CZ309745B6 - Plastická hmota pro přípravu porézní sklokeramické pěny, porézní sklokeramická pěna připravená z této hmoty a způsob přípravy této porézní sklokeramické pěny - Google Patents
Plastická hmota pro přípravu porézní sklokeramické pěny, porézní sklokeramická pěna připravená z této hmoty a způsob přípravy této porézní sklokeramické pěny Download PDFInfo
- Publication number
- CZ309745B6 CZ309745B6 CZ2022-488A CZ2022488A CZ309745B6 CZ 309745 B6 CZ309745 B6 CZ 309745B6 CZ 2022488 A CZ2022488 A CZ 2022488A CZ 309745 B6 CZ309745 B6 CZ 309745B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- glass
- ceramic foam
- temperature
- porous
- heated
- Prior art date
Links
- 239000006260 foam Substances 0.000 title claims abstract description 109
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 68
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 title claims abstract description 58
- 239000004033 plastic Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 124
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 57
- 239000005337 ground glass Substances 0.000 claims abstract description 50
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 28
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 claims abstract description 6
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 claims description 32
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 27
- 229940068918 polyethylene glycol 400 Drugs 0.000 claims description 16
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 69
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 37
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 37
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 37
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 37
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 37
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 35
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 34
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 26
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 20
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 19
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 description 19
- 229920002565 Polyethylene Glycol 400 Polymers 0.000 description 17
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 16
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 16
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 15
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 15
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 15
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 11
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 9
- 239000011494 foam glass Substances 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 9
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 8
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 7
- 210000003739 neck Anatomy 0.000 description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 7
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 6
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 6
- 238000000724 energy-dispersive X-ray spectrum Methods 0.000 description 6
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 5
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- VEUACKUBDLVUAC-UHFFFAOYSA-N [Na].[Ca] Chemical compound [Na].[Ca] VEUACKUBDLVUAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 3
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 3
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 101100055113 Caenorhabditis elegans aho-3 gene Proteins 0.000 description 2
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 239000005356 container glass Substances 0.000 description 2
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229920002113 octoxynol Polymers 0.000 description 2
- 239000011022 opal Substances 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229920001353 Dextrin Polymers 0.000 description 1
- 239000004375 Dextrin Substances 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Chemical compound OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 1
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008051 Si-OH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002808 Si–O–Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006358 Si—OH Inorganic materials 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- WQZGKKKJIJFFOK-UHFFFAOYSA-N alpha-D-glucopyranose Natural products OCC1OC(O)C(O)C(O)C1O WQZGKKKJIJFFOK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 235000019425 dextrin Nutrition 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 239000005329 float glass Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- IVJISJACKSSFGE-UHFFFAOYSA-N formaldehyde;1,3,5-triazine-2,4,6-triamine Chemical class O=C.NC1=NC(N)=NC(N)=N1 IVJISJACKSSFGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000009766 low-temperature sintering Methods 0.000 description 1
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002736 nonionic surfactant Substances 0.000 description 1
- 229920002114 octoxynol-9 Polymers 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002304 perfume Substances 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920005646 polycarboxylate Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000417 polynaphthalene Polymers 0.000 description 1
- -1 polyoxyethylene octyl phenyl ether Polymers 0.000 description 1
- 239000005373 porous glass Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000010979 ruby Substances 0.000 description 1
- 229910001750 ruby Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000005372 silanol group Chemical group 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005361 soda-lime glass Substances 0.000 description 1
- HUAUNKAZQWMVFY-UHFFFAOYSA-M sodium;oxocalcium;hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+].[Ca]=O HUAUNKAZQWMVFY-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 239000000341 volatile oil Substances 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
- C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
- C04B18/04—Waste materials; Refuse
- C04B18/16—Waste materials; Refuse from building or ceramic industry
-
- 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
- C04B24/00—Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
- C04B24/24—Macromolecular compounds
- C04B24/28—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
- C04B24/32—Polyethers, e.g. alkylphenol polyglycolether
-
- 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
- C04B28/24—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 alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
- C04B28/26—Silicates of the alkali metals
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Řešení se týká plastické hmoty pro přípravu porézní sklokeramické pěny, přičemž tato hmota je tvořená homogenní směsí mletého skla s částicemi se všemi rozměry do 400 µm, sodného vodního skla s křemičitým modulem 1,9 až 3,2 a nízkomolekulárního organického plastifikátoru v hmotnostním poměru 100 : (3 až 10) : (1 až 5). Řešení se dále týká porézní sklokeramické pěny vytvořené slinováním této plastické hmoty, která je tvořená porézní strukturou spečených skleněných zrn, má pórovitost 25 až 70 %, objemovou hmotnost 900 až 2100 kg/m3, a velikost -průměr pórů 1 až 700 µm; a dále také způsobu přípravy této porézní sklokeramické pěny.
Description
Plastická hmota pro přípravu porézní sklokeramické pěny, porézní sklokeramická pěna připravená z této hmoty a způsob přípravy této porézní sklokeramické pěny
Oblast techniky
Vynález se týká plastické hmoty pro přípravu porézní sklokeramické pěny.
Vynález se dále týká také porézní sklokeramické pěny připravené řízeným slinováním této plastické hmoty.
Vynález se dále týká také způsobu přípravy této sklokeramické pěny.
Dosavadní stav techniky
V současné době jsou známé různé porézní skleněné pěny ve formě granulí nebo desek, které se připravují především z odpadního skla a používají se zejména jako materiál pro tepelnou izolaci. Pro jejich přípravu je známo hned několik postupů využívajících různých materiálů.
Např. publikace Durgaprasad d. Tamteke a kol.: „Up-cycling of ‘unrecyclable’ glasses in glassbased foams by weak alkali-activation, gel casting and low-temperature sintering“, Journal of Cleaner Production, Volume 278, 1 January 2021, 123985 popisuje způsob výroby skleněné pěny z odpadního skla - skleněných vláken (55,2 SiO2, 4,3 AhO3, 22,8 CaO, 0,6 MgO, 4,4 B2O3, 0,4 Na2O, 0,7 K2O v % hmotn.) a opálového skla (72 SiO2, 8 AW3, 2 CaO, 2 BaO, 12 Na2O, 1.5 K2O, 5 F2 v % hmotn.). Odpadní sklo se nejprve pomele a vytvořený jemný skleněný prach se poté rozdisperguje ve slabě zásaditém roztoku s přídavkem povrchově aktivní látky. Poté se tento roztok napění intenzivním mícháním a vytvořená pěna se stabilizuje gelací, následným vyschnutím a slinováním v kapalné fázi při teplotě 700 až 800 °C, které probíhá po dobu 10 až 60 minut. Takto vytvořená skleněná pěna má díky uzavřeným dutinkám ve své struktuře a částečné krystalizaci výborný poměr pevnost/hustota. Při použití opálového skla pak dochází k tvorbě struktury s otevřenými póry. Díky rychlému slinování při nízkých teplotách se navíc ze skla nevyloučí těkavý a toxický fluor. Tvarovatelnost a finální soudržnost hmoty, tj. změna její viskozity, je řešena přídavkem NaOH a jako plastifikátor se použije Triton X (polyoxyetylen oktyl fenyl ether). Různé koncentrace NaOH (1 M, 2 M a 3 M) vedou k různé velikosti vznikajících pórů.
Tento postup má pro reálné použití řadu nevýhod. Jeho největší nevýhodou je, že je primárně navržen pro sklo s nízkým podílem SiO2. To sice umožňuje provádět slinování při relativně nízké teplotě, ale výsledný produkt má oproti křemičitému sklu nižší chemickou odolnost vůči vodě a vodným roztokům (zejména kyselým), nižší elektrické a tepelné izolační vlastnosti, vysoký ztrátový součinitel a také méně žádoucí optické vlastnosti (možné zabarvení aj.). Dalším problémem je také práce s NaOH jakožto silně žíravou látkou. Použití Tritonu X napomáhá odplynění (tedy „napěnění“ produktu), ale tato látka současně není účinným plastifikátorem, aby bylo možné připravenou suspenzi před slinováním plasticky tvarovat/modelovat dle potřeby. Výsledné produkty tak mohou nabývat jen jednoduchých tvarů daných odlitím suspenze před gelací.
Publikace Daniela Hesky a kol.: „Water and waterglass mixtures for foam glass production“, Ceramics International, Volume 41, Issue 10, Part A, December 2015, Pages 12604-12613 pak popisuje způsob, kdy se pro výrobu jemného pěnového skla s uzavřenými póry o velikosti 4 nm až 800 μm použije prášek z floatového skla (1 až 106 μm, sodno-vápenaté sklo: 72,1 SiO2, 1,0 AhO3, 0,3 K2O, 0,1 Fe2O3, 3,8 MgO, 8,8 CaO a 13,9 Na2O), voda a jako napěňovací činidlo sodné vodní sklo. Popisované experimenty byly založeny na různých hmotnostních poměrech vodního skla. Tavení probíhalo při různých teplotách, přičemž jako optimální byla stanovena teplota 800 °C.
