EA033664B1 - Molding of a foamed glass product with an outer protective crust - Google Patents

Molding of a foamed glass product with an outer protective crust Download PDF

Info

Publication number
EA033664B1
EA033664B1 EA201790483A EA201790483A EA033664B1 EA 033664 B1 EA033664 B1 EA 033664B1 EA 201790483 A EA201790483 A EA 201790483A EA 201790483 A EA201790483 A EA 201790483A EA 033664 B1 EA033664 B1 EA 033664B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
mold
glass
foamed glass
insulation
foamed
Prior art date
Application number
EA201790483A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201790483A1 (en
Inventor
Finn Erik Solvang
Gunnar Sveinsboe
Original Assignee
Pcfg As
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 Pcfg As filed Critical Pcfg As
Publication of EA201790483A1 publication Critical patent/EA201790483A1/en
Publication of EA033664B1 publication Critical patent/EA033664B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03BMANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B19/00Other methods of shaping glass
    • C03B19/08Other methods of shaping glass by foaming
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C11/00Multi-cellular glass ; Porous or hollow glass or glass particles
    • C03C11/007Foam glass, e.g. obtained by incorporating a blowing agent and heating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C8/00Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
    • C03C8/14Glass frit mixtures having non-frit additions, e.g. opacifiers, colorants, mill-additions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Joining Of Glass To Other Materials (AREA)

Abstract

A method of producing mold casted, sealed foam glass components with an outer protective crust, as insulation and fire protection for pipes and structural components, building panels and other uses. According to one aspect the method is based on mixing a reactive ingredient (foaming agent) with one or more oxidants, and then adding this into crushed or milled glass, blending it, and then this is again added into a closed mold/casting die made from titanium, graphite or another suitable material, and heated until the glass melts and the reactive ingredient and the oxidant react and decompose and produce bubbles of gas in the melted mixture.

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к вспененному стеклу, в частности к формованному литому вспененному стеклянному изделию в форме изоляции труб, в частности к способу формового литья вспененного стекла для сборной изоляции труб с защитным поверхностным слоем.The invention relates to foamed glass, in particular to a molded molded foamed glass product in the form of pipe insulation, in particular to a method for molded foam glass for prefabricated pipe insulation with a protective surface layer.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Вспененное стекло традиционно получают путем смешивания измельченного или дробленого стекла с одним или более пенообразующим агентом, например с углем, в качестве основного реакционного ингредиента в литейной форме открытого типа из жаростойкой стали или другого жаростойкого материала. При нагревании смесь расширяется с образованием вспененного стекла. После этого вспененное стекло извлекают из открытой литейной формы и нарезают блоками, которые впоследствии дополнительно разрезают с приданием нужных форм, например, форм, предназначенных для использования в качестве изоляции труб.Foamed glass is traditionally obtained by mixing crushed or crushed glass with one or more foaming agents, for example coal, as the main reaction ingredient in an open casting mold of heat-resistant steel or other heat-resistant material. When heated, the mixture expands with the formation of foamed glass. After this, the foamed glass is removed from the open casting mold and cut into blocks, which are subsequently further cut into desired shapes, for example, shapes intended for use as pipe insulation.

Однако традиционный способ обладает целым рядом следующих недостатков.However, the traditional method has a number of the following disadvantages.

Традиционный способ получения вспененных стеклянных изделий, в частности профилей для изоляции труб, является трудоемким процессом, а потому расходы для конечного потребителя оказываются высокими.The traditional method of producing foamed glass products, in particular profiles for pipe insulation, is a laborious process, and therefore the cost to the end user is high.

На внешней поверхности профилей, полученных традиционным способом, из-за нарезки блоками образуются открытые поры.On the outer surface of the profiles obtained in the traditional way, open pores are formed due to block cutting.

В дополнение к этому открытые поры появляются на всех поверхностях среза, какую бы форму ни имел конечный продукт. В результате этого получается конечный продукт, имеющий острые края, что приводит к возросшему трению по участкам трубы, с которыми он соприкасается. Открытые поры на поверхности непосредственно подвергаются воздействию влаги, что является причиной поглощения поверхностью воды.In addition to this, open pores appear on all surfaces of the cut, no matter what shape the final product has. As a result of this, a final product is obtained having sharp edges, which leads to increased friction in the pipe sections with which it is in contact. Open pores on the surface are directly exposed to moisture, which causes the surface to absorb water.

Кроме того, при нарушении пористой структуры традиционного вспененного стекла, полученного с использованием угля в качестве основных реакционных ингредиентов, высвобождается небольшие количества SO2, который при взаимодействии с водой, и в особенности с соленой водой, повышает риск коррозии под изоляцией (англ. CUI, corrosion under insulation) за счет электрохимической коррозии.In addition, if the porous structure of traditional foamed glass obtained using coal as the main reaction ingredients is disturbed, small amounts of SO 2 are released , which, when reacted with water, and especially with salt water, increases the risk of corrosion under insulation (CUI, corrosion under insulation) due to electrochemical corrosion.

В дополнение к этому вспененное стекло, полученное с использованием угля в качестве основных реакционных ингредиентов, является электропроводным за счет высокого содержания углеродных остатков. В совокупности трение, вода и электропроводность значительно повышают риск коррозии труб под изоляцией (CUI). Кроме того, в случаях, когда вспененное стекло используют в качестве защиты от огня, углеродные остатки вместе с химической энергией будут способствовать сценарию пожара - и тем самым снижать огнестойкость изоляции.In addition, foamed glass made using coal as the main reaction ingredients is electrically conductive due to its high carbon content. Together, friction, water and electrical conductivity significantly increase the risk of pipe corrosion under insulation (CUI). In addition, in cases where foamed glass is used as protection against fire, carbon residues along with chemical energy will contribute to the fire scenario - and thereby reduce the fire resistance of insulation.

В дополнение к этому вспененное стекло, полученное традиционным способом, имеет относительно низкое сопротивление сжатию (600 кПа), что ограничивает тонкость профилей изоляционных продуктов, которые могут быть изготовлены из вспененного стекла без его разрушения. Кроме того, вспененное стекло, полученное традиционным способом, будет выделять серу при раздроблении, например, вследствие вибрации или прямого давления. Эта выделившаяся сера при взаимодействии с доступной влагой будет приводить к изменению величины рН. В результате при непосредственном соприкосновении с трубами значительно повышается риск CUI.In addition, foamed glass obtained in the traditional way has a relatively low compression resistance (600 kPa), which limits the fineness of the profiles of insulating products that can be made of foamed glass without breaking it. In addition, foamed glass obtained in the traditional way will emit sulfur upon fragmentation, for example, due to vibration or direct pressure. This released sulfur when interacting with available moisture will lead to a change in pH. As a result, in direct contact with the pipes, the risk of CUI is significantly increased.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к способу изготовления формованных литых герметичных вспененных стеклянных компонентов с защитным поверхностным слоем для применения в качестве изоляции и защиты от огня труб и элементов конструкций, строительных панелей и других применений. Согласно одному из аспектов, способ основан на смешивании реакционного ингредиента (вспенивающего агента) с одним или более окислителем, последующем добавлении этого в раздробленное или размолотое стекло, гомогенизации смеси и затем добавлении в закрытую форму/матрицу для литья, изготовленную из титана, графита или другого подходящего материала, и последующем нагревании так, что стекло плавится, а реакционный ингредиент и окислитель реагируют и разлагаются с выделением пузырьков газа в расплавленной смеси. Способ основан на смешивании расчетного количества реакционной смеси (вспенивающий агент + окислители) с раздробленным/размолотым стеклом, загрузки смеси в закрытую форму/матрицу для литья (изготовленную из материала, такого как титан, графит, керамика или металлический сплав) с подходящими теплостойкостью и свойствами расширения, и нагревании формы так, что стекло плавится, а реакционные ингредиенты выделяют пузырьки газа, образуя вспененный материал требуемой плотности и механической прочности.The present invention relates to a method for manufacturing molded molded sealed foamed glass components with a protective surface layer for use as insulation and fire protection of pipes and structural elements, building panels and other applications. According to one aspect, the method is based on mixing a reaction ingredient (blowing agent) with one or more oxidizing agents, then adding it to a broken or ground glass, homogenizing the mixture and then adding it to a closed mold / die made of titanium, graphite or another suitable material, and subsequent heating so that the glass melts, and the reaction ingredient and oxidizing agent react and decompose with the release of gas bubbles in the molten mixture. The method is based on mixing the calculated amount of the reaction mixture (blowing agent + oxidizing agents) with broken / ground glass, loading the mixture into a closed mold / casting matrix (made of a material such as titanium, graphite, ceramic or a metal alloy) with suitable heat resistance and properties expanding and heating the mold so that the glass melts, and the reaction ingredients emit gas bubbles, forming foam material of the required density and mechanical strength.

