Способ получения пеностекла

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Гомельский государственный технический университет имени П.О.Сухого(72) Авторы Бойко Андрей Андреевич Гришкова Елена Ивановна Шабловский Ярослав Олегович Подденежный Евгений Николаевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Гомельский государственный технический университет имени П.О.Сухого(57) Способ получения пеностекла, включающий приготовление порошкообразной смеси стеклобоя и метасиликата натрия, добавление в нее воды, нагревание и вспенивание, отличающийся тем, что порошкообразную смесь готовят при следующем соотношении компонентов, мас.стеклобой 60-70 метасиликат натрия 30-40,воду добавляют до влажности 5-20 , перед нагреванием полученную смесь укладывают в форму. Изобретение относится к области производства строительных материалов, а именно к производству теплоизоляционных материалов. Известен промышленный способ получения пеностекла 1. Порошок стекольного сырья смешивают с размолотым углеродным пенообразователем (сажа, антрацит, кокс), засыпают в формы и направляют в печь, где после нагрева в течение 1-1,5 ч до температуры 820-850 С производится вспенивание в течение 0,5-1,5 ч. После этого в течение 1520 мин температуру понижают до 600 С и далее стабилизируют в течение 20-40 мин. Затем пеностекольные блоки извлекают из форм и помещают в печь отжига, где в течение 816 часов охлаждают со скоростью 0,6-1,5 С/мин. Недостатками этого способа являются длительный (до 20 ч) производственный цикл и применение углеродных пенообразователей, снижающих экологическую безопасность материала и исключающих возможность его применения для внутренней отделки жилых и служебных помещений. Известен способ получения пеностекла, включающий смешивание размолотых боя оконного (или тарного) стекла и наполнителя, состоящего из известняка (мела) и высококремнеземистых глин, при следующем соотношении компонентов, мас.известняк(мел) - 1,5-2, глина - 4,5-6,0, бой стекла - остальное 2. Вспенивание шихты проводят в электрической печи сопротивления, вводя в нее форму с шихтой после предварительного 11711 1 2009.04.30 нагрева до 500-550 С и подбирая скорость нагрева формы так, чтобы время нагрева до максимальной температуры составило 1-1,5 ч. После выдержки в течение 5-20 мин при температуре вспенивания (720-750 С) форму вынимают из печи, выдерживают на воздухе 5-10 мин и раскрывают, а пеностеклянный блок охлаждают в печи отжига от 600 до 30 С со скоростью 0,7-1,0 С/мин. Недостатками указанного способа являются длительный (до 24 ч) производственный цикл и применение смеси известняка с глиной в качестве пенообразователя, т.к. использование глин с заведомо неизвестным точно составом исключает возможность получения пеностекла с воспроизводимыми характеристиками. Известен способ получения пеностекла 3, включающий смешивание тонкоизмельченных пеносиликата и минерального наполнителя (стеклобой, минеральная вата, асбест,мел, глины, цеолитовые породы) с водным раствором метасиликата натрия плотностью 1,43-1,48 г/см 3, насыщенным водным раствором сахара и олеиновой кислотой. После перемешивания в течение 10-15 мин смесь подают в шнековый гранулятор, из которого она выходит в виде жгутов диаметром 5-10 мм. Для предотвращения взаимного слипания жгуты на выходе из гранулятора обдувают горячим воздухом (температура 150 - 350 С) и одновременно опудривают тонкоизмельченным пеносиликатом. Полученный материал подсушивают в течение 2 ч при комнатной температуре либо в сушилке при температуре до 100 С в течение 30 мин, а затем после отделения от опудривающего слоя укладывают в форму для вспучивания. Вспучивание производят при температуре 450-500 С в течение 30-80 мин нагревом в термической либо СВЧ печи. Недостатками этого способа являются его чрезмерная сложность и неоправданно высокая себестоимость получаемого пеностекла, обусловленная использованием насыщенного раствора сахара в смеси с олеиновой кислотой. Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ получения пеностекла 4. Согласно способу-прототипу, готовят порошкообразную смесь стекла, силиката натрия и газообразователя, затворяют ее водой до образования пасты, полученную пасту нагревают со скоростью 5-10 град/мин до температуры 750-850 С, выдерживают при этой температуре 4-5 ч и охлаждают в печи. Недостатками указанного способа являются значительная (свыше 7 ч) длительность технологического процесса и применение углеродных пенообразователей, снижающее экологическую безопасность материала и исключающее возможность его применения для внутренней отделки жилых и служебных помещений. Задачей настоящего изобретения является упрощение и удешевление способа производства пеносиликатного материала при одновременном повышении его экологической безопасности за счет отказа от применения углеродных пенообразователей. Поставленная задача решается тем, что в способе получения пеностекла, включающем приготовление порошкообразной смеси стеклобоя и метасиликата натрия, добавление в нее воды, нагревание и вспенивание, согласно изобретению, порошкообразную смесь готовят при следующем соотношении компонентов, мас.стеклобой 60-70 метасиликат натрия 30-40,воду добавляют до влажности 5-20 , а полученную смесь перед нагреванием укладывают в форму. Варьирование долевого содержания метасиликата натрия в сухой шихте от 30 до 40 мас.