- 1 CZ 309745 B6
Vyšší obsah vodního skla vede k vyšší pórovitosti vzorku, která je spjata s vyšší pevností a tepelně izolačními vlastnostmi.
Nevýhodou tohoto postupu je, že opět užívá sodno-vápenatého systému skla s vyšším zastoupením alkalických oxidů. Ty mají za vinu nižší chemickou odolnost vytvářené pěny vůči vodě a vodným roztokům (zejména kyselým), nižší elektrické a tepelné izolační vlastnosti, vysoký ztrátový součinitel a také méně žádoucí optické vlastnosti (možné zabarvení aj.). Daný postup využívá k napěnění suspenze přídavek vodního skla (oproti běžně komerčně využívaným a problematickým látkám jako např. CaCO3, MnO2, SiC apod.). Výsledný produkt ovšem není vůbec tvarovatelný, plastický, a je určen pouze k odlévání do forem nebo volné produkci pěnového skla.
Publikace Seun Samuel Owoeye a kol.: Preparation and characterization of foam glass from waste container glasses and water glass for application in thermal insulations, Ceramics International, Volume 46, Issue 8, Part B, 1 June 2020, Pages 11770-11775 taktéž popisuje užití vodního skla v kombinaci s odpadním obalovým sklem různé barvy (69,4 SiO2, 5,0 AbO3, 0,7 K2O, 0,7 Fe2O3, 0,55 MgO, 15,0 CaO a 7,2 Na2O aj.), ale opět jen za účelem vytvoření pěnového skla jako tepelně izolačního stavebního materiálu. V této studii jsou skleněné pěny syntetizovány výhradně z odpadních nádobových skel smíšených barev za použití křemičitanu sodného (sodného vodního skla) jako pěnidla. Z odpadních skel s velikostí zrna 75 μm, 150 pm a 250 pm a s přídavkem 15 % hmotn. křemičitanu sodného se připravilo několik skleněných pěn o rozměrech 150 x 150 x 30 mm, které se jednoose lisovaly tlakem 10 MPa. Připravené skleněné pěny byly poté slinovány při teplotách 800 °C, respektive 850 °C. Výsledky ukázaly, že s rostoucí teplotou a velikostí zrn se procentuální porozita vyvinutých pěn zvyšovala, zatímco objemová hustota se snižovala. Hodnocení mikrostruktury ukázalo, že čím jemnější jsou použité velikosti zrn, tím více jsou vytvořené póry homogenizované a čím vyšší je teplota, tím jsou póry větší, ale většinou jsou uzavřené. Bylo zjištěno, že pevnost v tlaku i ohybu klesá s velikostí zrn a vyššími teplotami. Tepelné vodivosti všech vyvinutých pěnových skel splňují standardní požadavek na použití jako izolační materiál, protože jejich tepelné vodivosti nepřesáhly 0,25 W/m.K.
I u tohoto postupu se jako pěnidlo využívá vodní sklo. Výsledný produkt však není vůbec tvarovatelný, plastický, a je určen pouze k odlévání do forem nebo volné produkci pěnového skla.
Publikace Yigit Attila a kol.: Foam glass processing using a polishing glass powder residue“, Ceramics International, Volume 39, Issue 5, July 2013, Pages 5869-5877 pak popisuje přípravu skleněné pěny z odpadního skla. Pěnivé chování zbytků prášku/odpadu ze sodnovápenatého zařízení na leštění okenních skel bylo zkoumáno při teplotách mezi 700 a 950 °C. Výsledky ukázaly, že pěnění skleněného prášku začalo při teplotě mezi 670 a 680 °C. Maximální objemová expanze skleněného prášku a hustota pěny se pohybovaly mezi 600 % a 750 % a 0,206 a 0,378 g.cm-3. Expanze skleněného prášku byla důsledkem rozkladu organických sloučenin na povrchu částic skleněného prášku pocházejících z chladicí kapaliny na bázi oleje používaného při leštění. Napětí při zborcení pěn se pohybovalo mezi cca 1 a 4 MPa a tepelná vodivost mezi 0,048 a 0,079 W K-1 m-1. Jak napětí při zhroucení, tak tepelná vodivost se zvyšovaly se zvyšující se hustotou pěny.
Nevýhodou tohoto postupu je opět to, že užívá sodno-vápenatého systému skla s vyšším zastoupením alkalických oxidů. Ty mají za vinu nižší chemickou odolnost vůči vodě a vodným roztokům (zejména kyselým), nižší elektrické a tepelné izolační vlastnosti, vysoký ztrátový součinitel a také méně žádoucí optické vlastnosti (možné zabarvení aj.). Výsledný produkt opět není kvůli svému složení vůbec tvarovatelný, plastický, a je určen pouze k odlévání do forem nebo volné produkci pěnového skla. Navíc, užití odpadních organických látek ulpělých na skle po leštění jako pěnidla při tavicím procesu může způsobovat případné sekundární znečištění, změnu barvy i výsledných vlastností takto připraveného produktu.
Publikace Ayesha Siddika a kol.: Stabilisation of pores in glass foam by using a modified curingsintering process: sustainable recycling of automotive vehicles’ waste glass, Resources,
- 2 CZ 309745 B6
Conservation and Recycling, Volume 179, April 2022, Pages 106145 popisuje přípravu pěnového skla bez stabilizačních chemikálií, které jsou často zdrojem skleníkových plynů. Za tímto účelem byla zvolena kombinace prekurzorů: sodno-vápenaté odpadní sklo (72,1 SiO2, 0,8 AhOs, 0,3 K2O, 1 Fe2O3, 3,5 MgO, 8,7 CaO a 14,2 Na2O aj.) - CaCO3 (pěnidlo) - popílek (66,6 SiO2, 22,5 A2O3, 1,7 K2O, 3,5 Fe2O3, 0,7 MgO, 1,6 CaO a 0,6 Na2O aj.; pojivový materiál/tavidlo). Výsledky ukázaly, že 1 % pěnotvorného činidla CaCO3 (vápenec) a 20 % popílku po smíchání s odpadním sklem a vodou poskytují nejžádanější vlastnosti skleněné pěny, když je směs skla slinována při 800 °C po dobu 45 minut. Skleněné pěny vyvinuté v této studii mají hustotu kolem 0,213 až 1,67 g/cm3 s porozitou v rozmezí 31,7 až 89,7 % a odpovídající tepelnou vodivostí 0,083 až 0,309 W/m.K. Pevnost v tlaku těchto skleněných pěn se pohybuje kolem 0,44 až 10,91 MPa. Vzhledem k primárně otevřené porézní struktuře skleněných pěn (bez popílku) lze tyto pěny použít jako panel pro vnitřní tepelné a akustické izolační účely. Navíc, rovnoměrně velké, homogenně distribuované a jemnější póry ve skleněných pěnách s přídavkem popílku je činí vhodnými pro účely vysoké tepelné izolace.
Nevýhodou tohoto postupu je opět to, že suspenze není kvůli svému složení vůbec tvarovatelná, plastická, a je určena pouze k odlévání do forem nebo volné produkci pěnového skla. Navíc, užití popílku, který má z podstaty svého vzniku kolísavé chemické složení, jako tavidla při tavicím procesu, může způsobovat případné sekundární znečištění, změnu barvy i výsledných vlastností takto připraveného produktu.
Cílem vynálezu je navrhnout složení plastické hmoty pro přípravu porézní sklokeramické pěny, která by netrpěla výše uvedenými nevýhodami a byla především dobře tvarovatelná.
Kromě toho je cílem vynálezu také porézní sklokeramická pěna připravená z této plastické hmoty, a také technologicky i ekonomicky nenáročný způsob přípravy této sklokeramické pěny z této plastické hmoty.
Podstata vynálezu
Cíle vynálezu se dosáhne plastickou hmotou pro přípravu porézní sklokeramické pěny, která je tvořená homogenní směsí mletého skla (s výhodou odpadního) se zrnitostí do 400 pm, sodného vodního skla s křemičitým modulem 1,9 až 3,2 a nízkomolekulárního organického plastifikátoru v hmotnostním poměru 100 : (3 až 10) : (1 až 5). Tato hmota je díky svému složení snadno tvarovatelná, soudržná, a přitom nelepivá.
Vhodným nízkomolekulárním organickým plastifikátorem je polyethylen glykol 400 (PEG 400), avšak kromě něj lze použít některé z klasických činidel běžně přidávaných do keramických či betonových směsí.
Nejvhodnější hmotností poměr mletého skla, sodného vodního skla s křemičitým modulem 3,2 a polyethylen glykolu 400 v dané směsi je 100 : 6 : 2,5.
Slinováním této plastické hmoty se připraví porézní sklokeramická pěna tvořená porézní strukturou spečených zrn mletého skla s pórovitostí 25 až 70 %, objemovou hmotností 900 až 2100 kg/m3, velikostí (průměrem) pórů 1 až 700 pm.
