СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОКЕРАМИКИ И ИЗДЕЛИЙ ИЗ НЕЕ Российский патент 2012 года по МПК C04B33/13 C04B28/26 C04B38/00 C04B40/00 

Описание патента на изобретение RU2469979C2

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, главным образом к получению пенокерамических материалов, и может быть использовано для различных изделий для строительства эффективных конструкций жилых, промышленных и общественных зданий и других строительных объектов, а также для изготовления иных изделий декоративного назначения для устройства ландшафта местности и иных целей.

Известен способ приготовления пеноглинобетона, включающий приготовление шликера, формирование и 28-суточную выдержку. При этом шликер имеет следующий состав, мас.%: глина 43,8; цемент 21,9; известь 1,31; гидрофобная добавка 0,15; ускоритель отвердевания 0,31; пена 1,22; вода 31,28 (остальные) [см. статью: Черных В., Маштаков А., Галаган К., Шестакова Е. Строительные изделия с применением глинистого сырья // Строительные материалы. - 2003. - №12. - С.46-7].

Недостатком этого способа является относительно небольшая прочность, высокая плотность и низкий коэффициент водостойкости, низкая морозоустойчивость получаемых строительных изделий.

Известен также способ получения пенокерамики, который предусматривает перемешивание глины, заполнителя, фибры, воды и вспенивающего агента, формирование изделий, сушку и обжиг.В качестве фибры используют базальтовое волокно, в качестве заполнителя - молотое стекло или обожженную глину и пену. Дополнительно вводят пластификатор, жидкое стекло, фосфорную кислоту. Соотношение компонентов смеси составляет, мас.%: глина 46-56; заполнитель 7,8-12,8; жидкое стекло 0,07-0,77; фибра 0,39-0,43; пластификатор 0,13-0,23; фосфорная кислота 0,13-0,38; пена 2,6-3,8; вода остальное [см. заявку России №2004111833 по классу С04В 38/02, опубликованную 10.05.2005 года].

Недостатком этого способа является относительно небольшая прочность пенокерамических изделий и их повышенная теплопроводность.

Наиболее близким по своей сущности и достигаемому эффекту, принимаемым за прототип, является способ получения пенокерамики и изделий из нее, включающий совместное перемешивание глины, заполнителя, выгорающей, стабилизирующей и флюсующей добавок, жидкого стекла, пластификатора, портландцемента, воды и вспенивающего агента, формирование, сушку и обжиг изделий. В качестве выгорающей добавки используют древесные опилки фракции 0,25-0,315 мм, в качестве заполнителя - молотый бой керамического кирпича, в качестве флюсующей добавки - молотое стекло и отходы травления алюминия плотностью 1,05-1,3 г/см3, в качестве вспенивающего агента - отдельно приготовленную пену, при этом глину, бой керамического кирпича и молотое стекло перед смешиванием компонентов измельчают до размера частиц 70-100 мкм, дополнительно вводят портландцемент; сушку отформованных образцов осуществляют при температуре 40-60°С, а обжиг при температуре 980-1050°С, при этом соотношение компонентов смеси составляет, мас.%: глина 36,30-41,90; молотый бой керамического кирпича 7,72-9,10; отходы травления алюминия 3,20-5,30; молотое стекло 6,30-9,70; жидкое стекло 1,25-1,29; древесные опилки 1,90-4,40; пластификатор 0,10-0,20; портландцемент 4,25-4,80; пена 0,30-0,40; вода 30,10-32,60 [см. патент России №2349563 по классу С04В 38/02, опубликованный 20.03.2009 г. в Бюл. №8].

Основным недостатком этого способа получения пенокерамики и изделий из нее является необходимость использования многокомпонентных смесей реагентов, некоторые из которых еще нуждаются в предварительной подготовке, например пена. Большое количество компонентов, как известно, ставит в высокую зависимость возможность реализации способа от них: если бы хотя одного из них не будет для приготовления смеси, способ осуществить невозможно. Кроме того, в состав смеси входят некоторые относительно дорогостоящие компоненты, что автоматически приводит к росту стоимости готовых изделий.

Вторым существенным недостатком известного способа получения пенокерамики и изделий из нее является высокая длительность процесса изготовления изделий из-за наличия операции сушки отформованных образцов при определенной температуре. Кроме того, способ предусматривает использование большого количества дорогостоящих жаростойких форм для формовки образцов, что еще в большей мере повышает себестоимость пенокерамических изделий.

Третьим существенным недостатком известного способа получения пенокерамики и изделий из нее следует считать его экологически загрязняющим из-за выгорания некоторых компонентов, например древесных опилок. Продукты выгорания попадают в окружающую среду и загрязняют ее.

