FI69049B - Foerfarande foer tillverkning av en kalciumsilikatformprodukt - Google Patents

Description

1 69049

Menetelmä kalsiumsilikaattimuototuotteen valmistamiseksi Tämä keksintö koskee menetelmää kalsiumsilikaattimuototuotteen valmistamiseksi. Tarkemmin sanoen se koskee menetel-5 mää kalsiumsilikaattimuototuotteen valmistamiseksi, jolla on alhainen tilavuuspaino ja erinomainen mekaaninen lujuus ja on sopiva vuoraustuotteena tai lämpöeristeenä.

On ollut tunnettua valmistaa kalsiumsilikaattituotteita seuraavilla menetelmillä.

10 1) Valmistetaan liete dispergoimalla ja sekoittamalla piipitoista lähdettä ja kalkkipitoista lähdettä ja haluttaessa epäorgaanisia materiaaleja, kuten kaoliinia, asbestia veden kanssa ja liete kaadetaan muottiin ja kovetetaan autoklaavissa (höyrykovetus) ja kovetettu tuote otetaan pois 15 muotista ja kuivataan.

2) Menetelmällä (1) valmistettu liete kuumennetaan 80-100°C:seen geelin saamiseksi ja geeli kaadetaan muottiin ja valetaan painesuodatinvalulla ja tuote otetaan muotista ja kovetetaan autoklaavissa syöttämällä siihen suoraan höy- 20 ryä (höyrykovetus) ja sen jälkeen kuivataan.

3) Menetelmällä (1) valmistettua lietettä kuumennetaan korkeammassa paineessa sekoittaen sen kiteyttämiseksi ja saatu liete, joka sisältää kiteistä kalsiumsilikaattihydraat-tia, kaadetaan muottiin ja tuote valetaan painesuodatinva- 25 lulla ja otetaan pois muotista ja kuivataan.

Kun kalsiumsilikaattituotetta käytetään vuoraustuotteena tai lämpöeristeenä, on tavallisesti välttämätöntä, että huokoisuus on suuri ts. tilavuuspaino alhainen, jotta saataisiin tuote, jolla on pieni lämmönjohtavuus. Tavanomai-30 sissa prosesseissa on kuitenkin ollut vaikeaa saada tuotetta, jolla on alhainen tilavuuspaino ja suuri mekaaninen lujuus .

Nyt on havaittu, että menetelmä kalsiumsilikaattipro-fiilituotteen valmistamiseksi painesuodatinvalamalla tietyn 35 kalsiumsilikaattihydraatin vesilietettä ja höyrykovettamal- 2 69049 la valettu tuote kalsiumsilikaattihydraatin muuttamiseksi kiteiseksi on tehokas halutun prosessin saavuttamiseksi ja sitä on ehdotettu JA-patenttihakemuksessa 63621/1977 ja US-patentissa 4193958.

5 On edelleen tutkittu tämän prosessin parantamista ja nyt on todettu, että kun painesuodatinvalulla saatu valettu tuote kovetetaan suljetussa säiliössä kuivakuumennuksella syöttämällä höyryä, painesuodatinvalun aiheuttama epätasainen paine ja jännitys vapautuvat vähitellen ilman valetun 10 tuotteen äkillistä laajenemista, jolloin kalsiumsilikaatti-profiilituote, jolla on erinomaiset ominaisuudet ilman murtumia, voidaan valmistaa stabiililla operaatiolla.

Tämän keksinnön tarkoituksena oli saada aikaan menetelmä kalsiumsilikaattiprofiilituotteen valmistamiseksi, jolla 15 on alhainen tiheys ja suuri mekaaninen lujuus ilman murtumia.