Při způsobu přípravy porézní sklokeramické pěny podle vynálezu se vytvoří homogenní směs mletého skla se zrnitostí do 400 pm, sodného vodního skla s křemičitým modulem 1,9 až 3,2 a nízkomolekulárního organického plastifikátoru v hmotnostním poměru 100 : (3 až 10) : (1 až 5), s výhodou 100 : 6 : 2,5. V této směsi dochází samovolně působením vodního skla k naleptávání povrchu zrn mletého skla. Poté se tato směs rychlostí 2 až 15 °C/min, s výhodou 6 až 9 °C/min, ohřeje na teplotu 120 až 180 °C, s výhodou 150 °C, a setrvá na ní 60 až 180 minut, s výhodou 90 až 180 minut, přičemž se z ní odpaří volná i vázaná voda. Poté se toto směs rychlostí 2 až 15 °C/min,
- 3 CZ 309745 B6 s výhodou 6 až 9 °C/min, ohřeje na teplotu 270 až 330 °C, s výhodou 300 °C a setrvá na ní dalších 60 až 180 minut, s výhodou 90 až 180 minut, přičemž se z ní vypálí nízkomolekulámí organický plastifikátor. Poté se tato směs rychlostí 2 až 10 °C/min, s výhodou 3 až 5 °C ohřeje na teplotu 600 až 1100 °C, s výhodou na teplotu o alespoň 100 °C, s výhodou o 100 až 200 °C nad transformační teplotou použitého skla. Přitom se dále natavují a spojují zrna mletého skla, v důsledku čehož se fixuje jejich prostorové uspořádání, čímž se vytváří sklokeramická pěna tvořená porézní strukturou spojených natavených zrn skla s pórovitostí 25 až 70 %, objemovou hmotností 900 až 2100 kg/m3 a velikostí (průměrem) pórů 1 až 700 μm.
Objasnění výkresů
Na přiložených výkresech je na obr. 1 SEM snímek výbrusu vzorku porézní sklokeramické pěny podle vynálezu při zvětšení 20krát, na obr. 2 SEM snímek středu tohoto výbrusu při zvětšení 50krát, na obr. 3 SEM snímek středu tohoto výbrusu při zvětšení 120krát, na obr. 4 SEM snímek kraje tohoto výbrusu při zvětšení 50krát, na obr. 5 SEM snímek kraje tohoto výbrusu při zvětšení 120krát, a na obr. 6 EDS spektrum tohoto výbrusu s výsledky prvkové analýzy. Na obr. 7 je SEM snímek výbrusu dalšího vzorku porézní sklokeramické pěny podle vynálezu při zvětšení 19krát, na obr. 8 SEM snímek středu tohoto výbrusu při zvětšení 50krát, na obr. 9 SEM snímek středu tohoto výbrusu při zvětšení 120krát, na obr. 10 SEM snímek kraje tohoto výbrusu při zvětšení 50krát, na obr. 11 SEM snímek kraje tohoto výbrusu při zvětšení 121krát, a na obr. 12 EDS spektrum tohoto výbrusu s výsledky prvkové analýzy. Na obr. 13 je SEM snímek výbrusu dalšího vzorku porézní sklokeramické pěny podle vynálezu při zvětšení 19krát, na obr. 14 SEM snímek středu tohoto výbrusu při zvětšení 50krát, na obr. 15 SEM snímek středu tohoto výbrusu při zvětšení 120krát, na obr. 16 SEM snímek kraje tohoto výbrusu při zvětšení 50krát, na obr. 17 SEM snímek kraje tohoto výbrusu při zvětšení 120krát, a na obr. 18 EDS spektrum tohoto výbrusu s výsledky prvkové analýzy.
Příklady uskutečnění vynálezu
Plastická hmota pro přípravu porézní sklokeramické pěny podle vynálezu je tvořená směsí mletého skla (s výhodou odpadního) se zrnitostí do 400 μm, sodného vodního skla s křemičitým modulem 1,9 až 3,2 a nízkomolekulárního organického plastifikátoru, jako např. některého z klasických činidel do keramických či betonových směsí, např. látky na bázi polykarboxylátů (typicky polyakryláty), melaminu (typicky sulfonované melaminformaldehydové pryskyřice), naftalenu (typicky sulfonáty polynaftalenů) nebo ligninu (lignosulfonany), nízkomolekulární neionogenní tenzid, jako např. polyetylen glykoly (typicky PEG 400), polyglukosidy (alkylglukosidy, dextriny, aj.) nebo různé ethoxylované mastné aminy, amidy nebo alkoholethoxyláty aj. Hmotnostní poměr těchto složek je přitom 100 (namleté sklo) : 3 až 10 (vodní sklo) : 1 až 5 (plastifikátor). Smícháním těchto složek a homogenizací směsi vzniká snadno tvarovatelná, soudržná, a přitom nelepivá plastická hmota. Vodní sklo spojuje zrna mletého skla a současně je naleptává, a nízkomolekulární organický plastifikátor zvyšuje plastickou povahu vytvářené hmoty, tj. zlepšuje její tvarovatelnost. Tuto hmotu zle vytvarovat do v podstatě libovolného tvaru/struktury, a to např. i ručně.
Porézní sklokeramická pěna se z této plastické hmoty připraví jejím slinováním, při kterém dochází k odstranění volné i vázané vody odparem a nízkomolekulárního organického plastifikátoru jeho vypálením a ke vzájemnému stavení a propojení zrn mletého skla do pevné porézní struktury.
Při vhodném postupu slinování se útvar z výše popsané plastické hmoty nejprve rychlostí 2 až 15 °C/min, s výhodou 6 až 9 °C/min, ohřeje na teplotu 120 až 180 °C, s výhodou 150 °C, a setrvá na ní 60 až 180 minut, s výhodou 90 až 180 minut, a poté se rychlostí 2 až 15 °C/min, s výhodou 6 až 9 °C/min, ohřeje na teplotu 270 až 330 °C, s výhodou 300 °C, a setrvá na ní dalších 60 až 180 minut, s výhodou 90 až 180 minut. V první fázi dochází především k pozvolnému odstranění volné a vázané vody z vnitřní struktury plastické hmoty, což brání pozdějšímu neřízenému nárůstu
- 4 CZ 309745 B6 objemu této hmoty a tvorbě dutin v její struktuře v důsledku intenzivního odparu vody. V druhé fázi pak dochází především k odstranění - vypálení organického plastifikátora. Voda i plastifikátor přitom odchází ze struktury hmoty postupně v podobě malých plynných bublinek a vytváří tak porézní strukturu. Zvýšení objemu hmoty je maximálně 150 %.
Pro další fázi se takto upravená hmota rychlostí 2 až 10 °C/min, s výhodou 3 až 5 °C/min, ohřeje na teplotu 600 až 1100 °C, s výhodou na teplotu o alespoň 100 °C, s výhodou o 100 až 200 °C nad transformační teplotou použitého skla. Při tomto ohřevu dochází ke slinování - natavení a vzájemnému propojení a slinutí zrn mletého skla (vznik propojovacích krčků mezi zrny) a zhutnění a zafixování hmoty za žádoucího působení dalších vstupních surovin. Zásadité vodní sklo (tj. koloidní roztok alkalických křemičitanů) ještě před ohřevem naleptává povrch zrn mletého skla, a tím ho činí aktivním k chemické interakci (jedná se o rozpouštění skla jako celku za vzniku reaktivních silanolových skupin Si-OH/hydrogel, které vysycháním polykondenzují v pevnou siloxanovou vazbu Si-O-Si spojující povrchy zrn již za laboratorní teploty). Zrna mletého skla se tedy spojují chemickou vazbou již za nízkých teplot před samotným slinutím - vodní sklo tedy plní funkci taviva. Díky tomu se ještě snáze deformují a utvářejí spojovací krčky, tak již energeticky méně teplotně náročného skla. Kromě toho plní vodní sklo v kombinaci s organickým plastifikátorem také funkci pěnidla, kdy jeho plynné složky (voda, CO2) odchází při řízeném ohřevu („dvou-plateau“ způsobem, tj. s dvojím zdržením na dílčí teplotě) z hmoty a způsobují její napěnění a následnou poréznost; přitom ale nedeformují tvar struktury vytvořené z této hmoty. Při následném výpalu při teplotě 600 až 1100 °C pak dochází k protavení zrn skla a zafixování napěněného tvaru s dobrou mechanickou stabilitou. Daný proces zpevnění lze popsat klasickými chemickými reakcemi v pevné fázi, které jsou analogické sklářským výrobkům. Jedná se především o modifikační přeměny SiO2. Lze také mluvit o příznivém efektu malého množství Na2O z přídavku vodního skla. Na dané teplotě setrvává hmota 0 až 180 minut (setrvání na této teplotě není nutné, neboť již během ohřevu na ni proběhnou všechny reakce a dojde ke slinutí zrn mletého skla).
Poté následuje samovolné nebo řízené chladnutí v peci, při kterém dochází k relaxaci vnitřních pnutí. V závislosti na velikosti a objemu struktury z plastické hmoty podle vynálezu není nutné řízené chlazení, ale je možné daný produkt nechat chladit samovolně, především pokud není nutné dosáhnout co nejvyšší pevnosti výsledného výrobku. Pro potřeby řízeného chlazení je pak doporučována relaxace skleněné pěny po dobu několika minut až 1 hodiny v závislosti na velikosti výrobku na horní chladicí teplotě použitého skla.