Согласно одному из аспектов реакционный ингредиент представляет собой SiC, а окислитель представляет собой MnO2, которые реагируют с образованием пузырьков СО2.In one aspect, the reaction ingredient is SiC, and the oxidizing agent is MnO 2 , which react to form CO 2 bubbles.

Согласно другому аспекту реакционный ингредиент представляет собой Si3N., или AIN, а окислитель представляет собой MnO2 которые реагируют с образованием пузырьков N2. В этом случае применяются следующие уравнения реакции:According to another aspect, the reaction ingredient is Si 3 N., or AIN, and the oxidizing agent is MnO 2 which react to form N2 bubbles. In this case, the following reaction equations apply:

- 1 033664- 1,033664

1½ Si3N4+3MnO2 -+ 3/2SiO2+3MnO+N2 1½ Si 3 N 4 + 3MnO 2 - + 3/2 SiO 2 + 3MnO + N 2

2AIN+3MnO2 -+ AI2O3+3MnO+N2 2AIN + 3MnO 2 - + AI 2 O 3 + 3MnO + N 2

Согласно другому аспекту при увеличении молярного соотношения MnO2 с Si3N4 или с AIN будет выделяться небольшое количество пузырьков О2 в дополнение к пузырькам N2, увеличивая размер пузырьков и снижая плотность продукта.According to another aspect, as the molar ratio of MnO 2 with Si 3 N 4 or with AIN increases, a small amount of O 2 bubbles will be released in addition to N2 bubbles, increasing the size of the bubbles and decreasing the density of the product.

Согласно одному из аспектов, реакционный ингредиент AIN имеет фракционный размер от 0,5 до 12 мкм и может составлять от 0 до 15 мас.% смеси.According to one aspect, the reaction ingredient AIN has a fractional size of from 0.5 to 12 microns and can be from 0 to 15 wt.% The mixture.

Согласно одному из аспектов, реакционный ингредиент SiC имеет фракционный размер от 3 до 40 мкм и может составлять от 0 до 15 мас.% смеси.In one aspect, the SiC reaction ingredient has a fractional size of from 3 to 40 microns and can range from 0 to 15 wt.% Of the mixture.

Согласно одному из аспектов, размолотое стекло имеет фракционный размер от 0,001 до 1,6 мм, предпочтительно от 0,001 до 0,7 мм.In one aspect, the ground glass has a fractional size of from 0.001 to 1.6 mm, preferably from 0.001 to 0.7 mm.

При использовании в данном контексте следует понимать, что диапазоны также выражают промежуточные диапазоны, как если бы они были выражены особым образом. Например, диапазон 0-15 будет также включать в себя такие диапазоны, как 1-14, 1-13, 1-12, 2-14, 2-13 и так далее.When used in this context, it should be understood that the ranges also express intermediate ranges, as if they were expressed in a special way. For example, a range of 0-15 will also include ranges such as 1-14, 1-13, 1-12, 2-14, 2-13, and so on.

Литейная форма/матрица для литья, согласно одному из аспектов, предназначена для получения полуцилиндрического профиля изоляции труб, приспособленного для конкретного размера или формы трубы. Размер и/или конструкция профиля может, однако, изменяться для получения сборных профилей разных форм для различных областей применения, например для строительных панелей.A mold / die for casting, according to one aspect, is intended to produce a semi-cylindrical pipe insulation profile adapted to a particular pipe size or shape. The size and / or design of the profile can, however, be varied to obtain prefabricated profiles of different shapes for various applications, for example for building panels.

Количество тонко размолотого стекла и вспенивающего агента подбирают под внутренний объем литейной формы/матрицы для литья, так чтобы количество вспененного стекла после нагревания и расширения, по меньшей мере, соответствовало такому же объему, как в матрице для литья. Например, в случае литейной формы с внутренним объемом 8 л и требуемой плотности 200 кг/м3 в литейную форму перед нагреванием загружают 1,6 кг стеклянной смеси. Предпочтительно расширение вспененного стекла внутри закрытой формы будет в результате создавать положительное (избыточное) давление внутри литейной формы/матрицы для литья в диапазоне от чуть выше атмосферного давления до на 3 бар выше атмосферного давления (в данном контексте выражено как от 0 до 3 бар), согласно одному из аспектов, от 1 до 3 бар и согласно еще одному аспекту от 2 до 3 бар. Все избыточное вспененное стекло может отводиться/отдуваться через узкий переливной канал, например, через отверстие или щель, расположенные в верхней части матрицы. Размер канала будет определяться вязкостью вспененного стекла при конкретной рабочей температуре и требуемом внутреннем давлении в литейной форме, например, переливной канал 1 мм высотой х 600 мм шириной и 5 мм глубиной будет в состоянии удерживать стеклянную пену при температуре 880°С при 1 бар.The amount of finely ground glass and the blowing agent is selected for the internal volume of the mold / die, so that the amount of foamed glass after heating and expansion is at least equal to that in the die. For example, in the case of a mold with an internal volume of 8 l and a desired density of 200 kg / m 3, 1.6 kg of the glass mixture is loaded into the mold before heating. Preferably, the expansion of the foamed glass inside the closed mold will result in a positive (over) pressure inside the mold / die for casting in the range from just above atmospheric pressure to 3 bar above atmospheric pressure (in this context, expressed as from 0 to 3 bar), according to one aspect, from 1 to 3 bar and according to another aspect from 2 to 3 bar. All excess foamed glass can be diverted / blown through a narrow overflow channel, for example, through an opening or slot located in the upper part of the matrix. The size of the channel will be determined by the viscosity of the foamed glass at a specific operating temperature and the required internal pressure in the mold, for example, an overflow channel 1 mm high x 600 mm wide and 5 mm deep will be able to hold glass foam at a temperature of 880 ° C at 1 bar.

Матрица для литья является закрытой и вводится в зону нагрева, где ее нагревают до температуры, как правило, в диапазоне от 750 до 1000°С, в зависимости от выбора реакционных ингредиентов и требуемого внутреннего давления, создаваемого вязкостью и размером переливного канала. Источник тепла может состоять из теплового излучения, нагревания воздушным потоком, индукционного нагрева или другого подходящего непрямого источника тепла, например газа.The casting matrix is closed and introduced into the heating zone, where it is heated to a temperature, usually in the range from 750 to 1000 ° C, depending on the choice of reaction ingredients and the required internal pressure created by the viscosity and size of the overflow channel. The heat source may consist of heat radiation, heating by air flow, induction heating, or other suitable indirect heat source, such as gas.

Во время процесса расплавления можно вращать матрицу для литья, так чтобы вспененное стекло лучше распределялось внутри матрицы для литья.During the melting process, the die can be rotated so that the foamed glass is better distributed within the die.

Принцип действия переливного канала заключается в том, что он имеет конфигурацию площади поперечного сечения (выраженную как длина, умноженная на ширину) и глубины (обычно равной толщине стенки), которые вместе определяют зависящий от давления и вязкости барьер, способный сдерживать пену внутри полости литейной формы в пределах данного перепада давления - для любой данной вязкости (определяемой температурой для каждой конкретной формулы стекла и добавок). Если давление внутри литейной формы превышает этот предел, канал будет работать как предохранительный клапан, выпуская избыточную пену прежде, чем избыточное давление сможет разрушить литейную форму.The principle of operation of the overflow channel is that it has a configuration of the cross-sectional area (expressed as length times width) and depth (usually equal to wall thickness), which together define a pressure and viscosity-dependent barrier that can hold back foam inside the mold cavity within a given pressure drop - for any given viscosity (determined by the temperature for each specific glass formula and additives). If the pressure inside the mold exceeds this limit, the channel will act as a safety valve, releasing excess foam before the excess pressure can destroy the mold.

Однако канал предпочтительно является достаточно узким, чтобы позволить некоторое нарастание давления (по меньшей мере 3 бар) относительно атмосферного - для того, чтобы обеспечить превышение давления, полезное для предотвращения усадки компонента при охлаждении, и тем самым обеспечить размерную устойчивость.However, the channel is preferably narrow enough to allow a slight increase in pressure (at least 3 bar) relative to atmospheric - in order to provide an excess of pressure, useful to prevent component shrinkage during cooling, and thereby ensure dimensional stability.

Нарастание давления начинается, когда расширяющаяся пена вытесняет весь воздух из полости литейной формы, и дальнейшее расширение не допускается до тех пор, пока давление является достаточно высоким для того, чтобы вытеснять пену через переливной канал. Степень расширения и нарастания давления заданы количеством и составом смеси сырьевых материалов стекла и реакционных добавок. Предельное давление (при котором дальнейшее расширение будет происходить за счет вытеснения пены через канал и предотвращения дальнейшего нарастания давления) задается геометрической формой канала (поперечное сечение vs. (versus - против) глубина) и вязкостью формулы стекла в зависимости от температуры (зависящей от добавок). После того, как достаточный объем пены удален через канал, давление падает до величины чуть ниже давления вытеснения - и дальнейшее вытеснение не происходит до тех пор, пока давление снова не достигнет предельного значения.Pressure build-up begins when expanding foam displaces all air from the mold cavity, and further expansion is not allowed as long as the pressure is high enough to displace the foam through the overflow channel. The degree of expansion and increase in pressure is given by the quantity and composition of the mixture of glass raw materials and reaction additives. The limiting pressure (at which further expansion will occur due to the displacement of the foam through the channel and preventing further pressure buildup) is determined by the geometric shape of the channel (cross section vs. (versus versus) depth) and the viscosity of the glass formula depending on temperature (depending on additives) . After a sufficient volume of foam is removed through the channel, the pressure drops to a value slightly below the displacement pressure - and further displacement does not occur until the pressure reaches the limit value again.

