FI69048B

FI69048B - Foerfarande foer tillverkning av en kalciumsilikatformprodukt

Info

Publication number: FI69048B
Application number: FI810298A
Authority: FI
Inventors: Yasuo Oguri; Mitsuru Awata; Junji Saito; Soichi Inoue; Tatsuo Ando; Mitsunobu Abe
Original assignee: Mitsubishi Chem Ind
Priority date: 1980-02-04
Filing date: 1981-02-03
Publication date: 1985-08-30
Also published as: JPS6343335B2; FI810298L; EP0033523B1; AU535715B2; AU6674081A; FI69048C; US4427611A; EP0033523A1; DE3166229D1; JPS56109854A

Description

1 69048

Menetelmä kalsiumsilikaattimuototuotteen valmistamiseksi Tämä keksintö koskee menetelmää kalsiumsilikaattimuototuotteen valmistamiseksi. Tarkemmin sanoen se koskee 5 menetelmää kalsiumsilikaattimuototuotteen valmistamiseksi, jolla on pieni tilavuuspaino ja erinomainen tulenkestävyys, lämmönkestävyys, mekaaninen lujuus ja dimensiostabiilisuus ja se on sopiva tulenkestoisena pinnoitteena, lämpöeristeenä ja vuoraustuotteena.

10 Keksinnön kohteena on tarkemmin sanottuna menetel mä kalsiumsilikaattimuototuotteen valmistamiseksi muodostamalla kalsiumsilikaattihydraatin vesiliete, joka saadaan saattamalla kalkkipitoinen lähde reagoimaan piipitoisen lähteen kanssa vedessä dispersiona samalla kuumentaen, 15 muottiinpuristamalla vesiliete ja kuivaamalla tai höyry-kovettamalla ja kuivaamalla puriste.

Kalsiumsilikaattimuototuotteilla, erityisesti tuotteilla, jotka on tehty ksonotliitti pääkomponenttina , on lämmönkestävyys tavallisesti vähintään 1000°C, jol-20 loin ne ovat sopivia vuoraustuotteena, lämpöeristeenä ja tulenkestävinä aineena.

Tavallisesti kalsiumsilikaattimuototuotteilla, joita käytetään vuoraustuotteeseen, lämpöeristeeseen ja tulenkestävään tuotteeseen, tulee olla pieni lämmönjoh-25 tokyky ja suuri mekaaninen lujuus. Tällaisia kalsiumsili-kaattimuototuotteita on valmistettu antamalla kalkkipitoisen lähteen kuten kalsiumoksidin reagoida piipitoisen lähtee kuten piimään kanssa veden läsnäollessa samalla sekoittaen, jolloin saadaan vesiliete, painesuodatinvala-30 maila vesiliete ja kuivaamalla valutuote tai höyrykovetta-malla ja kuivaamalla valutuote. Jos valutuote höyrykove-tetaan tai kuivataan heti painesuodatinvalun jälkeen, murtumia saattaa muodostua muototuotteeseen, jotka äkillisesti vapauttavat epätasaisen painejakautuman ja jännityksen, 35 jotka ovat aiheutuneet painesuodatinvalusta.

Nyt on tutkittu yllä mainittua ongelmaa ja todettu, että erinomainen kalsiumsilikaattimuototuote, jossa ei ole 2 69048 murtumia, voidaan valmistaa stabiilina lämpökäsittelemällä erikoisolosuhteissa ennen valetun tuotteen höyrykovettamis-ta tai kuivausta vesilietteen painesuodatinvalun jälkeen.

Keksinnölle on tunnusomaista, että puristetta ennen 5 kuivaamista tai höyrykovettamista lämpökäsitellään sellaisissa olosuhteissa, joissa puristetaan sisäosan lämpötila Θ (°C) on alueella 50 = Θ = 300 10

T (h) ajan seuraavan yhtälön mukaan 100 = Θ. T

15 jolloin puriste menettää ainakin hieman vettä mutta ainoastaan niin paljon, että vesihäviö tämän käsittelyn aikana on alle 25 paino-%.

Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä valmistetaan kalsiumsilikaattihydraatin, edullisesti tobermoriittiryh-20 män yhdisteen vesiliete, jonka alla mainittu märkätilavuus 3 on yli 15 cm /g, antamalla piipitoisen lähteen reagoida kalkkipitoisen lähteen kanssa vedessä vesidispersiona samalla kuumentaen sitä.

Sopivia piipitoisia lähteitä ovat luonnonlähteet, 25 kuten piimää, kvartsiitti ja piipöly; piihappo, joka on saatu antamalla alumiinihydroksidin reagoida heksafluo-ripiihapon kanssa sivutuotteena fosforihapon märkäproses-sissa (jäljempänä käytetään nimitystä märkäprosessifos-forihapon sivutuotepiihappo) ja muut teolliset sivutuote-30 piihapot.

Piipitoiset lähteet voivat olla amorfisia tai kiteisiä. On suositeltavaa käyttää amorfista piipitoista lähdettä, kuten piimaata, märkäprosessifosforihapon sivu-tuotepiihappoa ja piipölyä, koska näin saadaan helposti 35 kalsiumsilikaattihydraattiliete, jonka märkätilavuus on 3 yli 15 cm /g.

li 3 69048

Sopivia kalkkipitoisia lähteitä ovat sammuttama-ton kalkki, sammutettu kalkki, karbidijäte ja muut tunnetut lähteet.

Kalkkipitoisen lähteen ja piipitoisen lähteen vä-5 linen moolisuhde CaO/SiC^sna on tavallisesti 0,8-1,2 kun kyseessä on ksonotliitti muototuotteessa olevana hydra-toituna kalsiumsilikaattina ja se on tavallisesti 0,7-1,0 kun kyse on tobermorlitistä muototuotteessa olevana kal-siumsilikaattihydraattina.

10 Piipitoisen lähteen ja kalkkipitoisen lähteen dis- pergointiin käytetyn veden määrä on yli 15 kertaa ja erityisesti 17-40 kertaa kiinteän aineen painomäärä. Eri kal-siumsilikaattihydraatit voidaan luokitella luokittelun avulla, joka on esitetty teoksessa Chemistry of Cements 15 (toimittanut H.F.W. Taylor, Department of Chemistry,

University of Aberdeen, Scotland) osa I, sivu 182, taulukko II.

Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä on mahdollisesta käyttää mitä tahansa tobermoriittiryhmän yhdistet-20 tä, kuten tobermoriittigeeliä, C-S-H(II):a, C-S-H(I):a ja kiteistä tobermoriittia ja ksonotliittia. Kalsiumsilikaat-tihydraatti saa aikaan muutoksen järjesteyksessä tobermo-

riittigeeli -^C-S-H(II)-^ C-S-H(I) -> 11,3 A

tobermoriitti-^ksonotliitti, minkä vuoksi sopiva ki- 25 teinen tyyppi voidaan helposti saada säätämällä reaktio-lämpötila ja reaktioaika alueille 80-230°C ja 1/2-10 h. Kiteisen typen muutos aikaansaadaan nuolen suuntaan ( —) riippuen reaktiolämpötilan nostosta tai reaktioajan pidentämisestä. On välttämätöntä käyttää tobermoriittigeeliä, 30 C-S-H(I):a tai C-S-H(II):a kalsiumsilikaattihydraattina vesilietteessä, jos kiteistä tobermoriittia halutaan kiteeksi lopulliseen profiilituotteeseen.

Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä vesilietteessä olevan kalsiumsilikaattihydraatin märkätilavuus 35 on edullisesti yli 15 cm3/g.

Märkätilavuus lasketaan yhtälöstä (III) 4 69048 märkätilavuus = (III)

W

jossa W on kalkkipitoisen lähteen ja piipitoisen lähteen 5 kokonaispaino ja V on kiinteiden komponenttien tilavuus 24 tunnin jälkeen reaktiolla saadun vesilietteen pohja-laskeutumassa .

