HU177223B - Eljárás duzzasztott kőzetekből, szervetlen kötőanyagú hőszigetelő anyagok előállítására - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás duzzasztott kőzet alapú, szervetlen kötőanyagú hőszigetelő anyagok előállítására, szervetlen kötőanyagként célszerűen hidraulikus kötőanyagokat, például cementet vagy gipszet használva.

Ismeretes, hogy a savanyú vulkáni kőzetek közé tartó- 5 zik egy olyan üveges szerkezetű és 1—6% mennyiségben kötött szerkezeti vizet tartalmazó típus, amely hirtelen 1000 °C körüli hőmérsékletre hevítve ezt a szerkezeti vizet leadja, aminek következtében a távozó szerkezeti víz a meglágyult kőzetet eredeti térfogatának a többszörösére 10 duzzasztja. Ha ezt a megduzzasztott anyagot ezután a felhevítéshez hasonlóan hirtelen lehűtik, akkor könnyű, porózus anyagot, vagyis duzzasztott kőzetet kapnak. Az ilyen típusú kőzetek közé tartozik a perlit (Rudnai Gyula: „Könnyűbeton” c. könyvének 137. oldala; a könyv 15 3961-ben a Műszaki Könyvkiadó gondozásában jelent meg), a pumicit (166 309 számú magyar szabadalmi lei rás), horzsakövek, horzsakőtufák, illetve az előbb felsoroltaktól kőzettani szempontból kissé eltérő vermikulit. A duzzasztott kőzetek közül a duzzasztott perlitet (a továbbiak- 20 bán az egyszerűség kedvéért perlitként említjük) használják fel az ipari gyakorlatban a legnagyobb mennyiségben, minthogy alacsony halmazsűrűségű (50—200 kg/m’), nagy porozitású (95%) anyag és ezeknek a tulajdonságainak a következtében jó hőszigetelő (hővezetési tényezője 25 0,035—0,06 W/mk) és hangelnyelő képességgel rendelkezik. Kedvező tulajdonságaira tekintettel a perlitet például ömlesztve feltöltés formájában; perlit betonként helyszíni keveréssel; vakolatként; előre gyártott, szervetlen kötésű eleinek (gipszperlit válaszfallap) formájában; kerámiakö- 30 tésű válaszfallapként vagy bitumenkötésű perlitként (bitumóperlit) hasznosítják az építőiparban (Kardos—Valkó: „Építőipari Kézikönyv”, 233—234. oldal; a könyv a Műszaki Kiadó gondozásában 1973-ban jelent meg).

Az említett hőszigetelő tulajdonságú termékek gyártása során két, egymással ellentétesen ható tényezővel kell számolni. A jó hőszigetelő képesség biztosítása, illetve megtartása céljából minél alacsonyabb testsűrűség elérése a kívánatos, míg a beépítési szilárdság eléréséhez, illetve biztosításához a kötőanyagtartalom növelése szükséges. Az utóbbi intézkedés következtében viszont nő a testsűrűség és ennek következtében a hővezetési tényező. E két ellentétes tényezőre tekintettel a jelenleg ismert perlitalapú termékek, illetve szerkezetek csak egy kompromisszum eredményének tekinthetők. Hátrányuk ugyanakkor, hogy vagy nem elég jó hőszigetelők (jónak akkor minősül egy tennék, ha hővezetési tényezője legalább 0,14 W/mk), vagy nem elég könnyűek (és így a szakipar nem szívesen alkalmazza őket), vagy pedig szilárdsági tényezőik nem elég jók ahhoz, hogy hőszigetelő szerkezetként az előirt biztonsági követelményeknek megfeleljenek.