Эта особенность обеспечивает преимущество, заключающееся в отсутствии необходимости беспо- 2 033664 коиться о переполнении литейной формы - поскольку любой избыток материала будет удаляться через переливной канал. При этом внутреннее давление в пене может поддерживаться на высоком и стабильном уровне во время реакционной фазы, обеспечивая размерную устойчивость путем предотвращения усадки и деформаций во время фазы охлаждения. Регулируемое избыточное давление в реакционной фазе также способствует более предсказуемому и однородному распределению размеров пор в пене.This feature provides the advantage that there is no need to worry about overflowing the mold — since any excess material will be removed through the overflow channel. In this case, the internal pressure in the foam can be maintained at a high and stable level during the reaction phase, providing dimensional stability by preventing shrinkage and deformation during the cooling phase. Adjustable overpressure in the reaction phase also contributes to a more predictable and uniform distribution of pore sizes in the foam.

Когда процесс пенообразования будет практически завершен, и когда пузырьки газа образуются и расширятся до их требуемого размера, вспененное стекло полностью заполнит матрицу для литья. Матрицу для литья медленно охлаждают до температуры, при которой вязкость является достаточно высокой для того, чтобы стабилизировать пористую структуру компонента и ограничить дальнейшую усадку или деформации способом, аналогичным металлургическому отжигу.When the foaming process is almost complete, and when gas bubbles form and expand to their desired size, the foamed glass will completely fill the die. The casting matrix is slowly cooled to a temperature at which the viscosity is high enough to stabilize the porous structure of the component and limit further shrinkage or deformation in a manner similar to metallurgical annealing.

Затем форму охлаждают еще больше до температуры, при которой стеклянная пена становится достаточно жесткой, чтобы быть извлеченной из формы, не будучи при этом поврежденной, способом, известным специалисту в области производства стекла.The mold is then cooled even further to a temperature at which the glass foam becomes rigid enough to be removed from the mold without being damaged in a manner known to the person skilled in the art of glass manufacturing.

Тот факт, что вспененное стекло расширяется внутри закрытой матрицы, чтобы достичь заданных размера и формы, идентичных конечному изделию, делает ненужными обрезку и доработку вспененного стеклянного полуцилиндра перед его применением.The fact that the foamed glass expands inside the closed die to achieve a predetermined size and shape identical to the final product makes it unnecessary to trim and refine the foamed glass half-cylinder before use.

Когда вспененное стекло расширяется, поры, непосредственно соприкасающиеся со стенками матрицы, сжимаются, делая стенки наружных пор толще, и профиль вспененного стекла приобретает гладкий и, по существу, герметичный поверхностный слой. Эта герметичная наружная поверхность, по существу, образует герметичный поверхностный слой, практически стеклянную поверхность, где поры непосредственно с внутренней стороны поверхностного слоя являются неповрежденными. Это создает гладкую поверхность с низким трением, то есть более щадящую для структуры, подлежащей в дальнейшем изоляции. Поскольку поверхностный слой является герметичным, профиль не абсорбирует влагу в поверхность. В сочетании с низкой электропроводностью продукта это значительно снижает риск CUI.When the foamed glass expands, the pores directly in contact with the walls of the matrix are compressed, making the walls of the outer pores thicker, and the foamed glass profile acquires a smooth and substantially sealed surface layer. This sealed outer surface essentially forms a sealed surface layer, almost a glass surface, where the pores directly from the inside of the surface layer are intact. This creates a smooth surface with low friction, that is, more sparing for the structure to be further insulated. Since the surface layer is airtight, the profile does not absorb moisture into the surface. Combined with the low conductivity of the product, this significantly reduces the risk of CUI.

Преимущество способа согласно изобретению заключается в том, что реакция является, по существу, химически нейтральной, в ходе ее выделяются лишь газообразные N2 или СО2 вместе с небольшими количествами О2, что существенно снижает риск коррозии труб по сравнению с традиционно полученными изоляционными профилями из вспененного стекла, изготовленными с использованием угля в качестве реакционного ингредиента, где небольшая часть SO2 выделяется и смешивается с водой в случае повреждения пористой структуры поверхности.The advantage of the method according to the invention is that the reaction is essentially chemically neutral, during which only gaseous N 2 or CO 2 is released together with small amounts of O 2 , which significantly reduces the risk of pipe corrosion compared to traditionally obtained insulation profiles from foamed glass made using coal as a reaction ingredient, where a small portion of SO 2 is released and mixed with water in case of damage to the porous surface structure.

Другое преимущество изобретения заключается в том, что тестовые испытания, проведенные с использованием микроволнового сканера, показывают, что продукт является прозрачным при сканировании микроволнами и, следовательно, подходит для обнаружения влаги в изоляции и коррозии под изоляцией на ранней стадии, используя микроволновое сканирование. Указанное сканирование может осуществляться в продольном направлении трубы и является неразрушающим методом. Вспененное стекло, полученное традиционным способом, содержит значительные количества несгоревшего углерода и, следовательно, является непрозрачным при микроволновом сканировании. Вследствие этого сканирование изоляционных полуцилиндров на предмет влаги, основанное на микроволнах, является невозможным, а также невозможно осуществлять определение CUI на ранней стадии без осмотра, основанного на разрушающем методе.Another advantage of the invention is that tests carried out using a microwave scanner show that the product is transparent when scanned by microwaves and, therefore, is suitable for detecting moisture in insulation and corrosion under insulation at an early stage using microwave scanning. The specified scan can be carried out in the longitudinal direction of the pipe and is a non-destructive method. Foamed glass, obtained in the traditional way, contains significant amounts of unburned carbon and, therefore, is opaque when microwave scanning. As a result, scanning of insulating half-cylinders for moisture based on microwaves is impossible, and it is also impossible to determine CUI at an early stage without inspection based on a destructive method.

Краткое описание графических материаловA brief description of the graphic materials

Далее изобретение будет описано со ссылкой на графические материалы, где фиг. 1 представляет собой перспективное изображение полукруглого вспененного стеклянного изделия;The invention will now be described with reference to drawings, in which FIG. 1 is a perspective view of a semicircular foamed glass product;

фиг. 2 представляет собой поперечное сечение полукруглого вспененного стеклянного изделия со скошенной кромкой;FIG. 2 is a cross section of a semicircular foamed glass product with a beveled edge;

фиг. 3 представляет собой поперечное сечение полукруглого вспененного стеклянного изделия с желобом для уплотнителя;FIG. 3 is a cross-sectional view of a semicircular foamed glass product with a seal groove;

фиг. 4 представляет собой перспективное изображение литейной формы для полукруглого вспененного стеклянного изделия;FIG. 4 is a perspective view of a mold for a semicircular foamed glass product;

фиг. 5А и В представляют собой поперечное сечение литейной формы;FIG. 5A and B are a cross-sectional view of a mold;

фиг. 6 представляет собой перспективное изображение нижнего полукруглого профиля;FIG. 6 is a perspective view of a lower semicircular profile;

фиг. 7 представляет собой перспективное изображение верхнего полукруглого профиля;FIG. 7 is a perspective view of an upper semicircular profile;

фиг. 8 представляет собой поперечное сечение нижней створки формы, заполненной стеклянной смесью;FIG. 8 is a cross section of the lower leaf of a mold filled with a glass mixture;

фиг. 9 представляет собой перспективное изображение литейной формы для полукруглого вспененного стеклянного изделия со стеклянной смесью, распределенной вдоль его длины;FIG. 9 is a perspective view of a mold for a semicircular foamed glass product with a glass mixture distributed along its length;

фиг. 10 представляет собой поперечное сечение полукруглой литейной формы;FIG. 10 is a cross-sectional view of a semicircular mold;

фиг. 11А, В и С представляют собой подробные виды блокирующего механизма;FIG. 11A, B and C are detailed views of a locking mechanism;

фиг. 12А и В иллюстрируют Т-образное вспененное стеклянное изделие;FIG. 12A and B illustrate a T-shaped foamed glass product;

фиг. 13А и В иллюстрируют дугообразное вспененное стеклянное изделие;FIG. 13A and B illustrate an arcuate foamed glass product;

фиг. 14A-D иллюстрируют вспененное стеклянное изделие в виде криволинейного сегмента;FIG. 14A-D illustrate a foamed glass product in the form of a curved segment;

