Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2450993

(19)

RU

(11)

2450993

(13)

C1

(51) МПК C04B28/26 (2006.01)

C04B38/10 (2006.01)

C04B111/20 (2006.01)

C04B111/28 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 27.08.2012 - действует Пошлина: учтена за 3 год с 25.12.2012 по 24.12.2013

(21), (22) Заявка: 2010152920/03, 24.12.2010

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

24.12.2010

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 24.12.2010

(45) Опубликовано: 20.05.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: US 3850650 A, 26.11.1974. RU 2293073 C1, 10.02.2007. RU 2126370 C1, 20.02.1999. RU 2243335 C1, 27.12.2004. RU 2228314 C2, 10.05.2004. SU 1103785 A3, 15.07.1984. UA 68635 A, 16.08.2004. RU 2055820 C1, 10.03.1996. SU 1834870 A3, 15.08.1993. WO 2004/110951 A1, 23.12.2004.

Адрес для переписки:

105043, Москва, ул. Первомайская, 66, кв.135, Т.К. Широковой

(72) Автор(ы):

Щибров Борис Николаевич (RU),

Кашевский Семен Васильевич (RU),

Голубчиков Олег Александрович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Общество с ограниченной ответственностью "Техноформ" (RU)

(54) СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

(57) Реферат:

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано при изготовлении теплоизоляционного материала для термоизоляции чердачных и подвальных перекрытий и фасадов зданий. Состав для изготовления теплоизоляционного материала содержит, мас %: - 30-50%-ное натриевое жидкое стекло с силикатным модулем 3-4,5 - 71-77, отвердитель - натрия гексафторсиликат и/или гексафтортитанат 8,5-9,1, компонент, образующий пену - триэтаноламмонийная или натриевая соль лаурилсульфата 0,9-1,2, наполнитель - асбест-хризотил или полипропиленовое волокно, или рубленое базальтовое волокно, или их смеси при любом соотношении компонентов 2,4-3,4, вода остальное. Технический результат - повышение механической прочности и пожарной и экологической безопасности. 1 табл.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для изготовления теплоизоляционного материала, предназначенного для термоизоляции чердачных и подвальных перекрытий, а также фасадов зданий.

Для теплоизоляционных материалов указанного назначения чрезвычайно важными показателями являются: экологическая безопасность, срок эксплуатации, горючесть и механическая прочность.

Известен состав для изготовления теплоизоляционного материала, включающий в качестве отверждаемой основы карбамидную смолу, хлористый аммоний, полуводный фосфогипс, пенополистирол, сульфитный щелок, перлитовый песок и воду (а.с. СССР 1505909).

Однако изделия из этого состава при высокой объемной массе имеют низкую механическую прочность.

Известен состав для изготовления теплоизоляционного материала, включающий в качестве отверждаемой основы карбамидоформальдегидную смолу, кислый отвердитель, наполнитель, поверхностно-активное вещество, карбамид, силикат натрия (патент СССР 1834870).

Однако недостатками этого состава являются относительно высокое водопоглощение готовых изделий, значительное содержание вредных примесей, низкая механическая прочность готовых изделий и низкий срок их эксплуатации из-за старения и деструкции при температурах выше 40°С.

Известен состав для изготовления теплоизоляционного материала, который содержит следующие компоненты: отверждаемая основа - карбамидоформальдегидная смола, поверхностно-активное вещество, кислый отвердитель, наполнитель, пластификатор (патент РФ 2055820).

Однако недостатками известного состава являются: выделение изделиями в атмосферу экологически вредного формальдегида, исключающее их применение в качестве теплоизоляторов в жилищном строительстве;

- невысокий срок эксплуатации изделий, получаемых на его основе, из-за старения и деструкции полимерной основы;

- низкие характеристики пожарной безопасности готового теплоизоляционного материала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является состав для изготовления теплоизоляционного материала, включающий отверждаемую основу в виде 30-50% натриевого жидкого стекла с силикатным модулем 2,8-4,5, отвердитель - по крайней мере, одно из соединений, выбранное из группы, включающей ангидриды карбоновых кислот, хлорангидриды карбоновых кислот, эфиры хлормуравьиной кислоты и сульфохлориды, компонент, образующий пену, наполнитель и воду (патент США 3850650 по кл. С04В 38/00, 1974).

Известный состав имеет следующее содержание компонентов, мас.%:

отверждаемую основу - 40%-ное жидкое стекло

360-1600

отвердитель - органические соединения,

выделяющие кислоты при взаимодействии

с жидким стеклом

40-160

компонент, образующий пену -

низкокипящие органические жидкости

10-85

эмульгирующий агент - Na-С 14 -алкилсульфонат

4-5

наполнитель

30-200

вода

10-20

Известный состав позволяет получить пеномассу, твердеющую в процессе пенообразования.

Вспенивание состава происходит путем его нагрева, при котором вскипает эмульгированный в жидком стекле компонент, образующий пену и представляющий собой низкокипящую жидкость.

Отверждение пены происходит в результате взаимодействия жидкого стекла с эмульгированным в нем отвердителем - веществом, выделяющим в водной среде кислоту.

Однако известный состав обладает рядом недостатков:

1. Высокая экологическая опасность как в процессе производства, так и при использовании готовых изделий, так как:

- вспенивание растворов жидкого стекла достигают введением в состав отверждаемой композиции экологически вредных органических жидкостей (трихлорфторметана, дихлордифторметана, хлороформа, винилхлорида, трихлорэтилена), которые в процессе производства и при последующем использовании полученных изделий выделяются в атмосферу в количествах, в десятки раз превышающих предельно допустимые концентрации;

- в качестве отверждающих компонентов используют органические соединения, например бутиловый, изо-октиловый, фениловый эфиры хлормуравьиной кислоты, реагирующие с жидким стеклом, выделяя бутанол, изо-октанол, фенол в количествах, несовместимых с требованиями техники безопасности.

2. Низкая механическая прочность отвердевшей пены, имеющей предел прочности при сжатии не выше 50 кПа, что не позволяет использовать ее в качестве конструкционного теплоизоляционного материала.

3. Низкие характеристики пожарной безопасности теплоизоляционного материала, теряющего при воздействии пламени в течение 30 мин с температурой 850°С более 50% массы (группа горючести Г2).

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание состава для изготовления теплоизоляционного материала, обладающего одновременно экологической безопасностью, высокими показателями механической прочности и характеристиками пожарной безопасности.

Технического результата в предлагаемом изобретении достигают созданием состава для изготовления теплоизоляционного материала, включающего отверждаемую основу в виде 30-50% натриевого жидкого стекла с силикатным модулем 2,8-4,5, отвердитель на основе натриевых солей неорганических фторсодержащих кислот, компонент, образующий пену, наполнитель и воду, в котором, согласно изобретению, в качестве натриевых солей неорганических фторсодержащих кислот отвердителя используют или натрия гексафторсиликат (Na 2 SiF 6 ), или натрия гексафтортитанат (Na 2 TiF 6 ), или их смеси при любом соотношении компонентов, а в качестве компонента, образующего пену, используют или натриевую, или триэтаноламмонийную соль лаурилсульфата при следующем содержании компонентов, мас.%:

отверждаемая основа -

30-50%-ное натриевое жидкое

стекло с силикатным модулем 2,8-4,5

71-77

отвердитель -

или натрия гексафторсиликат (Na 2 SiF 6 ),

или натрия гексафтортитанат (Nа 2 TiF 6 ),

или их смеси при любом соотношении компонентов

8,5-9,1

компонент, образующий пену -

или натриевая, или триэтаноламмонийная

соль лаурилсульфата

0,9-1,2

наполнитель -

2,4-3,4

или асбест-хризотил, или полипропиленовое волокно,

или рубленое базальтовое волокно, или их

смеси при любом соотношении компонентов

вода

остальное

Изобретение позволяет получить следующие преимущества:

- высокая экологическая безопасность производства и потребления теплоизоляционных материалов, так как предложенный состав в своем составе не содержит вредных органических жидкостей;

- высокие прочностные показатели материала, имеющего предел прочности при сжатии не менее 120 кПа;

- пожарная безопасность теплоизоляционного материала, имеющего группу горючести НГ (несгораемый).

Для получения заявленного состава можно использовать следующие вещества.

В качестве отверждаемой основы можно использовать, например, 30-50% натриевое жидкое стекло с силикатным модулем 3-4,5 (ГОСТ 13078-81).

В качестве отвердителя используют, например, натрия гексафторсиликат (ТУ 113-08-587-86) или натрия гексафтортитанат (ТУ 6-09-01425-77), или их смеси при любом соотношении компонентов.

В качестве наполнителя можно использовать, например, асбест-хризотил (ГОСТ 12871-93) полипропиленовое волокно (ТУ 2272-001-44340211-2000) или рубленое базальтовое волокно (ТУ В.2.7.88 023.025-96), или смеси этих материалов. При этом соотношение компонентов в наполнителе может быть любым и определяется лишь необходимостью получения качества готовых изделий, определяемого спецификой области применения последних.

В качестве компонента, образующего пену, используют триэтаноламмонийную соль лаурилсульфата (торговое название пенообразователь 3, ТУ 6-14-508-80, изменение 1) или натриевую соль лаурилсульфата.

Заявленный состав можно получить, например, при атмосферном давлении и температуре 10-65°С.

В смеситель емкостью 25 л заливают 4-6 л 40%-ного натриевого жидкого стекла с силикатным модулем 3,

250 г асбеста-хризотила, предварительно замешанного с 130 мл воды, и включают мешалку.

Через 30 мин добавляют 600-900 г натрия кремнефтористого и одновременно с помощью пеногенератора подают пену требуемой кратности до заполнения аппарата.

Время перемешивания вспененной реакционной массы составляет 5-6 мин. Затем пену выливают в формы размерами 100×300×50 мм, где выдерживают 2 часа, далее перекладывают на поддон и высушивают при 35-35°С в течение 10-12 часов.

Все приведенные режимы способа получения изделия из предлагаемого состава для изготовления теплоизоляционного материала были получены экспериментальным (лабораторным) путем.

Полученные изделия подвергали испытаниям по ГОСТ 30244-94, ГОСТ 30402-96, ГОСТ 17177-94.

О сроке эксплуатации изделий судили по результатам ускоренных испытаний старения образцов. Для этого изделия размерами 100×100×50 мм плавно нагревали и выдерживали при температуре 200°С, визуально фиксируя время (сутки) появления первой трещины в образце, это время принимали как t ускор .

Для расчета срока эксплуатации изделий в реальных условиях, т.е. при температуре, не превышающей 70°С (t реал , лет), использовали термический коэффициент скорости деструкции, равный 22,47.

Показатель горючести определяли по двум параметрам: 1) убыль массы (в процентах) образцов диаметром 45 мм и высотой 50 мм и 2) прирост температуры пламени над образцами (°С).

Для сравнения изготавливали изделия из состава прототипа, используя следующие компоненты, мас.%:

отверждаемая основа - 40%-ное натриевое жидкое стекло

с 69,0 силикатным модулем

2,95

отвердитель - бензоилхлорид

7,8

вспенивающий агент - трихлорфторметан

5,6

эмульгатор - Na-С 14 -алкилсульфонат

0,4

наполнитель-мел

17,2

Для получения корректных сравнительных данных состава-прототипа и изобретения изделия получали и испытывали в условиях, аналогичных условиям получения и испытания заявленного состава и изделий из него.

Примеры заявленного состава при различном содержании различных компонентов приведены в табл.1.

Результаты сравнительных испытаний составов, указанных в табл.1, и составов по прототипу представлены в табл.2.

Как с очевидностью следует из представленных данных, заявленный состав позволяет получать изделия с высокими качественными характеристиками.

Таблица 1

Примеры заявленного состава

Компоненты, мас.%

Примеры составов

1

2

3

4

Натриевое жидкое стекло

30%, силикатный модуль 3

77

-

-

-

40%, силикатный модуль 3

-

74

-

-

50%, силикатный модуль 4

-

-

71

-

72,1

40%, силикатный модуль 4

-

-

-

Отвердитель

натрия гексафторсиликат

8,5

-

-

-

натрия гексафтортитанат

-

9,1

-

-

смесь натрия

-

-

9,0

-

гексафторсиликата и натрия

-

-

-

8,5

гексафтортитаната (1:1 по весу)

Компонент, образующий пену

триэтаноламмонийная соль

лаурилсульфата

1,2

-

1,0

-

(пенообразователь 3)

натриевая соль

1,2

0,9

лаурилсульфата

наполнитель:

полипропиленовое волокно

3,4

-

-

-

базальтовое волокно

-

2,4

-

-

асбест

-

-

3,4

-

асбест+базальтовое волокно

-

-

-

2,4

8:2

Вода

9,9

13,3

15,6

16,1

Таблица 2

Качественные показатели

Наименование показателя

Примеры

Прототип

1

2

3

4

Выделение

трихлорфторметана, мг/м 3 :

0

0

0

0

2100

в воздухе рабочей зоны*

0

0

0

0

110

в помещении**

Срок эксплуатации:

- t ускор , суток

4,44

4,46

4,45

4,46

0,2

- t реал , лет

99,8

100,2

100

100,2

9

Показатель горючести:

- убыль массы, %

4

5

5

4

60

- прирост температуры, °С

10

12

10

9

50

- группа горючести

НГ

НГ

НГ

НГ

Г2

Предел прочности при сжатии, кПа

120

160

120

180

50

Коэффициент

теплопроводности, ·10 3 ,

32

35

32

38

34

Вт/(м·К)

Плотность, кг/м 3

110

140

110

180

60

* Предельно допустимая концентрация трихлорфторметана в воздухе рабочей зоны 1000 мг/м 3

** В соответствии с гигиеническими нормативами ГН 2.1.6.1338-03 предельно допустимая среднесуточная концентрация трихлорфторметана в атмосферном воздухе составляет 10 мг/м 3

Формула изобретения

Состав для изготовления теплоизоляционного материала, включающий отверждаемую основу в виде 30-50%-ного натриевого жидкого стекла с силикатным модулем 2,8-4,5, отвердитель на основе натриевых солей неорганических фторсодержащих кислот, компонент, образующий пену, наполнитель и воду, отличающийся тем, что в качестве натриевых солей неорганических фторсодержащих кислот используют или натрия гексафторсиликат (Nа 2 SiF 6 ), или натрия гексафтортитанат (Nа 2 TiF 6 ), или их смеси при любом соотношении компонентов, а в качестве компонента, образующего пену, используют или натриевую, или триэтаноламмонийную соль лаурилсульфата при следующем содержании компонентов, мас.%:

Отверждаемая основа - 30-50%-ное натриевое

жидкое стекло с силикатным модулем 2,8-4,5

71-77

Отвердитель - или натрия гексафторсиликат

(Na 2 SiF 6 ), или натрия гексафтортитанат (Na 2 TiF 6 ),

или их смеси при любом соотношении компонентов

8,5-9,1

Компонент, образующий пену, - или натриевая,

или триэтаноламмонийная соль лаурилсульфата

0,9-1,2

Наполнитель - или асбест-хризотил, или

полипропиленовое волокно, или рубленое базальтовое

волокно, или их смеси при любом соотношении компонентов

2,4-3,4

Вода

Остальное