Märkätilavuus mitataan seuraavasti.

Reaktiolla (Wog) saadusta vesilietteestä, W1 g ote-10 taan näyte ja annetaan seistä 24 tuntia ja pohjalle las- 3 keutuneiden kiinteiden komponenttien tilavuus (V^ cm ) mitataan ja märkätilavuus lasketaan yhtälöstä (IV): märkätilavuus = 15 W1 w wl X- (IV)

O

jossa W on yhtälön (III) kokonaispaino.

20 Jotta märkätilavuudeksi saataisiin yli 15 , reak tio suoritetaan yli 130°C:ssa, edullisesti 150-230°C:ssa, erityisesti 160-210°C:ssa samalla sekoittaen. On välttämätöntä pitää reaktiosysteemi nestetilassa, minkä vuoksi reaktio suoritetaan korotetussa paineessa.

25 Saatuun lietteeseen sekoitetaan lujittavaa kuitu materiaalia ja seos valetaan painesuodatinvalulla. Lujittava kuitumateriaali voidaan lisätä ennen lietteen valmistusta. Lämpötila ja paine painesuodatinvalussa ovat tavallisesti alueilla 30-80°C ja 1-200 kg/cm ja valu-30 tuotteen tiheyttä voidaan säätää säätämällä puristusko-neen männän liikettä.

Erilaisia lujittavia kuitumateriaaleja voidaan käyttää. Sopivia lujittavia kuitumateriaaleja ovat asbesti, vuorivilla ja lasikuitu. Lujittavaa kuitumateriaalia li-35 sätään tavallisesti 0,5-10 paino-%:n määrä.

li 5 69048

Tuloksena olevaa valutuotetta lämpökäsitellään olosuhteissa, jotka toteuttavat yhtälöt (I) ja (II): 100 - Θ * T, edullisesti 100 - Θ *T - 1000 (I) 5 50 - Θ - 300, edullisesti 70 - Θ - 230 (II) jossa Θ on valutuotteen sisäosan lämpötila (°C) ja T on aikaa (tuntia) ja aikaansaavat käsitellyn valutuotteen vesihäviön alle 25 paino-%, mieluummin alle 10 paino-% 10 ja erityisesti alle 5 paino-%.

Kun lämpökäsittelyyn käytetyn valutuotteen sisäosan lämpötila on alle 50°C, lämpökäsittely yllä mainituissa olosuhteissa suoritetaan sen jälkeen, kun valu-tuote on esilämmitetty sopivalla lämmityslaitteella.

15 Kun valutuotteen sisäosan lämpötila on yli 50°C, se voidaan suoraan lämpökäsitellä tai voidaan myös lämpö-käsitellä sen jälkeen, kun se on kuumennettu tarvittaessa haluttuun sisäosan lämpötilaan.

Jos valetusta tuotteesta poistetaan liikaa vet-20 tä, valutuote kutistuu voimakkasti. Tämän vuoksi tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä on suositeltavaa käyttää laitetta, jossa on sulkuvälineet tällaisen haitallisen vaikutuksen estämiseksi ja jossa on ulkovaippa epäsuoraa kuumentamista varten tai jossa on sisäkuumennin. 25 Lämpökäsittelyssä pieni määrä vettä voidaan lisätä laitteeseen valutuotteen vesihäviöprosentin säätämiseksi.

Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä on suositeltavaa käyttää lämpökäsittelyssä autoklaavia, joka on varustettu lämmityslaitteella jne., sillä höyrykovetus voi-30 daan suorittaa lämpökäsittelyn jälkeen ilman siirtämistä.

Valutuote kovetetaan korotetussa paineessa höyry-kovetuksella, ts. kovetuksella autoklaavissa.

