SK283519B6

SK283519B6 - Spôsob výroby ľahčeného materiálu obsahujúceho penový perlit

Info

Publication number: SK283519B6
Application number: SK986-99A
Authority: SK
Inventors: Alfred Pfemeter
Original assignee: Marmorit Gmbh
Priority date: 1997-01-25
Filing date: 1998-01-13
Publication date: 2003-09-11
Also published as: EP0956277A1; CZ257399A3; US6355098B1; AU6292698A; PL189779B1; WO1998032713A1; HUP0103584A3; EP0956277B1; HU225250B1; ATE218521T1; SK98699A3; DE59804312D1; CA2278517A1; PL334860A1; CZ299245B6; HUP0103584A2; DK0956277T3; CA2278517C

Abstract

Pri výrobe ľahčeného materiálu obsahujúceho penový perlit, alkalické kremičitany, poprípade prísady tvrdidiel pre vodné alkalické kremičitany, sa expandovaný perlit s veľkosťou zrna 0,8 až 6 mm zmieša so zmesou vodných alkalických kremičitanov, hydrofobizačného prostriedku a poprípade rozpustného alebo suspendovaného tvrdidla, na stále ešte tečenia schopný produkt, plní sa do foriem, poprípade stláča a potom sa zahrieva pomocou mikrovĺn.ŕ

Description

Predmetom predloženého vynálezu je ľahčený materiál obsahujúci penový perlit, alkalické kremičitany, pripadne prísady tvrdidiel pre vodné alkalické kremičitany, ako aj spôsob ich výroby.

Doterajší stav techniky

Ľahčené materiály obsahujúce penový perlit sú predmetom WO 96/04217 toho istého prihlasovateľa. Vyrábajú sa tak, že sa kremičitanové ľahké prísady ako napríklad perlit, aktivujú pomocou hydroxidu alkalických zemín a trocha vody, na to sa hydrotermálne spracujú vodnou parou, čím sa čiastočky navzájom spoja.

Spôsob je časovo náročný a kvôli hydrotermálnemu spracovaniu tiež relatívne energeticky náročný. Javí sa tak potreba rýchlejšieho, jednoduchšieho a s menšou energetickou náročnosťou uskutočniteľného spôsobu výroby ľahčenej hmoty.

Z DE-A-28 13 745 je známy pevný kompozitný materiál, tuhý v ohybe, získaný zahriatím 20 až 50 hmotn. dielov expandovaného perlitu vo forme jemne mletého prášku s 9,5 až 19 hmotn. dielmi kremičitanu sodného alebo kremičitanu draselného, 2 až 9 hmotn. dielmi oxidu zinočnatého a 21,5 až 67 hmotn. dielmi vody vrátane vody nachádzajúcej sa v kremičitanoch. Zmes výhodne ďalej obsahuje tužidlo, ako napríklad fluórkremičitan sodný. Materiál sa výhodne upravuje do tvaru pološkrupín vybavených perom a drážkou, aje tak vhodný na tepelnú izoláciu potrubia. Ako výhoda tohto materiálu sa uvádza, že má hladký, kozmeticky dobre vyzerajúci povrch a vysokú odolnosť oproti oleju a horúcej vode. Namiešaný materiál sa po asi 2,5 hodinách odležania zahreje, pričom okrem pomalého ohrevu zvonka je možné použiť tiež mikrovlnnú energiu. Výroba sa vykonáva naliatím do foriem a následným stlačením v hydraulickom lise. Namiesto fluórkremičitanu sodného sa môže uskutočňovať tvrdenie tiež vtlačovaním oxidu uhličitého.

Ďalšie rozvinutie tohto materiálu je opísané v EP-A-0 048 570, pričom sa tuhosť v ohybe zvyšuje prísadou fosforečnanov alebo hliniek.

