EA042099B1

EA042099B1 - REFRACTORY MATERIAL

Info

Publication number: EA042099B1
Application number: EA202200018
Authority: EA
Inventors: Габриела Чландова; Петр Шпаниель
Original assignee: Ферст Поинт А.С.
Priority date: 2019-08-06
Filing date: 2020-06-26
Publication date: 2023-01-13

Description

Область техники изобретенияField of invention

Настоящее изобретение относится к огнеупорному изолирующему материалу, а конкретно - к огнеупорному изолирующему материалу, содержащему жидкое стекло.The present invention relates to a refractory insulating material, and specifically to a refractory insulating material containing water glass.

Уровень техники изобретенияState of the art invention

На существующем уровне техники известно большое количество облицовочных материалов в виде панелей.A large number of cladding materials in the form of panels are known in the prior art.

Общераспространенными являются изделия из прессованной минеральной ваты с огнеупорным покрытием. Они демонстрируют высокие показатели тепло-, шумоизоляции и огнеупорности, но обычно они имеют крупные размеры, и зачастую их установка достаточно сложна.Compressed mineral wool products with a refractory coating are common. They exhibit high levels of heat, noise and fire resistance, but they are usually large and often difficult to install.

Кроме того, известен широкий ассортимент огнеупорных панелей, в качестве наполнителя в которых содержится вспученный вермикулит или перлит в форме шаров и неорганическое вяжущее вещество. Они обладают хорошими теплоизоляционными свойствами, но имеют недостаточную прочность.In addition, a wide range of refractory panels are known, which contain expanded vermiculite or perlite in the form of balls and an inorganic binder as a filler. They have good thermal insulation properties, but have insufficient strength.

Также известны цементно-фибролитные панели, в которых в качестве вяжущего вещества используется портландцемент или состав, включающий цемент и известь, в который добавлены гидратационные добавки, а наполнителем служит древесная стружка или минеральная вата. Их недостатками являются большая масса и невозможность их применения в качестве наполнителя в конструкциях или оборудовании.Also known are cement-fibreboard panels, in which Portland cement or a composition comprising cement and lime, to which hydration additives are added, is used as a binder, and wood chips or mineral wool serves as a filler. Their disadvantages are their large mass and the impossibility of their use as a filler in structures or equipment.

Также известны панели из оксида магния. Помимо магнезиальных солей в качестве наполнителя в них содержатся стекловолокно и древесная стружка. Их недостаток заключается в высокой хрупкости и повышенной массе, а также низкой способности противодействия теплу и огню.Magnesium oxide panels are also known. In addition to magnesium salts, they contain fiberglass and wood shavings as a filler. Their disadvantage is high brittleness and increased mass, as well as low ability to resist heat and fire.

Из патентного документа KR 101644957 известна цементно-фибролитовая панель, содержащая стеклянные или базальтовые волокна, вяжущим веществом в которой выступают цемент и фенолальдегидный полимер. Недостаток заключается в том, что эти панели не являются огнеупорными, водостойкими, а также не обладают достаточной гибкостью.From patent document KR 101644957, a cement-fibreboard panel containing glass or basalt fibers is known, in which cement and a phenolic polymer act as an astringent. The disadvantage is that these panels are not fireproof, water resistant, and also do not have sufficient flexibility.

Из еще одного патентного документа KR 101791409 известна фибролитовая панель, вяжущее вещество в которой представлено органическим полимером. Недостатком этой панели является ее горючесть.From yet another patent document KR 101791409 known fiberboard panel, the binder which is represented by an organic polymer. The disadvantage of this panel is its flammability.