Keksinnön kohteena on menetelmä kalsiumsilikaattimuo-totuotteen valmistamiseksi muodostamalla vesiliete kalsium-silikaattihydraatista saattamalla kalkkipitoinen lähde reagoimaan piipitoisen lähteen kanssa vesidispersiona samalla 20 kuumentaen, muottiinpuristamalla vesiliete puristeen muodos-tamiseksi, jonka irtotiheys on alle 0,6 g/cm , kovettamalla puriste ja kuivaamalla tuote. Keksinnölle on tunnusomaista, että puristeen kovettaminen suoritetaan suljetussa säiliössä, jonka kapasiteetti on 1,5-30 kertaa puristeen tilavuus, 25 140-300°C:ssa kuivakuumentamalla syöttämättä vesihöyryä.

Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä valmistetaan vesiliete kalsiumsilikaattihydraatista, edullisesti tober-moriittiryhmän yhdisteistä, joilla on alla mainittu yli 3 15 cm /g:n märkätilavuus, antamalla piipitoisen lähteen 30 reagoida kalkkipitoisen lähteen kanssa vedessä vesidispersiona samalla kuumentaen.

Sopivia piipitoisia lähteitä ovat luonnon lähteet, kuten piimää, kvartsiitti ja piipöly; piihappo, joka on saatu antamalla alumiinihydroksidin reagoida heksafluori-35 piihapon kanssa sivutuotteena fosforihapon valmistukseen tarkoitetussa märkäprosessissa (jäljempänä käytetään nimi- 3 69049 tystä märkäprosessifosforihapon sivutuotepiihappo) ja muut teollisest sivutuotepiihapot.

Piilähteet voivat olla amorfisessa tai kiteisessä muodossa. On suositeltavaa käyttää amorfista piilähdettä, kuten 5 piimaata, märkäprosessifosforihapon sivutuotepiihappoa ja piipölyä, sillä näin saadaan helposti kalsiumsilikaattihyd- 3 raatin liete, jonka märkätilavuus on yli 15 cm /g.

Sopivia kalkkipitoisia lähteitä ovat poltettu kalkki, sammutettu kalkki, karbidijäte ja muut tunnetut lähteet.

10 Kalkkipitoisen lähteen ja piipitoisen lähteen välinen suhde ilmoitettuna CaO/SiC^sna on tavallisesti 0,8-1,2, kun on kyse ksonotliitista hydratoituna kalsiumsilikaattina muo-totuotteessa ja se on tavallisesti 0,7-1,0, kun kyse on tober-moriitista kalsiumsilikaattihydraattina muototuotteessa.

15 Piipitoisen lähteen ja kalkkipitoisen lähteen disper- goimiseen tarkoitetun veden määrä on yli 15, erityisesti 17-40 kertaa kiinteän aineen painomäärä.

Kalsiumsilikaattihydraatin vesiliete voidaan tavallisesti saada antamalla molempien lähteiden reagoida veteen 20 dispergoituna 80-230°C:ssa 1/2-10 tunnin ajan samalla kuumentaen. Eri kalsiumsilikaattihydraatit voidaan luokitella luokituksella, joka on esitetty teoksessa The Chemistry of Cements toimittanut H.F.W. Tavlor. Department of Chemistry. University of Aberdeen, Scotland) osa I, s. 182, taulukko 25 II.

Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä on mahdollista käyttää mitä tahansa tobermoriittiryhmän yhdistettä, kuten tobermoriittigeeliä, C-S-H(II), C-S-H(I) ja kiteistä tobermoriittia ja ksonotliittia. Kalsiumsilikaattihydraatti 30 saa aikaan muutoksen järjestyksessä tobermoriittigeeli —> C-S-H(II)—>C-S-H(I)—>11,3 A tobermoriitti —> ksonotliitti, jolloin sopiva kiteinen tyyppi voidaan helposti saada säätämällä reaktiolämpötilaa ja reaktioaikaa. Kiteisen tyypin muutos aiheutetaan nuolen suuntaan (—M riippuen reaktio-35 lämpötilan nostamisesta tai reaktioajan pidentämisestä. Tobermoriittiryhmän yhdiste saadaan tavallisesti reaktiolla 4 69049 ensimmäisen tilan mukaisessa lämpötilassa, kun taas ksonot-liitti saadaan, jos reaktiolämpötila on huomattavan korkea tai reaktioaika on huomattavan pitkä. Jälkimmäisessä tapauksessa reaktiolämpötilaa lasketaan tai reaktioaikaa lyhenne-5 tään. On välttämätöntä käyttää tobermoriittigeeliä, C-S-H(I) tai C-S-H(II) kalsiumsilikaattihydraattina vesilietetteessä, jos kiteinen tobermoriitti halutaan kiteeksi lopulliseen profiilituotteeseen.

Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä vesilitettees-10 sä olevan kalsiumsilikaattihydraatin märkätilavuus on yli 15 cm3/g.

Märkätilavuus lasketaan yhtälöstä (I) märkätilavuus =~ W (I) 15 jossa W on kalkkipitoisen ja piipitoisen lähteen kokonaispaino ja V on kiinteiden komponenttien tilavuus 24 tunnin kuluttua reaktiolla saadun vesilietteen pohjakerrostumassa.

Märkätilavuus mitataan seuraavasti. W,j g:sta vesilie-20 tettä, joka on saatu reaktiolla (WQg), otetaan näyte ja pidetään paikallaan 24 tuntia ja pohjalle laskeutuneiden kiinteiden komponenttien tilavuus (V^cm3) mitataan ja märkätilavuus lasketaan yhtälöstä (II):

Vt 25 märkätilavuus =- (II)

W x W 1 W

o jossa W on yhtälön (I) kokonaispaino.

Jotta märkätilavuudeksi saataisiin yli 15 cm3/g, reak-30 tio suoritetaan yli 130°C:ssa ja edullisesti 150-230°C:ssa, erityisesti 160-210°C:ssa samalla sekoittaen. On välttämätöntä pitää reaktiosysteemi nestetilassa, minkä vuoksi reaktio suoritetaan korotetussa paineessa.

Saatuun lietteeseen sekoitetaan lujittavaa kuitumate-35 riaalia ja seos valetaan painesuodatinvalulla. Lujittava kuitumateriaali voidaan liittää mukaan ennen lietteen vai- 5 69049 mistusta. Lämpötila ja paine painesuodatinvalussa ovat tavallisesti alueilla 30-80°C ja 1-200 kg/cm2 ja muototuotteen tilavuuspainoa voidaan säätää säätelemällä puristuskoneen männän liikettä. Tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä vale- 5 tun tuotteen tilavuuspaino säädetään tavallisesti alle 0,6 3 3 g/cm :n ja mieluummin alueelle 0,05-0,6 g/cm .

Erilaisia lujittavia kuitumateriaaleja voidaan käyttää. Sopivia lujittavia kuitumateriaaleja ovat asbesti, vuorivilla ja lasikuitu. Lujittavaa kuitumateriaalia lisätään taval-10 lisesti suhteessa 0,5-10 paino-%.

Saatu valettu tuote panostetaan suljettuun säiliöön, jolla on sellainen paineenkesto kuin autoklaavilla, jonka vetoisuus on 1,3-30 kertaa ja edullisesti 2-20 kertaa valetun tuotteen tilavuus, ja kovetetaan kuivakuumentamalla sul-15 jetussa tilassa. Kovetuskäsittelyssä sitä kuumennetaan kuu-mentimella jne säiliössä olevan ilman lämpötilan saamiseksi 140-300°C:seen, edullisesti 160-220°C:seen ja erityisesti 180-210°C:seen ja valutuotteen pitämiseksi tässä atmosfäärissä noin 2-20 tunnin ajan.