В основу изобретения поставлена задача упрощения технологии получения пенокерамики с одновременным сокращением времени и стоимости изготовления изделий и получения экологически чистого процесса за счет уменьшения и изменения компонентов в смеси, изменения технологии вспучивания и стабилизации формы полуфабрикатов путем использования в смеси водного раствора силиката натрия или калия и воздействием на них сверхвысокочастотным электромагнитным излучением, повышение прочности изделий, полученных из пенокерамики.

Изобретение иллюстрируется рис.1 и 2.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе получения пенокерамики и изделий из нее, включающем перемешивание глинистого сырья или смеси глинистого сырья и наполнителя со вспенивающим и стабилизирующим форму агентом, формирование и обжиг изделий, согласно предложению в качестве вспенивающего и стабилизирующего форму агента используют водный раствор силиката натрия или калия плотностью 1350 кг/м3, а на полученную смесь воздействуют сверхвысокочастотным электромагнитным излучением с частотой поглощения водой указанного излучения до образования вспученной массы, которую пропускают через отверстие, для получения изделий заданной отверстием формы, ее отвердение, при следующем соотношении компонентов, мас.%: глинистое сырье 55-60, указанный водный раствор силиката 40-45.

Для получения предложенной пенокерамики и изделий из нее в качестве глинистого сырья используется любая глина (в примерах, например, красная кирпичная глина) и суглинки из любого месторождения или смесь глины и наполнителя (например, строительный песок или измельченные породные отходы обогащения углей) в соотношении до 50% массы наполнителя к массе глины, и водный раствор силиката натрия (жидкое стекло по ГОСТ 13078-81), который представляет собой густую жидкость желтого или серого цвета без механических включений и примесей.

Предложенную пенокерамическую смесь готовят следующим образом: смеситель заполняют глиной или смесью глины и наполнителя и водным раствором силиката натрия или калия в указанных выше границах (в мас.%) и тщательно перемешивают до образования однородной массы полужидкой консистенции. При необходимости получения более жидкой консистенции в эту массу можно добавлять воду. Подготовленную таким образом полужидкую массу гранулируют (хотя это и не обязательно) путем продавливания массы через матрицу с фильерами - пластину с многочисленными отверстиями. Далее полученный гранулят подвергают воздействию сверхвысокочастотного электромагнитного излучения с частотой поглощения водой указанного излучения. Такая частота находится в пределах 0,9-15 ГГц (в примерах, например, 2,5 ГГц). Под воздействием указанного излучения гранулы полужидкой массы разогреваются до температуры примерно 150°С. При этом вода в водном растворе силиката натрия или калия превращается в пар, а масса вспучивается и внутри нее образуются поры. Разогрев полужидкой массы с использованием сверхвысокочастотного электромагнитного излучения позволяет равномерно воздействовать теплом на всю массу (что на поверхности, что в середине), что способствует однородному порообразованию во всем объеме полуфабриката. К тому же вышеуказанные силикаты натрия или калия являются хорошими стабилизаторами формы вспученной массы, что исключает необходимость введения в смесь дополнительных компонентов, препятствующих осадке вспученной массы. Этот процесс может (при необходимости) осуществляться непрерывно. Вспенивание (вспучивание) и отвердение происходит со скоростью 9 см3/сек при воздействии на массу сверхвысокочастотным электромагнитным излучением мощностью 6 кВт.

Полученную таким образом еще пластичную вспученную массу далее пропускают через отверстие необходимой формы (например, отверстие имеет форму прямоугольника с размерами, совпадающими с размерами сечения обычного кирпича или строительного блока с пустотами) с одновременным ее прогреванием до отвердения. Далее, сформированный таким образом твердый «бесконечный» пористый «стержень» обрезается до необходимой длины размера - полуфабриката, который потом обжигают по обычной технологии, например, при температуре 950-1050°С, до образования пенокерамики. Длительность обжига зависит от вида используемой глины и находится в пределах 10-12 часов. Твердое состояние полуфабрикатов позволяет при обжиге не использовать специальные формы из жаростойкого материала. Предложенный способ позволяет получать пенокерамику с плотностью от 650 кг/м3 вплоть до плотности сплошной керамики. Плотность пенокерамики и размер пор определяются количеством раствора силиката, вводимого в смесь.

Предложенное техническое решение, по физическому явлению, относится к способу вспучивания - низкотемпературному газообразованию, может быть использовано практически в любом производстве керамических кирпичей для изготовления конструкционно-теплоизоляционных пенокерамических изделий, применяемых в строительстве жилых объектов, промышленных и общественных зданий.

Предложенное техническое решение (пенокерамика) проверено на практике, состоит из обычных и известных материалов, технология изготовления изделий не содержит никаких операций или оборудования, которые невозможно было бы воспроизвести на современном этапе развития производства, в частности производства строительных материалов, следовательно, приемлемо для промышленного применения, имеет определенные преимущества перед известными пенокерамическими изделиями из-за предложенного изменения состава смеси и вида энергетического воздействия на нее, что подтверждает достижение технического результата заявляемого объекта, в известных источниках информации не обнаружено подобных способов получения пенокерамических материалов и технологии изготовления из них изделий с отмеченными в предложении существенными признаками, а потому считается таковым, что может получить правовую охрану.