Az említett tulajdonságbeli hátrányokon túlmenően az ismert perlitalapú termékeknél, illetve szerkezeteknél a gyártásuk során is jelentős technológiai nehézségek merülnek fel, amely nehézségek egyben visszahatnak a termékek minőségére is. E nehézségek közül a legjelentősebb az, hogy a perlit és szokásosan alkalmazott kötőanyagok halmaztérfogat-súlya között körülbelül egy nagyságrendnyi különbség van. aminek következtében a kötőanyag kötéséhez szükséges víz adagolásakor a perlit és a kötő177223 anyag szétosztályozódik, mégpedig a perlit felfelé, míg a kötőanyag lefelé törekszik. Erre a szétválási hajlamra tekintettel igen gyakori hibája a perlitidomoknak és -szerkezeteknek az inhomogenitás. Emiatt közelítően homogén anyag csak kötőanyag-felesleg adagolásával állítható elő. a kötőanyag-felesleg viszont nemkívánt módon növeli a testsűrűséget és így rontja a hőszigetelő képességét, de ugyanakkor a gazdaságosságot is kedvezőtlenül befolyásolja. Ha folyadékfázisban ható kötőanyagot, például ortofoszforsavat használunk, akkor is bekövetkezhet a szétosztályoződás. Ugyanez a jelenség akkor is fellép, ha a száraz komponenseket, például perlitet és cementet vagy gipszet előzetesen összekeverünk és zsákban tároljuk a későbbi felhasználás időpontjáig.

További nagy nehézséget jelent a duzzasztott kőzetek, elsősorban a perlit nagy vízfelvevőképessége. A perlit esetenként saját súlyának 300%-át veheti fel. Ez a fölös vízmennyiség ugyanis akadályozhatja egyes kötőanyagok, például a cement megfelelő szilárdulását, illetve nehezítheti a termékek kiszáradását.

Az előbbi nehézségek kiküszöbölése céljából dolgozták ki az úgynevezett préseléses technológiákat (lásd például a 162 139 számú magyar szabadalmi leírásban). Ezek esetében a lehető legkevesebb víz adagolásával úgynevezett földnedves présmasszát kevernek, majd ezt formába töltve nyomás alkalmazásával alakítják ki a hőszigetelő idomokat. Ezeknek a technológiáknak a hátránya azonban kettős: egyrészt a nagyfokú tömörítéssel (a tömörítési tényező általában 1:2) megnő a testsűrűség és így a hővezetési tényező, másrészt az alkalmazott, a perlitszeincsék nyomószilárdságánál nagyobb préserő következtében a szemcsék szerkezete károsodik és így a termék hővezetőképessége nő.

A találmány célja olyan eljárás kidolgozása, amelynek segítségével lehetőség nyílik alacsony testsűrűségű és hővezetési tényezőjű, de ugyanakkor megfelelő szilárdságú hőszigetelő termékek, illetve szerkezetek előállítására szervetlen, elsősorban hidraulikus kötőanyagok felhasználásával. A találmány feladata továbbá teljes mélységükben homogén termékek, illetve szerkezetek előállítása.

A kitűzött célt, illetve feladatot úgy oldottuk meg, hogy keverés közben a szervetlen kötőanyag mennyiségére vonatkoztatva 10—70 súly⁰,,, előnyösen 20—50 súly,, menynyiségben vett duzzasztott kőzethez a szervetlen kötőanyag mennyiségére vonatkoztatva 0,1—0,7 súly%, előnyösen 0,2—0,5 súly% mennyiségben 6—12 mól etiién-oxiddal etoxilált, alkilrészében 6—12 szénatomot tartalmazó alkil-fenol-etoxilátot adunk, majd az így kapott keverékhez keverés közben hozzáadjuk a szervetlen kötőanyagot, azután az így kapott homogén keveréket víz hozzáadását követően ismert módon formázzuk és hőszigetelő anyaggá alakítjuk, továbbá adott esetben a szervetlen kötőanyag egy részét a vízben oldva adagoljuk.

A találmány szerinti eljárást duzzasztott kőzetként perlitet alkalmazva a gyakorlatban például a következőképpen hajthatjuk végre.

