CZ34880U1 - Geopolymerní hmota pro třískové obrábění - Google Patents

Geopolymerní hmota pro třískové obrábění Download PDF

Info

Publication number
CZ34880U1
CZ34880U1 CZ202038324U CZ202038324U CZ34880U1 CZ 34880 U1 CZ34880 U1 CZ 34880U1 CZ 202038324 U CZ202038324 U CZ 202038324U CZ 202038324 U CZ202038324 U CZ 202038324U CZ 34880 U1 CZ34880 U1 CZ 34880U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
geopolymic
sio
weight
particulate fillers
composition according
Prior art date
Application number
CZ202038324U
Other languages
English (en)
Inventor
Jiří Pokorný
Jiří Dr. Ing Pokorný
Petr Antoš
Petr Dr. Ing. Antoš
Original Assignee
Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vysoká škola chemicko-technologická v Praze filed Critical Vysoká škola chemicko-technologická v Praze
Priority to CZ202038324U priority Critical patent/CZ34880U1/cs
Publication of CZ34880U1 publication Critical patent/CZ34880U1/cs

Links

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
    • C04B14/14—Minerals of vulcanic origin
    • C04B14/18—Perlite
    • 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
    • C04B14/22—Glass ; Devitrified glass
    • C04B14/24—Glass ; Devitrified glass porous, e.g. foamed glass
    • 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
    • C04B14/26—Carbonates
    • C04B14/28—Carbonates of calcium
    • 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
    • C04B14/38—Fibrous materials; Whiskers
    • C04B14/42—Glass