Из патентного документа CZ PV 2015-37 известен огнеупорный геополимерный композит, состоящий из твердого и жидкого компонентов геополимерного вяжущего вещества, образующих раствор, который дополнительно включает армирующие конструкции и выполняет функции наполнителя. Твердый компонент геополимерного вяжущего вещества состоит из сырьевых материалов, содержащих метакаолин и/или молотый доменный гранулированный шлак в объеме 35-60 мас.%, а жидкий - из водного раствора силиката натрия в объеме 35-45 мас.%. Твердый компонент, выступающий как наполнитель, состоит из материала из базальтового волокна и/или переработанного углеволоконного материала, и/или рубленных базальтовых волокон в объеме 1-20 мас.%, а последним компонентом огнеупорного геополимера является чистая алюминиевая пудра или паста в объеме 1-2 мас.%. Сырьевой материал, содержащий метакаолин и/или молотый доменный гранулированный шлак, может быть смешан с летучей золой в максимальном возможном соотношении 2:1. Недостатками этого композита являются сложность получения и ограниченная термостойкость. Следовательно, его нельзя использовать как материал с огнеупорными свойствами.From the patent document CZ PV 2015-37, a refractory geopolymer composite is known, consisting of solid and liquid components of a geopolymer binder, forming a solution, which additionally includes reinforcing structures and performs the functions of a filler. The solid component of the geopolymer binder consists of raw materials containing metakaolin and/or ground granulated blast-furnace slag in the amount of 35-60 wt.%, and the liquid component consists of an aqueous solution of sodium silicate in the amount of 35-45 wt.%. The solid component acting as a filler consists of basalt fiber material and / or recycled carbon fiber material and / or chopped basalt fibers in a volume of 1-20 wt.%, and the last component of the refractory geopolymer is pure aluminum powder or paste in a volume of 1- 2 wt%. Raw material containing metakaolin and/or ground blast furnace granulated slag can be mixed with fly ash in the maximum possible ratio of 2:1. The disadvantages of this composite are the difficulty of obtaining and limited heat resistance. Therefore, it cannot be used as a material with refractory properties.

Огнеупорные материалы, используемые в настоящее время, преимущественно удовлетворяют условию негорючести. В них используются стандартные материалы: известь, цемент и стандартные наполнители, т.е. минеральные волокна, древесина и бумага. Большинство из них имеют большую массу, а также эти смеси не подходят для использования в качестве наполнителя для строительства или промышленного оборудования. Зачастую их коэффициент теплопроводности недостаточно низкий, и он может возрастать вследствие поглощения и, соответственно, наличия влаги в материале. Другой слабой стороной является низкая прочность или гибкость материала. Несмотря на то что они являются негорючими материалами, зачастую они не могут непосредственно противодействовать открытому пламени и теплу.The refractory materials currently in use mostly satisfy the non-combustibility condition. They use standard materials: lime, cement and standard fillers, i.e. mineral fibres, wood and paper. Most of them are heavy in weight, and these mixtures are not suitable for use as filler for construction or industrial equipment. Often their thermal conductivity is not low enough, and it can increase due to absorption and, accordingly, the presence of moisture in the material. Another weakness is the low strength or flexibility of the material. Although they are non-combustible materials, they often cannot directly resist open flames and heat.

Из вышеприведенных примеров на существующем уровне техники становится ясно, что основным недостатком существующей технологии является ограниченная огнеупорность известных материалов.From the above examples in the current state of the art, it becomes clear that the main disadvantage of the existing technology is the limited refractoriness of known materials.

Цель настоящего изобретения заключается в получении материала с высокой огнеупорностью, в то же время безопасного для окружающей среды и легкого в применении в различных областях.The aim of the present invention is to obtain a material with high fire resistance, at the same time environmentally friendly and easy to use in various fields.