20 Tämän keksinnön mukaisessa prosessissa painesuodatin- valulla saadun valetun tuotteen tilavuuspaino on alle 0,6 g/cm^. Toisin sanoen valetun tuotteen vesipitoisuus on yli 60 paino-%. Tällaista valettua tuotetta kuumennetaan höyryn kehittämiseksi valetusta tuotteesta ja valettu tuote kove-25 tetaan itsekehittyvällä höyryllä.

Kuivalämpökovetuksen mukaisesti on välttämätöntä saada aikaan muutos tobermoriittigeelin, C-S-H(I):n tai C-S-H(II):n vesilietteen painesuodatinvalulla saadusta valetusta tuotteesta kiteiseksi tobermoriitiksi tai ksonotlii-30 tiksi tai kiteisen tobermoriitin vesilietteen painesuodatinvalulla saadusta valetusta tuotteesta ksonotliitiksi.

Kun ksonotliittia odotetaan lopullisen profiilituot-teen kiteeksi, sitä kuumennetaan säiliössä olevan ilman saamiseksi 170-250°C:en. Kun tobermoriittia odotetaan lopulli-35 lisen profiilituotteen kiteeksi, sitä kuumennetaan 140 -230°C:n lämpötilan saamiseksi.

6 69049

Kuten edellä esitettiin tämän keksinnön mukaisessa menetelmässä höyryä ei syötetä suoraan suljettuun säiliöön, minkä vuoksi mitään tiivistynyttä vettä ei joudu kosketukseen valetun tuotteen kanssa ennen kiteen kasvua tai muutosta ja 5 näin ollen ei aiheuteta mitään äkillisesti valetun tuotteen laajenemista eikä murtumista.

Tämän keksinnön mukaista menetelmää on kuvattu yksityiskohtaisesti. Tämän keksinnön mukaisesti on mahdollista saada kalsiumsilikaattimuototuote, jossa ei ole murtumia ja 2 3 10 jolla on suuri 5-8 kg/cm :n taivutuslujuus noin 0,10 g/cm :n tilavuuspainolla ja jolla on erinomainen dimensiostabiilius ja lämpöeristysominaisuus ja suuri tulenkestävyys noin 650 - 1000°C:n lämpötilassa. Näin ollen kalsiumsilikaattimuoto- tuotetta voidaan käyttää eri aloilla, kuten tulenkestävinä 15 eristeinä ja rakennusalustana.

Tätä keksintöä kuvataan tietyillä esimerkeillä.

Esimerkki 1

Kalkin sammutus suoritettiin lisäämällä kuumaa vettä 43,2 paino-osaan sammuttamatonta kalkkia (98 % CaO) ja 46,8 20 paino-osaa jauhettua kvartsiittia (97,0 % SiC^; 1/2 % ja 0,09 % Fe20.j) (valmistaja Tokai Kogyo Co, Ltd.) lisättiin sammutettuun kalkkiin ja vettä lisättiin niin, että sitä oli 30 kertaa kuiva-aineen painomäärä. Saatua suspensiota sekoitettiin autoklaavissa 200°C:ssa 15 kg/cm :n paineessa 25 2,5 tuntia niiden saattamiseksi reagoimaan, jolloin saatiin 3 C-S-H(I):n vesiliete, jonka märkätilavuus oli 23 cm /g. Vesilietteeseen sekoitettiin 3 paino-osaa alkalin kestävää lasikuitua ja seosta pidettiin 70°C:ssa ja muotoiltiin pai-nesuodatinvalulla 70°C:ssa 5 kg/cm^:n paineessa 200 x 200 x 30 30 mm:n kokoon säätäen lietteen syöttöä niin, että tilavuus- 3 painoksi saatiin 0,10-0,25 g/cm .

Jokainen saatu valettu tuote panostettiin autoklaaviin, jonka vetoisuus oli kolme kertaa valetun tuotteen tilavuus ja kovetettiin kuumentamalla autoklaavissa kuumen- 35 timen avulla 200°C:ssa 7 tuntia. Paine, joka oli tuloksena 2 valetusta tuotteesta kehittyneestä höyrystä oli 10 kg/cm .

li

Valettu tuote muutettiin C-S-H(I):stä ksonotliittilietteeksi kovettamalla. Valettua tuotetta kuivattiin edelleen 150°C:ssa 6 tuntia.