В таблице приведены составы для получения пенокерамики.

Компоненты Состав, мас.%: 1 2 3 4 Красная глина 55 57 59 60 Наполнитель: строительный песок - 27,5 (от массы глины) - измельченные отходы обогащения углей - - - 30 (от массы глины) Водный раствор силиката натрия плотностью 1350 кг/м3 45 - 41 - Водный раствор силиката калия плотностью 1350 кг/м3 - 43 - 40 Прочность, кг/см2 75,2 77,46 70,23 71,5 Теплопроводность, Вт/м·°C 0,148 0,151 0,171 0,162

К техническим преимуществам предложенного технического решения по сравнению с прототипом можно отнести следующее:

- уменьшение количества компонентов в композиции пенокерамики за счет того, что в качестве стабилизатора формы и одновременно порообразователя использован водный раствор силиката натрия или калия;

- использование в составе смеси простых и распространенных во всем мире исходных материалов;

- однородность пористой структуры пенокерамики по всему объему за счет того, что прогревание полужидкой массы происходит под воздействием сверхвысокочастотного электромагнитного излучения с частотой поглощения водой указанных волн;

- непрерывная технология производства пористых полуфабрикатов необходимой геометрической формы за счет того, что пористая масса локально вспучивается и отвердевает в нужном месте под воздействием указанного излучения;

- простота изменения плотности пенокерамики и размеров в ней пор путем изменения количества водного раствора силиката в составе;

- нет необходимости в парке дорогостоящих форм, поскольку пористая масса имеет определенную форму и отвердевает еще до операции обжига;

- уменьшение энергозатрат для изготовления пенокерамических изделий за счет отсутствия длительной операции предварительной сушки полуфабрикатов.

Социальный эффект от использования предложенного технического решения в сравнении с использованием прототипа получают за счет применения экологически чистого производства, поскольку в процессе вспучивания массы выделяется только водяной пар.

Экономический эффект от внедрения предложенного технического решения в сравнении с использованием прототипа получают за счет снижения себестоимости изготовления изделий из пенокерамики в результате непрерывности технологии, уменьшения количества ингредиентов и отсутствия парка форм из дорогостоящих жаропрочных материалов.

После описания предложенной пенокерамики и способа ее получения и изготовления из нее изделий специалистам в данной отрасли знаний должно быть очевидным, что все вышеописанное является лишь иллюстративным, а не ограничительным, будучи представленным данным примером. Многочисленные возможные модификации форм изделий, изменения температурного режима обработки, могут изменяться в зависимости от последних достижений науки и техники и, понятно, находятся в пределах объема одного из обычных и естественных подходов в данной отрасли знаний, и рассматриваются таковыми, что находятся в пределах объема предложенного технического решения, а потому уже не требуют никакого творческого подхода от конструкторов и инженеров, следовательно, не могут считаться результатами их творческой деятельности или новыми объектами интеллектуальной собственности, отвечающими защите охранительными документами.

Похожие патенты RU2469979C2

название год авторы номер документа
Устройство для микроволнового вспучивания глинистых заготовок 2017
  • Крутов Юрий Михайлович
  • Первушин Роман Олегович
  • Хуако Аслан Юсуфович
RU2698786C2
ВСПЕНЕННЫЙ ГЕЛЬ КРЕМНЕЗЕМА, ПРИМЕНЕНИЕ ВСПЕНЕННОГО ГЕЛЯ КРЕМНЕЗЕМА В КАЧЕСТВЕ ОГНЕТУШАЩЕГО СРЕДСТВА И ЗОЛЬ-ГЕЛЬ СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2015
  • Абдурагимов Иосиф Микаелевич
  • Виноградов Александр Валентинович
  • Виноградов Владимир Валентинович
  • Куприн Геннадий Николаевич
  • Куприн Денис Сергеевич
  • Серебряков Евгений Александрович
RU2590379C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВСПЕНЕННЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ 2012
  • Увайсов Шамиль Увайсович
RU2517133C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОКЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ 2007
  • Габидуллин Махмуд Гарифович
  • Хузагарипов Айдар Габдулахатович
RU2349563C2
СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕНОКЕРАМИКИ 2004
  • Галаган Константин Викторович
  • Маштаков Александр Филиппович
  • Черных Виктор Федорович
  • Линьков Артем Владимирович
RU2273621C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕНОКЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ 2004
  • Галаган К.В.
  • Черных В.Ф.
  • Маштаков А.Ф.
RU2251540C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОСТЕКЛЯННЫХ ИЗДЕЛИЙ 2010
  • Капустинский Николай Николаевич
  • Кетов Петр Александрович
  • Кетов Юрий Александрович
RU2453510C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО И УТЕПЛИТЕЛЬНОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ИЗДЕЛИЙ 2009
  • Халухаев Гелани Асманович
  • Кондратенко Александр Николаевич
  • Кривобородов Юрий Романович
RU2448065C2
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СТЕКЛОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЕНОМАТЕРИАЛОВ 2010
  • Черепанов Борис Степанович
  • Черепанов Андрей Борисович
  • Долманов Игорь Николаевич
  • Винжегин Юрий Маратович
  • Шульженко Михаил Васильевич
  • Винокур Эрнст Иосифович
RU2451000C1
СОСТАВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПЕНОКЕРАМИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА 2006
  • Александров Юрий Арсентьевич
  • Цыганова Елена Ивановна
  • Шекунова Валентина Михайловна
  • Диденкулова Ирина Ивановна
RU2345973C2

Иллюстрации к изобретению RU 2 469 979 C2

Реферат патента 2012 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОКЕРАМИКИ И ИЗДЕЛИЙ ИЗ НЕЕ

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, главным образом к получению пенокерамики, и может быть использовано для различных изделий для строительства эффективных конструкций жилых, промышленных и общественных зданий и других строительных объектов, а также для изготовления изделий декоративного назначения для устройства ландшафта местности и иных целей. В способе получения пенокерамики и изделий из нее, включающем перемешивание глинистого сырья или смеси глинистого сырья и наполнителя со вспенивающим и стабилизирующим форму агентом, формирование и обжиг изделий, в качестве вспенивающего и стабилизирующего форму агента используют водный раствор силиката натрия или калия плотностью 1350 кг/м3, а на полученную смесь воздействуют сверхвысокочастотным электромагнитным излучением с частотой поглощения водой указанного излучения до образования вспученной массы, которую пропускают через отверстие, для получения изделий заданной отверстием формы, ее отвердение, при следующем соотношении компонентов, мас.%: глинистое сырье 55-60, указанный водный раствор силиката 40-45. Технический результат - повышение прочности изделий из пенокерамики, упрощение технологии их получения, получение экологически чистого производства. 1 табл., 2 ил.

Формула изобретения RU 2 469 979 C2

Способ получения пенокерамики и изделий из нее, включающий перемешивание глинистого сырья или смеси глинистого сырья и наполнителя со вспенивающим и стабилизирующим форму агентом, формирование и обжиг изделий, отличающийся тем, что в качестве вспенивающего и стабилизирующего форму агента используют водный раствор силиката натрия или калия плотностью 1350 кг/м3, а на полученную смесь воздействуют сверхвысокочастотным электромагнитным излучением с частотой поглощения водой указанного излучения до образования вспученной массы, которую пропускают через отверстие, для получения изделий заданной отверстием формы, ее отвердение, при следующем соотношении компонентов, мас.%: глинистое сырье 55-60, указанный водный раствор силиката 40-45.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2469979C2

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОКЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ 2007
  • Габидуллин Махмуд Гарифович
  • Хузагарипов Айдар Габдулахатович
RU2349563C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЕНОКЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ 2004
  • Галаган К.В.
  • Черных В.Ф.
  • Маштаков А.Ф.
RU2251540C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМОСИЛИКАТНОГО ПОРИСТОГО МАТЕРИАЛА 2002
  • Головенков А.В.
  • Козликов В.Л.
  • Маркевич М.А.
RU2197423C1
МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТОГО СИЛИКАТНОГО МАТЕРИАЛА ПОД ДЕЙСТВИЕМ СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 1998
  • Брыков С.И.
  • Бусыгин В.М.
  • Валеев Р.Г.
  • Гайсин Л.Г.
  • Галимов К.С.
  • Закиров Ф.А.
  • Корнеев В.И.
  • Мочалов Н.А.
  • Мухаметов И.Х.
  • Поддубный Ю.А.
  • Тихонова Т.Д.
  • Федурин А.А.
RU2134669C1
Формовочная композиция 1986
  • Ганс-Вернер Энгельс
  • Карлгейнц Нойшеффер
  • Пауль Шпильау
SU1838273A3
Электрод-инструмент для электрической обработки сквозных отверстий 1980
  • Носуленко Виктор Иванович
  • Запорожченко Виталий Сергеевич
  • Олененко Владимир Николаевич
SU1007892A1
ЛУНДИНА М.Г
Добавки в шихту при производстве керамических стеновых материалов
- М.: ВНИИЭСМ, 1974, с.5, 70, 79, 83.

RU 2 469 979 C2

Авторы

Крутов Юрий Михайлович

Гаврилюк Александр Юрьевич

Даты

2012-12-20Публикация

2010-07-22Подача