СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДОСТОЙКИХ ГАЗОНАПОЛНЕННЫХ МИНЕРАЛОВАТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ

СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДОСТОЙКИХ ГАЗОНАПОЛНЕННЫХ МИНЕРАЛОВАТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ


RU (11) 2297994 (13) C2

(51) МПК
C04B 38/00 (2006.01)
C04B 14/46 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
к патенту Российской Федерации 
Статус: по данным на 03.05.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(14) Дата публикации: 2007.04.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 2005121102/03 
(22) Дата подачи заявки: 2005.07.05 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.07.05 
(43) Дата публикации заявки: 2007.01.20 
(45) Опубликовано: 2007.04.27 
(56) Аналоги изобретения: SU 467893 А, 16.04.1975. SU 1020412 А, 30.05.1983. RU 2096356 C1, 02.08.1997. SU 956916 А, 23.08.1982. ЕА 4586 А, 24.06.2004. ТУ 5763-002-00287697-97. Изделия теплоизоляционные из стеклянного штапельного волокна URSA, Москва, 1977. 
(72) Имя изобретателя: Коренькова Софья Федоровна (RU); Павлов Алексей Александрович (RU) 
(73) Имя патентообладателя: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный архитектурно-строительный университет" (СГАСУ) (RU) 
(98) Адрес для переписки: 443001, г.Самара, ул. Молодогвардейская, 194, СГАСУ, патентный отдел 

(54) СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОДОСТОЙКИХ ГАЗОНАПОЛНЕННЫХ МИНЕРАЛОВАТНЫХ КОМПОЗИЦИЙ
Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при производстве водостойких газонаполненных минераловатных композиций. Состав для изготовления водостойких газонаполненных минераловатных композиций, включающий стекловату, наполнитель и воду, содержит в качестве наполнителя карбонатный шлам с удельной поверхностью частиц 5000-8000 см 2/г и их концентрацией 5-6% от массы его воды, образующийся при водоумягчении сточных вод ТЭЦ, при следующем соотношении компонентов, мас.%: стекловата - 24,0-24,1, карбонатный шлам - 2,5-3,0, вода - остальное. Технический результат - снижение сорбционной влажности и повышение водостойкости композиций. 2 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при производстве водостойких газонаполненных минераловатных композиций без синтетических связующих, как общего, так и специального назначения.

Известен состав для изготовления теплоизоляционного материала, со следующим соотношением компонентов, мас.%: макулатура - 64,5; борная кислота - 12,9; кремнийорганическая жидкость марки 136-41 - 3,2; вода - 19,4 /Пат. 2123485 Российская Федерация, МПК С04В 30/02. Состав сырьевой смеси для изготовления теплоизоляционного материала / Радина Т.Н., Карнаухов Ю.П. - №96124144/03; заявл. 20.12.96; опубл. 20.12.98/ [1]. Недостатком данной смеси является высокая сорбционная влажность и водопоглощение.

Также известен сырьевой состав, получаемый путем отлива и обезвоживания суспензии - продукта смешивания минерального волокна с водой и добавлением связующего - золя кремниевой кислоты с размером частиц 2-3 мкм при его концентрации в суспензии 5-25 мас.% с рН, равным 8,5-9,5 единицам /Заявка 97101515 Российская Федерация, МПК С04В 28/24. Способ получения теплоизоляционного материала на основе минерального волокна, способ и установка для формования изделия по этому способу / Гольденфанг Б.Г, Хабаров В.Н. - заявл. 27.01.97; опубл. 27.03.99/ [2].

К причинам, препятствующим достижению указанного технического результата при использовании известного вещества, относится то, что данный состав имеет повышенную водорастворимость и сорбционную влажность.

Наиболее близким к заявленному изобретению составом того же назначения по совокупности признаков является состав производства ОАО "Флайдерер-Чудово", состоящий из стекловаты с диаметром волокон 4-5 мкм с содержанием кремнезема 73% и суммарным содержанием оксидов натрия и кальция около 20% и синтетического связующего /ТУ 5763-002-00287697-97. Изделия теплоизоляционные из стеклянного штапельного волокна URSA. - Введ. 26.04.1998. - М., 1997/ [3].

Принят за прототип.

Недостатком данного состава является то, что в рентгеновских спектрах этого состава обнаружены кристаллы кварца, которые снижают адгезию водоотталкивающих агентов, и такие характеристики, как сорбционная влажность и водостойкость сильно завышены.

Сущность изобретения заключается в разработке состава для изготовления водостойких газонаполненных минераловатных композиций на основе минеральных и стеклянных волокон из недефицитного местного сырья и отходов.

Технический результат изобретения - снижение сорбционной влажности и повышение водостойкости минераловатных композиций.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известный состав для изготовления водостойких газонаполненных минераловатных композиций, включающий стекловату, наполнитель и воду, в качестве наполнителя дополнительно вводят карбонатный шлам с удельной поверхностью частиц 5000-8000 см2/г и их концентрацией 5-6% от массы его воды, образующийся при водоумягчении сточных вод ТЭЦ, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

стекловата - 24,0-24,1

указанный карбонатный шлам - 2,5-3,0

вода - остальное,

где входящие в состав компоненты-составляющие имеют свое назначение:

- стекловата используется для создания каркаса материала,

- карбонатный шлам - в качестве минерального наполнителя,

- вода - для создания дисперсионной среды.

Карбонатный шлам образуется при водоумягчении сточных вод ТЭЦ и представляет собой пастообразный материал дисперсностью 5000-8000 см2/г. Основным компонентом шлама является СаСО3, с небольшой примесью MgCO 3 и Fe2O3.

