PL226769B1

PL226769B1 - Sposób wytwarzania porowatego materiału krzemionkowo- -gipsowego

Info

Publication number: PL226769B1
Application number: PL399342A
Authority: PL
Inventors: Dariusz Hreniak; Jerzy Kowalczyk; Magdalena Skrajnowska; Wiesław Stręk; Wiesław Strek; Kazimierz Grabas
Original assignee: Inst Niskich Temperatur I Badań Strukturalnych Pan Im Włodzimierza Trzebiatowskiego
Priority date: 2012-05-28
Filing date: 2012-05-28
Publication date: 2017-09-29
Also published as: PL399342A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania porowatego materiału krzemionkowo-gipsowego, który wytwarza się na bazie zolu krzemionkowego z dodatkiem siarczanów metali, takich jak: gips, fosfogips, baryt, a także innych materiałów z grupy mineralnych związków siarczanów metali.

Z polskiego zgłoszenia P.388764 znane są sposoby wytwarzania spienionych krzemionkowych materiałów termoizolacyjnych z wykorzystaniem krzemionki koloidalnej oraz odpadów poprzemysłowych i pyłów mineralnych. Sposób ten polega na mieszaniu pyłów oraz krzemionki z roztworami krzemianu sodowego w stosunku z zakresu od 3:5 do 1:1, co prowadzi do powstania zolu, który po wysuszeniu rozdrabniany jest na mniejsze kawałki i wygrzewany w metalowej lub ceramicznej formie w temperaturze z zakresu 250-600°C. Sposób ten pozwala na wykorzystanie odpadów poprzemysłowych, co powoduje znaczne obniżenie kosztów produkcji materiałów.

Z kolei z innego polskiego zgłoszenia P.392448 znany jest także sposób wytwarzania materiałów termoizolacyjnych z dodatkiem wełny mineralnej, w którym koloidalna krzemionka o małym rozmiarze ziarna, szkło wodne sodowe, również z dodatkiem wody i wełny mineralnej mieszane są w odpowiednich proporcjach. Materiał może być suszony lub od razu wygrzewany przez 30-60 minut w temperaturze z przedziału 300-600°C. Istnieje także możliwość spieniania przy użyciu promieniowania mikrofalowego. Uzyskane tym sposobem materiały mają postać bloczków o wymiarach zadanych przez formę.

Z patentu EP 1592646 znane są lekkie, niepalne oraz ognioodporne materiały kompozytowe mogące znaleźć zastosowanie do budowy konstrukcji. W szczególności są przeznaczone do zastosowań, w których wymagana jest ognioodporność i gdzie istotne jest minimalizowanie wydzielanie się szkodliwych i toksycznych substancji w razie pożaru. Materiał kompozytowy jest wykonany z lekkich mineralnych materiałów, z granulek spiekanego szkła, a także z spienionych granulek glinowych.

Z patentu US 4430108 znane są sposoby wytwarzania spienionego materiału z ziemi okrzemkowych i popiołów lotnych, w którym szkło piankowe jest otrzymywane poprzez impregnowanie ziemi okrzemkowej, popiołu lotnego lub ich mieszaniny oraz z nierozpuszczalnych modyfikatorów z przynajmniej jednym rozpuszczalnym w wodzie modyfikatorem. Nadmiar impregnatu jest usuwany i materiał wygrzewa się w temperaturze z przedziału od 720°C do 1000°C, aby spowodować jego spienienie. Jako modyfikator wykorzystane mogą zostać materiały takie jak: pył wulkaniczny, petalit, perlit, piasek, pył krzemionkowy, gliny, ogniotrwałe żużle, gips, talk, proszek szklany, ogniotrwały materiał włóknisty, naturalnie występujące minerały i tlenki i ich mieszaniny.

Z literatury przedmiotu (Insuiating Materials. Principles materials Applications, M. Pfundstein, R. Geleit, M. H. Spitzner, A. Rudolphi, Insuiating Materials, Regensburg 2008) znane są również pianki gipsowe, które są otrzymywane poprzez dodanie polimeru do mieszaniny wody i gipsu, co powoduje efekt pienienia i w wyniku czego uzyskuje się porowatą masę, która może służyć do formowania materiałów o różnych kształtach i rozmiarach. Gips wykorzystany w tym procesie jest często otrzymywany z gazów odlotowych instalacji odsiarczania. Pianki gipsowe otrzymywane tym sposobem są wykorzystywane głównie do pochłaniania dźwięku.

Celem wynalazku jest dostarczenie sposobu otrzymywania porowatego materiału krzemionkowo-gipsowego o bardzo dobrych właściwościach termoizolacyjnych.

Przedmiotem rozwiązania według wynalazku jest sposób wytwarzania porowatego materiału krzemionkowo-gipsowego w postaci bloczku, zawierającego krzemionkę oraz szkło wodne sodowe charakteryzujący się tym, że mieszaninę składającą się z 61-77 części szkła wodnego, 10-20 części krzemionki koloidalnej lub bezpostaciowej oraz 0-17 części wody poddaje się mieszaniu do uzyskania jednolitej konsystencji zolu, po czym dodaje 1-40 części sypkiego materiału z grupy siarczanów metali oraz 0-2 części wełny mineralnej, a następnie tak uzyskany materiał umieszcza się w formie i poddaje się wygrzewaniu w temperaturze 250-600°C przez okres do 2 godzin.

