CZ309904B6 - Způsob výroby geopolymerní pěny - Google Patents
Způsob výroby geopolymerní pěny Download PDFInfo
- Publication number
- CZ309904B6 CZ309904B6 CZ2019-246A CZ2019246A CZ309904B6 CZ 309904 B6 CZ309904 B6 CZ 309904B6 CZ 2019246 A CZ2019246 A CZ 2019246A CZ 309904 B6 CZ309904 B6 CZ 309904B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- mold
- geopolymer
- added
- foam
- metakaolin
- Prior art date
Links
- 239000006260 foam Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 229920000876 geopolymer Polymers 0.000 title abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 11
- 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
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 5
- 238000007664 blowing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 abstract description 2
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 abstract 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 abstract 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 5
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 5
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 5
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 5
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 3
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000004034 viscosity adjusting agent Substances 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N Li2O Inorganic materials [Li+].[Li+].[O-2] FUJCRWPEOMXPAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021486 amorphous silicon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M dilithium;hydroxide Chemical compound [Li+].[Li+].[OH-] XUCJHNOBJLKZNU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000011413 geopolymer cement Substances 0.000 description 1
- 229920003041 geopolymer cement Polymers 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- NOTVAPJNGZMVSD-UHFFFAOYSA-N potassium monoxide Inorganic materials [K]O[K] NOTVAPJNGZMVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000003829 resin cement Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000010454 slate Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 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
Způsob výroby geopolymerní pěny sestávající ze směsi metakaolinu, alkalického aktivátoru vybraného ze skupiny hydroxidů a uhličitanů obsahujících alkalické ionty Na nebo K nebo Li a dále amorfní mikrosiliky a tepelně aktivní nadouvací přísady, kdy se do vodného roztoku alkalického aktivátoru za míchání postupně přidává amorfní mikrosilika a metakaolin do vzniku homogenní směsi, následně se za míchání přidává tepelně aktivní nadouvací přísada a po rozmíchání se vzniklá geopolymerní pryskyřice (5) vlije do formy , přičemž se ve formě ponechá prostor pro expanzi (3) a následně se vystaví teplotě 100 až 120 °C po dobu 18 hodin.
Description
Oblast techniky
Vynález spadá do oblasti stavebních materiálů a nehořlavých hmot a zpracování těchto materiálů jejich lehčením.
Dosavadní stav techniky
Tuhé geopolymerní pěny jsou konstrukční materiál, který se vyznačuje výhodnými vlastnostmi, příkladně nízkou hmotností, nízkou tepelnou vodivostí, nehořlavostí a schopností absorbovat zvukové vlny. Geopolymerní pěny jsou připravovány vytvrzováním modifikované geopolymerní pryskyřice nebo geopolymerního cementu. Geopolymerní pěny jsou nehořlavé, na rozdíl od organických pěn.
Problém výroby geopolymerních pěn je v procesu mechanismu napěňování. V současnosti jsou známé způsoby výroby geopolymerních pěn vyžadující použití činidel pro úpravu viskozity, povrchově aktivních činidel, přesné dodržování postupů míchání a manipulaci s nestabilní tekutou vypěněnou fází. Tyto jsou založeny na následujících principech:
a) Chemická reakce pěnotvorného činidla, příkladně Al, Si, SiC, Zn prášků či peroxidů, která produkuje plynnou fázi. 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, jelikož se pěna může bortit. Též jsou zde zvýšené nároky na přesné dávkování činidel pro úpravu viskozity a povrchově aktivních činidel.
b) Mechanické vmíchání plynné fáze, které je možné jen s podporou povrchově aktivních činidel pro úpravu viskozity a snížení povrchového napětí. Nevýhodou tohoto způsobu je, že použití těchto látek je citlivé na přesné dodržování technologických parametrů.
c) Vmíchání inertní kapalné napěňovací fáze do geopolymerní pryskyřice, která se po vytvrzení geopolymeru vypudí, například zahříváním. Nevýhoda tohoto způsobu je, že přináší komplikaci v použité inertní kapalné fázi, kterou je třeba z pěny vypudit.
d) Použití lehčeného plniva, kterým mohou být například duté skleněné nebo keramické kuličky, expandovaný jíl nebo břidlice. Tento způsob přináší nebezpečí v odměšování lehčeného plniva vlivem vztlakových sil.