Принцип изобретенияInvention principle

Вышеприведенные недостатки преимущественно устраняются, а цели настоящего изобретения выполняются за счет огнеупорного материала, а конкретно - огнеупорного теплоизоляционного материала, включающего жидкое стекло, который, согласно настоящему изобретению, характеризуется тем, что включает состав, содержащий 34-49,9 мас.% неорганических негорючих волокон, 50-65 мас.% водного раствора силиката и 0,1-1 мас.% стабилизатора жидкого стекла, а также дополнительно содержит отвердитель жидкого стекла, и водный раствор силиката имеет плотность в диапазоне 1370-1400 кг/м³, причем молярное соотношение SiO₂ и Na₂O колеблется в диапазоне 3,2-3,4. Преимуществами этого огнеупорного материала являются его высокая термостойкость, высокая огнеупорность, а также безопасность для окружающей среды и безвредность для здоровья человека. Дополнительное преимущество обеспечивается вследствие того, что огнеупорный материал содержит отвердитель жидкого стекла, который можетThe above disadvantages are advantageously eliminated, and the objectives of the present invention are achieved by a refractory material, and specifically a refractory heat-insulating material, including water glass, which, according to the present invention, is characterized in that it includes a composition containing 34-49.9 wt.% inorganic non-combustible fibers, 50-65 wt.% of an aqueous solution of silicate and 0.1-1 wt.% stabilizer of water glass, and additionally contains a hardener of water glass, and an aqueous solution of silicate has a density in the range of 1370-1400 kg/m ³ , and the molar the ratio of SiO ₂ and Na ₂ O ranges from 3.2 to 3.4. The advantages of this refractory material are its high temperature resistance, high refractoriness, as well as environmental safety and harmlessness to human health. An additional advantage is provided due to the fact that the refractory material contains a water glass hardener, which can

- 1 042099 быть представлен моно-триацетатом глицерина или его соединением. Преимущество заключается в том, что обеспечивается возможность оптимизации скорости затвердевания. Также преимуществом является то, что получаемый материал после затвердевания обладает частичной гибкостью.- 1 042099 be represented by glycerol mono-triacetate or a compound thereof. The advantage is that it is possible to optimize the rate of solidification. It is also an advantage that the resulting material after hardening has a partial flexibility.

Согласно первому варианту предпочтительно, чтобы неорганические негорючие волокна были представлены стекловолокном. Предпочтительно, чтобы стекловолокна были представлены щелочным силикатом циркония. Эти волокна гибкие, прочные, пластичные, обладают низкой теплопроводностью, жаропрочные, устойчивы к химическому воздействию, воздействию щелочей, кислот и органических растворителей, а также они обладают высоким коэффициентом звукопоглощения. Они не являются горючими. Также они экологичны и безопасны для здоровья человека.According to the first variant, it is preferable that the inorganic non-combustible fibers are glass fibers. Preferably, the glass fibers are alkaline zirconium silicate. These fibers are flexible, strong, ductile, have low thermal conductivity, are heat resistant, resistant to chemicals, alkalis, acids and organic solvents, and they also have a high sound absorption coefficient. They are non-flammable. They are also environmentally friendly and safe for human health.

Согласно второму варианту предпочтительно, чтобы неорганические негорючие волокна были представлены базальтовыми волокнами. Эти волокна гибкие, высокопрочные и пластичные, обладают низкой теплопроводностью, высокой жаропрочностью, устойчивы к химическому воздействию, воздействию воды, щелочей, кислот и органических растворителей, а также они обладают высоким коэффициентом звукопоглощения. Они не являются горючими. Также они экологичны и безопасны для здоровья человека.According to the second option, it is preferable that the inorganic non-combustible fibers are basalt fibers. These fibers are flexible, high-strength and ductile, have low thermal conductivity, high heat resistance, are resistant to chemical attack, water, alkali, acids and organic solvents, and they also have a high sound absorption coefficient. They are non-flammable. They are also environmentally friendly and safe for human health.

Предпочтительно, чтобы неорганические негорючие волокна имели длину 6-12 мм.Preferably, the inorganic non-combustible fibers have a length of 6-12 mm.

В наиболее предпочтительном варианте водный раствор силиката представлен водным раствором силиката натрия.Most preferably, the aqueous silicate solution is an aqueous sodium silicate solution.

Также предпочтительно, чтобы стабилизаторы жидкого стекла были представлены алкоксильными солями алкиламмония.It is also preferred that the water glass stabilizers are alkylammonium alkoxy salts.