Před zahájením procesu slinování se plastická hmota podle vynálezu s výhodou odstaví v prostředí s běžnou atmosférou a laboratorní teplotou, kdy se z ní samovolně odtokem a odparem odstraní volná voda. Tato odstávka trvá s výhodou 1 až 72 hodin.
Vytvořená sklokeramická pěna je pevná, tvarově i chemicky stálá, lehká, nasákavá, netransparentní, porézní, přičemž její případné zabarvení je dáno chemickým složením vstupního skla - viz např. obr. 1 až 5, 7 až 11 a 13 až 17. Její pórovitost je 25 až 70 %, objemová hmotnost 900 až 2100 kg/m3, velikost (průměr) pórů od 1 do 700 μm. Tato pěna má řadu aplikací - může sloužit např. jako hrubší filtr plynných i kapalných médií (je schopná zachytávat ve své struktuře nečistoty s velikostí částic v řádu mikrometrů), jako podkladový materiál pro další funkcionalizaci (např. hydrofobizaci, proces sol-gel, apod.), jako tepelný a akustický izolant s estetickou hodnotou, případně jako materiál pro výrobu interiérových dekoračních předmětů ve smyslu absorbéru relativně velkého množství vody, lokálního snížení teploty odpařovaním kapaliny (např. vody) z porézního povrchu hmoty, nebo také ve smyslu uvolňování kapaliny (parfému, esenciálního oleje, apod.) - v kombinaci s dalšími prvky vytváří neotřelé dekory a originální světelné efekty.
Díky vynikající nasákavosti dané vysokou porézností může současně sloužit jako substrát pro tvorbu živých stěn pro zeleň (tzv. green wall), apod.
- 5 CZ 309745 B6
Níže je pro názornost uvedeno několik konkrétních příkladů přípravy plastické hmoty a sklokeramické pěny podle vynálezu. Při nich se použily hlavní typy skleněného recyklátu na bázi oxidu křemičitého dle tabulky 1.
Tabulka 1: Chemické složení hlavních typů skleněného recyklátu na bázi oxidu křemičitého
| Obecný název, zdroj recyklátu | Křemenné sklo | Obalové, ploché a užitné sklo. | Tepelně odolná skla | Barevné sklo: dekorační předměty' a bižuterie. |
| Chemické složení | Velmi čistý SiOj, ve skelném stavu obsahující řádové desetiny hmot. % nečistot (oxidy, hydroxylové skupiny). | Ustálené složení plochého a obalového skla se pohybuje v rozmezí: 70 - 73,5 SiOj; 0,6 - 2,0 Α12Ο3; 6-11 CaO; 1,54 - 4,5 MgO; 13-15 hmot % Na2O. Odchylky' ve složení tohoto typu skel souvisí s požadavky na tavící a tvarovaci vlastnosti, dále na chemickou odolnost. Tato skla také mohou obsahovat různé množství barvicích oxidů [TeiCb, MnO, CnO3 aj.). Speciální skla s vysokým obsahem A12O3 v mezích 58-63 SiO2; 9 - 14 A12O3; 12 - 14 ČaO + MgO: 11-13 hmot % Na2O + K2O (dále FerOn MnO). | Jedná se o tepelně odolná skla obsahující zvýšený obsah SiO2 (min. 75 hmot. %) s obsahem nebo bez obsahu B-O, (kol. 8 hmot. %) a se sníženým obsahem alkalií (kol. 10 % Na2O + 4 hmot. % K2O). | Různé složení základních skel i značný počet používaných barvících látek a jejich kombinací vede k velkému počtu typů bižutemích barvících soustav. Příkladem soustavy Na2O - K2O - CaO - SiOi je složení skla v zastoupení 57,7 % SiO3 - 1,1 % B2O3 - 4,2 % CaO - 8,7 % Na2O - 12,5 % K2O - 1,9 % PbO - 11,9 % As2O3 -1,1 hmot. % P2O5. Barvicí látky1 lze rozdělit do dvou kategorií: a) homogenní barviva zbarvení způsobeno celou řadou atomů nebo iontů jednoduchých i složených: b) heterogenní barviva (koloidní), jež vznikají při tepelném zpracováni skla tzv. nabíháním (např. zlatý rubín). Pro zakalená skla se používají často fosforečnany nebo As2O3. |
| Soustava | SiO3 | Na:O - CaO - SiO2 | Q o ώ' ό rd K | Na2O - K2O - CaO - SiO2 a další |
| Číslo | 1-1 | ΓΝ |
-6CZ 309745 B6
Příklad 1
Smícháním a homogenizací mletého skla Na2O - K2O - CaO - SiO2 (sklo č. 4 dle tabulky 1) se zrnitostí do 70 μm, sodného vodního skla s křemičitým modulem 3,2 a polyethylen glykolu 400 (PEG 400) v hmotnostním poměru 100: 6 : 2,5 se připravila plastická hmota pro přípravu sklokeramické pěny.
Z této hmoty se následně ručním formováním vytvořily vzorky ve tvaru válce o průměru 30 mm a výšce 4 mm. Tyto válce se ponechaly odstát 48 hodin na šamotové podložce při laboratorní teplotě a atmosféře. Přitom se z nich samovolným odtokem a odparem odstranila část volné vody. Po odstávce se tyto vzorky ve sklářské peci ohřály rychlostí 7 °C/min na teplotu 150 °C, na které setrvaly 100 minut, poté se rychlostí 7 °C/min ohřály na teplotu 300 °C, na které setrvaly dalších 100 minut a poté se rychlostí 4 °C/min ohřály na teplotu 600 °C. Po dosažení této teploty se vypnul ohřev pece a ta samovolně během 48 hodin vychladla na laboratorní teplotu.
Plastická hmota se během toho přetvořila na porézní sklokeramickou pěnu s pórovitostí 25 %, objemovou hmotností 2075 kg/m3 a velikostí (průměrem) pórů od 1 do 29 μm - viz obr. 1 až 5. Rozměry jednotlivých vzorků se změnily (zvětšily) o 13 až 25 %.
Na obr. 1 je SEM snímek výbrusu jednoho ze vzorků při zvětšení 20krát, na obr. 2 SEM snímek středu tohoto výbrusu při zvětšení 50krát, na obr. 3 SEM snímek středu tohoto výbrusu při zvětšení 120krát, na obr. 4 SEM snímek kraje tohoto výbrusu při zvětšení 50krát, a na obr. 5 SEM snímek kraje tohoto výbrusu při zvětšení 120krát. Z těchto snímků je patrné, že během slinování došlo k natavení a vzájemnému slinutí zrn namletého skla - je z nich zřejmá vnitřní struktura sklokeramické pěny a její poréznost.
Kromě měření na elektronovém mikroskopu se u takto vytvořené sklokeramické pěny provedl také rozbor prvkové analýzy pomocí energiově disperzní spektroskopie (EDS) - viz obr. 6, na kterém je spektrum EDS s výsledky prvkové analýzy. Výsledky této analýzy poukazují na úplné vypálení polymerního plastifikátoru PEG 400, přičemž roztavené zrno i vytvořený krček obsahují hmotnostní zastoupení vstupních surovin s většinovým podílem křemíku. Lze tak konstatovat, že výsledkem je sklokeramická pěna s majoritním zastoupením SiO2, vyšším obsahem Na2O pocházejícím z vodního skla a vstupního skla a nižším než vstupním obsahem dalších prvků v podobě alkálií. Současně lze předpokládat, že tyto dvě složky jsou ve struktuře této pěny rovnoměrně zastoupeny podobně jako ve struktuře vstupního skla.
Příklad 2
Stejným způsobem jako v příkladu 1 se z mletého skla Na2O - K2O - CaO - SiO2 (sklo č. 4 dle tabulky 1) se zrnitostí do 70 μm, sodného vodního skla s křemičitým modulem 2,3 a polyethylen glykolu 400 (PEG 400) v hmotnostním poměru 100 : 6 : 2,5 vytvořila plastická hmota.
Z této hmoty se následně ručním formováním vytvořily stejné vzorky ve tvaru válce jako v příkladu 1. Tyto vzorky se ponechaly odstát 48 hodin na šamotové podložce při laboratorní teplotě (a atmosféře). Přitom se z nich samovolným odtokem a odparem odstranila část volné vody. Po odstávce se tyto vzorky ve sklářské peci ohřály rychlostí 7 °C/min na teplotu 150 °C, na které setrvaly 100 minut, poté se rychlostí 7 °C/min ohřály na teplotu 300 °C, na které setrvaly dalších 100 minut a poté se rychlostí 4 °C/min ohřály na teplotu 600 °C. Po dosažení této teploty se vypnul ohřev pece a ta samovolně během 48 hodin vychladla na laboratorní teplotu.
Plastická hmota se během toho přetvořila na porézní sklokeramickou pěnu s pórovitostí 43 %, objemovou hmotností 1652 kg/m3 a velikostí (průměrem) pórů od 2 do 45 μm. Rozměry jednotlivých vzorků se změnily (zvětšily) o 8 až 32 %.