U jiných stavebních materiálů, příkladně cementů, je znám způsob jejich odlehčování přidáním dutých termoplastických mikrosfér, kdy v dutině mikrosféry je uzavřen stlačený zkapalněný plyn. Tyto mikrosféry po zahřátí zvětšují svůj objem, jak je uvedeno příkladně v dokumentech EP 0507368 A1 či US 2004147406 A1. Případně může být v mikrosféře plyn s běžným nebo sníženým tlakem, což příkladně demonstruje dokument US 2015240163 A1.
Zmíněné mikrosféry mohou být dále použity jako aditivum v kapalných výbušných směsích, jak je uvedeno v dokumentu JPH 05208885. Stavební materiály, u kterých se duté termoplastické mikrosféry využívají, jsou však svým chemickým složením i fyzikálně-chemickými a mechanickými vlastnostmi od geopolymerních pěn významně odlišné.
Úkolem vynálezu bylo vytvoření geopolymerní pěny zejména pro použití jakožto nehořlavých tepelně izolačních desek, která umožňuje řízené napěňování, mechanickou manipulaci s již vytvrzenou pěnou, nevyžaduje použití činidel pro úpravu viskozity a povrchově aktivních činidel,
- 1 CZ 309904 B6 nevyžaduje následné odstranění kapalného napěňovadla a u které nehrozí odměšování lehčeného plniva vlivem vztlakových sil.
Podstata vynálezu
Předkládaný vynález odstraňuje nedostatky identifikované u dosavadního stavu techniky, a to způsobem výroby geopolymerní pěny s využitím tepelně aktivní nadouvací přísady dutých termoplastických mikrosfér obsahujících uzavřený stlačený plyn.
Do vodného roztoku alkalického aktivátoru je za míchání postupně přidávána amorfní mikrosilika a metakaolin. Po vzniku homogenní směsi se za míchání přidává tepelně aktivní nadouvací přísada. Po rozmíchání se geopolymerní pryskyřice vlije do formy. Forma se vystaví teplotě 100 až 120 °C, přičemž celková doba vytvrzování činí 18 hodin. Následně se forma s deskou nechá vychladnout.
Tímto způsobem připravená geopolymerní pěna obsahující metakaolin, alkalický aktivátor, amorfní mikrosiliku a tepelně aktivní nadouvací přísadu dosahuje výhodných účinků vynálezu.
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 až 40 %, výhodně 36 %. Alkalický aktivátor obsahuje alkalické ionty Na, K nebo Li a je ve formě vodného roztoku hydroxidu nebo uhličitanu. Obsah alkalického aktivátoru ve formulaci vyjádřený molárním poměrem sumy alkálií Na2O, K2O, Li2O vůči celkovému oxidu hlinitého Al2O3 je minimálně 0,5, výhodně 1,0. Amorfní mikrosilika obsahuje minimálně 93,5 % amorfního SiO2, maximálně 6 % AkO.; + ZrO2 a velikost částic d50 je maximálně 4 μm. Obsah amorfní mikrosiliky ve formulaci je v rozsahu 7 až 33 %. Tepelně aktivní nadouvací přísada je tvořena dutými termoplastickými mikrokapslemi o průměru 10 až 12 μm, které jsou vyplněny stlačeným plynem. Termoplast, který tvoří skořápku mikrokapsle, se vyznačuje tím, že má teplotu měknutí v rozsahu 100 až 120 °C, při které tyto mikrokapsle zvětšují svůj průměr na 40 až 80 μm. Obsah tepelně aktivní nadouvací přísady ve formulaci je v rozmezí 0,5 až 5 %, výhodně 1 %.