- 3 033664 фиг. 15А, В и С иллюстрируют вспененное стеклянное изделие в виде панели;- 3 033664 FIG. 15A, B and C illustrate a foamed glass product in the form of a panel;

фиг. 16 представляет собой поперечное сечение полукруглой литейной формы с расширившимся вспененным стеклом;FIG. 16 is a cross-sectional view of a semicircular casting mold with expanded foam glass;

фиг. 17А представляет собой вид сверху верхней створки формы и Т-фланцевых армирований;FIG. 17A is a top view of the upper leaf of the mold and T-flange reinforcements;

на фиг. 17В изображен элемент Т-фланцевого армирования;in FIG. 17B shows a T-flange reinforcement;

фиг. 18 представляет собой снимок, изображающий наружный герметичный поверхностный слой на предварительно отлитом полуцилиндрическом вспененном стеклянном компоненте на основе СО2 4 600 мм;FIG. 18 is a snapshot depicting an outer sealed surface layer on a pre-molded semi-cylindrical foamed glass component based on CO 2 4 600 mm;

фиг. 19 представляет собой снимок, изображающий внутренний герметичный поверхностный слой на предварительно отлитом полуцилиндрическом вспененном стеклянном компоненте на основе СО2 4 600 мм;FIG. 19 is a snapshot depicting an inner sealed surface layer on a pre-molded semi-cylindrical foam glass component based on CO2 of 4,600 mm;

фиг. 20 представляет собой снимок, изображающий внутреннюю пористую структуру на предварительно отлитом цилиндрическом вспененном стеклянном компоненте на основе СО2 4 600 мм;FIG. 20 is a snapshot depicting an internal porous structure on a pre-molded cylindrical foam glass component based on CO2 of 4,600 mm;

фиг. 21 представляет собой снимок, изображающий предварительно отлитое вспененное стекло на основе N2 и О2 с пористой структурой внешнего поверхностного слоя от 0 до 2 мм;FIG. 21 is a snapshot depicting pre-molded foamed glass based on N2 and O 2 with a porous structure of the outer surface layer from 0 to 2 mm;

фиг. 22 представляет собой снимок, изображающий предварительно отлитое вспененное стекло на основе N2 с пористой структурой внешнего поверхностного слоя от 0 до 1 мм;FIG. 22 is a snapshot depicting a pre-molded foam glass based on N 2 with a porous structure of the outer surface layer from 0 to 1 mm;

фиг. 23 представляет собой снимок, изображающий предварительно отлитое вспененное стекло на основе СО2 с внешним поверхностным слоем. Пористая структура от 0 до 4 мм;FIG. 23 is a snapshot depicting a pre-molded foam glass based on CO 2 with an outer surface layer. Porous structure from 0 to 4 mm;

фиг. 24 представляет собой снимок, изображающий предварительно отлитое вспененное стекло на основе N2 200 мм х 98 мм х 20 мм с внешним поверхностным слоем. Пористая структура от 0 до 2 мм;FIG. 24 is a snapshot depicting a pre-molded foam glass based on N2 200 mm x 98 mm x 20 mm with an outer surface layer. Porous structure from 0 to 2 mm;

фиг. 25 представляет собой снимок, изображающий спеченную таблетку из стеклянной смеси при температуре от 650 до 750°С;FIG. 25 is a snapshot depicting a sintered tablet of a glass mixture at a temperature of from 650 to 750 ° C;

на фиг. 26 изображена спеченная стеклянная смесь серповидной формы при температуре от 650 до 750°С;in FIG. 26 shows a sintered glass mixture of a crescent shape at a temperature of from 650 to 750 ° C;

на фиг. 27 изображена спеченная стеклянная смесь, повторно нагретая до температуры 850°С;in FIG. 27 shows a sintered glass mixture re-heated to a temperature of 850 ° C;

фиг. 28 представляет собой снимок, изображающий предварительно отлитое вспененное стекло с внутренней пористой структурой на основе N2 от 0 до 2 мм.FIG. 28 is a snapshot depicting pre-molded foam glass with an internal porous structure based on N 2 from 0 to 2 mm.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Согласно одному из аспектов изобретения, предложен способ получения вспененных стеклянных компонентов с гладким внешним поверхностным слоем. Этот аспект изобретения будет описан со ссылкой на предпочтительный вариант осуществления, включающий в себя матрицу для отливки полуцилиндрических изоляционных секций для труб и тому подобного, как показано на фиг. 1, 2 и 3. Несмотря на то, что изображен полукруглый профиль, следует понимать, что в пределах объема изобретения возможны также и другие формы.According to one aspect of the invention, a method for producing foamed glass components with a smooth outer surface layer is provided. This aspect of the invention will be described with reference to a preferred embodiment comprising a die for casting semi-cylindrical insulating sections for pipes and the like, as shown in FIG. 1, 2 and 3. Although a semicircular profile is shown, it should be understood that other forms are also possible within the scope of the invention.

Как показано на фиг. 4, 5А и В, матрица для литья включает в себя нижнюю створку 1 формы, имеющую нижний полукруглый профиль 2, как подробно показано на фиг. 6, вытянутую в продольном направлении на некоторую длину, как правило, от 200 до 600 мм; однако при необходимости она может быть длиннее. Нижняя створка 1 может иметь продольные выемки 3 для обеспечения лучшего распределения тепла и уменьшения веса литейной формы.As shown in FIG. 4, 5A and B, the die for casting includes a lower mold leaf 1 having a lower semicircular profile 2, as shown in detail in FIG. 6, elongated in the longitudinal direction by a certain length, as a rule, from 200 to 600 mm; however, if necessary, it may be longer. The lower leaf 1 may have longitudinal recesses 3 to provide better heat distribution and reduce the weight of the mold.

Литейная форма также включает в себя верхнюю створку 4 формы, имеющую соответствующий верхний полукруглый профиль 5 и крышку 6, подробно изображенные на фиг. 7. Когда верхняя створка 4 присоединена к нижней створке 1, образуется полость 7, такая как изображена на фиг. 4, имеющая форму изготавливаемого компонента. Верхняя створка 4 может иметь продольные выемки 8 для обеспечения лучшего распределения тепла и уменьшения веса литейной формы.The mold also includes an upper mold flap 4 having a corresponding upper semicircular profile 5 and a lid 6, shown in detail in FIG. 7. When the upper leaf 4 is attached to the lower leaf 1, a cavity 7 is formed, such as that shown in FIG. 4, having the form of a manufactured component. The upper leaf 4 may have longitudinal recesses 8 to provide better heat distribution and reduce the weight of the mold.

Верхняя и нижняя створки формы имеют Т-фланцевые армирования 9 и 10 соответственно.The upper and lower leaflets of the mold have T-flange reinforcements 9 and 10, respectively.

Литейная форма предпочтительно изготовлена из титана; однако она также может быть изготовлена из другого жаростойкого материала, например графита.The mold is preferably made of titanium; however, it can also be made of another heat-resistant material, such as graphite.

Радиус полукруглых профилей, а также расстояние между полукруглыми поверхностями 2 и 5 определяют в зависимости от диаметра изолируемой трубы и толщины требуемой изоляции; как правило, он составляет от 20 до 50 мм.The radius of the semicircular profiles, as well as the distance between the semicircular surfaces 2 and 5, is determined depending on the diameter of the insulated pipe and the thickness of the required insulation; as a rule, it is from 20 to 50 mm.

Как показано на фиг. 8, взвешенную смесь размолотого стекла и вспенивающего агента добавляют в нижнюю створку 1 формы и равномерно распределяют вдоль ее длины, как показано на фиг. 9. Верхнюю створку 4 формы прикрепляют к нижней створке 1 формы и закрепляют на месте с помощью механизма, изображенного на фиг. 10, 11А, В и С. Блокирующий механизм включает в себя стопорные штифты 11, которые сцепляют отверстия 12 с блокировочным каналом 13. Блокировочный канал 13 может располагаться в желобе 14, как показано на фиг. 17А. Отверстия 12 в блокировочном канале соответствуют отверстиям 15 в профиле 5, как видно на фиг. 5А. Блокирующий механизм активируют введением штифтов в отверстия и сдвиганием канала в направлении 17 блокировки или высвобождают сдвиганием в направлении 18 отверстия.As shown in FIG. 8, a weighed mixture of ground glass and a blowing agent is added to the lower leaf 1 of the mold and uniformly distributed along its length, as shown in FIG. 9. The upper leaf 4 of the mold is attached to the lower leaf 1 of the mold and secured in place using the mechanism shown in FIG. 10, 11A, B and C. The locking mechanism includes locking pins 11 that engage the holes 12 with the locking channel 13. The locking channel 13 may be located in the groove 14, as shown in FIG. 17A. The holes 12 in the blocking channel correspond to the holes 15 in the profile 5, as can be seen in FIG. 5A. The locking mechanism is activated by inserting the pins into the holes and sliding the channel in the locking direction 17 or released by sliding in the 18 direction of the hole.