Höyrykovetuksen mukaisesti on välttämätöntä saada aikaan muutos tobermoriittigeelistä C-S-H(I):sta tai 35 C-S-H(II):sta kiteiseksi tobermoriitiksi tai ksonolii-tiksi tai kiteisestä tobermoriitista ksonotliitiksi.

6 69048 Höyrykovetuksella tapahtuvan kiteisen muodon muutoksen mukaisesti voidaan saada muototuote, jolla on pieni tilavuuspaino ja erinomainen mekaaninen lujuus.

Reaktioaikaa voidaan lyhentää nostamalla höyryn- 2 5 painetta. Höyrynpaine on tavallisesti 5-50 kg/cm ja 2 se on erityisesti 12-40 kg/cm ksonotliittia olevan muo- 2 totuotteen saamiseksi ja 6-30 kg/cm tobermoriittia olevan muototuotteen saamiseksi.

Muutoksen aikaansaaminen saadaan helposti näissä 10 olosuhteissa. Kun haluttua muutosta ei saavuteta, esimerkiksi muodostuu tobermoriittia, vaikka odotetaan ksonotliittia, haluttu muutos voidaan saavuttaa nostamalla höyrynpainetta tai pidentämällä höyrykovetusaikaa.

Kun muodostuu ksonotliittia, vaikka odotetaan tobermoriit-15 tia, haluttu muutos voidaan saavuttaa alentamalla höyrynpainetta tai lyhentämällä höyrykovetusaikaa.

Suureen lämmönkestävyyden tähtäävässä käytössä on suositeltavaa suorittaa muutos ksenotliitiksi. Tuotetta käsitellään edelleen kuivakäsittelyllä halutun kalsiumsi-20 likaattimuototuotteen saamiseksi.

Kun on kyseessä kalsiumsilikaattimuototuote, joka on saatu painesuodatinvalamalla ksonotiittia sisältävää vesitiettä, tuotetta voidaan käsitellä kuivakäsittelyllä ilman höyrykovetusta.

25 Tämän keksinnön mukaista menetelmää on kuvattu yksityiskohtaisesti. Tämän keksinnön mukaisesti on mahdollista saada kalsiumsilikaattimuototuote, jossa ei ole 2 murtumia ja jolla on suuri taivutuslujuus, yli 5 kg/cm 3 2 noin 0,10 g/cm :n tilavuuspainolla, yli 30 kg/cm noin 3 2 3 30 0,30 g/cm :n tilavuuspainolla ja yli 100 kg/cm 0,55 g/cm :n tilavuuspainolla, ja jolla voi olla eri muotoja vuoraus-materiaalina jne., jolla on erinomainen dimensiostabiili-suus. Saadulla kalsiumsilikaattimuototuotteella on merkittävän suuri lämpöeristysominaisuus ja sillä on suuri tu-35 lenkestävyys noin 650-1000°C:n lämpötilassa. Näin ollen kalsiumsilikaattimuoto voidaan käyttää eri aloilla kuten tulenkestävinä eristeinä ja rakennusalustoina.

li 7 69048 Tätä keksintöä kuvataan tietyillä esimerkeillä. Esimerkki 1

Kalkin sammutus suoritettiin lisäämällä kuumaa vettä 43,2 paino-osaan sammuttamatonta kalkkia (98 % CaO) 5 ja 46,8 paino-osaa jauhettua kvartsiittia (97,0 % SiO^; 1,2 % Al^O^ 3a 0/°9 % Fe203) (valmistaja Tokai Kogyo Co,