Geopolymerní pěna vzniká v uzavřené formě po zahřátí směsi na teplotu 100 až 120 °C. V rozmezí těchto teplot probíhají dva procesy současně, a to tuhnutí geopolymerní směsi a expanze tepelně aktivní nadouvací přísady. Pro dosažení souběhu těchto procesů je potřeba definovat rychlost ohřevu formy. Schéma vývoje teploty při ohřevu formy je následující:
| Dosažená teplota uvnitř formy | Čas od začátku zahřívání |
| 100 °C | 33 min |
| 105 °C | 39 min |
| 110 °C | 50 min |
| 115 °C | 92 min |
| 120 °C | 18 hod |
Výhody vynálezu jsou následující, a to jednoduchost přípravy, jelikož ve formulaci geopolymerní směsi nejsou použity povrchově aktivní látky a přísady pro úpravu viskozity; dále nižší energetická náročnost, jelikož teplota vytvrzení je podstatně nižší než u keramických procesů a ohřev formy probíhá za běžného tlaku v teplovzdušné sušárně; dále vyšší zastoupení uzavřených pórů ve srovnání s pěnou nadouvanou peroxidem vodíku; dále skutečnost, že střední velikost pórů je ve srovnání s jinými geopolymerními pěnami menší; dále skutečnost, že v mechanických vlastnostech předčí obdobnou pěnu získanou s použitím nadouvacího činidla na bázi peroxidu vodíku; a dále skutečnost, že hmotnostní podíl 0,5 až 5 % tepelně aktivní nadouvací přísady nemá vliv na hořlavost pěny.
- 2 CZ 309904 B6
Objasnění výkresů
Obrázek 1 znázorňuje řez vytvrzovací formy.
Obrázek 2 znázorňuje srovnání příčného řezu desky geopolymerní pěny s objemovou hmotností 550 kg · m-3 vyrobené za použití tepelně aktivní expanzní přísady oproti příčnému řezu 1 cm silné srovnávací desky geopolymerní pěny s objemovou hmotností 550 kg · m-3, která vznikla za použití peroxidu vodíku jako známého nadouvadla.
Příklad uskutečnění vynálezu
Příklad popisuje postup výroby pěnové desky 24 x 34 x 2 cm s objemovou hmotností okolo 550 kg · m-3.
Připraví se roztok alkalického aktivátoru rozpuštěním 130,55 g NaOH v 298,82 g vody. Do alkalického aktivátoru se vmíchá 265,65 g amorfní siliky (termální silika grade 1) a směs se míchá do vzniku koloidního roztoku. Nakonec se přidá 391,0 g metakaolinu (pálený lupek Mefisto L05) a 9,20 g tepelně aktivní nadouvací přísady (Expancel 043 DU 80) a míchá se do vzniku homogenní pryskyřice.
Pro míchání byla použita rotační míchačka s ozubeným kotoučem o průměru 35 mm. Roztok alkalického aktivátoru byl připraven v ocelové dóze 10 x 13 cm (průměr x výška). Během přidávání tuhých komponent jsou otáčky míchadla nastaveny na 1000 min-1. Doba míchání a rychlost otáčení se nastavují v závislosti na dosažení homogenity směsi. Tepelně aktivní nadouvací přísada se přidá jako poslední a míchá se po dobu 1 minuty při 6000 min-1. Takto vzniklá geopolymerní pryskyřice 5 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 o tloušťce 2 cm. 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 plastové příčky 6 vymezují vnitřní prostor vytvrzovací formy ve tvaru kvádru o rozměrech 24 x 34 x 1 cm. Geopolymerní pryskyřice 5 se nalévá do formy tak, aby 75 % vnitřního objemu formy tvořil prostor pro expanzi 3.
Průmyslová využitelnost
Geopolymerní pěna je využitelná jakožto nehořlavý konstrukční materiál s nízkou tepelnou vodivostí pro výrobu protipožárního nebo tepelně izolačního geopolymerního pěnového prvku.
Claims (4)
1. Způsob výroby geopolymerní pěny, vyznačující se tím, že do vodného roztoku alkalického aktivátoru se za míchání postupně přidává amorfní mikrosilika a metakaolin do vzniku homogenní 5 směsi, následně se za míchání přidává tepelně aktivní nadouvací přísada a po rozmíchání se vzniklá geopolymerní pryskyřice (5) vlije do formy, přičemž se ve formě ponechá prostor pro expanzi (3) a následně se vystaví teplotě 100 až 120 °C po dobu 18 hodin.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že se do vodného roztoku alkalického aktivátoru nejprve přidává amorfní mikrosilika do vzniku koloidního roztoku a následně se přidává metakaolin.
10
3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se forma při zahřívání vystaví teplotě
115 až 120 °C alespoň po dobu 16 hodin.
4. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že prostor pro expanzi (3) tvoří 75 % objemu formy.
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 CZ2019246A3 (cs) | 2020-10-29 |
| CZ309904B6 true 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) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0507368A1 (en) * | 1991-04-05 | 1992-10-07 | Thors Kemiske Fabrikker A/S | A method of preparing a binder |
| JPH05208858A (ja) * | 1992-01-28 | 1993-08-20 | Sanesu Sekko Kk | 熱破砕性水硬性組成物 |
| US20040147406A1 (en) * | 2003-01-23 | 2004-07-29 | Bj Services Company | Polymer shell encapsulated gas as a cement expansion additive |
| US20150240163A1 (en) * | 2014-02-25 | 2015-08-27 | Mach Iv, Llc | Fire core compositions and methods |
-
2019
- 2019-04-19 CZ CZ2019-246A patent/CZ309904B6/cs unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0507368A1 (en) * | 1991-04-05 | 1992-10-07 | Thors Kemiske Fabrikker A/S | A method of preparing a binder |
| JPH05208858A (ja) * | 1992-01-28 | 1993-08-20 | Sanesu Sekko Kk | 熱破砕性水硬性組成物 |
| US20040147406A1 (en) * | 2003-01-23 | 2004-07-29 | Bj Services Company | Polymer shell encapsulated gas as a cement expansion additive |
| US20150240163A1 (en) * | 2014-02-25 | 2015-08-27 | Mach Iv, Llc | Fire core compositions and methods |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| DIBLÍKOVÁ, L.; MAŠEK, Z.: "Porézní geopolymery jako progresivní ekologické materiály", CHEMICKÉ LISTY, vol. 113, no. 8, 2019-08-15, pages 505 - 510, ISSN: 1213-7103 on-line * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2019246A3 (cs) | 2020-10-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shi et al. | The roles of cenosphere in ultra-lightweight foamed geopolymer concrete (UFGC) | |
| US9840440B2 (en) | Hydrophobic low shrinkage lightweight cementitious matrix | |
| Samson et al. | Thermomechanical performance of blended metakaolin-GGBS alkali-activated foam concrete | |
| ES2796865T3 (es) | Hormigón celular compuesto de geopolímero de alta resistencia | |
| CA3019760A1 (en) | Geopolymer foam formulation | |
| KR101503657B1 (ko) | 내화 단열 벽돌 | |
| CN105658881B (zh) | 包含吸声体的混凝土元件 | |
| JP6681272B2 (ja) | 組成物及び不燃材 | |
| CN105152598A (zh) | 一种网架型陶粒泡沫混凝土及其制备方法 | |
| KR20080073785A (ko) | 지오폴리머 입자, 섬유, 성형품 및 이들의 제조 방법 | |
| US6368527B1 (en) | Method for manufacture of foamed perlite material | |
| CN114014695A (zh) | 一种钙长石基多孔轻质耐火材料的制备方法 | |
| CZ309904B6 (cs) | Způsob výroby geopolymerní pěny | |
| CN101244919B (zh) | 一种黄土发泡轻质砖的制备方法 | |
| EP2789594A1 (en) | Composite material and method of manufacturing thereof | |
| JP2005500970A (ja) | 弾性無機発泡体 | |
| CN114956629A (zh) | 采用建筑垃圾再生微粉制备的轻质免烧人造骨料及其制备方法 | |
| KR100857594B1 (ko) | 물유리를 소재로 한 다공성 경량보드 | |
| KR102424989B1 (ko) | 팽창 펄라이트를 이용한 불연 건축용 패널의 제조 방법 | |
| Baux et al. | Mineral Foams with improved performances | |
| Ng et al. | The Mechanical Properties and Thermal Resistance of Fly Ash Geopolymer Foams | |
| KR20240075108A (ko) | 다공성 지오폴리머의 제조방법 | |
| KR20180046940A (ko) | Pp 섬유 혼합형 단열소재 및 이의 제조 방법 | |
| RU2209803C1 (ru) | Способ получения ячеистых строительных материалов | |
| Balczár et al. | Foamed geopolymer with customized pore structure |