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Description

Geopolymerní hmota pro třískové obrábění
Oblast techniky
Technické řešení se týká geopolymerní hmoty na bázi mikrosiliky plněné částicovými plnivy a vlákny použitelné pro výrobu trvalých forem a modelových zařízení v keramickém průmyslu a obrobitelné technikami třískového obrábění.
Dosavadní stav techniky
Geopolymery jsou alkalicky aktivované hlinitokřemičitany. Na rozdíl od pojiv na bázi portlandského cementu, u kterých tvrdnutí probíhá hydratací slínkových minerálů, vytvrzování geopolymemího pojivá probíhá polykondenzací. Ta zahrnuje částečné rozpouštění hlinitokřemičitanů, transport a orientaci rozpouštěných iontů a jejich následnou polykondenzací. Všechny tyto kroky probíhají ve velmi alkalickém prostředí, které je podmínkou pro rozpouštění hlinitokřemičitanů. Alkalické hydroxidy a soli též katalyzují uvedené polykondenzační reakce. Způsob přípravy různých geopolymemích pojiv v zásadě spočívá v případě reaktivní směsi složené z křemičité nebo hlinitokřemičité složky s vodným roztokem silně alkalického rozpustného křemičitanu nebo hydroxidu. Hlinitokřemičitá složka je tvořena oxidem hlinitým a oxidem křemičitým, jejichž molámí poměr hlavních složek je SiCh : AI2O3 2 : 1 až 40 : 1 . Vodný roztok silně alkalického křemičitanu obsahuje hlavní složky v molámím poměru M2O : S1O2 0,5 : 1 až 1 : 1, kde M2O je buď oxid sodný nebo oxid draselný. Smícháním hlinitokřemičité složky s vodným roztokem alkalického křemičitanu nebo hydroxidu vzniká reaktivní směs, která se používá jako pojivo pro přípravu vyztužených kompozitů nebo pro aglomeraci částicových plniv.
Aplikace vláken jako výztuže kompozitů je dokumentována v řadě patentů a publikací. Jedná se především o kompozity s pojivovou bází typu organické pryskyřice nebo cementu. Například patentový spis EP 2011838 popisuje použití více než 1% uhlíkových vláken pro přípravu kompozitu na bázi syntetické pryskyřice, a to fenolové, epoxidové, polyurethanové, silikonové nebo polyamidimidové vytvrzované při zvýšené teplotě. Patentová přihláška WO 2006091185 AI popisuje přípravu betonu vyztuženého 0,5 až 2 % hmota, uhlíkových vláken včetně nanovláken.
Aplikace vláken různého typu v tekuté geopolymerní hmotě je posána v patentu CZ 302989 B6, která je jednosložková a musí být uchovávána při teplotách -18 °C a více, a její životnost je omezená. Vlákna se v geopolymemím kompozitu aplikují buď ve formě střiže (staplová vlákna volně rozptýlená), nebo ve formě textilních útvarů (orientované plošné textilie, filamenty). Kompozity s orientovanou textilní výztuží mají omezenou teplotní odolnost danou typem vláken a jsou obtížně obrobitelné.
Geopolymerní kompozity pokud plní úkol ochrany před žárem se plní především žáruvzdornými plnivy typu korundu (oxid hlinitý) nebo šamotu (mullit). Tato plniva jsou velmi tvrdá (Mohsova stupnice 9) a vzniklé kompozity se jen velmi těžko obrábějí. Zpracování hmoty je možné pouze odléváním nebo dusáním do formy.
Výše uvedené nevýhody alespoň z části odstraňuje geopolymerní hmota s vlákny a měkkými částicovými plnivy (tvrdost dle Mohse 1-3) podle navrženého technického řešení.
Podstata technického řešení
Podstatou technického řešení je geopolymerní hmota pro výrobu trvalých forem a modelových zařízení v keramickém průmyslu na bázi mikrosiliky, charakterizovaná tím, že obsahuje hlavní složky v molámích poměrech:
-1 CZ 34880 UI
SiO2 : A12O3 14 až 15 : 1, K2O : SiO2 0,10 až 0,12 : 1, K2O : A12O3 1,6 až 1,7 : 1, SiO2: P2O5 70 až 90 : 1, P2O3: A12O3 0,15 až 0,20 : 1 aK2O : P2Os 8 až 10 : 1.
Geopolymemí hmota pro výrobu trvalých forem a modelových zařízení je dále charakterizovaná tím, že obsahuje 0,001 až 1,5 % hmota, anorganických vláken vybraných ze skupiny zahrnující E-sklo nebo bazalt.
Geopolymemí hmota pro výrobu trvalých forem a modelových zařízení v keramickém průmyslu je dále charakterizovaná tím, že obsahuje měkká částicová plniva karbonátového typu jako je mletý vápenec nebo dolomit v množství 25 až 50 % hmota.
Geopolymemí hmota pro výrobu trvalých forem a modelového zařízení v keramickém průmyslu je dále charakterizovaná tím, že obsahuje měkká částicová plniva silikátového typu jako je mastek, chlorit, smektit nebo kaolin v množství 1,5 až 8 % hmota.
Geopolymemí hmota pro výrobu trvalých forem a modelového zařízení v keramickém průmyslu je dále charakterizovaná tím, že obsahuje částicová plniva typu pěnového skla, mikroperlitu, skleněných nebo keramických dutých mikrokuliček v množství 0 až 15 % hmota, za účelem úpravy objemové hmotnosti.
Geopolymemí hmota je použitelná pro výrobu trvalých forem a modelových zařízení v keramickém průmyslu klasickým třískovým obráběním jako je frézování, soustružení a vrtání.
Prokázalo se, že přidáním vláken, v množství do 1,5 % hmota, hmotnosti geopolymemí hmoty dochází k nárůstu pevnosti v ohybu kompozita vyztužených vlákny a měkkými částicovými plnivy a dále vlákna zabraňují vzniku mikrotrhlin.