69049

Kaikkien saatujen muototuotteiden tilavuuspaino oli 3 2 5 0,10 tai 0,25 g/cm tai taivutuslujuus 6,0 tai 28 kg/cm ja niillä oli sama koko kuin painesuodatinvalulla muodostettujen valutuotteiden koot eikä niissä ollut halkeamia.

Vertailu 1

Esimerkin 1 menetelmän mukaisesti vesiliete säädettiin 3 10 0,25 g/cm :n tilavuuspainoon ja painesuodatinvalettiin ja saatu valettu tuote panostettiin autoklaaviin, jonka vetoisuus oli kolme kertaa valetun tuotteen tilavuus ja kovetettiin syöttämällä höyryä suoraan olosuhteissa 180°C ja 10 2 kg/cm 7 tunnin ajan C-S-H(II):n muuttamiseksi ksonotliitti-15 kiteeksi. Valettua tuotetta pidettiin edelleen 150°C:ssa 8 tunnin ajan. Saadulla muototuotteela oli sama taivutuslujuus, mutta sen sivupinnalla oli murtumia.

Esimerkki 2

Esimerkin 1 menetelmällä saatu vesiliete säädettiin 3 20 tilavuuspainoon 0,10 g/cm ja painesuodatinvalettiin vuoraus- tuotteen muodostamiseksi putkipinnoitetta varten, jonka si- sähalkaisija oli 90 mm, ulkohalkaisija 170 mm ja paksuus 40 mm. Valettu tuote panostettiin epäsuoraa lämmitystyyppiä olevaan autoklaaviin, joka oli varustettu vaipalla ja kove- 25 tettiin 8 tuntia pitämällä sisälämpötila 180°C:ssa lämmitys- väliainesysteemillä. Paine, joka oli tuloksena valetusta 2 tuotteesta kehittyneestä höyrystä, oli 8 kg/cm . Valettu tuote muutettiin C-S-H(I):stä ksonotliittikiteeksi kovettamalla. Valettu tuotetta kuivattiin edelleen 150°C:ssa 8 30 tuntia. Tuloksena olevan muototuotteen tilavuuspaino oli 2 0,1 g/cm ja sillä oli sama koko kuin painesuodatinvalulla saadulla tuotteella eikä siinä ollut murtumia.

Vertailu 2

Painesuodatinvalulla esimerkissä 2 saatu valettua 35 tuotetta kuumennettiin kuivaajassa 180°C:ssa 8 tuntia. Valettu tuote oli erittäin kutistunut.

Claims (4)

1. Menetelmä kalsiumsilikaattimuototuotteen valmistamiseksi muodostamalla vesiliete kalsiumsilikaattihydraatista 5 saattamalla kalkkipitoinen lähde reagoimaan piipitoisen lähteen kanssa vesidispersiona samalla kuumentaen, muottiinpuris-tamalla vesiliete puristeen muodostamiseksi, jonka irtoti- 3 heys on alle 0,6 g/cm , kovettamalla puriste ja kuivaamalla tuote, tunnettu siitä, että puristeen kovettaminen 10 suoritetaan suljetussa säiliössä, jonka kapasiteetti on 1,5-30 kertaa puristeen tilavuus, 140-300°C:ssa kuivakuumen-tamalla syöttämättä vesihöyryä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puriste pannaan autoklaaviin ja kuu- 15 mennetaan syöttämättä vesihöyryä 2-20 tunnin ajan.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suljetun säiliön kapasiteetti on 2-10 kertaa puristeen tilavuus.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n -20 n e t t u siitä, että suljettua säiliötä kuumennetaan lämpötilan 160-220°C aikaansaamiseksi.