- 7 CZ 309745 B6
Lze konstatovat, že během slinování došlo k natavení a vzájemnému slinutí zrn namletého skla a výsledkem je sklokeramická pěna s majoritním zastoupením SiO2, vyšším obsahem Na2O pocházejícím z vodního skla a vstupního skla a nižším než vstupním obsahem dalších prvků v podobě alkálií. Současně lze předpokládat, že tyto dvě složky jsou ve struktuře této pěny rovnoměrně zastoupeny podobně jako ve struktuře vstupního skla.
Příklad 3
Stejným způsobem jako v příkladu 1 se z mletého skla Na2O - K2O - CaO - S1O2 (sklo č. 4 dle tabulky 1) se zrnitostí do 70 pm, sodného vodního skla s křemičitým modulem 1,9 a polyethylen glykolu 400 (PEG 400) v hmotnostním poměru 100 : 6 : 2,5 vytvořila plastická hmota.
Z této hmoty se následně ručním formováním vytvořily stejné vzorky ve tvaru válce jako v příkladu 1. Tyto vzorky se ponechaly odstát 48 hodin na šamotové podložce při laboratorní teplotě a atmosféře. Přitom se z nich samovolným odtokem a odparem odstranila část volné vody. Po odstávce se tyto vzorky ve sklářské peci ohřály rychlostí 6 °C/min na teplotu 120 °C, na které setrvaly 120 minut, poté se rychlostí 10 °C/min ohřály na teplotu 330 °C, na které setrvaly dalších 100 minut a poté se rychlostí 7 °C/min ohřály na teplotu 600 °C. Po dosažení této teploty se vypnul ohřev pece a ta samovolně během 48 hodin vychladla na laboratorní teplotu.
Plastická hmota se během toho přetvořila na porézní sklokeramickou pěnu s pórovitostí 49 %, objemovou hmotností 1326 kg/m3 a velikostí (průměrem) pórů od 7 do 57 pm. Rozměry jednotlivých vzorků se změnily (zvětšily) o 7 až 48 %.
Lze konstatovat, že během slinování došlo k natavení a vzájemnému slinutí zrn namletého skla a výsledkem je sklokeramická pěna s majoritním zastoupením SiO2, vyšším obsahem Na2O pocházejícím z vodního skla a vstupního skla a nižším než vstupním obsahem dalších prvků v podobě alkálií. Současně lze předpokládat, že tyto dvě složky jsou ve struktuře této pěny rovnoměrně zastoupeny podobně jako ve struktuře vstupního skla.
Příklad 4
Stejným způsobem jako v příkladu 1 se z mletého skla Na2O - K2O - CaO - SiO2 (sklo č. 4 dle tabulky 1) se zrnitostí 40 až 150 pm, sodného vodního skla s křemičitým modulem 3,2 a polyethylen glykolu 400 (PEG 400) v hmotnostním poměru 100 : 6 : 2,5 vytvořila plastická hmota.
Z této hmoty se následně ručním formováním vytvořily stejné vzorky ve tvaru válce jako v příkladu 1. Tyto vzorky se ponechaly odstát 48 hodin na šamotové podložce při laboratorní teplotě a atmosféře. Přitom se z nich samovolným odtokem a odparem odstranila část volné vody. Po odstávce se tyto vzorky ve sklářské peci ohřály rychlostí 2 °C/min na teplotu 120 °C, na které setrvaly 180 minut, poté se rychlostí 2 °C/min ohřály na teplotu 270 °C, na které setrvaly dalších 180 minut a poté se rychlostí 10 °C/min ohřály na teplotu 700 °C. Po dosažení této teploty se vypnul ohřev pece a ta samovolně během 48 hodin vychladla na laboratorní teplotu.
Plastická hmota se během toho přetvořila na porézní sklokeramickou pěnu s pórovitostí 43 %, objemovou hmotností 1383 kg/m3 a velikostí (průměrem) pórů od 20 do 250 pm - viz obr. 7 až 11. Rozměry jednotlivých vzorků se změnily (zvětšily) o 15 až 63 %.
Na obr. 7 je SEM snímek výbrusu této porézní sklokeramické pěny při zvětšení 19krát, na obr. 8 SEM snímek středu tohoto výbrusu při zvětšení 50krát, na obr. 9 SEM snímek středu tohoto výbrusu při zvětšení 120krát, na obr. 10 SEM snímek kraje tohoto výbrusu při zvětšení 50krát, a na obr. 11 SEM snímek kraje tohoto výbrusu při zvětšení 120krát. Z těchto snímků je patrné, že během slinování došlo k natavení a vzájemnému slinutí zrn mletého skla - jsou na nich viditelné spojovací krčky, vnitřní struktura sklokeramické pěny a její vysoká porozita.
- 8 CZ 309745 B6
Kromě měření na elektronovém mikroskopu se u takto vytvořené sklokeramické pěny provedl také rozbor prvkové analýzy pomocí energiově disperzní spektroskopie (EDS) - viz obr. 12, na kterém je spektrum EDS s výsledky prvkové analýzy. Výsledky této analýzy poukazují na úplné vypálení polymerního plastifikátoru PEG 400, přičemž roztavené zrno i vytvořený krček obsahují hmotnostní zastoupení vstupních surovin s většinovým podílem křemíku. Lze tak konstatovat, že výsledkem je sklokeramická pěna s majoritním zastoupením SiO2, vyšším obsahem Na2O pocházejícím z vodního skla a vstupního skla a nižším než vstupním obsahem dalších prvků v podobě alkálií.
Současně lze předpokládat, že tyto dvě složky jsou ve struktuře této pěny rovnoměrně zastoupeny podobně jako ve struktuře vstupního skla.
Příklad 5
Stejným způsobem jako v příkladu 1 se z mletého skla Na2O - K2O - CaO - SiO2 (sklo č. 4 dle tabulky 1) se zrnitostí 40 až 150 pm, sodného vodního skla s křemičitým modulem 2,3 a polyethylen glykolu 400 (PEG 400) v hmotnostním poměru 100 : 6 : 2,5 vytvořila plastická hmota.
Z této hmoty se následně ručním formováním vytvořily stejné vzorky ve tvaru válce jako v příkladu 1. Tyto vzorky se ponechaly odstát 48 hodin na šamotové podložce při laboratorní teplotě a atmosféře. Přitom se z nich samovolným odtokem a odparem odstranila část volné vody. Po odstávce se tyto vzorky ve sklářské peci ohřály rychlostí 12 °C/min na teplotu 180 °C, na které setrvaly 60 minut, poté se rychlostí 15 °C/min ohřály na teplotu 330 °C, na které setrvaly dalších 60 minut a poté se rychlostí 9 °C/min ohřály na teplotu 700 °C. Po dosažení této teploty se vypnul ohřev pece a ta samovolně během 48 hodin vychladla na laboratorní teplotu.
Plastická hmota se během toho přetvořila na porézní sklokeramickou pěnu s pórovitostí 51 %, objemovou hmotností 1184 kg/m3 a velikostí (průměrem) pórů od 17 do 362 pm. Rozměry jednotlivých vzorků se změnily (zvětšily) o 12 až 55 %.
Lze konstatovat, že během slinování došlo k natavení a vzájemnému slinutí zrn namletého skla a výsledkem je sklokeramická pěna s majoritním zastoupením SiO2, vyšším obsahem Na2O pocházejícím z vodního skla a vstupního skla a nižším než vstupním obsahem dalších prvků v podobě alkálií. Současně lze předpokládat, že tyto dvě složky jsou ve struktuře této pěny rovnoměrně zastoupeny podobně jako ve struktuře vstupního skla.
Příklad 6
Stejným způsobem jako v příkladu 1 se z mletého skla Na2O - K2O - CaO - SiO2 (sklo č. 4 dle tabulky 1) se zrnitostí 40 až 150 pm, sodného vodního skla s křemičitým modulem 1,9 a polyethylen glykolu 400 (PEG 400) v hmotnostním poměru 100 : 6 : 2,5 vytvořila plastická hmota.
Z této hmoty se následně ručním formováním vytvořily stejné vzorky ve tvaru válce jako v příkladu 1. Tyto vzorky se ponechaly odstát 48 hodin na šamotové podložce při laboratorní teplotě a atmosféře. Přitom se z nich samovolným odtokem a odparem odstranila část volné vody. Po odstávce se tyto vzorky ve sklářské peci ohřály rychlostí 15 °C/min na teplotu 150 °C, na které setrvaly 100 minut, poté se rychlostí 15 °C/min ohřály na teplotu 300 °C, na které setrvaly dalších 100 minut a poté se rychlostí 10 °C/min ohřály na teplotu 700 °C. Po dosažení této teploty se vypnul ohřev pece a ta samovolně během 48 hodin vychladla na laboratorní teplotu.
Plastická hmota se během toho přetvořila na porézní sklokeramickou pěnu s pórovitostí 58 %, objemovou hmotností 1123 kg/m3 a velikostí (průměrem) pórů od 22 do 426 pm. Rozměry jednotlivých vzorků se změnily (zvětšily) o 18 až 49 %.