Zo záznamu Derwent 93-218464/27 je známy tepelne izolačný produkt, ktorý' sa skladá zo zmesi expandovaného politu a vodného skla, ako aj hydrofobizačného činidla, a na vytvrdenie sa spracováva oxidom uhličitým. Tento produkt obsahuje 60 hmotn. % expandovaného perlitu so 40 hmotn. % vodného skla a organokremičitého hydrofobizačného prostriedku. Faktor zhustenia robí 2,5, čo zodpovedá zníženiu objemu na 40 %. Stlačený systém sa musí plynovať pomocou CO₂ a nasledovne sušiť 24 až 48 hodín pri teplote okolia za vetrania. Potom sa vykonáva tvrdenie pri 300 až 450 °C vo viacej cykloch v atmosfére CO₂.

Z DE-C-44 38 627 je známa izolačná a vyrovnávacia zálievková hmota, skladajúca sa zo 70 obj. % expandovaného perlitu a 30 obj. % ľahkého granulátu ako pemzy alebo ľahčeného betónu. Táto zmes sa mieša pomocou miešačky s núteným miešaním s vodným sklom. Tento produkt sa balí do vriec a vyberá sa na stavenisku, kde sa zhutní o 20 až 30 % a vytvrdí sa na vzduchu. Tento materiál nemá dobrú mechanickú pevnosť. Ďalšou nevýhodou tohto materiálu je, že často rýchlo tvrdne už pri použití mechanického tlaku.

Podstata vynálezu

Cieľom vynálezu je poskytnúť anorganickú, bez vlákien, nehorľavú a vodoodpudivú ľahčenú hmotu na báze expandovaného perlitu, alkalických kremičitanov, ako aj prípadne prísad tvrdidiel pre vodné alkalické kremičitany, ktorá je ľahko a jednoducho vyrobiteľná, nepotrebuje toxické chemikálie a môže sa jednoduchým spôsobom spracovávať na dosky, tvarové telesá alebo bloky, vhodné na tepelnú izoláciu, najmä stien a budov.

Táto úloha je podľa vynálezu vyriešená tý m, že sa používa expandovaný perlit s veľkosťou zrna 0,8 až 6 mm je prítomný hydrofobizačný prostriedok, pričom východisková hustota je v rozmedzí 60 až 500 kg/m³. Obsah expandovaného perlitu sa pritom výhodne zvýši na aspoň 50 hmotnostných %. Na rozdiel od stavu techniky sa expandovaný perlit nemelie na prášok s maximálnou veľkosťou zrna 0,3 mm, ale používa sa v pokiaľ možno nedotknutom stave s veľkosťou zrna 0,8 až 6 mm, výhodne s veľkosťou zrna v rozmedzí 0,8 až 3,5 mm.

Ako alkalické kremičitany sa výhodne používa sodné vodné sklo s hmotn. modulom 2,0 až 4,0, výhodne 2,5 až 3,7 alebo draselné vodné sklo s hmotn. modulom 1,0 až 3,0, výhodne 1,8 až 2,7. Môžu sa použiť tiež zmesi rôznych sodných a draselných vodných skiel.

Pre vynález je podstatné, že ako spojivo použité alkalické kremičitany obsahujú hydrofobizačný prostriedok. Ako hydrofobizačné prostriedky sa osvedčili najmä alkylsilikonáty. Principiálne sú použiteľné tiež iné typické hydrofobizačne prostriedky, ktoré sú rozpustné vo vodnom skle a odolné proti alkáliam, a vedú tak k hydrofobizácii v hmote odpudzujúcej vodu s vodnou hodnotou menšou ako 0,5 kg/m²h^0,5.