Предпочтительно на внутренние поверхности полости литейной формы и более предпочтительно на все поверхности литейной формы наносят разделительную смазку, например каолиновый порошок иPreferably, a release agent, for example kaolin powder, is applied to the inner surfaces of the cavity of the mold, and more preferably, to all surfaces of the mold

- 4 033664 воду. Назначением разделительной смазки является предотвращение адгезии между компонентом заливки и стенкой литейной формы. Каолиновый порошок смешивают с водой с образованием суспензии, затем сушат при температуре 100-300°С в течение двух часов.- 4,033,664 water. The purpose of the release agent is to prevent adhesion between the casting component and the mold wall. Kaolin powder is mixed with water to form a suspension, then dried at a temperature of 100-300 ° C for two hours.

Литейная форма, в случае, когда она изготовлена из титана, также может быть предпочтительно обработана по ее поверхностям с помощью контактного слоя 19, как показано на фиг. 4, содержащего CoNiCrAlY, для защиты литейной формы от окисления при высокой температуре. Контактный слой предпочтительно имеет такой же коэффициент теплового расширения, как и литейная форма.The mold, in the case when it is made of titanium, can also be preferably machined over its surfaces using the contact layer 19, as shown in FIG. 4 containing CoNiCrAlY to protect the mold from oxidation at high temperature. The contact layer preferably has the same coefficient of thermal expansion as the mold.

Торцевые пластины 20, имеющие выступы 21, как показано на фиг. 9, прикрепляют с помощью пазов 22 для сцепления с выступами, изображенных на фиг. 6, тем самым герметизируя литейную форму.End plates 20 having protrusions 21, as shown in FIG. 9 are attached with slots 22 for engaging with the protrusions shown in FIG. 6, thereby sealing the mold.

Матрица для литья может быть установлена на устройство, позволяющее осуществлять вращение матрицы в зоне нагрева во время фазы литья.The die for casting can be installed on a device that allows the matrix to rotate in the heating zone during the casting phase.

Как показано на фиг. 10, каналы 23 расположены между нижней и верхней створками формы. Каналы сделаны для сброса избыточного давления, позволяя выпускать лишнее вспененное стекло или нагнетать давление во время фазы литья путем создания давления во всей печи. Каналы изображены как зазор между верхней и нижней створками, однако каналы также могут располагаться в другом месте литейной формы при условии, что газы могут свободно выделяться, и позволяя избыточному вспененному стеклу просачиваться во время фазы литья.As shown in FIG. 10, channels 23 are located between the lower and upper leaflets of the mold. The channels are designed to relieve excess pressure, allowing you to release excess foamed glass or pressurize during the casting phase by creating pressure throughout the furnace. The channels are shown as a gap between the upper and lower cusps, however, the channels can also be located elsewhere in the mold, provided that the gases can freely stand out and allowing excess foam to leak out during the casting phase.

Хотя на рисунках изображена полукруглая литейная форма для получения полукруглой изоляции труб, можно смонтировать две матрицы в одну круглую матрицу для литья, имеющую две полости. Это может потребоваться в случае, если выбран индукционный нагрев, поскольку приводит к более эффективному теплопереносу.Although the figures depict a semicircular casting mold for obtaining semicircular pipe insulation, it is possible to mount two dies in one round die casting matrix having two cavities. This may be necessary if induction heating is selected, since it leads to more efficient heat transfer.

На фиг. 12А и В, фиг. 13А и В, фиг. 14 A-D и фиг. 15 А-С показаны примеры матриц для литья, имеющих Т-образный профиль 24, изгиб 25, сегмент кривой 26 и плоскую панель 27 соответственно. Плоская панель может быть отлита горизонтально либо вертикально.In FIG. 12A and B, FIG. 13A and B, FIG. 14 A-D and FIG. 15 A-C show examples of die castings having a T-profile 24, a bend 25, a curve segment 26, and a flat panel 27, respectively. The flat panel can be molded horizontally or vertically.

Согласно способу матрицу заполняют равномерно перемешанной смесью, состоящей из тонко размолотого стекла, содержащего фракцию, размер которой может варьироваться от 0,005 до 1,6 мм, и до 15 мас.% вспенивающего агента, включающего в себя реакционный ингредиент и окислитель. Количество вспенивающих агентов и размер фракций размолотого стекла определяют, исходя из требуемой плотности вспененного стекла. Вес, заполняемый в матрицу, рассчитывают, исходя из предполагаемой плотности готового вспененного стекла и внутреннего объема матрицы для литья.According to the method, the matrix is filled with a uniformly mixed mixture consisting of finely ground glass containing a fraction, the size of which can vary from 0.005 to 1.6 mm, and up to 15% by weight of a blowing agent including a reaction ingredient and an oxidizing agent. The number of foaming agents and the size of the fractions of ground glass is determined based on the desired density of the foamed glass. The weight filled into the matrix is calculated based on the estimated density of the finished foam glass and the internal volume of the die for casting.

Таблица 1Table 1

Стеклянный порошок/листовое стекло Glass Powder / Sheet Glass Реакционный ингредиент Reaction ingredient Окислитель Oxidizing agent Плотность Density 88 мас.% 88 wt.% SiC 10 мас.% SiC 10 wt.% МпО2 2 мас.%MnO 2 2 wt.% 190 кг/м3 190 kg / m 3 90 мас.% 90 wt.% AIN 10 мас.% AIN 10 wt.% МпО2 0 мас.%MnO 2 0 wt.% 225 кг/м3 225 kg / m 3 93 мас.% 93 wt.% AIN 4 мас.% AIN 4 wt.% МпО2 3 мас.%MnO 2 3 wt.% 180 кг/м3 180 kg / m 3

Матрицу для литья герметизируют и помещают в зону нагрева, например печь с радиационным нагревом или печь с циркуляцией воздуха, и затем нагревают до первого температурного плато, по меньшей мере, равного температуре плавления стекла, с образованием расплава стекла. Первое температурное плато поддерживают в течение достаточного времени, чтобы позволить реакционному ингредиенту и окислителю, по существу, равномерно распределиться в расплавленном стекле.The casting matrix is sealed and placed in a heating zone, for example, a radiation-heated furnace or an air-circulation furnace, and then heated to a first temperature plateau at least equal to the melting temperature of the glass to form a glass melt. The first temperature plateau is maintained for a sufficient time to allow the reaction ingredient and oxidizing agent to substantially evenly disperse in the molten glass.

После этого литейную форму нагревают до второго температурного плато в диапазоне от 750 до 1000°С, в результате чего реакционный ингредиент и окислитель реагируют с образованием пузырьков газа внутри расплавленного стекла, образуя тем самым требуемую стеклянную пену 28, как показано на фиг. 16. Температуру реакции поддерживают, пока вспененное стекло расширяется и заполняет полость литейной формы. Внутреннее давление в литейной форме составляет от 0 до 3 бар.Thereafter, the mold is heated to a second temperature plateau in the range of 750 to 1000 ° C., whereby the reaction ingredient and the oxidizing agent react with the formation of gas bubbles inside the molten glass, thereby forming the desired glass foam 28, as shown in FIG. 16. The reaction temperature is maintained while the foamed glass expands and fills the mold cavity. The internal pressure in the mold is from 0 to 3 bar.

Затем литейную форму постепенно охлаждают до третьего температурного плато от 730 до 650°С, давая возможность вязкости пены увеличиться и стабилизировать форму и размер компонента, прежде чем большее падение температуры внутри пузырьков газа приведет к уменьшению их объема и деформации компонента. Согласно одному из аспектов литейную форму охлаждают до третьей температуры со скоростью 3°С/мин или медленнее.Then the mold is gradually cooled to a third temperature plateau from 730 to 650 ° C, allowing the viscosity of the foam to increase and stabilize the shape and size of the component, before a larger drop in temperature inside the gas bubbles leads to a decrease in their volume and deformation of the component. In one aspect, the mold is cooled to a third temperature at a rate of 3 ° C./min or slower.

При этой температуре пена также образует прочный и долговечный поверхностный слой 29, 30 и 31 на поверхностях, соприкасающихся с литейной формой, как видно на фиг. 1. Этот поверхностный слой придает компоненту высокую прочность и образует газо- и водонепроницаемую мембрану, создавая дополнительную защиту от конденсации, проникновения воды и коррозии под изоляцией (CUI).At this temperature, the foam also forms a strong and durable surface layer 29, 30 and 31 on surfaces in contact with the mold, as can be seen in FIG. 1. This surface layer gives the component high strength and forms a gas- and waterproof membrane, providing additional protection against condensation, water penetration and corrosion under insulation (CUI).

Затем литейную форму охлаждают до четвертого температурного плато в диапазоне от 400 до 250°С, снимая внутренние напряжения в компоненте перед извлечением из формы.Then the mold is cooled to the fourth temperature plateau in the range from 400 to 250 ° C, relieving internal stresses in the component before being removed from the mold.