Lts.) lisättiin sammutettuun kalkkiin ja vettä lisättiin niin, että veden painomääräksi saatiin 30 kertaa kiinteän aineen määrä. Tuloksena olevaa suspensiota sekoitettiin 10 autoklaavissa 200°C:ssa 15 kg/cm^:n paineessa 2,5 tuntia aineiden saattamiseksi reagoimaan, jolloin saatiin C-S-H(I):n vesiliete, jonka märkätilavuus oli 23 cm^/g. Vesilietteeseen lisättiin 3 paino-osaa alkalinkestävää lasikuitua ja seosta pidettiin 70°C:ssa ja se muotoil-15 tiinpainesuodatinvalulla 70°C:ssa 5 kg/cm^:n paineessa 200 x 200 x 30 mm:n kokoon säätämällä lietteen syöttöä niin, että saatiin tilavuuspaino 0,10, 0,30 tai 0,55 g/cm^. Jokaista saatua valutuotetta lämpökäsiteltiin ulkoilmassa 70°c:ssa 3 tuntia. Lämpökäsittelyn aiheuttama vesihä-20 viö oli 5 paino-%.

Jokaista saatua lämpökäsiteltyä valutuotetta kovetettiin höyryllä autoklaavissa 180°C:ssa 10 kg/cm^:n pai-nessa 7 tuntia ja kuivattiin sen jälkeen 150°C:ssa 8 tuntia .

25 Saaduissa muototuotteissa ei ollut halkeamia ja 3 jokaisen tilavuuspaino oli 0,10, 0,30 tai 0,55 g/cm .

Tuotteiden koot olivat samat kuin painesuodatinvalulla muodostetun valutuotteen koot. Jokaisen saadun muoto- 2 tuotteen taivutuslujuus oli 6,3, 38 tai 100 kg/cm . Ki-30 de tunnistettiin ksonotliitiksi.

Vertailu 1

Esimerkin 1 mukaisesti painesuodatinvalulla saatua valutuotetta höyrykovetettiin autoklaavissa 180°C:ssa 2 10 kg/cm :n höyrypaineessa 7 tuntia ilman lämpökäsittelyä 35 ja valutuotetta kuivattiin 150°C:ssa 8 tuntia. Saadulla muototuotteella oli sama taivutuslujuus kuin esimerkin 1 tuotteella, mutta muototuotteen sivupinnalla oli murtumia .

69048

Esimerkki 2

Esimerkin 1 menetelmällä saatua vesilietettä käytettiin määrän säätämiseen niin paljon, että tilavuus- 3 painoksi saatiin 0,10 g/cm ja painesuodatinvalettiin vuo-5 raustuotteen muodostamiseksi putkipinnoitetta varten, jonka sisähalkaisija oli 90 mm, ulkohalkaisija 170 mm ja paksuus 40 mm, 70°C:ssa 5 kg/cm^:n paineessa.

Valutuotetta kuumennettiin kuumennuslaitteessa valutuotteen sisäosan lämpötilan nostamiseksi 70°C:sta 10 95°C:seen ja lämpötilan ylläpitämiseksi 2 tunnin ajan lämpökäsittelyssä. Lämpökäsittelyn jälkeen valutuote panostettiin autoklaaviin ja höyrykovetettiin 200°C:ssa 15 kg/cm :n paineessa 4 tuntia ja kuivattiin sitten 150°C:ssa 8 tuntia. Saadun muotolietteen tilavuuspa!-15 no oli 0,1 g/cm . Kide tunnistettiin ksonotliitiksi.

Koko oli sama kuin painesuodatinvalulla saadulla valu-tuotteella. Muototuotteessa ei ollut murtumia.

Vertailu 2

Esimerkin 2 painesuodatinvalulla saatua valutuot-20 tetta kuumennettiin kuumennuslaitteessa 70°C:sta 80°C:seen ja lämpökäsiteltiin 80°C:ssa 1 tunti.

Lämpökäsittelyn jälkeen valutuote höyrykovetettiin ja kuivattiin esimerkin 2 menetelmän mukaisesti.

Saadun muototuotteen paksuus oli kasvanut 2 mm 25 400 mm:sta 42 mm:iin ja siinä oli pieniä murtumia pitkin reunoja. Ilmiö oli sama kuin ilman lämpökäsittelyä.