Ako tvrdidlá pre vodné alkalické kremičitany sa môžu použiť zvyčajné kvapalné alebo pevné tvrdidlá. Typické vhodné tvrdidlá sú prípravky obsahujúce zinok, hliník, hlinitan a kremičitan, ferosilícium alebo fosforečnan hlinitý. Môžu byť primiešané k vodnému alkalickému kremičitanu v zriedenej alebo suspendovanej forme alebo sa môžu dodatočne nastriekať na tečenia schopný produkt. Ďalej sa môže perlit najprv postriekať 20 hmotn. % vody a potom zmiešať s nerozpustným tvrdidlom skôr, ako sa nanáša zmes vodného alkalického kremičitanu a hydrofobizačného prostriedku, alebo sa perlit postrekuje rozpusteným alebo suspendovaným tvrdidlom predtým, než sa zmieša so zmesou vodného alkalického kremičitanu a hydrofobizačného činidla. Konečne sa tiež môže tečenia schopný produkt zmiešať so suchým práškovým tvrdidlom.

Množstvo vodného alkalického kremičitanu, ako aj pridaného hydrofobizačného činidla a prípadne tvrdidlá je v zásade iba také veľké, že perlit zostáva vo forme tečenia schopného sypkého materiálu. Je potrebné sa vyvarovať väčšieho množstva vodných alkalických kremičitanov a vody, ktoré vedú k zhrudkovateniu alebo zlepeniu perlitu alebo dokonca stekuteniu - skvapalneniu zmesi. Takéto materiály sú nemanipulovateľné alebo ťažko manipulovateľné a ťažko plniteľné do foriem, lebo obsahujú nadbytočné mnoho vody. Tá je nežiaduca, pretože jej odstránenie stojí veľa energie.

Pre zvýšenie pevnosti v ťahu môže byť ľahčená hmota podľa vynálezu vybavená na jednom alebo viacej povrchoch krycou vrstvou pevnou v ťahu. K tomu sú vhodné najmä pre vodnú paru otvorené alebo oproti vodnej pare tesné, ale vždy v ťahu pevné, tkaniny zo skelných vlákien, rúna zo skelných vlákien, pásy zo skelných vlákien, rohože alebo pásy všetkého druhu ako kovové fólie, ktoré môžu byť dierované alebo preferované, ako aj kovové tkaniny a2 lebo kovové pásy. Môžu byť upevnené už pri výrobe tvarovaných ľahčených hmôt tak, že sa spodok alebo bočné steny formy pred naplnením tečenia schopným sypkým materiálom pokryje materiálmi pevnými v ťahu, pričom tieto materiály sa vopred natierajú, máčajú alebo striekajú spojivom, výhodne vodným alkalickým kremičitanom. Ak sa požaduje, môže sa tiež po naplnení foriem položiť takáto vrstva hore, skôr ako sa naplnená forma prípadne trocha stlačí a potom zahreje. Je tiež možné povrchy, zostávajúce v prvom kroku výroby nepokryté, dodatočne polepiť takouto vrstvou pevnou v ťahu. To však vyžaduje väčšinou krok ďalšieho zahrievania.

Spôsob výroby ľahčenej hmoty podľa vynálezu sa vykonáva tak, že sa penový perlit s veľkosťou zrna 0,8 až 6 mm mieša so zmesou vodného alkalického kremičitanu a hydrofobizačného činidla, ako aj prípadne rozpustných alebo suspendovaných tvrdidiel, na stále ešte tečenia schopný produkt, ktorý sa plní do foriem, prípadne trocha stlačuje a potom zahrieva.

Ak sa používajú tvrdidlá pre vodné alkalické kremičitany, striekajú sa výhodne ako roztok alebo suspenzia na tečenia schopný produkt. Je však tiež možné tieto tvrdidlá pridávať už k zmesi vodného alkalického kremičitanu a hydrofobizačného činidla, pokiaľ pritom už nedochádza k príliš rýchlej reakcii s alkalickým kremičitanom. Najmä nerozpustné tvrdidlá sa výhodne nalepujú na zvlhčený perlit, zatiaľ kým sa ten predtým zvlhčí až na 20 hmotn. % vody, vztiahnuté na hmotnosť perlitu. Tento zvlhčený perlit sa potom zmieša so zmesou vodného alkalického kremičitanu a hydrofobizačným činidlom.