Výsledné geopolymemí kompozity vyztužené vlákny a měkkými částicovými plnivy jsou objemově stabilní při teplotách v rozmezí od 20 do 200 °C.
Výhodnou hlavní surovinou pro výrobu geopolymemí hmoty s vlákny a měkkými částicovými plnivy pro výrobu trvalých forem a modelového zařízení v keramickém průmyslu je termická silika (mikrosilika) o velikosti sférických sekundárních částic v rozmezí 20 až 200 pm získaná při výrobě ferroslitin. Další surovinou pro výrobu geopolymemí hmoty s vlákny a částicovými plnivy pro výrobu forem a modelového zařízení v keramickém průmyslu mohou být upravené přírodní pucolonánové suroviny nebo srážené typy oxidu křemičitého s velikostí sekundárních částic 10 až 20 pm. Nevýhodou sráženého oxidu křemičitého získaného z vodního skla je příliš vysoká cena, vysoká reaktivita a vysoká absorpce vody, což ovlivňuje viskozitu při zpracování geopolymemí hmoty.
Příklady uskutečnění technického řešení
Příklad 1
Geopolymemí hmota pro výrobu trvalých forem a modelových zařízení obrobitelná třískovým obráběním se připraví následujícím způsobem:
Do laboratorního míchaného reaktoru s duplikovaným chladícím pláštěm o objemu 20 litrů bylo předloženo 1147 g vody, ve které bylo rozmícháno 736,6 g dihydrogenfosforečnanu draselného. K suspenzi bylo postupně přidáno 2000 g 50% roztoku hydroxidu draselného. Po rozpuštění dihydrogenfosforečnanu draselného a ochlazení roztoku na 20 °C bylo postupně přidáno 5260 g mikrosiliky (95 % SiO2) a 374 g kaolinu Mefisto L05 (60 % SiO2, 40 % A12O3). Směs se míchala v reaktoru po dobu 10 minut. Za občasného zamíchání se nechala směs v reaktoru odležet po dobu
- 2 CZ 34880 UI až 60 minut. V průběhu odležení došlo k výraznému snížení viskozity. Do směsi se nadávkovalo 524 g mastku SM4 a 4715 g mletého vápence Carolith 0 až 0,2 mm. Po dosažení homogenní struktury směsi se přidalo 2245 g dutých skleněných kuliček Trisphere 300 a 11,8 g skleněných vláken Anti-Crak HD 12 mm. Na závěr byl nadávkován opěňovač MasterFinish DF 880 v množství 3,6 g. Po důkladném promísení byla směs nalita do připravené formy a zhutněna vibrátorem. Vytvrzení hmoty bylo provedno 4 dny při teplotě 23 °C a 24 hodin při teplotě 50 °C. Po odformování je možno hmotu snadno obrábět nástroji z tvrdokovu do požadovaných tvarů.
Geopolymemí hmota pro výrobu trvalých forem a modelových zařízení obrobitelná třískovým obráběním obsahuje následující oxidy v molámích poměrech:
SiO2: A12O3 14,53 : 1;
K2O : SiO20,ll : 1;
K2O : AI2O3 1,62 : 1;
SiO2: P2O5 89,6 : 1;
P2O5 : AI2O3 0,16: la
K2O : P2O5 9,9 : 1.
Objemová hmotnost takto připravené hmoty byla 1,3 g/cm3, nasákavost 17,0 % hmota., a zdánlivá pórovitost 21,1 % obj. Délková kontrakce po 3 měsících 0,1 %.
Příklad 2
Geopolymemí hmota pro výrobu trvalých forem a modelových zařízení obrobitelná třískovým obráběním se připraví následujícím způsobem:
Do laboratorního míchaného reaktoru s duplikovaným chladícím pláštěm o objemu 20 litrů bylo předloženo 1147 g vody ve které bylo rozmícháno 736,6 g dihydrogenfosforečnanu draselného. K suspenzi bylo postupně přidáno 2000 g 50% roztoku hydroxidu draselného. Po rozpuštění dihydrogenfosforečnanu draselného a ochlazení roztoku na 20 °C bylo postupně přidáno 5260 g mikrosiliky (95 % SÍO2) a 374 g kaolinu Mefisto L05 (60 % SÍO2, 40 % AI2O3). Směs se míchala v reaktoru po dobu 10 minut. Za občasného zamíchání se nechala směs v reaktoru odležet po dobu 40 až 60 minut. V průběhu odležení došlo k výraznému snížení viskozity. Do směsi se nadávkovalo 1 180 g mastku SM4 a 10 623 g mletého vápence Carolith 0 až 0,2 mm. Po dosažení homogenní struktury směsi se přidalo 2,5 g skleněných vláken Anti-Crak HD 12 mm, 106,9 g skleněných vláken Anti-Crak HP (62,4) 6 mm a 106,9 g skleněných vláken Anti-Crak HP (62,4) 12 mm. Na závěr byl nadávkován opěňovač MasterFinish DF 880 v množství 3,6 g. Po důkladném promísení byla směs nalita do připravené formy a zhutněna vibrátorem. Vytvrzení hmoty bylo provedno 4 dny při teplotě 23 °C a 24 hodin při teplotě 50 °C. Po odformování je možno hmotu snadno obrábět nástroji z tvrdokovu do požadovaných tvarů.
Geopolymemí hmota pro výrobu trvalých forem a modelových zařízení obrobitelná třískovým obráběním obsahuje následující oxidy v molámích poměrech:
SiO2: AI2O3 14,1 : 1;
K2O : SiO20,12 : 1;
K2O : AI2O3 1,67 : 1;
SiO2: P2O5 70,9 : 1;
P2O5 : AI2O3 0,20 : 1 a K2O : P2O5 8,4 : 1.
Objemová hmotnost takto připravené hmoty byla 1,9 g/cm3, nasákavost 12,8 % hmota., a zdánlivá pórovitost 24,8 % obj. Délková kontrakce po 3 měsících 0,3 %.
-3CZ 34880 UI
Průmyslová využitelnost
Geopolymemí hmota s vlákny a částicovými plnivy je průmyslově použitelná pro výrobu trvalých forem a modelových zařízení v keramickém průmyslu a je snadno obrobíteIná klasickým 5 třískovým obráběním jako je frézování, soustružení, popř. vrtání za použití nástrojů z tvrdokovu.

