RU2134668C1

RU2134668C1 - Method of manufacturing porous silicate materials

Info

Publication number: RU2134668C1
Application number: RU98109881A
Authority: RU
Inventors: С.И. Брыков; В.М. Бусыгин; Р.Г. Валеев; Л.Г. Гайсин; К.С. Галимов; Ф.А. Закиров; В.И. Корнеев; Н.А. Мочалов; И.Х. Мухаметов; Ю.А. Поддубный; Т.Д. Тихонова; А.А. Федурин
Original assignee: Брыков Сергей Иванович; Бусыгин Владимир Михайлович; Валеев Роберт Гумарович; Гайсин Ленар Гайнуллович; Галимов Камиль Салманович; Закиров Фанис Амирьянович; Корнеев Валентин Исаакович; Мочалов Николай Александрович; Мухаметов Инсаф Халикович; Поддубный Юрий Анатольевич; Тихонова Татьяна Дмитриевна; Федурин Александр Александрович
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 1999-08-20

Abstract

FIELD: manufacture of building materials. SUBSTANCE: starting mixture of liquid glass, inorganic filler, and hardener is stirred for 10 to 20 min in microwave field with specific energy 0.5-0.65 kJ/cu.cm in following operation mode: raise of temperature to 100-110 C, 6-12 min curing, second raise of temperature to 170-180 C, and 6-12 min curing. EFFECT: reduced power consumption with no loss in quality. 2 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к технологиям строительных материалов, в частности легких пористых теплоизоляционных материалов на основе жидкого стекла. The invention relates to technologies for building materials, in particular lightweight porous heat-insulating materials based on liquid glass.

Известен способ изготовления строительных блоков из пористого материала, включающий приготовление блоков из смеси жидкого стекла и неорганического наполнителя (керамзита) и прогрев их в сверхвысокочастотном поле с частотой 2450 МГц и удельной энергией 0,7-1,5 кДж/см³. Процесс проводят при температуре 180-200^oC с получением прочных блоков, обладающих высокой водостойкостью [1].A known method of manufacturing building blocks of porous material, including the preparation of blocks from a mixture of liquid glass and inorganic filler (expanded clay) and heating them in a microwave field with a frequency of 2450 MHz and a specific energy of 0.7-1.5 kJ / cm ³ . The process is carried out at a temperature of 180-200 ^o C to obtain durable blocks with high water resistance [1].

Недостатком способа является высокая энергоемкость процесса. The disadvantage of this method is the high energy intensity of the process.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ изготовления пористого силикатного материала, включающий перемешивание исходной массы из растворимого силиката щелочного металла (жидкого стекла), неорганического наполнителя и отвердителя, нагрев исходной массы воздействием микроволнового излучения [2]. Closest to the invention in technical essence is a method of manufacturing a porous silicate material, comprising mixing the initial mass of soluble alkali metal silicate (water glass), inorganic filler and hardener, heating the initial mass by microwave radiation [2].

Получаемый в результате реализации способа высокопористый материал обладает низкой прочностью (плотность 200 г/см³, прочность при сжатии 0,45 МПа) и низкой водостойкостью. Способ отличается высокими энергозатратами.The highly porous material obtained as a result of the method implementation has low strength (density 200 g / cm ³ , compressive strength 0.45 MPa) and low water resistance. The method is characterized by high energy consumption.

В изобретении решается задача получения пористых силикатных материалов с высокой прочностью и водостойкостью при низких затратах энергии на их изготовление. The invention solves the problem of obtaining porous silicate materials with high strength and water resistance at low energy costs for their manufacture.

Задача решается тем, что в способе изготовления пористого силикатного материала, включающем перемешивание исходной массы из жидкого стекла, неорганического наполнителя и отвердителя и нагрев ее воздействием сверхвысокочастотного излучения, согласно изобретению перемешивание исходной массы осуществляют в течение 10-20 минут, а нагрев производят в сверхвысокочастотном поле с удельной энергией 0,5-0,65 кДж/см³ в режиме: подъем температуры до 100 - 110^oC и выдержка 2 - 5 минут, последующий подъем температуры 170 - 180^oC и выдержка 6 - 12 минут.The problem is solved in that in the method of manufacturing a porous silicate material, comprising mixing the initial mass from liquid glass, an inorganic filler and hardener and heating it with microwave radiation, according to the invention, the initial mass is mixed for 10-20 minutes, and the heating is carried out in a microwave field with a specific energy of 0.5-0.65 kJ / cm ³ in the mode: raising the temperature to 100 - 110 ^o C and holding for 2 - 5 minutes, the subsequent raising of temperature 170 - 180 ^o C and holding for 6 - 12 minutes.

