expancel 043 DU 80
Příklad 1 : Postup výroby pěnové desky 24 x 34 x 1 cm s objemovou hmotností okolo 600 kgm-3
Do 371 g komponenty AI se za míchání přidávají komponenty v tomto pořadí:
66,1 g
264,5 g 2g
Pro míchání byla použita rotační míchačka s ozubeným kotoučem o průměru 35 mm. Tekutá komponenta AI byla nalita do ocelové dózy 10x13 cm, průměr x výška. Během přidávání tuhých komponent B a C jsou otáčky míchadla nastaveny na 1000 min-1. Po přidání komponent B a C se zvýší otáčky míchadla na 6000 min-1 po dobu 5 minut. Doba míchání a rychlost otáčení se nastavují v závislosti na dosažení homogenity směsi Komponenta D se přidá jako poslední a míchá se po dobu 1 minuty při 6000 min-1. Tekutá směs se vlije do vodorovně uložené vytvrzovací formy, která se skládá z kovové desky 2 potažené exfoliační tkaninou 4 a obdélníkového rámu, tvořeného čtyřmi plastovými příčkami 6. Poté se forma uzavře horní kovovou deskou 1, která je potažena exfoliační tkaninou 4. Vytvrzovací forma se na okrajích stáhne ocelovými šrouby a maticemi. Poté se vloží ve vodorovné poloze do sušárny. Vytvrzovací forma je ponechána v sušárně po dobu 18 hodin při teplotě 120 °C. Obě kovové desky 1 a 2 a plastový rám vymezují vnitřní prostor vytvrzovací formy ve tvaru kvádru o rozměrech 24 x 34 x 1 cm. Po nalití tekuté směsi do vytvrzovací formy je hladina směsi asi na % vnitřního objemu této formy.
-3CZ 2019 - 246 A3
Příklad 2: Postup výroby pěnové desky 24 x 34 x 1 cm s objemovou hmotností okolo 450 kgm-3
Do 252 g komponenty AI se za míchání přidávají komponenty v tomto pořadí:
B 41,5 g
C 166,5 g
D 4,60 g
Dále se postupuje jako v příkladu 1.
Příklad 3: Postup výroby pěnové desky 24 x 34 x 1 cm s objemovou hmotností okolo 500 kgm-3
Do 280 g komponenty AI se za míchání přidávají komponenty v tomto pořadí:
B 46 g
C 185 g
D 4,50 g
Dále se postupuje jako v příkladu 1.
Příklad 4: Postup výroby pěnové desky 24 x 34 x 2 cm s objemovou hmotností okolo 450 kgm-3
Do 504 g komponenty AI se za míchání přidávají komponenty v tomto pořadí:
B 83 g
C 333 g
D 9,20 g
Použije se forma s příčkami o tloušťce 2 cm a dále se postupuje jako v příkladu 1.
Příklad 5: Postup výroby pěnové desky 24 x 34 x 2 cm s objemovou hmotností okolo 550 kgm-3
Do 562 g komponenty A2 se mícháním přidávají komponenty v tomto pořadí:
Destilovaná voda21 g
A329 g
Směs se míchá až do rozpuštění veškeré komponenty A3. Rozpouštění komponenty A3 je provázeno vývojem tepla. Směs se vychladí a dále se za míchání přidají další komponenty B, C, D.
B83 g
C391 g
D 9,20 g
Použije se forma s příčkami o tloušťce 2 cm a dále se postupuje jako v příkladu 1.
Provedené experimenty
Podle příkladu 1 a 3 - tj. s použitím tepelně aktivní nadouvací přísady, byly vyrobeny pěnové desky o specifické hmotnosti 600 a 500 kgm-3 a pro porovnání rovněž byly vyrobeny desky se shodnou specifickou hmotností, ale s použitím peroxidu vodíku jako nadouvadla. Z desek geopolymemí pěny obou způsobů výroby byly připraveny vzorky pro porovnávací zkoušky.
-4CZ 2019 - 246 A3
1. Porovnání struktury geopolymemí pěny na řezu
Desky obou druhů výroby byly příčně rozříznuty a řez byl očištěn od prachu, aby byla viditelná struktura pěny. Geopolymemí pěna s použitím tepelně aktivní nadouvací přísady vykazuje jemnější pórovitost než pěna vyrobená s použitím jako nadouvadla peroxidu vodíku.
2. Porovnání pevnosti v tlaku
Z desek obou způsobů výroby o specifické hmotnosti 500 kgm-3 byly vyřezány vzorky o rozměrech 80 x 80 x 10 mm (6). Vzorky pěny byly podrobeny zkoušce pevnosti v tlaku podle ASTM 165. Posun čelistí probíhal rychlostí 1 mm/min a zaznamenalo se první maximum po dosažení deformačního tlaku. Vzorky vyrobené s použitím tepelně aktivní nadouvací přísady dle příkladu 3 vykázaly pevnost v tlaku 4,1 MPa, kdežto vzorky vyrobené s použitím peroxidu vodíku vykázaly pevnost 2,7 MPa.
3. Porovnání pevnosti v tříbodovém ohybu
Z desek obou způsobů výroby o objemové hmotnosti 600 kgm-3 byly vyříznuty vzorky o rozměrech 10 x 10 x 200 mm a podrobeny testu pevnosti v tříbodovém ohybu podle ČSN EN ISO 178 abyly lámány při rozpětí 90 mm. Vzorky vyrobené s použitím peroxidu vodíku jako nadouvadla, prokázaly pevnost 11,1 MPa, kdežto vzorky připravené s pomocí tepelně aktivní nadouvací přísady prokázaly pevnost 17,6 MPa.
4. Expozice plamenem
Pěnová deska o tloušťce 1 cm připravená dle příkladu 3 byla podrobena expozici plamenem z PB hořáku po dobu 10 minut. Vzorek byl fixován ve svislé poloze. Vzorky prokázaly nehořlavost a tvarovou stálost, viz. Obr. 8 a 9.
Průmyslová využitelnost
Tuhá geopolymemí pěna je konstrukční materiál, který se vyznačuje výhodnými vlastnostmi, nízkou hmotností, nízkou tepelnou vodivostí, nehořlavostí a schopností absorbovat zvukové vlny. Dalším využití pěny spočívá ve funkci absorbéru kovů z roztoků, nosiče katalyzátoru nebo pro filtraci kapalin.
Claims (2)
- PATENTOVÉ NÁROKY1 Formulace geopolymemí pěny, která obsahuje metakaolin, alkalický aktivátor a amorfní mikrosiliku, vyznačující se tím, že dále obsahuje tepelně aktivní nadouvací přísadu.
- 2 Formulace geopolymemí pěny podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsah metakaolinu ve formulaci je v rozmezí 20 - 40 %, alkalický aktivátor obsahuje alkalické ionty Na, K nebo Li a je ve formě vodního roztoku silikátu, uhličitanu nebo hydroxidu, přičemž obsah alkalického aktivátoru ve formulaci vyjádřený molámím poměrem sumy alkálií Na2O, K2O, Li2O vůči celkovému oxidu hlinitého A12O3 je minimálně 0,5, amorfní mikrosilika obsahuje min. 93,5 % amorfního SiO2, max. 6% A12O3 + ZrO2 a velikost částic d50 je max. 4 mikrometry, přičemž obsah amorfní mikrosiliky ve formulaci je v rozsahu 7 - 33 %, tepelně aktivní nadouvací přísada je tvořena dutými termoplastickými mikrokapslemi o průměru 10-12 mikrometrů, které jsou vyplněny stlačeným plynem, přičemž termoplast, který tvoří skořápku mikrokapsle má teplotu měknutí v rozsahu 100 - 120 °C, při které tyto mikrokapsle zvětšují svůj průměr na 40 - 80 mikrometrů a obsah tepelně aktivní nadouvací přísady ve formulaci je v rozmezí 0,5 - 5 %.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2019-246A CZ309904B6 (cs) | 2019-04-19 | 2019-04-19 | Způsob výroby geopolymerní pěny |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2019-246A CZ309904B6 (cs) | 2019-04-19 | 2019-04-19 | Způsob výroby geopolymerní pěny |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2019246A3 true CZ2019246A3 (cs) | 2020-10-29 |
| CZ309904B6 CZ309904B6 (cs) | 2024-01-24 |
Family
ID=73015423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2019-246A CZ309904B6 (cs) | 2019-04-19 | 2019-04-19 | Způsob výroby geopolymerní pěny |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ309904B6 (cs) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE9101012L (sv) * | 1991-04-05 | 1992-10-06 | Thors Chem Fab As | Saett att framstaella ett bindemedel |
| JPH05208858A (ja) * | 1992-01-28 | 1993-08-20 | Sanesu Sekko Kk | 熱破砕性水硬性組成物 |
| US7494544B2 (en) * | 2003-01-23 | 2009-02-24 | Bj Services Company | Polymer shell encapsulated gas as a cement expansion additive |
| WO2015130677A1 (en) * | 2014-02-25 | 2015-09-03 | Mach Iv, Llc | Improved fire core compositions and methods |
-
2019
- 2019-04-19 CZ CZ2019-246A patent/CZ309904B6/cs unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ309904B6 (cs) | 2024-01-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2796865T3 (es) | Hormigón celular compuesto de geopolímero de alta resistencia | |
| Shi et al. | The roles of cenosphere in ultra-lightweight foamed geopolymer concrete (UFGC) | |
| US8574358B2 (en) | Geopolymeric particles, fibers, shaped articles and methods of manufacture | |
| KR101731666B1 (ko) | 세포성 인산염 세라믹, 그 제조 방법 및 용도 | |
| KR101503657B1 (ko) | 내화 단열 벽돌 | |
| CA3019760A1 (en) | Geopolymer foam formulation | |
| JPS5888155A (ja) | 軽量建材およびその製造法 | |
| WO2007067774A2 (en) | Engineered low-density heterogeneous microparticles and methods and formulations for producing the microparticles | |
| CN105152598B (zh) | 一种网架型陶粒泡沫混凝土及其制备方法 | |
| CA3122339A1 (en) | Geopolymer foam composition | |
| KR20080073785A (ko) | 지오폴리머 입자, 섬유, 성형품 및 이들의 제조 방법 | |
| CN110668700B (zh) | 利用废玻璃的耐高温烧结过滤板制造方法 | |
| CZ2019246A3 (cs) | Formulace geopolymerní pěny | |
| RU2363685C1 (ru) | Способ получения строительного материала | |
| CN101244919B (zh) | 一种黄土发泡轻质砖的制备方法 | |
| KR101376296B1 (ko) | 알칼리 함유 경량기포콘크리트 조성물 및 이를 이용한 경량기포콘크리트의 제조방법 | |
| JP2000159581A (ja) | アルミノ珪酸塩スラリー及び無機質硬化体の製造方法 | |
| RU2278847C1 (ru) | Композиционное конструкционно-теплоизоляционное изделие и способ его изготовления | |
| EP3377459A2 (en) | Lightweight concrete with a high elastic modulus and use thereof | |
| JPH05319952A (ja) | 連通多孔質体 | |
| ES2953398T3 (es) | Partícula de sílice expandible | |
| RU2304127C1 (ru) | Сухая смесь для приготовления неавтоклавного газобетона и способ его получения | |
| RU2593832C1 (ru) | Способ изготовления стеновых керамических изделий | |
| JP2000290085A (ja) | 無機質多孔体の製造方法 | |
| Wang et al. | Development of Highly Thermal Insulating Geopolymer Using Recycled Glass Fibre |