Zahrievanie naplnenej a prípadne trocha stlačenej formy sa vykonáva prostredníctvom mikrovĺn, pretože to vedie ku osobitnému rovnomernému zahriatiu tiež vnútri. Okrem toho bolo zistené, že pri zahrievaní prostredníctvom mikrovĺn leží pevnosť až 400 % vyššie ako pri zahrievaní v peci.

Po naplnení materiálu do foriem sa výhodne zmenšuje konečný objem miernym pritlačením alebo stlačením. Vždy podľa zvolenej navážky a zvoleného konečného objemu sa tak môže riadiť tiež východisková hustota ľahčenej hmoty. Príliš silné lisovanie vedie k vyšším východiskovým hustotám ako 500 kg/m³.

Ak sa tvarovanie podporuje lisovaním, môžu sa tvarové telesá pred zahriatím uvoľniť z formy a tento tvar sa môže dopravovať cez mikrovlnné zariadenie. Pritom môže byť účelné ponechať tvarové telesá na spodnej doske priepustnej pre mikrovlny a dopravovať ich na tejto priechodným alebo pásovým zariadením. Pri použití pásového zariadenia sa telesá sušia prechádzaním mikrovlnnou zónou tam a späť.

Okrem spodnej strany a hornej strany tvarového telesa môžu byť podľa potreby vyložené materiálom pevným v ťahu tiež bočné steny, ktoré sú vopred natreté, napustené alebo nastriekané spojivom ako vodným alkalickým kremičitanom.

Veľkou výhodou ľahčenej hmoty podľa vynálezu je, že zahrievanie slúži prevažne na pevné zlepenie perlitových zŕn, ale nie je nutné odparením odstraňovať väčšie množstvo vody. To je podstatný nákladový faktor, ktorý· prispieva k tomu, že materiál je vyrobiteľný energeticky úsporne.

Ľahčené hmoty podľa vynálezu sa skladajú celkove z 50 až 500 hmotnostných dielov penového perlitu, 100 hmotnostných dielov vodného alkalického kremičitanu a 2,0 až 18,5 hmotnostných dielov hydrofobizačného prostriedku. Pokiaľ sa pridáva tvrdidlo, predstavuje jeho množstvo 0 až 100 hmotnostných dielov.

Ľahčená hmota podľa vynálezu má, vztiahnuté na východiskovú hustotu, veľmi vysokú súdržnosť a pevnosť v ťahu, ohybe a tlaku, a dobrú izolačnú schopnosť. Obsahuje málo alebo žiadne horľavé látky a obsahuje iba zdravotne neškodné zložky. Ľahčená hmota môže byť priepustná pre difúziu vodnej pary. Môže však byť v prípade potreby vybavená tiež pre vodnú paru nepriepustnou vonkajšou vrstvou. Jej štruktúra s otvorenými pórmi vedie k dobrej absorpcii zvuku. Hydrofobizácia hmoty vedie k celkovo hydrofóbnym vlastnostiam tiež v miestach lomu a rezu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Ľahčená hmota podľa vynálezu a spôsob jej výroby je bližšie objasnená v nasledujúcich príkladoch.

Príklad 1

173,4 hmotn. dielov penového perlitu s veľkosťou zrna medzi 1,4 a 2,2 mm sa zmieša so 103,5 hmotn. dielov zmesi zo 100 hmotn. dielov sodného vodného skla (modul 3,3) a 3,5 hmotn. dielov hydrofobizačného prostriedku (alkylsilikonát) na tečenie schopný sypký materiál. Ten sa plní do foriem, ľahko sa zlisuje a zahreje pomocou mikrovĺn. Získa sa produkt s východiskovou hustotou 115 kg/m³ a pevnosťou v ťahu 132 kN/m².