Esimerkki 3

Esimerkin 1 menetelmällä saatua vesilietettä käytettiin säätämään määrä niin, että tilavuuspainoksi tuli 3 30 0,10 g/cm ja se painesuodatinvalettiin vuoraustuotteen muodostamiseksi putkipinnoitetta varten, jonka sisähal-kaisija oli 74 mm., ulkohalkaisija 204 mm ja paksuus 65 mm 70°C:ssa 5 kg/cm^:n paineessa.

Valutuotetta kuumennettiin kuumennuslaitteessa 35 valutuotteen sisäosan lämpötilan nostamiseksi 70°C:sta 80°C:seen ja lämpötilan pitämiseksi 80°C:ssa 5 tuntia

II

9 69048 lämpökäsittelyssä. Lämpökäsittelyn jälkeen valutuote panostettiin autoklaaviin ja höyrykovetettiin 180°C:ssa 2 10 kg/cm :n paineessa 7,5 tuntia ja kuivattiin sitten 130°C:ssa 12 tuntia. Saadun muototuotteen tilavuuspaino 3 5 oli 0,10 g/cm . Kide tunnistettiin ksonotliitiksi. Sen koko oli sama kuin painesuodatinvalulla saadun valutuotteen koko. Muototuotteessa ei ollut murtumia.

Esimerkki 4

Esimerkin 1 menetelmällä saatua vesiliettä käy-10 tettiin säätämään määrä niin, että tilavuuspainoksi saa- 3 tiin 0,10 g/cm ja se painesuodatinvalettiin vuoraus-tuotteen muodostamiseksi putkipinnoitetta varten, jonka sisähalkaisija oli 74 mm, ulkohalkaisija 204 mm ja paksuus 65 mm 60°C:ssa cm^:n paineessa. Valettu tuote pa-15 nostettiin atuoklaaviin, joka oli varustettu sisäosassa olevalla hienoputkikuumentimella ja kuumennettiin kuu-mentimella lämpökäsittelyn suorittamiseksi 75°C:ssa 8 tunnin ajan ja sen jälkeen höyryä syötettiin höyrykovetuksen suorittamiseksi 180°C:ssa 10 kg/cm :n paineessa 7,5 tun-20 nin ajan ja sen jälkeen tuotetta kuivattiin 130°C:ssa 12 3 tunnin ajan. Saadun muototuotteen tilavuuspaino oli 0,10 g/cm . Kide tunnistettiin ksonotliitiksi. Sen koko oli sama kuin painesuodatinvalulla saadun valutuotteen koko. Muototuotteessa ei ollut murtumia.

Claims

10 69048

1. Menetelmä kalsiumsilikaattimuototuotteen valmistamiseksi muodostamalla kalsiumsilikaattihydraatin 5 vesiliete, joka saadaan saattamalla kalkkipitoinen lähde reagoimaan piipitoisen lähteen kanssa vedessä dispersiona samalla kuumentaen; muottiinpuristamalla vesiliete ja kuivaaamalla tai höyrykovettamalla ja kuivaamalla puriste, tunnettu siitä, että puristetta ennen kuivaa- 10 mistä tai höyrykovettamista lämpökäsitellään sellaisissa olosuhteissa, joissa puristeen sisäosan lämpötila Θ (°C) on alueella 50 = Θ = 300 15 T (h) ajan seuraavan yhtälön mukaan 100 = Θ · T 20 jolloin puriste menettää ainakin hieman vettä mutta ainoastaan niin paljon, että vesihäviö tämän käsittelyn aikana on alle 25 paino-%.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpökäsittely suoritetaan sellai- 25 sissa olosuhteissa, jotka toteuttavat yhtälöt (I') ja (II') . 100 - Θ * T - 1000 (I') 70 - Θ 230 (II') 30

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpökäsittely suoritetaan olosuhteissa, jotka saavat aikaan alle 10 paino-%:n ve-sihäviön.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpökäsittely suoritetaan olosuhteissa, jotka saavat aikaan alle 5 paino-%:n vesi-häviön . II 69048