Признаками изобретения являются:
1. перемешивание исходной массы из жидкого стекла, неогранического наполнителя и отвердителя;
2. нагрев ее воздействием сверхвысокочастотного излучения;
3. перемешивание исходной массы в течение 10-20 минут;
4. нагрев в сверхвысокочастотном поле с удельной энергией 0,5-0,65 кДж/см³;
5. нагрев в режиме: подъем температуры до 100 - 110^oC и выдержки 2 - 5 минут, последующий подъем температуры до 170 - 180^oC и выдержке 6 - 12 минут.The features of the invention are:
1. mixing the initial mass of liquid glass, inorganic filler and hardener;
2. heating it with the influence of microwave radiation;
3. mixing the initial mass for 10-20 minutes;
4. heating in a microwave field with a specific energy of 0.5-0.65 kJ / cm ³ ;
5. heating in the mode: raising the temperature to 100 - 110 ^o C and holding for 2 - 5 minutes, then raising the temperature to 170 - 180 ^o C and holding for 6 - 12 minutes.

Признаки 1, 2 являются общими с прототипом, признаки 3 - 5 являются существенными отличительными признаками изобретения. Signs 1, 2 are common with the prototype, signs 3 to 5 are the essential distinguishing features of the invention.

При изготовлении пористых силикатных материалов возникают большие затраты энергии, а получаемые материалы обладают невысокой прочностью и водостойкостью. In the manufacture of porous silicate materials, high energy costs occur, and the resulting materials have low strength and water resistance.

Предложенный порядок изготовления пористого силикатного материала и режим нагрева в сверхвысокочастотном поле с удельной энергией 0,5-0,65 кДж/см³ в течение 10-20 мин (подъем температуры до 100-110^oC и выдержка 2 - 5 мин, последующий подъем температуры до 170 - 280^oC и выдержки 6 - 12 мин) являются оптимальными для решения поставленных задач. За пределами режима не достигаются технические результаты по изобретению.The proposed procedure for the manufacture of porous silicate material and the heating mode in a microwave field with a specific energy of 0.5-0.65 kJ / cm ³ for 10-20 minutes (temperature rise to 100-110 ^o C and holding 2-5 minutes, subsequent rise temperatures up to 170 - 280 ^o C and shutter speeds of 6 - 12 min) are optimal for solving tasks. Outside the regime, the technical results of the invention are not achieved.

Осуществление способа показано на примерах его конкретного осуществления. The implementation of the method is shown by examples of its specific implementation.

Примеры конкретного осуществления способа. Examples of specific implementation of the method.

Готовят два разных состава исходных масс. Two different compositions of the initial masses are prepared.

Состав 1, мас.ч.:
Натриевое жидкое стекло с плотностью 1,38 г/см³ и модулем 3 - 100
Портландцемент - 20
Гексафторсиликат натрия - 5
Состав 2, мас.ч.:
Натриевое жидкое стекло с плотностью 1,38 г/см³ и модулем 3 - 100
Каустический магнезит - 25
Гексафторсиликат натрия - 4
Исходную массу тщательно перемешивают с помощью мешалки в течение 10 - 20 мин. Получают однородную массу. Во время перемешивания в смеси инициируются процессы взаимодействия между жидким стеклом и другими составляющими. При этом формируется первичная коллоидная структура суспензии. Полученную суспензию заливают в форму, которую помещают в резонатор сверхвысокочастотной печи, и проводят нагрев в сверхвысокочастотном поле с удельной энергией 0,5 - 0.65 кДж/см³ в следующем режиме: подъем температуры до 100 - 110^oC и выдержка 2 - 5 мин, последующий подъем температуры до 170 - 180^oC и выдержка 6 - 12 мин. После этого извлекают продукт из формы и проводят охлаждение на воздухе естественным путем.Composition 1, parts by weight:
Sodium water glass with a density of 1.38 g / cm ³ and module 3 - 100
Portland cement - 20
Sodium hexafluorosilicate - 5
Composition 2, parts by weight:
Sodium water glass with a density of 1.38 g / cm ³ and module 3 - 100
Caustic Magnesite - 25
Sodium Hexafluorosilicate - 4
The initial mass is thoroughly mixed with a stirrer for 10 to 20 minutes. A homogeneous mass is obtained. During mixing in the mixture, interaction processes between liquid glass and other components are initiated. In this case, the primary colloidal structure of the suspension is formed. The resulting suspension is poured into a mold, which is placed in the resonator of the microwave oven, and heated in a microwave field with a specific energy of 0.5 - 0.65 kJ / cm ³ in the following mode: raising the temperature to 100 - 110 ^o C and holding for 2 - 5 minutes, subsequent rise in temperature to 170 - 180 ^o C and exposure 6 to 12 minutes After that, the product is removed from the mold and air cooling is carried out naturally.

Из полученных материалов готовят образцы для определения прочности, водостойкости и объемной массы полученного материала. Водостойкость оценивают по снижению прочности после выдержки в воде 24 часа. Все параметры измеряют по стандартным методикам. Samples are prepared from the obtained materials to determine the strength, water resistance and bulk density of the obtained material. Water resistance is estimated by the decrease in strength after exposure to water for 24 hours. All parameters are measured by standard methods.

Технические результаты в пределах значений параметров указанного режима для состава 1 приведены в табл. 1, для состава 2 - в табл. 2 (см. табл. 1 и 2 в конце описания). В таблицах представлены результаты, полученные при конкретной реализации способа для двух составов 1 и 2 исходных масс. Technical results within the parameters of the specified mode for composition 1 are given in table. 1, for composition 2 - in table. 2 (see tables. 1 and 2 at the end of the description). The tables show the results obtained with a specific implementation of the method for two compositions 1 and 2 of the initial mass.

Из приведенных данных видно, что получаемый предлагаемым способом силикатный пористый материал обладает существенно более высокой прочностью (1,8 - 2,4 МПа) по сравнению с прототипом (0,45 МПа), высокой водостойкостью (снижение прочности менее чем на 15% после выдержки в воде в течение 24 часов) по сравнению с прототипом (более чем на 18%), при этом объемная масса материала находится в пределах на уровне с прототипом. From the above data it is seen that the obtained silicate porous material has a significantly higher strength (1.8 - 2.4 MPa) compared with the prototype (0.45 MPa), high water resistance (reduction in strength by less than 15% after exposure in water for 24 hours) compared with the prototype (more than 18%), while the bulk mass of the material is in the range with the prototype.

Кроме того, преимуществом данного способа является то, что результаты достигаются при низких энергозатратах: процесс термообработки проводится при достаточно низких температурах - не выше 180^oC в поле с низкой удельной энергией не выше 0,65 кДж/см³.In addition, the advantage of this method is that the results are achieved at low energy consumption: the heat treatment process is carried out at sufficiently low temperatures - not higher than 180 ^o C in a field with a low specific energy not higher than 0.65 kJ / cm ³ .

Область значений параметров режима обработки определялась как область, в пределах которой обеспечиваются оптимальные параметры получаемого материала. Верхний предел значений времени перемешивания - 20 минут, обусловлен тем, что при дальнейшем перемешивании вязкость массы становится слишком большой. Это приводит к неравномерному вспениванию массы, а также к крупному размеру пор, что снижает прочность материала. Увеличение температуры первой выдержки выше 110^oC, температуры и времени второй выдержки выше 180^oC и 12 мин не приводит к улучшению физико-механических характеристик материала, но существенно снижает экономичность способа.The range of values of the parameters of the processing mode was defined as the area within which the optimal parameters of the obtained material are provided. The upper limit of the mixing time is 20 minutes, due to the fact that with further mixing the viscosity of the mass becomes too large. This leads to uneven foaming of the mass, as well as to a large pore size, which reduces the strength of the material. The increase in the temperature of the first exposure above 110 ^o C, the temperature and time of the second exposure above 180 ^o C and 12 min does not improve the physical and mechanical characteristics of the material, but significantly reduces the efficiency of the method.

Таким образом, приведенные результаты показали, что предлагаемый способ изготовления пористого силикатного материала путем воздействия сверхвысокочастотного излучения позволяет получать высококачественные материалы, которые могут широко применяться в качестве теплоизоляционных строительных материалов. Высокие прочность и водостойкость при приемлемой объемной массе позволяет использовать такие материалы не только для внутренней, но и для внешней отделки. Низкая энергоемкость способа является весьма ценным качеством при промышленном применении. Thus, the above results showed that the proposed method of manufacturing a porous silicate material by exposure to microwave radiation allows to obtain high-quality materials that can be widely used as heat-insulating building materials. High strength and water resistance with an acceptable bulk density allows the use of such materials not only for internal but also for external decoration. The low energy intensity of the method is a very valuable quality in industrial applications.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
1. Патент РФ N 2016886, опублик. 1994.Sources of information taken into account when preparing the application:
1. RF patent N 2016886, published. 1994.

2. Акцептованная заявка Японии N 53-13217, опублик. 1978 - прототип. 2. Accepted application of Japan N 53-13217, published. 1978 - prototype.

Claims

A method of manufacturing a porous silicate material, including mixing the initial mass of liquid glass, inorganic filler and hardener and heating it with microwave radiation, characterized in that the mixing of the initial mass is carried out for 10 to 20 minutes, and heating is carried out in a microwave field with a specific energy of 0 , 5 - 0.65 kJ / cm ³ in the mode: raising the temperature to 100 - 110 ^o C and holding for 2 - 5 minutes, then raising the temperature to 170 - 180 ^o C and holding for 6 - 12 minutes.