Príklad 2

Analogicky, ako bolo opísané v príklade 1, sa spracuje 147,8 hmotn. dielov penového perlitu s veľkosťou zrna medzi 2,2 a 2,7 mm so 103,5 hmotn. dielmi rovnakej zmesi zo sodného vodného skla a hydrofobizačného prostriedku na tečenie schopný materiál. Po formovaní, ľahkom zlisovaní a zahriatí pomocou mikrovĺn sa získa produkt s východiskovou hustotou 101 kg/m³ a pevnosťou v ťahu 134 kN/m².

Príklad 3

Rovnaký produkt ako v príklade 2 bol spracovaný nie pomocou mikrovĺn, ale vysušený v sušiarni. Pevnosť v ťahu teraz bola iba 33 kN/m².

Príklad 4

167,2 hmotn. dielov penového perlitu s veľkosťou zrna medzi 1,4 a 2,2 mm sa zmieša so 103,5 hmotn. dielov zmesi zo 100 hmotn. dielov draselného vodného skla (modul 2,2) a 3,5 hmotn. dielov hydrofobizačného prostriedku na tečenie schopný sypký materiál. Po formovaní a zahriatí pomocou mikrovĺn sa získa produkt s východiskovou hustotou 107 kg/m³ a pevnosťou v ťahu 111 kN/m².

Príklad 5

Rovnakým spôsobom ako v príklade 4 sa spracuje 175 hmotn. dielov penového perlitu so 103,5 hmotn. dielmi zmesi vodného skla a hydrofobizačného prostriedku na tečenia schopný sypký materiál. Vodné sklo je zmes 70 hmotn. dielov sodného vodného skla (modul 3,3) a 30 hmotn. dielov draselného vodného skla (modul 2,2). Hotový produkt má východiskovú hustotu 113 kg/m³ a pevnosť v ťahu 122 kN/m².

Claims

1. Spôsob výroby ľahčeného materiálu obsahujúceho penový perlit, alkalické kremičitany, a prípadne prísady tvrdidiel pre vodné alkalické kremičitany, vyznačujúci sa tým, že sa penový perlit s veľkosťou zrna 0,8 až 6 mm mieša so zmesou vodného alkalického kremičitanu a hydrofobizačného činidla, a prípadne rozpustných alebo suspendovateľných tvrdidiel. na stále ešte tečenia schopný produkt, ktorý sa plní do foriem, a zahrieva pomocou mikrovĺn alebo stláča a potom zahrieva pomocou mikrovĺn.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že veľkosť zrna je 0,8 až 3,5 mm.

3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa t ý m , že sa tvrdidlá ako roztok alebo suspenzia dodatočne striekajú na tečenia schopný produkt.

4. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa t ý m , že sa perlit najprv postrieka až 20 % hmotn. vody, a potom sa zmieša s nerozpustným tvrdidlom predtým, ako sa nanesie zmes vodného alkalického kremičitanu a hydrofobizačného činidla.

5. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 4, v y značujúci sa tým, že sa spodok alebo bočné steny formy pred naplnením vyložia materiálmi pevnými v ťahu, ktoré sú vopred natreté, napustené alebo nastriekané spojivom, výhodne alkalickými kremičitanmi, výhodne sa s nimi pokryje tiež naplnená forma predtým, ako sa naplnená forma zahreje pomocou mikrovĺn alebo stlačí a potom zahreje pomocou mikrovĺn.

6. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 5, v y značujúci sa tým, že povrchy, zostávajúce v prvom kroku výroby nepokryté, sa dodatočne polepia vrstvami pevnými v ťahu a potom sa znovu zahrejú.

7. Spôsob podľa niektorého z nárokov 1 až 6, v y značujúci sa tým, že niektoré alebo všetky povrchy sa dodatočne pokrývajú alkáliam odolným materiálom, priepustným pre difúziu vodnej pary alebo nepriepustným pre vodnú paru.