позволяет варьировать диаметр пор пеностекла от 0,5 мм до 3,5 мм, тем самым варьируя коэффициент теплопроводности материала от 86 до 34 мВт/(мК). При содержании в сухой шихте свыше 40 мас.метасиликата натрия получаемое пеностекло обладает низкой прочностью. При содержании в сухой шихте менее 30 мас.метасиликата натрия, а также при влажности шихты перед укладкой в формы менее 5 вспенивание не происходит. 11711 1 2009.04.30 При влажности шихты перед укладкой в формы более 20 при нагреве шихты происходит ее расслоение на пласты. Предлагаемый способ осуществляли следующим образом. Смесь стеклобоя и сухого метасиликата натрия 23 (ТУ 6-09-5337-87) размалывают в шаровой мельнице, просеивают через сито с диаметром ячейки не более 100 мкм,засыпают в механическую мешалку и добавляют в барабан мешалки воду в количестве,обеспечивающем влажность смеси от 5 до 20 . После перемешивания в течение 15 мин шихту выкладывают в металлическую форму, внутренние стенки которой предварительно покрывают алюминиевой фольгой или раствором глины во избежание прилипания пеностекла к форме. Форму с шихтой выдерживают в течение 1-1,5 ч при температуре 70 С, а затем нагревают со скоростью 400 С/час до 700 С и выдерживают в печи 20 мин. После этого остужают печь до температуры не выше 200 С и вынимают пеностекло из формы. Весь цикл производства пеностекла занимает до 3 ч. Приведем примеры реализации заявляемого способа. Пример 1. Смешивают 70 г боя тарного стекла и 30 г сухого метасиликата натрия. Смесь размалывают в шаровой мельнице, просеивают через сито с диаметром ячейки не более 100 мкм, засыпают в механическую мешалку и добавляют в барабан мешалки воду в количестве, обеспечивающем влажность смеси от 5 до 20 . После перемешивания в течение 15 мин шихту выкладывают в металлическую форму, внутренние стенки которой предварительно покрывают алюминиевой фольгой или раствором глины, выдерживают шихту в форме 1-1,5 ч при температуре 70 С, а затем со скоростью 400 С/ч нагревают до 700 С. При этой температуре форму выдерживают в печи 20 мин, после чего остужают печь до температуры не выше 200 С и вынимают пеностекло из формы. Получают пеностекло светло-зеленого цвета. Характеристики пеностекла приведены в таблице. Пример 2. Смешивают 67 г боя листового стекла и 33 г сухого метасиликата натрия. Смесь размалывают в шаровой мельнице, просеивают через сито с диаметром ячейки не более 100 мкм,засыпают в механическую мешалку и добавляют в барабан мешалки воду в количестве,обеспечивающем влажность смеси от 5 до 20 . После перемешивания в течение 15 мин шихту выкладывают в металлическую форму, внутренние стенки которой предварительно покрывают алюминиевой фольгой или раствором глины, выдерживают шихту в форме 11,5 часа при температуре 70 С, а затем со скоростью 400 С/час нагревают до 800 С. При этой температуре форму выдерживают в печи 20 мин, после чего остужают печь до температуры не выше 200 С и вынимают пеностекло из формы. Получают пеностекло светложелтого цвета. Характеристики пеностекла приведены в таблице. Пример 3. Смешивают 66 г боя листового стекла и 34 г сухого метасиликата натрия. Смесь размалывают в шаровой мельнице, просеивают через сито с диаметром ячейки не более 100 мкм, засыпают в механическую мешалку и добавляют в барабан мешалки воду в количестве, обеспечивающем влажность смеси от 5 до 20 . После перемешивания в течение 15 мин шихту выкладывают в металлическую форму, внутренние стенки которой предварительно покрывают алюминиевой фольгой или раствором глины, выдерживают шихту в форме 1-1,5 ч при температуре 70 С, а затем со скоростью 400 С/ч нагревают до 750 С. При этой температуре форму выдерживают в печи 20 мин, после чего остужают печь до температуры не выше 200 С и вынимают пеностекло из формы. Получают пеностекло белого цвета. Характеристики пеностекла приведены в таблице. Пример 4. Смешивают 60 г боя тарного стекла и 40 г сухого метасиликата натрия. Смесь размалывают в шаровой мельнице, просеивают через сито с диаметром ячейки не более 3 11711 1 2009.04.30 100 мкм, засыпают в механическую мешалку и добавляют в барабан мешалки воду в количестве, обеспечивающем влажность смеси от 5 до 20 . После перемешивания в течение 15 мин шихту выкладывают в металлическую форму, внутренние стенки которой предварительно покрывают алюминиевой фольгой или раствором глины, выдерживают шихту в форме 1-1,5 ч при температуре 70 С, а затем со скоростью 400 С/ч нагревают до 750 С. При этой температуре форму выдерживают в печи 20 мин, после чего остужают печь до температуры не выше 200 С и вынимают пеностекло из формы. Получают пеностекло светло-зеленого цвета. Характеристики пеностекла приведены в таблице. Пример 1 2 3 4 Таким образом, заявленный способ изготовления пеностекла позволяет упростить его производство, обеспечивая при этом получение легкого и экологически безопасного пеносиликатного материала с низкой теплопроводностью и стандартными механическими характеристиками. Применяя формы различной конфигурации, можно получать пеностекло в виде блоков, пластин, дисков и т.д. Источники информации 1. Демидович Б.К. Производство и применение пеностекла. - Мн. Наука и техника,1972. - С. 95. 2. Патент 2149146 С 1, 2000. 3. Патент 2173674 С 2, 2001. 4. Патент 2167112 С 1, 2001. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4