Claims (5)

  1. NÁROKY NA OCHRANU
    1. Geopolymemí hmota pro výrobu trvalých forem a modelových zařízení v keramickém průmyslu na bázi mikrosiliky, vyznačuj ící se tím, že obsahuje hlavní složky v molámích poměrech SiO2: A12O3 14 až 15 :1, K2O : SiO2 0,10 až 0,12 : 1, K2O : A12O3 1,6 až 1,7 : 1, SiO2: P2O5 70 až 90 : 1, P2O3: A12O3 0,15 až 0,20 : 1 aK2O : P2O3 8 až 10 : 1.
  2. 2. Geopolymemí hmota dle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje 0,001 až 1,5 % hmota, anorganických vláken vybraných ze skupiny zahrnující E-sklo nebo bazalt.
  3. 3. Geopolymemí hmota dle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje měkká ěásticová plniva karbonátového typu jako je mletý vápenec nebo dolomit v množství 25 až 50 % hmota.
  4. 4. Geopolymemí hmota dle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje měkká ěásticová plniva silikátového typu jako je mastek, chlorit, smektitnebo kaolin v množství 1,5 až 8 % hmota.
  5. 5. Geopolymemí hmota dle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje ěásticová plniva typu pěnového skla, mikroperlitu, skleněných nebo keramických dutých mikrokuliěek v množství 0 až 15 % hmota, za účelem úpravy objemové hmotnosti.
CZ202038324U 2020-12-08 2020-12-08 Geopolymerní hmota pro třískové obrábění CZ34880U1 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ202038324U CZ34880U1 (cs) 2020-12-08 2020-12-08 Geopolymerní hmota pro třískové obrábění

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ202038324U CZ34880U1 (cs) 2020-12-08 2020-12-08 Geopolymerní hmota pro třískové obrábění

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ34880U1 true CZ34880U1 (cs) 2021-03-02

Family

ID=74849262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ202038324U CZ34880U1 (cs) 2020-12-08 2020-12-08 Geopolymerní hmota pro třískové obrábění

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ34880U1 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2599742C2 (ru) Геополимерный композит для бетона ультравысокого качества
KR100741637B1 (ko) 시멘트를 사용하지 않은 환경친화형 블록
US20070144407A1 (en) Geopolymeric particles, fibers, shaped articles and methods of manufacture
WO1997019033A1 (en) Inorganic resin compositions, their preparation and use thereof
CN102515579B (zh) 一种利用低品位高岭土制备地质聚合材料的方法
EP1971562B1 (en) Method of manufacture of shaped geopolymeric particles
Subaer et al. The influence of Si: Al and Na: Al on the physical and microstructure characters of geopolymers based on metakaolin
Matalkah et al. Effect of fiber type and content on the mechanical properties and shrinkage characteristics of alkali‐activated kaolin
CN110330279A (zh) 一种pva纤维和钢纤维增强混凝土的制备方法
CN114276034A (zh) 一种回收gfrp粉末与矿渣基地聚物胶凝材料优化配比及制备方法
Bhuiya et al. Bone ash reinforced geopolymer composites
WO1990013524A1 (en) Shaped article with a cement-bound matrix and method and composition for the preparation thereof
CN115784670A (zh) 地聚合物材料、无机人造石板材及其制备方法
CZ34880U1 (cs) Geopolymerní hmota pro třískové obrábění
CN115872700B (zh) 一种混凝土及空心钢管混凝土矩形梁
Görhan et al. The Effect of Silicate Modulus on the Properties of Polypropylene Fiber-reinforced Geopolymer Composite Material
CZ300134B6 (cs) Dvousložkové geopolymerní pojivo a zpusob jeho výroby
CN114853417A (zh) 一种高韧性低碳型抗爆水泥基复合材料及其制备方法
CN114213019A (zh) 一种磷酸盐玻璃填充钠钙系地聚合物玻璃陶瓷的制备方法
Ashour et al. Using metakaolin and ground granulated blast furnace slag in production of geopolimer concrete
CZ2021574A3 (cs) Alkalicky aktivovaná aluminosilikátová směs pro 3D tisk
CZ2009733A3 (cs) Tekutá geopolymerní pryskyrice pro výrobu objemove stálých vyztužených kompozitu a zpusob její výroby
CZ32124U1 (cs) Prášková geopolymerní pryskyřice plněná nanovlákny
CZ32160U1 (cs) Prášková geopolymerní pryskyřice pro výrobu vyztužených kompozitů
RU2239611C1 (ru) Смесь для приготовления особо прочных крупногабаритных строительных изделий (варианты)

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20210302

MK1K Utility model expired

Effective date: 20241208