Korzystnie, w sposobie według wynalazku materiał z grupy siarczanów stanowi gips lub fosfogips lub baryt.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku poprzez zmieszanie szkła wodnego i krzemionki uzyskuje się zol krzemionkowy, do którego następnie dodaje się materiał sypki z grupy siarczanów. Dodanie materiału sypkiego z grupy siarczanów do utworzonego zolu krzemionkowego powoduje, że obecna w zolu woda jest wiązana przez siarczany metali, a przez to spowalnia się proces pienienia, co w rezultacie sprawia, że w materiale uzyskiwanym sposobem według wynalazku tworzą się

PL 226 769 B1 mniejsze pory. Zgodnie ze sposobem według wynalazku oprócz wymienionych wyżej składników można dodać także wełnę mineralną.

Materiał otrzymany sposobem według wynalazku ma bardziej jednorodną strukturę, aniżeli materiały wykonane sposobami ze stanu techniki. Ponadto, przewodność cieplna materiału według wynalazku wynosi 0,1-0,2 W/(m^K) i jest znacznie niższa w porównaniu do pustaków, dla których przewodność cieplna wynosi 0,51 W/(mrK), dlatego materiał termoizolacyjny otrzymany sposobem według wynalazku zapewnia znacznie lepszą termoizolacyjność w stosunku do pustaka.

Oprócz tego, materiał otrzymany sposobem według wynalazku jest w porównaniu do pustaków znacznie lżejszy, gdyż gęstość materiału otrzymanego sposobem według wynalazku wynosi

0,4-0,5 g/cm³, natomiast gęstość pustaka wynosi zwykle 1,25 g/cm³.

Sposób według wynalazku zapewnia uzyskanie materiału o zwiększonej termoizolacyjności i niższej masie, w porównaniu do pustaków, dlatego materiał otrzymany sposobem według wynalazku stanowi dobrą alternatywę dla innych materiałów budowlanych, zwłaszcza dla pustaków stosowanych do budowania domów pasywnych.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w przykładach wykonania, które nie ograniczają zakresu wynalazku.

P r z y k ł a d I

150 g krzemionki bezpostaciowej miesza się zmieszane z wodnym roztworem szkła wodnego w stosunku objętościowym 4:1, w ten sposób otrzymuje się zol krzemionkowy. Otrzymany zol krzemionkowy ma masę 652 g. Do zolu dodaje się 37 g gipsu, a następnie miesza się aż do uzyskania jednorodnego materiału. Otrzymany materiał umieszcza się w zamkniętej formie i wygrzewa się w temperaturze 350°C przez godzinę. Przewodność cieplna wynosi 0,15 W/(m · K). Współczynnik przewodności cieplnej mierzono za pomocą stacjonarnego urządzenia do pomiaru przewodności cieplnej.

P r z y k ł a d II

620 g szkła wodnego dokładnie miesza się z 150 g krzemionki. Następnie do mieszaniny porcjami dodaje się 30 g fosfogipsu i miesza się do uzyskania jednorodnej mieszaniny. Otrzymany materiał umieszcza się w formie ze stali i wygrzewa się w temperaturze 300°C przez 90 minut. Przewodność cieplna wynosi 0,17 W/(m^K).

P r z y k ł a d III

550 g szkła wodnego miesza się z 100 g wody. Tak otrzymany wodny roztwór szkła wodnego miesza się z 110 g krzemionki koloidalnej. Do tak otrzymanej jednorodnej mieszaniny dodaje się 110 g gipsu. Otrzymany materiał umieszcza się w formie i wygrzewa się w temperaturze 500°C przez 1 godzinę. Przewodność cieplna wynosi 0,12 W/(m^K).

P r z y k ł a d IV

350 g szkła wodnego miesza się 100 g wody, a następnie dodaje się 60 g krzemionki oraz 10 g wełny mineralnej i miesza się. Po dokładnym rozmieszaniu składników dodaje się 60 g gipsu. Tak przygotowany materiał wygrzewa się w temperaturze 450°C przez 1 godzinę. Przewodność cieplna wynosi 0,15 W/(m^K).

Claims

1. Sposób wytwarzania porowatego materiału krzemionkowo-gipsowego w postaci bloczku zawierającego krzemionkę oraz szkło wodne sodowe, znamienny tym, że mieszaninę składającą się z 61-77% wag. szkła wodnego, 10-20% wag. krzemionki koloidalnej lub krzemionki bezpostaciowej oraz 0-17% wag. wody poddaje się mieszaniu do uzyskania jednolitej konsystencji zolu, po czym dodaje 1-40% wag. sypkiego materiału z grupy siarczanów metali oraz 0-2% wag. wełny mineralnej, a następnie tak uzyskany materiał umieszcza się w formie i poddaje się wygrzewaniu w temperaturze 250-600°C przez okres do 2 godzin.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał z grupy siarczanów metali stanowi gips lub fosfogips lub baryt.