После этого литейную форму охлаждают до пятого температурного плато, до температуры извлечения из формы, при которой вспененное стекло отверждено в достаточной степени для того, чтобы не деформироваться или не трескаться при извлечении из формы.After that, the mold is cooled to the fifth temperature plateau, to the temperature of extraction from the mold, at which the foamed glass is sufficiently cured so as not to deform or crack when removed from the mold.

Когда литейная форма достаточно охлаждена, вспененный стеклянный компонент может быть из- 5 033664 влечен из литейной формы.When the mold is sufficiently cooled, the foamed glass component can be extracted from the mold.

Таблица 2table 2

Реакционный ингредиент Reaction ingredient 1. стад ия 1. Stud Выдержка ч:м Excerpt h: m 2. стадия 2. stage Выдержка ч:м Exposure h: m Понижение ч:м Lower h: m 3. стадия 3. stage Понижение ч:м Lower h: m 4. стадия 4. stage Понижение ч:м Lower h: m 5. стадия 5. stage SiC SiC 800°С 800 ° C 1:00 1:00 900°С 900 ° C 1:00 1:00 3:00 3 o'clock 720°С 720 ° C 12:00 12:00 300°С 300 ° C 2:00 2 a.m. 50°С 50 ° C AIN Ain 750°С 750 ° C 1:00 1:00 870°С 870 ° C 0:30 0:30 2:00 2 a.m. 680°С 680 ° C 12:00 12:00 300°С 300 ° C 2:00 2 a.m. 50°С 50 ° C

Согласно другому аспекту изобретения смесь сырьевых материалов можно спекать с получением сборных таблетированных частей в процессе предварительного обжига при температуре от 640 до 750°С, как видно на фиг. 25, чтобы затем либо нарезать их на фрагменты серповидной формы, как показано на фиг. 26, либо измельчить в песок с размером фракций в диапазоне от 0 до 10 мм перед заполнением матрицы - во избежание неравномерного распределения массы в начале стадии плавления за счет индуцированного теплом сжатия порошка. Серповидная форма спеченных частей смеси будет, соответственно, совпадать с искривленным профилем литейной формы. Такой способ облегчает заполнение периферических частей матрицы более сложной геометрической формы и обеспечивает однородные плотность и распределение массы.According to another aspect of the invention, the raw material mixture can be sintered to produce preformed pelletized parts during the preliminary firing process at a temperature of from 640 to 750 ° C., as can be seen in FIG. 25 to then either cut them into sickle shaped fragments, as shown in FIG. 26; The crescent shape of the sintered parts of the mixture will accordingly coincide with the curved profile of the mold. This method facilitates the filling of the peripheral parts of the matrix with a more complex geometric shape and provides uniform density and mass distribution.

Источник тепла может состоять из тепла от циркуляции воздуха, как в данном случае, либо тепла, передаваемого излучением; однако он также может состоять из индукционной печи, в которую матрицу для литья помещают между индукционными катушками, чтобы нагреть ее там до требуемой температуры. В случае необходимости также могут использоваться и другие подходящие источники косвенного нагрева, например газовая горелка.The heat source may consist of heat from air circulation, as in this case, or heat transmitted by radiation; however, it can also consist of an induction furnace in which a casting die is placed between the induction coils in order to heat it there to the required temperature. If necessary, other suitable sources of indirect heating, for example a gas burner, can also be used.

При повышении температуры матрицы для литья происходит следующее: стеклянный порошок плавится и уменьшается в объеме, поскольку структура частиц с зазорами между ними сжимается. В то же время окислитель будет разлагаться с выделением кислорода; когда температура является достаточно высокой, реакционный ингредиент начнет разлагаться с выделением газа, либо N2, либо СО2, в зависимости от выбранной комбинации реакционных ингредиентов. Благодаря низкой вязкости расплавленного стекла газ будет равномерно распределяться в жидкости и образовывать мелкие пузырьки. Вследствие равномерного распределения реакционных ингредиентов в стеклянном порошке во время нагревания, а также благодаря давлению от окружающих стенок и давлению, оказываемому вспененным стеклом в попытке пройти через узкие переливные каналы, образование пузырьков будет по существу однородным. Внутреннее давление газа внутри пузырьков будет стремиться расширить размер пузырьков. Чем выше температура и ниже вязкость стеклянной массы, тем быстрее происходит расширение, и тем большего размера становятся пузырьки.With increasing temperature of the die for casting, the following occurs: the glass powder melts and decreases in volume, since the structure of particles with gaps between them is compressed. At the same time, the oxidizing agent will decompose with the release of oxygen; when the temperature is high enough, the reaction ingredient will begin to decompose to give off gas, either N2 or CO 2 , depending on the combination of reaction ingredients selected. Due to the low viscosity of the molten glass, the gas will be evenly distributed in the liquid and form small bubbles. Due to the uniform distribution of the reaction ingredients in the glass powder during heating, and also due to the pressure from the surrounding walls and the pressure exerted by the foamed glass in an attempt to pass through narrow overflow channels, the formation of bubbles will be substantially uniform. The internal gas pressure inside the bubbles will tend to expand the size of the bubbles. The higher the temperature and lower the viscosity of the glass mass, the faster the expansion occurs, and the larger the bubbles become.

Во избежание слияния пузырьков на ранней стадии процесса в смесь перед гомогенизацией может быть добавлен агент для затравки/зародышеобразования; например, 0,1-2% тонкоизмельченного каолинового порошка.In order to avoid fusion of bubbles at an early stage of the process, a seed / nucleation agent may be added to the mixture before homogenization; for example, 0.1-2% finely divided kaolin powder.

Согласно еще одному аспекту изобретения описан изоляционный продукт. Продукт изготовлен из вспененного стеклянного материала, обладающего следующими физическими свойствами.According to another aspect of the invention, an insulating product is described. The product is made of foamed glass material having the following physical properties.

Вспененный стеклянный материал согласно изобретению сформован в виде следующих типов изделий.The foamed glass material according to the invention is molded in the form of the following types of products.

Сборная изоляция трубPrefabricated pipe insulation

Литое изоляционное изделие для труб, включающее в себя полукруглый профиль, изготовленный из вспененного стекла, с гладким поверхностным слоем на внешней и внутренней поверхностях, который является, по существу, герметичным и водонепроницаемым, имеет размер внутренних пор в диапазоне от 0,2 до 4 мм, размер наружных пор 14,15,17 от 0 до 1 мм, плотность ниже 240 кг/м3, сопротивление сжатию (ASTM D695) выше 2 МПа, предел прочности на разрыв (ISO 527) выше 0,22 МПа, предел прочности на изгиб (ISO 178) выше 0,72 МПа, теплопроводность при 20°С менее 0,060 Вт/мК и точку затвердевания выше 850°С.A molded pipe insulator including a semicircular profile made of foam glass with a smooth surface layer on the outer and inner surfaces, which is substantially airtight and waterproof, has an internal pore size in the range of 0.2 to 4 mm , outer pore size 14.15.15 from 0 to 1 mm, density below 240 kg / m 3 , compressive strength (ASTM D695) above 2 MPa, tensile strength (ISO 527) above 0.22 MPa, tensile strength by bending (ISO 178) above 0.72 MPa, thermal conductivity at 20 ° C less than 0.060 W / mK and hardening point higher than 850 ° C.

Как видно на фиг. 2 и 3, профили изоляции труб могут быть отлиты со скошенной кромкой 32 или желобом 33, предназначенными для размещения герметизирующего уплотнителя.As seen in FIG. 2 and 3, the pipe insulation profiles can be cast with a beveled edge 32 or a groove 33 designed to accommodate a sealing seal.

Сборные панели для защиты от огня и изоляции стен и трубPrefabricated panels for protection against fire and insulation of walls and pipes

Литой продукт для защиты от огня и изоляции для ящиков, стен и кровли, включающий плоский профиль/панель толщиной от 15 до 40 мм, изготовленный из вспененного стекла, с гладким поверхностным слоем со всех сторон 25, 26, который является, по существу, герметичным и водонепроницаемым, имеет размер внутренних пор в диапазоне от 0,2 мм до 4 мм, размер наружных пор от 0 до 1 мм, плотность ниже 240 кг/м3, прочность на сжатие (ASTM D695) выше 2 МПа, предел прочности на разрыв (ISO 527) выше 0,22 МПа, предел прочности на изгиб ((ISO 178) выше 0,72 МПа, теплопроводность при 20°С менее 0,060 Вт/мК и точку затвердевания выше 850°С.Cast product for fire and insulation protection for drawers, walls and roofs, including a flat profile / panel from 15 to 40 mm thick, made of foamed glass, with a smooth surface layer on all sides 25, 26, which is essentially airtight and waterproof, has an internal pore size in the range of 0.2 mm to 4 mm, an external pore size of 0 to 1 mm, a density below 240 kg / m 3 , compressive strength (ASTM D695) above 2 MPa, tensile strength (ISO 527) above 0.22 MPa, ultimate bending strength ((ISO 178) above 0.72 MPa, thermal conductivity at 20 ° C less than 0 , 060 W / mK and a solidification point above 850 ° C.