- 9 CZ 309745 B6
Lze konstatovat, že během slinování došlo k natavení a vzájemnému slinutí zrn namletého skla a výsledkem je sklokeramická pěna s majoritním zastoupením SiO2, vyšším obsahem Na2O pocházejícím z vodního skla a vstupního skla a nižším než vstupním obsahem dalších prvků v podobě alkálií. Současně lze předpokládat, že tyto dvě složky jsou ve struktuře této pěny rovnoměrně zastoupeny podobně jako ve struktuře vstupního skla.
Příklad 7
Stejným způsobem jako v příkladu 1 se z mletého skla Na2O - K2O - CaO - SiO2 (sklo č. 4 dle tabulky 1) se zrnitostí 125 až 250 pm, sodného vodního skla s křemičitým modulem 3,2 a polyethylen glykolu 400 (PEG 400) v hmotnostním poměru 100 : 6 : 2,5 vytvořila plastická hmota.
Z této hmoty se následně ručním formováním vytvořily stejné vzorky ve tvaru válce jako v příkladu 1. Tyto vzorky se ponechaly odstát 48 hodin na šamotové podložce při laboratorní teplotě a atmosféře. Přitom se z nich samovolným odtokem a odparem odstranila část volné vody. Po odstávce se tyto vzorky ve sklářské peci ohřály rychlostí 7 °C/min na teplotu 150 °C, na které setrvaly 120 minut, poté se rychlostí 8 °C/min ohřály na teplotu 310 °C, na které setrvaly dalších 100 minut a poté se rychlostí 5 °C/min ohřály na teplotu 800 °C. Po dosažení této teploty se vypnul ohřev pece a ta samovolně během 48 hodin vychladla na laboratorní teplotu.
Plastická hmota se během toho přetvořila na porézní sklokeramickou pěnu s pórovitostí 47 %, objemovou hmotností 1280 kg/m3 a velikostí (průměrem) pórů od 12 do 550 pm. Rozměry jednotlivých vzorků se změnily (zvětšily) o 13 až 39 %.
Na obr. 13 je SEM snímek výbrusu této sklokeramické pěny při zvětšení 19krát, na obr. 14 SEM snímek středu tohoto výbrusu při zvětšení 50krát, na obr. 15 SEM snímek středu tohoto výbrusu při zvětšení 120krát, na obr. 16 SEM snímek kraje tohoto výbrusu při zvětšení 50krát, a na obr. 17 SEM snímek kraje tohoto výbrusu při zvětšení 120krát. Z těchto snímků je patrné, že během slinování došlo k natavení a vzájemnému slinutí zrn mletého skla - jsou na nich viditelné spojovací krčky, vnitřní struktura sklokeramické pěny a její vysoká porozita.
Prvková analýza pomocí energiově disperzní spektroskopie (EDS) - viz obr. 18, na kterém je spektrum EDS s výsledky prvkové analýzy. Výsledky této analýzy poukazují na úplné vypálení polymerního plastifikátoru PEG 400, přičemž roztavené zrno i vytvořený krček obsahují hmotnostní zastoupení vstupních surovin s většinovým podílem křemíku. Lze tak konstatovat, že výsledkem je sklokeramická pěna s majoritním zastoupením SiO2, vyšším obsahem Na2O pocházejícím z vodního skla a vstupního skla a nižším než vstupním obsahem dalších prvků v podobě alkálií. Současně lze předpokládat, že tyto dvě složky jsou ve struktuře této pěny rovnoměrně zastoupeny podobně jako ve struktuře vstupního skla.
Příklad 8
Stejným způsobem jako v příkladu 1 se z mletého skla Na2O - K2O - CaO - SiO2 (sklo č. 4 dle tabulky 1) se zrnitostí 125 až 250 pm, sodného vodního skla s křemičitým modulem 2,3 a polyethylen glykolu 400 (PEG 400) v hmotnostním poměru 100 : 6 : 2,5 vytvořila plastická hmota.
Z této hmoty se následně ručním formováním vytvořily stejné vzorky ve tvaru válce jako v příkladu 1. Tyto vzorky se ponechaly odstát 48 hodin na šamotové podložce při laboratorní teplotě a atmosféře. Přitom se z nich samovolným odtokem a odparem odstranila část volné vody. Po odstávce se tyto vzorky ve sklářské peci ohřály rychlostí 7 °C/min na teplotu 150 °C, na které setrvaly 100 minut, poté se rychlostí 7 °C/min ohřály na teplotu 300 °C, na které setrvaly dalších 100 minut a poté se rychlostí 7 °C/min ohřály na teplotu 800 °C. Po dosažení této teploty se vypnul ohřev pece a ta samovolně během 48 hodin vychladla na laboratorní teplotu.
- 10 CZ 309745 B6
Plastická hmota se během toho přetvořila na porézní sklokeramickou pěnu s pórovitostí 53 %, objemovou hmotností 1190 kg/m3 a velikostí (průměrem) pórů od 26 do 630 pm. Rozměry jednotlivých vzorků se změnily (zvětšily) o 17 až 52 %.
Lze konstatovat, že během slinování došlo k natavení a vzájemnému slinutí zrn namletého skla a výsledkem je sklokeramická pěna s majoritním zastoupením SiO2, vyšším obsahem Na2O pocházejícím z vodního skla a vstupního skla a nižším než vstupním obsahem dalších prvků v podobě alkálií. Současně lze předpokládat, že tyto dvě složky jsou ve struktuře této pěny rovnoměrně zastoupeny podobně jako ve struktuře vstupního skla.
Příklad 9
Stejným způsobem jako v příkladu 1 se z mletého skla Na2O - K2O - CaO - SiO2 (sklo č. 4 dle tabulky 1) se zrnitostí 125 až 250 pm, sodného vodního skla s křemičitým modulem 1,9 a polyethylen glykolu 400 (PEG 400) v hmotnostním poměru 100 : 6 : 2,5 vytvořila plastická hmota.
Z této hmoty se následně ručním formováním vytvořily stejné vzorky ve tvaru válce jako v příkladu 1. Tyto vzorky se ponechaly odstát 48 hodin na šamotové podložce při laboratorní teplotě a atmosféře. Přitom se z nich samovolným odtokem a odparem odstranila část volné vody. Po odstávce se tyto vzorky ve sklářské peci ohřály rychlostí 9 °C/min na teplotu 120 °C, na které setrvaly 150 minut, poté se rychlostí 9 °C/min ohřály na teplotu 315 °C, na které setrvaly dalších 90 minut a poté se rychlostí 2 °C/min ohřály na teplotu 800 °C. Po dosažení této teploty se vypnul ohřev pece a ta samovolně během 48 hodin vychladla na laboratorní teplotu.
Plastická hmota se během toho přetvořila na porézní sklokeramickou pěnu s pórovitostí 70 %, objemovou hmotností 925 kg/m3 a velikostí (průměrem) pórů od 39 do 690 pm. Rozměry jednotlivých vzorků se změnily (zvětšily) o 22 až 66 %.
Lze konstatovat, že během slinování došlo k natavení a vzájemnému slinutí zrn namletého skla a výsledkem je sklokeramická pěna s majoritním zastoupením SiO2, vyšším obsahem Na2O pocházejícím z vodního skla a vstupního skla a nižším než vstupním obsahem dalších prvků v podobě alkálií. Současně lze předpokládat, že tyto dvě složky jsou ve struktuře této pěny rovnoměrně zastoupeny podobně jako ve struktuře vstupního skla.
Příklad 10
Stejným způsobem jako v příkladu 1 se z mletého křemenného skla (SiO2 - sklo č. 1 dle tabulky 1) se zrnitostí 70 až 200 pm, sodného vodního skla s křemičitým modulem 3,2 a alkylpolyglukosidu (APG; D-glukopyranosa/decyloktylglykosid, oligomerní) v hmotnostním poměru 100 : 3 : 2,5 vytvořila plastická hmota.
Z této hmoty se následně ručním formováním vytvořily stejné vzorky ve tvaru válce jako v příkladu 1. Tyto vzorky se ponechaly odstát 72 hodin na šamotové podložce při laboratorní teplotě a atmosféře. Přitom se z nich samovolným odtokem a odparem odstranila část volné vody. Po odstávce se tyto vzorky ve sklářské peci ohřály rychlostí 6 °C/min na teplotu 150 °C, na které setrvaly 100 minut, poté se rychlostí 6 °C/min ohřály na teplotu 300 °C, na které setrvaly dalších 100 minut a poté se rychlostí 5 °C/min ohřály na teplotu 1100 °C. Po dosažení této teploty se vypnul ohřev pece a ta samovolně během 48 hodin vychladla na laboratorní teplotu.
Plastická hmota se během toho přetvořila na porézní sklokeramickou pěnu s pórovitostí 45 %, objemovou hmotností 1539 kg/m3 a velikostí (průměrem) pórů od 12 do 120 pm. Rozměry jednotlivých vzorků se změnily (zvětšily) o 5 až 36 %.