Kényszerkeverőbe a szervetlen kötőanyagra számítva 10—70 súly⁰;,, előnyösen 20—50 súly% mennyiségben vett, szokásos szemcseméret-eloszlású perlitet adagolunk. Az adagolást befejezvén a keverőt beindítjuk és a keverést a teljes műveletsor befejezéséig biztosítjuk. Ezután a szervetlen kötőenyag mennyiségére számítva 0,2-0,5 súly% mennyiségben egy alkil-fenol-etoxilátot adunk a perlithez. Az igy kapóit keveréket a felhasznált perlit szemcseszerkezetétől függő időn át, de általában legfeljebb 4 percen át keverjük. Ennek a keverési műveletnek a során adagolhatunk a2 építőiparban szokásosan használt adalékanyagokat. például kötésgyorsítókat, plasztifikátorokat vagy kötéslassitókat is. Ezt követően beadagoljuk a szervetlen kötőanyag szükséges mennyiségét, az adagolás befejezése után még 2—5 perces keverést végezve. Ez az idő elégséges ahhoz, hogy a találmány értelmében alkalmazott alkil-lenol-etoxilát hatására a szervetlen kötőanyag a perlitszemcsék felületén szilárdan megtapadjon, granulátumszerű köztiterméket adva. Erről a granulátumról a szervetlen kötőanyagot még hosszas áztatással sem lehet leválasztani, ellentétben az építőiparban eddig használt eljárásoknál tapasztaltakkal. Mégegyszer hangsúlyozni kívánjuk a komponensek adagolási sorrendjének lényeges voltát, vagyis azt, hogy először a duzzasztott kőzethez adjuk a találmány értelmében felhasznált alkil-fenol-etoxilátot és ezután adagoljuk csak a szervetlen kötőanyagot.

Az így kapott köztiterméket ezután kétféleképpen dolgozhatjuk fel. Az egyik lehetőség az, hogy szárazon, nedvességtől elzárva tároljuk időben későbbi és/vagy nem az előállítás helyszínén történő felhasználásig, a felhasználáskor pedig vízzel, adott esetben további mennyiségű szervetlen kötőanyaggal (amely — mint említettük — a vízben is oldva lehet) és a korábban már említett szokásos építőipari adalékanyagokkal formázzuk és hőszigetelő anyaggá alakítjuk. A másik lehetőség az azonnali feldolgozás, az előbb említett módon. A feldolgozáskor adagolt víz és egyéb anyagok mennyisége szakember számára jól ismert módon olyan tényezőktől függ, hogy milyen további feldolgozási technológiát alkalmazunk (például öntést vagy vibrációs terítést), milyen a konkrét esetben alkalmazott kötőanyag vízigénye és milyen tulajdonságokkal bíró hőszigetelő anyagot kívánunk előállítani.

A találmány szerinti eljárással előállított hőszigetelő termékek vagy monolitszerkezetek száradás és esetleges hőkezelés után kívánt esetben bármilyen hagyományos módon és anyaggal felületkezelhetők.

A találmány szerinti eljárás előnyei a következő pontokba foglalhatók össze.

1. A duzzasztott kőzet mindegyik szemcséjét a szervetlen kötőanyag teljes mértékben bevonja. így a kötőanyag optimálisan fejti ki hatását, a belőle szükséges mennyiség jóval kevesebb, mint amennyi a hagyományos eljárásoknál szükséges.

2. A szervetlen kötőanyag kötéséhez szükséges víz adagolásakor nem lép fel szétosztályozódás és így a találmány szerinti eljárással előállított hőszigetelő anyagok teljes mélységükben homogének,

3. A találmány értelmében használt alkil-fenol-etoxilár tok egyben plasztifikáló hatásúak és így lényegesen megkönnyítik a már vizet tartalmazó keverékek feldolgozását.

4. A korábban említett köztitermék eltarthatósága megfelelő tárolási körülmények között megegyezik az alkalmazott szervetlen kötőanyagéval, így a köztitermék bármikor bármely helyszínen felhasználható.

5. A formázáshoz nem szükséges tömörítő eszközt használni, így a duzzasztott kőzet szemcséi nem károsodnak, ami kedvezően hat a hőszigetelő képességre.

6. A találmány szerinti eljárással előállított hőszigetelő anyagok térfogatsúlya, hővezető képessége és nyomószilárdsága a felhasználási céloktól függően szabályozható.

A találmányt közelebbről a következő kiviteli példákkal kívánjuk megvilágítani.