- 6 033664- 6,033,664

Описание примеров осуществления изобретенияDescription of Embodiments

Таблица 3Table 3

Изделия Products Плотность Density Размер пор Pore size Прочность на сжатие Compressive strength Теплопроводность Вт/мК Thermal Conductivity W / mK Точка затвердевания Solidification point Изоляция труб Pipe insulation 180 кг/м3 180 kg / m 3 0,5 мм - 2 мм 0.5 mm - 2 mm 2 МПа 2 MPa 0,038 0,038 850°С 850 ° C Панели Panels 225 кг/м3 225 kg / m 3 0,5 мм - 4 мм 0.5 mm - 4 mm 2 МПа 2 MPa 0,040 0,040 900°С 900 ° C

Таблица 4Table 4

Анализ теплопроводности при температуре 20°С:Analysis of thermal conductivity at a temperature of 20 ° C:

Материал: 7 мас.% AIN+MnO2 и 93 мас.% листового стеклаMaterial: 7 wt.% AIN + MnO 2 and 93 wt.% Sheet glass

No. Повторения Repetitions Датчик ID ID sensor Начальное время Start time Тепловая активность W*Vs) (m2)KThermal activity W * Vs) (m 2 ) K Проводимость (Вт/мК) Conductivity (W / mK) т окружающей среды t environment ΔΤ (°C) ΔΤ (° C) V0 V0 103 103 1 1 Н191 H191 10:37:50 10:37:50 60 60 0,040 0,040 20,75 20.75 2,11 2.11 3464,77 3464.77 104 104 1 1 Н191 H191 10:39:34 10:39:34 58 58 0,040 0,040 20,52 20.52 2,11 2.11 3463,09 3463.09 105 105 1 1 Н191 H191 10:41:17 10:41:17 58 58 0,040 0,040 20,32 20.32 2,11 2.11 3461,67 3461.67 106 106 1 1 Н191 H191 10:43:00 10:43:00 57 57 0,040 0,040 20,14 20.14 2,11 2.11 3460,10 3460.10 107 107 1 1 Н191 H191 10:45:01 10:45:01 52 52 0,040 0,040 19,98 19.98 2,13 2.13 3457,78 3457.78 108 108 1 1 Н191 H191 10:46:44 10:46:44 57 57 0,040 0,040 19,83 19.83 2,11 2.11 3457,58 3457.58 109 109 1 1 Н191 H191 10:48:27 10:48:27 57 57 0,040 0,040 19,73 19.73 2,12 2.12 3456,91 3456.91 110 110 1 1 Н191 H191 10:50:11 10:50:11 57 57 0,040 0,040 19,64 19.64 2,12 2.12 3456,03 3456.03 111 111 1 1 Н191 H191 10:51:54 10:51:54 58 58 0,040 0,040 19,54 19.54 2,12 2.12 3455,37 3455.37 112 112 1 1 Н191 H191 10:53:37 10:53:37 56 56 0,040 0,040 19,48 19.48 2,12 2.12 3454,54 3454.54

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM

Claims (20)

1. Способ изготовления вспененного стеклянного компонента путем нагревания смеси, содержащей дробленое или измельченное стекло, реакционный ингредиент и окислитель, отличающийся тем, что способ также включает в себя следующие стадии:1. A method of manufacturing a foamed glass component by heating a mixture containing crushed or ground glass, a reaction ingredient and an oxidizing agent, characterized in that the method also includes the following steps: a) обеспечение герметизируемой литейной формы, имеющей внутреннюю полость, причем полость соответствует форме получаемого вспененного стеклянного компонента, заполнение литейной формы смесью и последующая герметизация литейной формы,a) providing a sealable mold having an internal cavity, the cavity corresponding to the shape of the resulting foamed glass component, filling the mold with the mixture and then sealing the mold, b) размещение литейной формы внутри источника тепла,b) placement of the mold inside the heat source, c) нагревание литейной формы до первого температурного уровня, по меньшей мере, равного температуре плавления стекла, с образованием расплава стекла,c) heating the mold to a first temperature level at least equal to the melting temperature of the glass, with the formation of a molten glass, d) поддержание первого температурного уровня в течение времени, достаточного для обеспечения равномерного распределения ингредиентов в расплаве стекла,d) maintaining the first temperature level for a time sufficient to ensure uniform distribution of the ingredients in the molten glass, e) нагревание литейной формы до второго температурного уровня, соответствующего температуре реакции, в диапазоне от 750 до 1000°С, при котором реакционный ингредиент и окислитель реагируют с образованием пузырьков газа внутри расплавленного стекла, в результате чего расплавленное стекло вздувается с образованием стеклянной пены,e) heating the mold to a second temperature level corresponding to the reaction temperature in the range from 750 to 1000 ° C, in which the reaction ingredient and the oxidizing agent react with the formation of gas bubbles inside the molten glass, as a result of which the molten glass swells to form a glass foam, f) поддержание литейной формы, по меньшей мере, при температуре реакции до расширения вспененного стекла и заполнения полости,f) maintaining the mold at least at the reaction temperature until the expanded glass expands and the cavity is filled, g) постепенное охлаждение литейной формы до третьего температурного уровня в диапазоне от 730 до 650°С, при котором вязкость стеклянной пены внутри литейной формы постепенно повышается и на поверхности пены, соприкасающейся с литейной формой, образуется герметичный поверхностный слой,g) the gradual cooling of the mold to a third temperature level in the range from 730 to 650 ° C, in which the viscosity of the glass foam inside the mold gradually increases and a sealed surface layer forms on the surface of the foam in contact with the mold, h) постепенное охлаждение литейной формы до четвертого температурного уровня в диапазоне от 400 до 250°С,h) the gradual cooling of the mold to the fourth temperature level in the range from 400 to 250 ° C, i) охлаждение литейной формы до пятого температурного уровня, соответствующего извлечению из формы, при котором вспененное стекло затвердевает в достаточной степени, чтобы не деформироваться или не растрескиваться при выемке из литейной формы, иi) cooling the mold to a fifth temperature level corresponding to removal from the mold at which the foamed glass hardens sufficiently so as not to deform or crack when removed from the mold, and j) извлечение вспененного стеклянного компонента из литейной формы.j) removing the foamed glass component from the mold. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что дробленое или измельченное стекло имеет фракционный размер от 0 до 1800 мкм, реакционный ингредиент представляет собой AIN, Si3N4 или SiC, а окислитель представляет собой MnO2.2. The method according to claim 1, characterized in that the crushed or ground glass has a fractional size from 0 to 1800 μm, the reaction ingredient is AIN, Si 3 N 4 or SiC, and the oxidizing agent is MnO 2 . 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что вспененное стекло имеет размер внутренних пор в диапазоне от 0,2 до 4 мм, размер наружных пор от 0 до 1 мм, плотность ниже 240 кг/м3, сопротивление сжатию (ASTM D695) выше 2 МПа, предел прочности на разрыв (ISO 527) выше 0,22 МПа, предел прочности на изгиб (ISO 178) выше 0,72 МПа, теплопроводность при 20°С менее 0,060 Вт/мК и точку затвердевания выше 850°С.3. The method according to claim 2, characterized in that the foamed glass has an inner pore size in the range from 0.2 to 4 mm, an outer pore size from 0 to 1 mm, a density below 240 kg / m 3 , compression resistance (ASTM D695 ) above 2 MPa, tensile strength (ISO 527) above 0.22 MPa, bending strength (ISO 178) above 0.72 MPa, thermal conductivity at 20 ° C less than 0.060 W / mK and solidification point above 850 ° C . 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что внутреннее давление в литейной форме, когда стеклянная4. The method according to claim 1, characterized in that the internal pressure in the mold when glass - 7 033664 пена расширяется, заполняя литейную форму, является положительным давлением, превышающим атмосферное давление на величину от 0 до 3 бар.- 7 033664 foam expands, filling the mold, is a positive pressure exceeding atmospheric pressure by a value from 0 to 3 bar. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что литейную форму охлаждают до третьей температуры со скоростью 3°С/мин или медленнее.5. The method according to claim 1, characterized in that the mold is cooled to a third temperature at a rate of 3 ° C / min or slower. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что литейная форма изготовлена из титана.6. The method according to claim 1, characterized in that the mold is made of titanium. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что внутренняя поверхность полости литейной формы покрыта разделительной смазкой.7. The method according to claim 1, characterized in that the inner surface of the cavity of the mold is coated with a release agent. 8. Способ по п.6, отличающийся тем, что стеклянная смесь дополнительно содержит агент для затравки.8. The method according to claim 6, characterized in that the glass mixture further comprises a seed agent. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что компонент представляет собой полукруглый профиль, подходящий для использования в качестве изоляционного материала для труб.9. The method according to claim 1, characterized in that the component is a semicircular profile suitable for use as an insulating material for pipes. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что компонент представляет собой профиль, подходящий для использования в качестве огнезащитного материала.10. The method according to claim 1, characterized in that the component is a profile suitable for use as a flame retardant material. 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что компонент представляет собой плоский профиль, подходящий для использования в качестве огнезащитной панели для кровли и стен в зданиях.11. The method according to claim 1, characterized in that the component is a flat profile suitable for use as a fireproof panel for roofs and walls in buildings. 12. Способ по п.1, отличающийся тем, что стеклянную смесь предварительно спекают и формуют из нее сборные части серповидной формы.12. The method according to claim 1, characterized in that the glass mixture is pre-sintered and formed into prefabricated crescent-shaped parts. 13. Способ по п.1, отличающийся тем, что литейная форма включает в себя канал или проток, приспособленные для того, чтобы выпускать избыточное вспененное стекло при заданном давлении.13. The method according to claim 1, characterized in that the mold includes a channel or duct adapted to release excess foamed glass at a given pressure. 14. Способ по п.1, отличающийся тем, что литейная форма обработана контактным слоем, состоящим из CoNiCrAlY, в качестве защиты от коррозии.14. The method according to claim 1, characterized in that the mold is treated with a contact layer consisting of CoNiCrAlY, as a protection against corrosion. 15. Способ по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что вспененный стеклянный компонент представляет собой изоляцию для труб.15. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the foamed glass component is an insulation for pipes. 16. Способ по любому из пп.1-14, отличающийся тем, что вспененный стеклянный компонент представляет собой строительную панель.16. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized in that the foamed glass component is a building panel. 17. Огнеупорная изоляция, включающая вспененное стекло, отличающаяся тем, что изоляция включает в себя вспененное стекло, полученное формовым литьем в заданную форму согласно способу по п.1, при этом указанное вспененное стекло имеет гладкий, по существу герметичный и водонепроницаемый поверхностный слой на своей внешней поверхности, вспененное стекло изоляции имеет размер внутренних пор в диапазоне от 0,2 до 4 мм, размер наружных пор от 0 до 1 мм, плотность ниже 240 кг/м3, сопротивление сжатию (ASTM D695) выше 2 МПа, предел прочности на разрыв (ISO 527) выше 0,22 МПа, предел прочности на изгиб (ISO 178) выше 0,72 МПа, теплопроводность при 20°С менее 0,060 Вт/мК и точку затвердевания выше 850°С.17. Refractory insulation comprising foamed glass, characterized in that the insulation includes foamed glass obtained by injection molding into a predetermined shape according to the method of claim 1, wherein said foamed glass has a smooth, substantially sealed and waterproof surface layer on its the outer surface, foamed glass of insulation has an internal pore size in the range from 0.2 to 4 mm, an external pore size from 0 to 1 mm, a density below 240 kg / m 3 , compressive strength (ASTM D695) above 2 MPa, tensile strength gap (ISO 527) you above 0.22 MPa, bending strength (ISO 178) is higher than 0.72 MPa, thermal conductivity at 20 ° C is less than 0.060 W / mK and the solidification point is higher than 850 ° C. 18. Изоляция по п.17, отличающаяся тем, что заданная форма включает в себя продолговатый полукруглый профиль, приспособленный для применения в качестве изоляции труб.18. Insulation according to claim 17, characterized in that the predetermined shape includes an elongated semicircular profile adapted for use as pipe insulation. 19. Изоляция по п.17, отличающаяся тем, что заданная форма включает в себя плоскую панель, приспособленную для применения в качестве строительного материала.19. Insulation according to claim 17, characterized in that the predetermined shape includes a flat panel adapted for use as a building material. 20. Изоляция по п.17, отличающаяся тем, что изоляция является, по существу, прозрачной для сканирования с помощью микроволнового излучения.20. The insulation according to claim 17, characterized in that the insulation is substantially transparent for scanning by microwave radiation.
EA201790483A 2014-09-15 2015-09-14 Molding of a foamed glass product with an outer protective crust EA033664B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462050219P 2014-09-15 2014-09-15
US201562108087P 2015-01-27 2015-01-27
PCT/EP2015/070948 WO2016041899A1 (en) 2014-09-15 2015-09-14 Molding of a foamed glass product with an outer protective crust