- 11 CZ 309745 B6
Lze konstatovat, že během slinování došlo k natavení a vzájemnému slinutí zrn namletého skla a výsledkem je sklokeramická pěna s majoritním zastoupením SiO2, vyšším obsahem Na2O pocházejícím z vodního skla a vstupního skla a nižším než vstupním obsahem dalších prvků v podobě alkálií. Současně lze předpokládat, že tyto dvě složky jsou ve struktuře této pěny rovnoměrně zastoupeny podobně jako ve struktuře vstupního skla.
Příklad 11
Stejným způsobem jako v příkladu 1 se z mletého skla Na2O - CaO - S1O2 (sklo č. 2 dle tabulky 1) se zrnitostí 70 až 200 pm, sodného vodního skla s křemičitým modulem 3,2 a APG v hmotnostním poměru 100 : 3 : 1,5 vytvořila plastická hmota.
Z této hmoty se následně ručním formováním vytvořily stejné vzorky ve tvaru válce jako v příkladu 1. Tyto vzorky se ponechaly odstát 48 hodin na šamotové podložce při laboratorní teplotě a atmosféře. Přitom se z nich samovolným odtokem a odparem odstranila část volné vody. Po odstávce se tyto vzorky ve sklářské peci ohřály rychlostí 8 °C/min na teplotu 160 °C, na které setrvaly 90 minut, poté se rychlostí 7 °C/min ohřály na teplotu 300 °C, na které setrvaly dalších 100 minut a poté se rychlostí 3 °C/min ohřály na teplotu 750 °C. Po dosažení této teploty se vypnul ohřev pece a ta samovolně během 48 hodin vychladla na laboratorní teplotu.
Plastická hmota se během toho přetvořila na porézní sklokeramickou pěnu s pórovitostí 52 %, objemovou hmotností 1137 kg/m3 a velikostí (průměrem) pórů od 32 do 432 pm. Rozměry jednotlivých vzorků se změnily (zvětšily) o 9 až 52 %.
Lze konstatovat, že během slinování došlo k natavení a vzájemnému slinutí zrn namletého skla a výsledkem je sklokeramická pěna s majoritním zastoupením SiO2, vyšším obsahem Na2O pocházejícím z vodního skla a vstupního skla a nižším než vstupním obsahem dalších prvků v podobě alkálií. Současně lze předpokládat, že tyto dvě složky jsou ve struktuře této pěny rovnoměrně zastoupeny podobně jako ve struktuře vstupního skla.
Příklad 12
Stejným způsobem jako v příkladu 1 se z mletého skla Na2O - B2O3 - S1O2 (sklo č. 3 dle tabulky 1) se zrnitostí 180 až 400 pm, sodného vodního skla s křemičitým modulem 2,3 a APG v hmotnostním poměru 100 : 3 : 1 vytvořila plastická hmota.
Z této hmoty se následně ručním formováním vytvořily stejné vzorky ve tvaru válce jako v příkladu 1. Tyto vzorky se ponechaly odstát 48 hodin na šamotové podložce při laboratorní teplotě a atmosféře. Přitom se z nich samovolným odtokem a odparem odstranila část volné vody. Po odstávce se tyto vzorky ve sklářské peci ohřály rychlostí 5 °C/min na teplotu 120 °C, na které setrvaly 180 minut, poté se rychlostí 9 °C/min ohřály na teplotu 300 °C, na které setrvaly dalších 100 minut a poté se rychlostí 8 °C/min ohřály na teplotu 1000 °C. Po dosažení této teploty se vypnul ohřev pece a ta samovolně během 48 hodin vychladla na laboratorní teplotu.
Plastická hmota se během toho přetvořila na porézní sklokeramickou pěnu s pórovitostí 57 %, objemovou hmotností 1250 kg/m3 a velikostí (průměrem) pórů od 15 do 530 pm. Rozměry jednotlivých vzorků se změnily (zvětšily) o 16 až 70 %.
Lze konstatovat, že během slinování došlo k natavení a vzájemnému slinutí zrn namletého skla a výsledkem je sklokeramická pěna s majoritním zastoupením SiO2, vyšším obsahem Na2O pocházejícím z vodního skla a vstupního skla a nižším než vstupním obsahem dalších prvků v podobě alkálií. Současně lze předpokládat, že tyto dvě složky jsou ve struktuře této pěny rovnoměrně zastoupeny podobně jako ve struktuře vstupního skla.
- 12 CZ 309745 B6
Příklad 13
Stejným způsobem jako v příkladu 1 se z mletého skla Na2O - B2O3 — SiO2 (sklo č. 3 dle tabulky 1) se zrnitostí 180 až 400 μm, sodného vodního skla s křemičitým modulem 3,2 a polyethylen glykolu 400 (PEG 400) v hmotnostním poměru 100 : 3 : 1 vytvořila plastická hmota.
Z této hmoty se následně ručním formováním vytvořily stejné vzorky ve tvaru válce jako v příkladu 1. Tyto vzorky se ponechaly odstát 48 hodin na šamotové podložce při laboratorní teplotě a atmosféře. Přitom se z nich samovolným odtokem a odparem odstranila část volné vody. Po odstávce se tyto vzorky ve sklářské peci ohřály rychlostí 7 °C/min na teplotu 140 °C, na které setrvaly 100 minut, poté se rychlostí 7 °C/min ohřály na teplotu 280 °C, na které setrvaly dalších 120 minut a poté se rychlostí 5 °C/min ohřály na teplotu 900 °C. Po dosažení této teploty se vypnul ohřev pece a ta samovolně během 48 hodin vychladla na laboratorní teplotu.
Plastická hmota se během toho přetvořila na porézní sklokeramickou pěnu s pórovitostí 39 %, objemovou hmotností 1360 kg/m3 a velikostí (průměrem) pórů od 14 do 280 μm. Rozměry jednotlivých vzorků se změnily (zvětšily) o 10 až 66 %.
Lze konstatovat, že během slinování došlo k natavení a vzájemnému slinutí zrn namletého skla a výsledkem je sklokeramická pěna s majoritním zastoupením SiO2, vyšším obsahem Na2O pocházejícím z vodního skla a vstupního skla a nižším než vstupním obsahem dalších prvků v podobě alkálií. Současně lze předpokládat, že tyto dvě složky jsou ve struktuře této pěny rovnoměrně zastoupeny podobně jako ve struktuře vstupního skla.
Příklad 14
Stejným způsobem jako v příkladu 1 se z mletého skla Na2O - CaO - SiO2 (sklo č. 2 dle tabulky 1) se zrnitostí 180 až 400 μm, sodného vodního skla s křemičitým modulem 1,9 a polyethylen glykolu 400 (PEG 400) v hmotnostním poměru 100 : 3 : 1 vytvořila plastická hmota.
Z této hmoty se následně ručním formováním vytvořily stejné vzorky ve tvaru válce jako v příkladu 1. Tyto vzorky se ponechaly odstát 48 hodin na šamotové podložce při laboratorní teplotě a atmosféře. Přitom se z nich samovolným odtokem a odparem odstranila část volné vody. Po odstávce se tyto vzorky ve sklářské peci ohřály rychlostí 7 °C/min na teplotu 150 °C, na které setrvaly 100 minut, poté se rychlostí 7 °C/min ohřály na teplotu 300 °C, na které setrvaly dalších 100 minut a poté se rychlostí 5 °C/min ohřály na teplotu 800 °C. Po dosažení této teploty se vypnul ohřev pece a ta samovolně během 48 hodin vychladla na laboratorní teplotu.
Plastická hmota se během toho přetvořila na porézní sklokeramickou pěnu s pórovitostí 57 %, objemovou hmotností 1270 kg/m3 a velikostí (průměrem) pórů od 27 do 700 μm. Rozměry jednotlivých vzorků se změnily (zvětšily) o 19 až 52 %.
Lze konstatovat, že během slinování došlo k natavení a vzájemnému slinutí zrn namletého skla a výsledkem je sklokeramická pěna s majoritním zastoupením SiO2, vyšším obsahem Na2O pocházejícím z vodního skla a vstupního skla a nižším než vstupním obsahem dalších prvků v podobě alkálií. Současně lze předpokládat, že tyto dvě složky jsou ve struktuře této pěny rovnoměrně zastoupeny podobně jako ve struktuře vstupního skla.
Příklad 15
Stejným způsobem jako v příkladu 1 se z mletého skla Na2O - CaO - SiO2 (sklo č. 2 dle tabulky 1) se zrnitostí 70 až 210 μm, sodného vodního skla s křemičitým modulem 3,2 a polyethylen glykolu 400 (PEG 400) v hmotnostním poměru 100 : 10 : 5 vytvořila plastická hmota.
- 13 CZ 309745 B6
Z této hmoty se následně ručním formováním vytvořily stejné vzorky ve tvaru válce jako v příkladu 1. Tyto vzorky se ponechaly odstát 48 hodin na šamotové podložce při laboratorní teplotě a atmosféře. Přitom se z nich samovolným odtokem a odparem odstranila část volné vody. Po odstávce se tyto vzorky ve sklářské peci ohřály rychlostí 7 °C/min na teplotu 150 °C, na které 5 setrvaly 100 minut, poté se rychlostí 6 °C/min ohřály na teplotu 290 °C, na které setrvaly dalších 120 minut a poté se rychlostí 4 °C/min ohřály na teplotu 600 °C. Po dosažení této teploty se vypnul ohřev pece a ta samovolně během 48 hodin vychladla na laboratorní teplotu.
Plastická hmota se během toho přetvořila na porézní sklokeramickou pěnu s pórovitostí 25 %, 10 objemovou hmotností 1760 kg/m3 a velikostí (průměrem) pórů od 1 do 17 pm. Rozměry jednotlivých vzorků se změnily (zvětšily) o 11 až 21 %.
Lze konstatovat, že během slinování došlo k natavení a vzájemnému slinutí zrn namletého skla a výsledkem je sklokeramická pěna s majoritním zastoupením SiO2, vyšším obsahem Na2O 15 pocházejícím z vodního skla a vstupního skla a nižším než vstupním obsahem dalších prvků v podobě alkálií. Současně lze předpokládat, že tyto dvě složky jsou ve struktuře této pěny rovnoměrně zastoupeny podobně jako ve struktuře vstupního skla.
Claims (5)
1. Plastická hmota pro přípravu porézní sklokeramické pěny, vyznačující se tím, že je tvořená homogenní směsí mletého skla se zrnitostí do 400 pm, sodného vodního skla s křemičitým modulem 1,9 až 3,2, a nízkomolekulárního organického plastifikátoru v hmotnostním poměru 100 : (3 až 10) : (1 až 5).
2. Plastická hmota podle nároku 1, vyznačující se tím, že nízkomolekulárním organickým plastifikátorem je polyethylenglykol 400.
3. Plastická hmota podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že je tvořená homogenní směsí mletého skla, sodného vodního skla s křemičitým modulem 3,2 a polyethylenglykolu 400 v hmotnostním poměru 100 : 6 : 2,5.
4. Porézní sklokeramická pěna vytvořená slinováním plastické hmoty podle libovolného z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že je tvořená porézní strukturou spečených zrn skla, má pórovitost 25 až 70 %, objemovou hmotnost 900 až 2100 kg/m3, velikost (průměr) pórů 1 až 700 pm.
5. Způsob přípravy porézní sklokeramické pěny, vyznačující se tím, že se vytvoří homogenní směs mletého skla se zrnitostí do 400 pm, sodného vodního skla s křemičitým modulem 1,9 až 3,2, a nízkomolekulárního organického plastifikátoru v hmotnostním poměru 100 : (3 až 10) : (1 až 5), přičemž v této směsi dochází samovolně působením vodního skla k naleptávání povrchu zrn mletého skla, poté se tato směs rychlostí 2 až 15 °C/min ohřeje na teplotu 120 až 180 °C a setrvá na ní 60 až 180 minut, přičemž se z ní odpaří volná i vázaná voda, poté se toto směs rychlostí 2 až 15 °C/min ohřeje na teplotu 270 až 330 °C a setrvá na ní dalších 60 až 180 minut, přičemž se z ní vypálí nízkomolekulární organický plastifikátor, a poté se tato směs rychlostí 2 až 10 °C/min ohřeje na teplotu 600 až 1100 °C, přičemž se dále natavují a spojují zrna mletého skla, v důsledku čehož se fixuje jejich prostorové uspořádání, čímž se vytváří porézní sklokeramická pěna tvořená spojenými natavenými zrny namletého skla, s pórovitostí 25 až 70 %, objemovou hmotností 900 až 2100 kg/m3, velikostí (průměrem) pórů 1 až 700 pm.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2022-488A CZ2022488A3 (cs) | 2022-11-21 | 2022-11-21 | Plastická hmota pro přípravu porézní sklokeramické pěny, porézní sklokeramická pěna připravená z této hmoty a způsob přípravy této porézní sklokeramické pěny |
| PCT/CZ2022/050125 WO2023116954A1 (en) | 2021-12-22 | 2022-12-01 | Plastic material for the preparation of glass-ceramic foam, glass-ceramic foam prepared from this material and a method of preparation of this glass-ceramic foam |
| EP22846888.0A EP4337618A1 (en) | 2021-12-22 | 2022-12-01 | Plastic material for the preparation of glass-ceramic foam, glass-ceramic foam prepared from this material and a method of preparation of this glass-ceramic foam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2022-488A CZ2022488A3 (cs) | 2022-11-21 | 2022-11-21 | Plastická hmota pro přípravu porézní sklokeramické pěny, porézní sklokeramická pěna připravená z této hmoty a způsob přípravy této porézní sklokeramické pěny |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ309745B6 true CZ309745B6 (cs) | 2023-09-06 |
| CZ2022488A3 CZ2022488A3 (cs) | 2023-09-06 |
Family
ID=87846562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2022-488A CZ2022488A3 (cs) | 2021-12-22 | 2022-11-21 | Plastická hmota pro přípravu porézní sklokeramické pěny, porézní sklokeramická pěna připravená z této hmoty a způsob přípravy této porézní sklokeramické pěny |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2022488A3 (cs) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ2017179A3 (cs) * | 2017-03-29 | 2018-12-05 | AMT s.r.o. Příbram | Zpěnitelná směs pro výrobu pěnového skla a způsob její přípravy |
| CZ2021589A3 (cs) * | 2021-12-22 | 2023-02-15 | Technická univerzita v Liberci | Plastická hmota pro přípravu sklokeramické pěny, sklokeramická pěna připravená z této hmoty a způsoby přípravy této sklokeramické pěny |
-
2022
- 2022-11-21 CZ CZ2022-488A patent/CZ2022488A3/cs unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ2017179A3 (cs) * | 2017-03-29 | 2018-12-05 | AMT s.r.o. Příbram | Zpěnitelná směs pro výrobu pěnového skla a způsob její přípravy |
| CZ2021589A3 (cs) * | 2021-12-22 | 2023-02-15 | Technická univerzita v Liberci | Plastická hmota pro přípravu sklokeramické pěny, sklokeramická pěna připravená z této hmoty a způsoby přípravy této sklokeramické pěny |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| YIGIT ATTILA: "Foam glass processing using a polishing glass powder residue", CERAMICS INTERNATIONAL, 5 July 2013 (2013-07-05), pages 5869 - 5877, ISSN: Volume 39 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2022488A3 (cs) | 2023-09-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Binhussain et al. | Sintered and glazed glass-ceramics from natural and waste raw materials | |
| Bai et al. | Waste-to-resource preparation of glass-containing foams from geopolymers | |
| da Costa et al. | Microstructure and physico-mechanical properties of Al2O3-doped sustainable glass-ceramic foams | |
| Rabinovich | Preparation of glass by sintering | |
| US5250096A (en) | Sol-gel method of making multicomponent glass | |
| US20160264446A1 (en) | Foam glassy materials and processes for production | |
| Bernardo | Micro-and macro-cellular sintered glass-ceramics from wastes | |
| EP2749544A1 (en) | A glaze composition, method for manufacturing the glaze composition and methods of glazing | |
| US3592619A (en) | High-silica glass foam method | |
| KR20100003920A (ko) | 고강도 발포유리 및 그 제조방법 | |
| WO2023116954A1 (en) | Plastic material for the preparation of glass-ceramic foam, glass-ceramic foam prepared from this material and a method of preparation of this glass-ceramic foam | |
| US20140021419A1 (en) | Method for Producing Foam Glass by Recycling a Waste Glass Mixture | |
| US4404291A (en) | Low-density, open-pore molded inorganic body with a homogeneous pore distribution | |
| CZ309482B6 (cs) | Plastická hmota pro přípravu sklokeramické pěny, sklokeramická pěna připravená z této hmoty a způsoby přípravy této sklokeramické pěny | |
| CZ309745B6 (cs) | Plastická hmota pro přípravu porézní sklokeramické pěny, porézní sklokeramická pěna připravená z této hmoty a způsob přípravy této porézní sklokeramické pěny | |
| US7354542B1 (en) | Lightweight, heat insulating, high mechanical strength shaped product and method of producing the same | |
| Yu | Influence of silica fume on the production process and properties of porous glass composite | |
| KR960001689B1 (ko) | 압출시킨 워스커-보강 세라믹 매트릭스 복합체 및 그의 제조방법 | |
| Fomina et al. | Firing of cellular ceramics from granulated foam-glass | |
| Marques et al. | Low temperature production of glass ceramics in the anorthite–diopside system via sintering and crystallization of glass powder compacts | |
| Sakka | Sol-gel formation of bulk glasses | |
| KR100386882B1 (ko) | 폐유리를 이용한 무기질의 경량 발포 세라믹 제조방법 | |
| US6251814B1 (en) | Light-weight pottery article | |
| JP2004175576A (ja) | 炭複合ガラスセラミックスの製造方法及び炭複合ガラスセラミックス | |
| Sarı et al. | The influence of process parameters on the properties of glass foam produced from industrial waste glass using SiC as the foaming agent |