Образование карбонатных шламов связано преимущественно с гидролитической полимеризацией гидроксидов металлов в процессе водоочистки или водоподготовки. По условиям образования, размеру и форме частиц минеральные осадки - микрогетерогенные коллоидно-дисперсные системы, в которых твердой фазой являются нерастворимые в воде аморфизированные гидроксиды металлов, тонкодисперсный гидроксид кальция, основные карбонатные соли, а дисперсной средой - вода. Образовавшись как химические осадки, шламы имеют пространственную координацию дисперсной фазы, обусловленную сцеплением частично-ориентированных коллоидных частиц и кристаллов в жидкой среде - воде. Коллоидные частицы играют роль коагуляционной сетки, связывающей в пространственный каркас кристаллические соединения. Относительно крупные частицы извести и карбонатов с правильной огранкой кристаллов и относительно малой удельной поверхностью образуют в водных дисперсиях контакты преимущественно по углам и ребрам, а коллоидные сферические частицы гидроксидов металлов являются неорганическими клеями. Шламы являются самыми тонкодисперсными частицами, которые увеличивают воздухововлекающую способность, повышают водоотталкивающие свойства и являются микроуплотняющими добавками.

В работе использовался карбонатный шлам следующего состава, мас.%: SiO2 - 1; Fe 2О3 - 8,6; СаО общий - 52,3; MgO - 2,7; SO3 - 1,84; CaO активный - 1,05; потери при прокаливании - 39,8.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата.

Подготавливают карбонатно-шламовую суспензию с содержанием шлама 5-6% от массы воды путем тщательного перемешивания. При перемешивании частицы шлама начинают диспергировать, создавая взвесь. Методом окунания в суспензию стеклянную вату пропитывают шламом. После 10-15 минут пропитывания стекловату вынимают из ванны и взвешивают. Если увеличение по массе составляет более 2-4%, то окунание продолжают до тех пор, пока прирост по массе не составит менее 2%. После этого образцы сушат до постоянной массы в сушильных шкафах. При этом достигается эффект расклинивания и изгибания волокон, что благоприятно сказывается на структурообразовании и положительно влияет на теплофизические свойства материала.

Данный эффект оказывает действие на водостойкость. Высокое содержание щелочных окислов и тонкий диаметр волокна снижают водостойкость материала. Так как у карбонатного шлама знак электрического заряда поверхности положительный и частицы карбонатного шлама имеют высокую удельную поверхность - 5000-8000 см 2/г, они легко осаждаются на волокна, образуя минеральный гель. При твердении гель превращается в твердую оболочку, уменьшающую выщелачиваемость и растворимость волокон, увеличивая тем самым водостойкость и не ухудшая при этом устойчивости сорбционному увлажнению. Твердая фаза частиц шлама представлена нерастворимыми в воде ультра- и микродисперсными частицами. Располагаясь на поверхности волокон, микрочастицы шлама образуют качественно новый по строению материал, который практически не утяжеляется, так как в твердой фазе содержатся замкнутые микропоры. Тем самым можно достичь минимального увеличения по плотности.

Для экспериментальной проверки эффективности данного состава были приготовлены 6 составов: с 5% и 6% концентрацией шлама от массы воды, запредельный с концентрацией 10% шлама от массы воды для плотностей 13-16 кг/м3 и 50-66 кг/м 3. Все составы, в том числе и прототип, приведены в табл.1. Результаты испытаний приведены в табл.2.

Из приведенных данных видно, что технический результат достигнут - минераловатные композиции, полученные по предложенным составам несколько снижают водопоглощение, повышают водостойкость и снижают сорбционную влажность.

Использование изобретения позволяет получать водостойкие газонаполненные композиции на основе минеральных и стеклянных волокон из недефицитного недорогого местного сырья и отходов, которые превосходят аналоги по ряду характеристик.

Таблица 1 
Компоненты Состав, мас.% 
1 2 Запредельный Прототип 
Стекловата 24,0 24,1 22,2 94,1 
Карбонатный шлам Sуд 8000 см2/г 2,5 3,0 5,2 - 
Синтетическое связующее - - - 5,9 
Вода 73,5 72,9 72,6 - 
Таблица 2 
Состав Интервал плотности, кг/м3 Полученная плотность, кг/м3 Сорбционная влажность, % Водопоглощение через 24 часа, % 
1 13-16 21,34 3,85 80,67 
50-66 56,31 1,4 27,34 
2 13-16 22,57 4,16 50,67 
50-66 63,5 1,45 23,56 
Запредельный 13-16 27,28 6,12 100,3 
50-66 82,76 4,49 40,1 
Прототип 13-16 12,79 4,44 98,5 
50-66 46,73 1,63 34,4 


Список источников информации.

1. Пат. 2123485 Российская Федерация, МПК С04В 30/02. Состав сырьевой смеси для изготовления теплоизоляционного материала / Радина Т.Н., Карнаухов Ю.П. - №96124144/03; заявл. 20.12.96; опубл. 20.12.98.

2. Заявка 97101515 Российская Федерация, МПК С04В 28/24. Способ получения теплоизоляционного материала на основе минерального волокна, способ и установка для формования изделия по этому способу / Гольденфанг Б.Г., Хабаров В.Н. - заявл. 27.01.97; опубл. 27.03.99.

3. ТУ 5763-002-00287697-97. Изделия теплоизоляционные из стеклянного штапельного волокна URSA. - Введ. 26.04.1998. - М., 1997.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Состав для изготовления водостойких газонаполненных минераловатных композиций, включающий стекловату, наполнитель и воду, отличающийся тем, что он содержит в качестве наполнителя карбонатный шлам с удельной поверхностью частиц 5000-8000 см2 /г и их концентрацией 5-6% от массы его воды, образующийся при водоумягчении сточных вод ТЭЦ, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Стекловата 24,0-24,1 
Карбонатный шлам 2,5-3,0 
Вода Остальное