1. példa

BK—100 típusú, függőleges tengelyű elektromos meghajtású kényszer-rendszerű habarcskeverőbe a keverőmű elindítása után bemérünk 80 liter perlitet.

Laza halmazsűrűsége: 160 kg/m’.

Szemcseméret eloszlása:

>2 mm 1—2mm 0,5—1,0 mm 0,5—0.315 <0,315 mm mm %2,5 26.0 52,0 15,0 4,5

A keverést tovább folytatva hozzáadunk 115 g nonií-fenol-etoxilátot (9 mól etilén-oxid tartalommal) és 1,5 percig keverjük. Ez idő alatt a nonil-fenol-etoxilát homogén bevonatot képez a szemcsék felületén. A keverés beszüntetése nélkül beadagolunk 32,8 kg 350-es portlandcementet, és addig keverünk, míg a teljes cementmennyiség szemmel láthatólag feltapad a szemcsék felületére. Ellenőrzésképpen mintákat veszünk különböző időpontokban, és a granulátumokat vízbe szórva vizsgáljuk a cement lemosódását. Amennyiben lemosódást nem tapasztalunk, a kötéshez szükséges víz adagolását megkezdhetjük.

Jelen esetben további keverés mellett 27 liter vizet mérünk be, majd addig keverünk, míg egy könnyen folyó plasztikus masszát nem kapunk, melynek kúpsüllyedése 11 - 12 cm.

A továbbiakban 60 x 60 x 80 cm-es, felül nyitott sablonokba öntjük a kapott keveréket úgy, hogy előzőleg a sablon felületét formaleválasztó anyaggal bekenjük.

Az ebből a keverésből nyert kész beton 100 liter térfogatú, és a fent említett formákba öntve 1,25 m’-nyi felületű lapot ad.

óra pihentetés után kizsaluzunk és 15 ^sC-nál nem hidegebb helyiségben tároljuk a kapott terméket.

Az előkészítéstől számított 8—10. napon éri el a termék a légszáraz állapotot, de már korábban, az 5—6. nap után szállítható.

Testsűrűség: 450 kg/m·’.

Hővezetési tényező: 0,08 W/mK 20 C középhőmérsékleten.

napos nyomószilárdság 10x10 cm-es kockán mérve:

150 N/cm².

2. példa (ellenpélda)

Az 1. példa szerint járunk el azzal a különbséggel, hogy a .nonil-fenil-etoxilátot a keverékből kihagyjuk, A továbbiakban az 1. példában foglaltak szerint hőszigetelő lapokat öntünk. A kész lapokat 28 nap elteltével vizsgálva a következő eredményeket kapjuk:

Testsűrűség: 320 kg/m’-től 650 kg/m'-ig.

Hővezetési tényező: 0,06 W/mK-től 1,15 W/mK-ig.

napos nyomószilárdság: 40 N'cnrtől 220 N/'cm’-ig.

A tennék inhornogenitása minden szempontból egyértelműen megmutatkozik.

3. példa

Az 1. példa szerint járunk el azzal a különbséggel, hogy 100 liter duzzasztott perlitet — amelynek halmaztérfogatsúlya 50 kg/m¹ és szemcseméret-eloszlása > 1 mm 0,5—1 mm 0,315—0,5 mm % 3,0 18,0 37,0 — keverünk 160 g dodecil-fenol-etoxiláttal (6 mól etilénoxid tartalommal), majd elvégezzük a granulálási 34 kg 350-es fehér portlandcementtel. A granulálás befejeztével folytatjuk a keverést 30 liter vízzel (amelyhez 750 g kalciumkloridot adtunk), majd a szokványos módon sablonokba öntjük a keveréket. A kizsaluzási idő a külső hőmérséklettől függően 90—120 percre csökken.

A keverésből 100 liter össztérfogatsúlyú betont nyerünk. melynek színe fehér, felülete egyenletes sima.

Testsűrűség: 400 kg/m¹.

Hővezetési tényező: 0,08 W/mK 20 C középhőmérsékleten.

napos nyomószilárdság lOx 10 cm-es kockán mérve: 61 N'cm².

4. példa

Az 1. példa szerint járunk el azzal a különbséggel, hogy a granulátumképzés után a köztiterméket háromrétegű papírzsákba vízhatlan módon lecsomagoljuk, majd a későbbiekben építési helyszínen bármely használatos kényszerkeverőben vízzel 12—13 cm-es kúpsüllyedésű habarcscsá keverjük és azt betonszivattyúval egy vízszintes födémre juttatva az 1. példa szerinti szilárdságú, testsűrűségű, hővezetőképességű monolitikus perlitbetonná alakítjuk.

5. példa

Λζ 1. vagy a 3. példa szerint járunk el azzal a különbséggel, hogy a formákba öntött testeket pihentetés után hökezelő-alagútban 75 C-on érleljük 5.5—6 órán keresztül, majd fokozatosan 2—2,5 óra alatt visszahűtjük. A testek változatlan minőségi paraméterek mellett a 6—7. napon elérik a beépítési szilárdságot.

6. példa

Az 1. példa szerint járunk el azzal a különbséggel, hogy az 1. példában felhasznált minőséggel megegyező 95 liter perlitre 100 g hexil-fenol-etoxilát (12 mól etilén-oxid tartalommal) segítségével granulálunk 7,5 kg mészhidrátot és 15 kg 350-es portlandcementet. A granulálás befejeztével a keveréket háromrétegű vízhatlan papírzsákba töltjük.

A zsákolt anyag az építési helyszínen a szükséges menny iségű vízzel megkeverve bármilyen megfelelő módon vakolásra előkészített felületre kézi vagy gépi erővel felhordható 3 5 cm-es hőszigetelő vakolatként.

Testsűrűség: 350 kg/m²’.

Hővezetési tényező: 0,07 W/mK 20 C középhőmersékleten.

Tapadószilárdság: 10 N/cm^:-nél nagyobb.

A továbbiakban felülete bármely hagyományos módon kezelhető, kialakítható.

7. példa z

Az 1. példa szerint járunk el azzal a különbséggel, hogy az 1. példában használatos duzzasztott perlit 90 literéhez 140 g decil-fenol-etoxilátot (8 mól etilén-oxid tartalommal) adva granulálunk 40 kg stukaturgipszet és 0,8 kg őrölt égetett meszet.

A gianitlúlás befejeztével a köztiterméket 40 liter vizzel <0.315 megkevertük és a kívánt formákba öntjük. Kapunk össze42,0 65 sen 100 liter térfogatú gipsz-elemet.

Testsűrűség: 500 kg/m·¹.

Hővezetési tényező: 0,098 W/mK 20 C középhőmérsékleten.

Nyomószilárdság 10x10 cm-es kockán mérve: 300 N cm-.

8. példa

Az 1. példa szerint járunk el azzal a különbséggel, hogy 100 liter duzzasztott pumicitet — amelynek laza halmazsűrűsége 60 kg/m¹ és szemcseszerkezete:

>0,315 mm <0,315 mm % 4,0. 96,0 — granulálunk 180 g nonil-fenol-etoxilát (7 mól etilénoxid tartalommal) felhasználásával, 45 kg alabástrom gipszet és a gipsszel együtt 500 g Lentan G (Gyártómű: Bauchemie Brúder Fidler AG. cég) kötéskésleltetőt is adagolva. A granulálás befejeztével a kapott keveréket víztől védve csomagoljuk. Építési helyszínre kiszállítva és az alkalmazandó vakolási technológiától függő vízmennyiséggel megkeverve max. 5 mm-es rétegben felhordható, hőszigetelő, simító vakolatot készíthetünk belőle.

Testsűrűség: 500 kg/m¹.

9. példa

Az 1. példa szerint járunk el azzal a különbséggel, hogy az 1. példában alkalmazott minőségű perlit 85 literéhez 120 g heptil-fenol-etoxilát (10 mól etilén-oxid tartalommal) segítségével 30 kg poralakú magnézium-oxidot granulálunk. A granulálás befejeztével a kapott keveréket megkeverjük 40 liter vízzel, mely 10 kg magnézium-kloridot tartalmaz oldott állapotban. A keveréket formákba öntjük. Szilárdulás és száradás után 100 liter össztérfogatú, magnézia-kötésű hőszigetelő perlitidomot kapunk.

Testsűrűség: 500 kg/m¹.

Hővezetési tényező: 0,1 W/mK 20 °C középhőmérsékleten.

Nyomószilárdság 10x10 cm-es kockán mérve: 300 N/cnr.

10. példa

Az 1. példa szerint járunk el azzal a különbséggel, hogy az 1. példában használatos duzzasztott perlitre 125 g oktilfenol-etoxilát (11 mól etilén-oxid tartalommal) segítségével 8 kg timföldhidrátot granulálunk. A 45 liter keverővízben feloldunk 25 kg 35%-os technikai minőségű alumínium-foszfátot és 5 kg karboxi-metilcellulózt. A keveréket formába öntjük, majd hagyjuk megszilárdulni. Az adagolt karboxi-metilcellulóz „elő”-kötést ad a testek mozgatásához. A végleges kötést 450 °C-on való 2,5 órás hőkezeléssel alakítjuk ki, ahol a segédkötőanyag kiég, és kialakul a végleges alumínium-foszfát kötés.

A példában felhasznált anyagmennyiségek 100 liter össztérfogatú hőszigetelő testet adnak.

Testsűrűség: 300 kg/m¹.

Hővezetési tényező: 0,07 W/mK 25 C középhőmérsék5 létén.

11. példa

Az 1. példa szerint járunk el azzal a különbséggel, hogy 10 75 liter duzzasztott vermikulithoz — amelynek szemcseszerkezete >2 mm <0,5 mm

10 és halmazsűrűsége 200 kg/m¹ — keverünk 100 g undecilfenol-etoxilátot (6 mól etilén-oxid tartalommal), majd hozzáadunk 25 kg erőművi pernyét és 15 kg porráoltott meszet (mészhidrátot). Homogenizálás után 40 1 víz adagolásával a keverést addig folytatjuk, amíg plasztikus masszát nem kapunk. Ezt formákba öntjük és 30 perc pihentetés után 180 °C-os gőzzel autoklávban 2 órán keresztül hőkezeljük. Kiszáradás után 100 liter össztérfogatú hőszigetelő idomot kapunk.

Testsűrűség: 250 kg/m¹.

Nyomószilárdság: 60 N/cnr.

Hővezetési tényező: 0,06 W/mK 20 °C középhőmérsékleten.

Claims (5)

1. 30 Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás duzzasztott kőzetekből szervetlen kötőanyagú hőszigetelő anyagok előállítására, azzal jellemezve, hogy keverés közben a szervetlen kötőanyag mennyiségére vo35 natkoztatva 10—70 súly% mennyiségben vett duzzasztott kőzethez a szervetlen kötőanyag mennyiségére vonatkoztatva 0,1—0,7 súly_o mennyiségben 6—12 mól etilén-oxiddal etoxilált, alkilrészében 6—12 szénatomot tartalmazó alkilfenol-etoxilátot adunk, majd az így kapott keverékhez

   40 keverés közben hozzáadjuk a szervetlen kötőanyagot, ezután a homogén keveréket víz hozzáadását követően ismert módon formázzuk és hőszigetelő anyaggá alakítjuk, és adott esetben a szervetlen kötőanyag egy részét vízben oldva adagoljuk.

   45
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás fogan.dúsítási módja, azzal jellemezve, hogy a szervetlen kötőanyag mennyiségére vonatkoztatva 20—50 súly% duzzasztott kőzetet használunk.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási

   50 módja, azzal jellemezve, hogy duzzasztott kőzetként duzzasztott perlitet használunk.
4. 4. Az előző igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a szervetlen kötőanyag mennyiségére vonatkoztatva 0,2-0,5 súly% alkil55 fenol-etoxilátot használunk.
5. 5. Az előző igénypontok bármelyike szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy szervetlen kötőanyagként hidraulikus kötőanyagot használunk.