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201790483A1 EA201790483A1 (en) 2017-09-29
EA033664B1 true EA033664B1 (en) 2019-11-14

Family

ID=54072865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201790483A EA033664B1 (en) 2014-09-15 2015-09-14 Molding of a foamed glass product with an outer protective crust

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3194344A1 (en)
EA (1) EA033664B1 (en)
WO (1) WO2016041899A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019002561A1 (en) * 2017-06-30 2019-01-03 Glassolite As Preparation of sintered granulate for the manufacturing of a foamed glass pellets
CN115515896A (en) 2020-05-10 2022-12-23 瓦卢诺股份公司 Expandable silica particles
WO2024025818A1 (en) * 2022-07-27 2024-02-01 Corning Incorporated Methods and apparatus for manufacturing a glass ribbon

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2582852A (en) * 1948-06-16 1952-01-15 Pittsburgh Corning Corp Method of making cellular glass of light color
GB679704A (en) * 1949-10-10 1952-09-24 Saint Gobain Improvements in the manufacture of articles of multicellular glass
FR2354301A1 (en) * 1976-06-10 1978-01-06 Euroc Development Ab Foamed ceramic prodn. - from mixt. of silicate materials, sodium hydroxide, difficultly oxidisable cpd. forming pores and strong oxidising agent
EP0036747A2 (en) * 1980-03-17 1981-09-30 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Foamable glass composition and glass foam
US20030084683A1 (en) * 2001-11-05 2003-05-08 Robert Dejaiffe Foam glass and method of making
CN101880128A (en) * 2010-07-02 2010-11-10 陕西科技大学 Method for preparing lightweight high-strength foam glass

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2582852A (en) * 1948-06-16 1952-01-15 Pittsburgh Corning Corp Method of making cellular glass of light color
GB679704A (en) * 1949-10-10 1952-09-24 Saint Gobain Improvements in the manufacture of articles of multicellular glass
FR2354301A1 (en) * 1976-06-10 1978-01-06 Euroc Development Ab Foamed ceramic prodn. - from mixt. of silicate materials, sodium hydroxide, difficultly oxidisable cpd. forming pores and strong oxidising agent
EP0036747A2 (en) * 1980-03-17 1981-09-30 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Foamable glass composition and glass foam
US20030084683A1 (en) * 2001-11-05 2003-05-08 Robert Dejaiffe Foam glass and method of making
CN101880128A (en) * 2010-07-02 2010-11-10 陕西科技大学 Method for preparing lightweight high-strength foam glass

Also Published As

Publication number Publication date
EP3194344A1 (en) 2017-07-26
WO2016041899A1 (en) 2016-03-24
EA201790483A1 (en) 2017-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hesky et al. Water and waterglass mixtures for foam glass production
KR101067371B1 (en) Bubble ceramic material with low weight and method for preparing thereof
Hasheminia et al. Preparation and characterisation of diopside-based glass–ceramic foams
Østergaard et al. Influence of foaming agents on solid thermal conductivity of foam glasses prepared from CRT panel glass
EA033664B1 (en) Molding of a foamed glass product with an outer protective crust
US9650484B2 (en) Fire-resistant polyurethane material and fire-resistant structure
CN106349455A (en) High temperature resistant ceramic polyurethane foam composite and preparation method thereof
Apkaryan et al. Foam glass ceramics as composite granulated heat-insulating material
FI96022C (en) Foam glass disc with dense surface and process for making the same
CN107417125A (en) A kind of foam glass and its production technology suitable for interior decoration
JP2008214173A (en) Inorganic lightweight heat insulating plate material and method of manufacturing the same
Panov et al. High-performance thermal insulation material based on waste glass
KR101994962B1 (en) Composition for manufacturing lightweight wall block using porous feldspar, lightweight wall block, and manufacturing method of lightweight wall block
Srinavin et al. Physical and thermal properties of fired clay bricks mixed with rice husk ash and fly ash
CN106481015B (en) It is a kind of can pinning boxlike foam glass/glass ceramic composite and preparation method thereof
JP2001328878A (en) Foamed sheet-like burned material and method of producing the same
JP3634717B2 (en) Manufacturing method of lightweight foam glass tile
JP2010106579A (en) Heat-reflecting material
CN105130383A (en) Production method of foamed ceramic heat-insulation integrated building masonry
RU2593247C1 (en) Method of lining of cathode device of electrolytic cell for aluminium production
JP6198266B2 (en) Thermal insulation lining structure
Zhigulina et al. Fire-resistant heat insulating material with variable rheology
JP2004155643A (en) Inorganic foaming composition
Østergaard Preparation and characteristics of glass foam
JP2006321108A (en) Baked building material and its production method

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU