Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛО- И ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЙ
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛО- И ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛО- И ЗВУКОИЗОЛЯЦИОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: изготовление теплозвукоизоляционных изделий. Сущность: способ изготовления теплозвукоизоляционных изделий включает совмещение 100 мас. ч. вспененных частиц силиката щелочного металла с мольным соотношением SiO2: M2O равным 2,0-4,5 с водным раствором моноалюмофосфата при мольном соотношении Si:Al в полученной смеси равном 1-60, размещение полученной смеси в форме, уплотнение ее до 20-80% от первоначального объема и последующую термообработку при температуре 100-500oC для обеспечения взаимодействия частиц силиката щелочного металла и моноалюмофосфата и отверждения. 5 з.п. ф-лы.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2078746
Класс(ы) патента: C04B28/34, C04B38/08, C04B111:20
Номер заявки: 94027685/03
Дата подачи заявки: 11.07.1994
Дата публикации: 10.05.1997
Заявитель(и): Вакер-Хеми ГмбХ (DE)
Автор(ы): Ханс Катцер[DE]; Гюнтер Кратель[DE]; Беате Биллер[DE]
Патентообладатель(и): Вакер-Хеми ГмбХ (DE)
Описание изобретения: Изобретение относится к способу получения формованных тел с теплоизоляционными свойствами на основе вспененных частиц щелочного силиката, содержащих двуокись кремния (SiO2) и оксида щелочного металла (M2O) (M щелочной металл) в мольном соотношении 2-4,5 (SiO2:M2O).
Известен способ изготовления изделий на основе вспененных частиц щелочного силиката.
На первом этапе способа гранулят водородсодержащего силиката натрия нагревают и при этом вспенивают. Вспененные частицы обрызгивают затем водой или водорастворимым раствором силиката натрия, заполняют в форму и отжигают с получением формованных тел.
Известен способ изготовления изделий из SiO2, Al2O3, K2O или Na2O, воды и вспенивателей, например пербората.
Известен способ изготовления теплоизоляционных изделий, включающий совмещение вспененных гранул силиката щелочного металла с жидким стеклом, отвердителем жидкого стекла и гидрофобизатором, размещение полученной смеси в форме с последующей термообработкой для обеспечения взаимодействия гранул силиката щелочного металла с жидким стеклом и отверждение.
Недостатком изделий на основе вспененных частиц щелочного силиката, изготовляемых известными способами, является недостаточная стабильность их формы при высокой влажности воздуха. Они теряют, в частности при повышенных температурах и высокой влажности воздуха, свою первоначальную прочность. Это приводит к тому, что в таких условиях после длительного хранения большей частью теряется связь между вспененными частицами щелочного силиката.
Задача изобретения заключается в разработке способа изготовления изделий, не имеющих названных недостатков.
Задача решается посредством способа изготовления теплозвукоизоляционных изделий, включающего совмещение 100 мас.ч. вспененных частиц силиката щелочного металла с мольным соотношением SiO2:M2O равным 2-4,5 с водным раствором моноалюмофосфата Al(H2PO4)3, так что мольное соотношение Si:Al в смеси принимает значение 1-60, размещение полученной смеси в форме, уплотнение до 20-80% первоначального объема и термообработку при температуре 100-500oC, пока между частицами силиката щелочного металла и моноалюмофосфатом не пройдет взаимодействие.
Основу изделий образуют вспененные частицы щелочного силиката. Для их изготовления известным образом готовят раствор силиката щелочного металла, содержащий SiO2 и M2O (M щелочной металл) в мольном соотношении 2-4,5, предпочтительно 3,5-3,9. Такие смеси получают, например, путем перемешивания водного раствора силиката натрия или калия (жидкое стекло) с аморфной кремниевой кислотой. Происхождение кремниевой кислоты имеет второстепенное значение. Могут использоваться кислоты, полученные методом осаждения или пирогенным методом, или же природные силикаты с высокой долей SiO2. Добавка других веществ, например отверждающих жидкое стекло кислых соединений и/или кремнийорганических соединений, возможна, но не обязательна. Вспененные частицы щелочного силиката изготовляют термообработкой смеси при температурах 100-500oC. При проведении смеси в виде гранулята в контакт с горячим потоком воздуха или горячей поверхностью образуются приблизительно шарообразные пористые частицы щелочного силиката.
Для изготовления изделий используют предпочтительно вспененные частицы силиката щелочного металла диаметром 0,1-20 мм, особенно предпочтительно 2-6 мм. Используемые частицы имеют кажущуюся плотность 10-150 г/л, предпочтительно 30-50 г/л, предел прочности при сжатии при 50%-ном обжиме 0,1-3 Н/мм2, предпочтительно 0,8-1,2 Н/мм2, средний диаметр пор 50-1000 мкм, предпочтительно 120-200 мкм и удельную поверхность по БЭТ 0,01-5 м2/г, предпочтительно 0,5-1 м2/г.
Водные взвеси описанных вспененных частиц силиката щелочного металла имеют сильно щелочную реакцию. После размола 2 г частиц щелочного силиката, суспендирования в 50 мл воды и выдерживания в течение 30 мин при температуре кипения измеряемое стеклянным электродом значение pH охлажденной взвеси составляет 10-11,5. Также после добавки соответствующего изобретению количества кислого раствора моноалюмофосфата к взвеси после 30-минутного нагрева устанавливают значение pH в пределах 9-10,5.
При совмещении частиц силиката щелочного металла с водным раствором моноалюмофосфата предпочтительно распыление раствора на движущиеся частицы, обеспечивающие их пропитку. Количество водного раствора моноалюмофосфата и его концентрацию выбирают таким образом, чтобы мольное соотношение Si:Al в смеси приняло значение 1-80, предпочтительно 12-20. Предпочтительно использовать водные растворы с содержанием моноалюмофосфата 5-60 вес.
В водном растворе моноалюмофосфата может быть суспендирован глушитель в количестве до 30 мас.ч. в расчете на 100 мас.ч. частиц щелочного силиката. В качестве глушителя используют неорганические оксиды, смешанные оксиды, карбиды, нитриды или углерод. Предпочтительными являются ильменит, оксиды титана, железа, хрома и циркония, а также карбид кремния, сажа и смеси названных веществ.
После смешивания вспененных частиц силиката щелочного металла с раствором моноалюмофосфата смесь размещают в форме и прессуют в ней до 20-80% первоначального объема. При прессовании заключенные в смеси газы должны улетучиваться через форму. Используют предпочтительно формы, с помощью которых можно формовать плиты, профили или трубы. Кроме того, могут использоваться формы для изготовления изделий сложной конфигурации.
За этапом формирования следует термообработка формованного изделия при 100-500oC. Термообработку можно осуществить как в форме, так и после извлечения изделия из формы. В зависимости от геометрии и объема изделие нагревают предпочтительно в течение 10-240 мин до температуры в 100-500oC; по меньшей мере до такой температуры, при которой происходит химическое взаимодействие между частицами силиката щелочного металла и моноалюмофосфатом.
Теплоперенос может осуществляться за счет конвекции, теплового излучения, теплопроводности или микроволнового облучения. Химическое взаимодействие компонентов смеси может быть проконтролировано методом инфракрасной спектроскопии. Термообработку можно проводить в периодическом и непрерывном режимах.
Плотность изделий после термообработки составляет 0,05-0,2 г/см3, предпочтительно 0,07-0,1 г/см3.
Изготовленные изделия характеризуются в зависимости от плотности теплопроводностью 0,03-0,1 Вт/мК при 23oC и поэтому особенно пригодны в качестве теплоизоляционного материала. Благодаря своей прочности они могут быть механически легко обработаны пилением, шлифованием, резанием, опиливанием или сверлением. Особое преимущество полученных изделий заключается в их исключительной стабильности формы и прочности в атмосфере с высокой влажностью воздуха. Они имеют во влажном состоянии после 48-часового выдерживания в климатическом шкафу при относительной влажности воздуха 50-95% предел прочности при сжатии по DIN 53421 0,01-0,1 Н/мм2 и предел прочности при изгибе по DIN 53452 0,01-0,1 Н/мм2.
С помощью соответствующих клеев, например жидкого стекла или органических контактных клеев, поверхность изделий можно склеивать бумагой или пленкой, например крафт-бумагой, алюминиевой фольгой, гипсокартонными плитами, жестью, армированной полимерной пленкой или стеклотканью. На поверхность изделия может быть нанесено покрытие методом погружения в растворы или распылением растворов органических синтетических материалов. Изделия могут быть заключены в газонепроницаемые оболочки, причем для усиления теплоизоляционных свойств давление внутри оболочки ниже атмосферного давления, предпочтительно ниже 10 мбар.
Изготовленные по заявленному способу изделия используются предпочтительно в качестве теплоизоляционных материалов в строительстве, например для изоляции плоских крыш или фасадов или при внутренней отделке в качестве подвесных потолков или перегородок, поскольку они не горят, при нагревании не выделяют вредных газов и не содержат вредных для здоровья неорганических волокон. Кроме того, изделия могут использоваться также в качестве теплоизоляционных материалов в холодильной технике и в технике отопления до температур около 400oC. Дополнительной областью использования изделий является звукоизоляция.
Пример. 60 г вспененных частиц силиката натрия с мольным соотношением SiO2: Na2O=3,67, диаметром около 3 мм, кажущейся плотностью 37 г/л, пределом прочности при сжатии при 50%-ном обжиме 1 Н/мм2, диаметром пор около 180 мкм и удельной поверхностью по БЭТ 0,9 м2/г смешивали с 36 г 50%-ного (в мас.) водного раствора Al(H2PO4)3 (FFB 32i, фирма "Хеметалль ГмбХ", Франкфурт), увлажняли, в результате чего мольное соотношение Si:Al в смеси приняло значение 13,9. Смесь заполняли в квадратную форму с длиной сторон 200 мм и уплотняли до тех пор, пока не образовалась плита толщиной 20 мм. Эту плиту нагревали в течение 1 ч до 300oC, причем ИК-спектр вещества изменился. Изделие после охлаждения имеет плотность 0,104 г/см3, предел прочности при сжатии по DIN 53421 0,14 Н/мм2, предел прочности при изгибе по DIN 53452 0,1 Н/мм2 и коэффициент теплопроводности 0,0457 Вт/мК (измеренный прибором "Хесто-лямбда-контрол А50", фирма "Хесто", Ланген).
После 48-часового выдерживания в климатической камере при 50oC и относительной влажности воздуха 95% влажная плита имела еще предел прочности при сжатии 0,03 Н/мм2 и при изгибе около 0,03 Н/мм2.
Формула изобретения: 1. Способ изготовления тепло- и звукоизоляционных изделий, включающий совмещение вспененных частиц силиката щелочного металла с водным раствором неорганического связующего, размещение полученной смеси в форме с последующей термообработкой для обеспечения взаимодействия частиц силиката щелочного металла и неорганического связующего и отверждение, отличающийся тем, что в качестве неорганического связующего используют моноалюмофосфат, 100 мас. ч. вспененных частиц силиката щелочного металла с мольным соотношением SiO2 М2O, равным 2,0 4,5, совмещают с водным раствором моноалюмофосфата при мольном соотношении Si АI в полученной смеси, равном 1 60, после размещения смеси в форме осуществляют ее уплотнение до 20 80% от первоначального объема, а термообработку осуществляют при температуре 100 - 500oC.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют водный раствор моноалюмофосфата с концентрацией 5 60 мас.
3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что в водный раствор моноалюмофосфата перед совмещением его с вспененными частицами силиката щелочного металла вводят неорганический глушитель в расчете до 30 мас.ч. глушителя на 100 мас.ч. вспененных частиц силиката щелочного металла.
4. Способ по пп. 1 3, отличающийся тем, что совмещение компонентов смеси осуществляют распылением водного раствора моноалюмофосфата на вспененные частицы силиката щелочного металла.
5. Способ по пп. 1 4, отличающийся тем, что формирование смеси осуществляют в виде плиты, профиля или трубы.
6. Способ по пп. 1 6, отличающийся тем, что изготовленное изделие подвергают окончательной отделке путем механической обработки, склеивания бумагой или пленкой, нанесением герметичного покрытия.