Основным преимуществом огнеупорного материала по настоящему изобретению является то, что он крайне устойчив к горению, устойчив к теплу температурой свыше 1000°C, а также является огнеупорным. После затвердевания он имеет вид стекла, благодаря чему он достаточно твердый, прочный и водостойкий, одновременно являясь паропроницаемым. При этом он устойчив к ударам и давлению. Этот огнеупорный материал может быть с легкостью применен в различных сферах, легко поддается формованию, легок и сохраняет габаритные размеры. Его также можно использовать в сейфах и других системах безопасности, таких как защитные двери. Другое преимущество заключается в том, что из него также можно изготавливать твердые изделия, такие как изоляционные панели и крепежи, а также этот огнеупорный материал можно применять в жидком состоянии.The main advantage of the refractory material of the present invention is that it is extremely resistant to combustion, resistant to heat at temperatures above 1000°C, and is also refractory. After hardening, it has the appearance of glass, due to which it is sufficiently hard, durable and water resistant, while being vapor permeable. At the same time, it is resistant to shock and pressure. This refractory material can be easily applied in various fields, is easy to form, lightweight and retains overall dimensions. It can also be used in safes and other security systems such as security doors. Another advantage is that it can also be made into solid products such as insulating panels and fasteners, and this refractory material can also be used in a liquid state.

Примеры вариантов осуществления изобретенияExamples of embodiments of the invention

Пример 1.Example 1

Огнеупорный изолирующий материал включает состав, содержащий 41 мас.% неорганических негорючих волокон, 58,5 мас.% водного раствора силиката натрия и 0,5 мас.% стабилизатора жидкого стекла.The refractory insulating material includes a composition containing 41 wt.% inorganic non-combustible fibers, 58.5 wt.% aqueous sodium silicate solution and 0.5 wt.% water glass stabilizer.

Неорганические негорючие волокна представлены стекловолокном из щелочного силиката циркония длиной 6-12 мм.Inorganic non-combustible fibers are glass fiber made of alkaline zirconium silicate with a length of 6-12 mm.

Огнеупорный изолирующий материал дополнительно содержит отвердитель жидкого стекла, представленный составом из чистого диацетата/триацетата глицерина в соотношении 7:3 по объемным частям, и концентрация чистого жидкого стекла составляет 0,5-5 мас.%.The refractory insulating material additionally contains a water glass hardener, represented by a composition of pure glycerol diacetate/triacetate in a ratio of 7:3 by volume, and the concentration of pure water glass is 0.5-5 wt.%.

Стабилизаторы жидкого стекла представлены гидрофильными солями алкокси алкиламмония в виде водного раствора N,N,N',N'-тетракис(2-гидроксипропил)этилендиамина 98%.Liquid glass stabilizers are hydrophilic salts of alkoxyalkylammonium in the form of an aqueous solution of N,N,N',N'-tetrakis(2-hydroxypropyl)ethylenediamine 98%.

Водный раствор силиката натрия имеет плотность 1390 кг/м³, а молярное соотношение SiO₂ и Na₂O составляет 3,3.The aqueous solution of sodium silicate has a density of 1390 kg/m ³ and the molar ratio of SiO ₂ and Na ₂ O is 3.3.

Получаемый в результате состав вливают в силиконовую форму в виде панели и оставляют до затвердевания, а конечный продукт представляет собой огнеупорную изолирующую панель.The resulting composition is poured into a silicone mold in the form of a panel and left to cure, and the final product is a fireproof insulating panel.

Пример 2.Example 2

Неорганические негорючие волокна представлены базальтовыми волокнами длиной 6-12 мм.Inorganic non-combustible fibers are represented by basalt fibers 6-12 mm long.

Водный раствор силиката натрия имеет плотность 1370 кг/м³, а молярное соотношение SiO₂ и Na₂O составляет 3,2.An aqueous solution of sodium silicate has a density of 1370 kg/m ³ and the molar ratio of SiO ₂ and Na ₂ O is 3.2.

Получаемый в результате состав вливают в полость сейфовой двери и оставляют до затвердевания, а конечный продукт представляет собой огнеупорную сейфовую дверь.The resulting composition is poured into the cavity of the safe door and left to harden, and the final product is a fireproof safe door.

Пример 3.Example 3

Огнеупорный изолирующий материал включает состав, содержащий 34 мас.% неорганических негорючих волокон, 65 мас.% водного раствора силиката натрия и 1 мас.% стабилизатора жидкого стекла.The refractory insulating material includes a composition containing 34 wt.% inorganic non-combustible fibers, 65 wt.% aqueous sodium silicate solution and 1 wt.% water glass stabilizer.

- 2 042099- 2 042099

Водный раствор силиката натрия имеет плотность 1400 кг/м³, а молярное соотношение SiO₂ и Na₂O составляет 3,4.The aqueous solution of sodium silicate has a density of 1400 kg/m ³ and the molar ratio of SiO ₂ and Na ₂ O is 3.4.

Пример 4.Example 4

Получаемый в результате состав вливают в полость стенки корпуса сейфа и оставляют до затвердевания, а конечный продукт представляет собой огнеупорный сейфовый каркас.The resulting composition is poured into the cavity of the safe body wall and left to harden, and the final product is a refractory safe frame.

Пример 5.Example 5

Огнеупорный изолирующий материал включает состав, содержащий 49,9 мас.% неорганических негорючих волокон, 50 мас.% водного раствора силиката натрия и 0,1 мас.% стабилизатора жидкого стекла.The refractory insulating material includes a composition containing 49.9 wt.% inorganic non-combustible fibers, 50 wt.% aqueous sodium silicate solution and 0.1 wt.% water glass stabilizer.

Промышленное применениеIndustrial Application

Огнеупорный материал по настоящему изобретению имеет широкий спектр областей применения в строительстве и промышленной сфере, и одновременно с этим он может использоваться не только для изготовления отдельных изолирующих изделий, но также и для заполнения различных полых пространств сложной формы. Предпочтительно использовать его, например, для изоляции стен от источников тепла, изоляции потолков над софитами, изготовления изолирующих слоев для поверхностей для запекания и печей, изоляции каминов и кухонных плит, для обеспечения тепловых экранов, в качестве огнеупорных вставок для дверей, ворот, стойких уплотнений кабелей, труб и кабельных лотков, огнеупорной защиты несущих конструкций. Также он может использоваться для защиты от химических воздействий, например, в производстве химически устойчивых ковриков. Также предпочтительно использовать его в системах безопасности, например, в качестве наполнителя в стенках сейфов.The refractory material of the present invention has a wide range of applications in construction and industry, and at the same time, it can be used not only for the manufacture of individual insulating products, but also for filling various hollow spaces of complex shape. Preferably used, for example, insulating walls from heat sources, insulating ceilings above soffits, making insulating layers for baking surfaces and ovens, insulating fireplaces and stoves, to provide thermal screens, as fireproof inserts for doors, gates, resistant seals cables, pipes and cable trays, fire protection of load-bearing structures. It can also be used for chemical protection, for example in the production of chemical resistant mats. It is also preferable to use it in security systems, for example, as a filler in the walls of safes.

Claims

CLAIM

1. Refractory heat-insulating material, including liquid glass, characterized in that it includes a composition containing 34-49.9 wt.% inorganic non-combustible fibers, 50-65 wt.% aqueous silicate solution and 0.1-1 wt.% liquid stabilizer glass, and also additionally contains a liquid glass hardener, and an aqueous solution of silicate has a density in the range of 1370-1400 kg/m ³ , and the molar ratio of SiO2 and Na2O ranges from 3.2-3.4.

2. Refractory material according to claim 1, characterized in that the inorganic non-combustible fibers are glass fibers.

3. Refractory material according to claim 1, characterized in that the inorganic non-combustible fibers are basalt fibers.

4. Refractory material according to any of the previous paragraphs, characterized in that the length of the irregular

- 3 042099 ganic non-combustible fibers is 6-12 mm.

5. A refractory material according to any one of the preceding claims, characterized in that the aqueous solution of silicate is an aqueous solution of sodium silicate.

6. A refractory material according to any of the preceding claims, characterized in that the water glass stabilizers are hydrophilic alkoxy salts of alkylammonium.