Способ производства огнестойкого прозрачного слоистого элемента и устройство для его реализации

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ОГНЕСТОЙКОГО ПРОЗРАЧНОГО СЛОИСТОГО ЭЛЕМЕНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ(71) Заявители Ляпин Али Ибрагимович Ляпин Руслан Алиевич(72) Авторы Ляпин Али Ибрагимович Ляпин Руслан АлиевичСай Джанфранко(73) Патентообладатели Ляпин Али Ибрагимович Ляпин Руслан Алиевич(57) 1. Способ производства огнестойкого прозрачного слоистого элемента, включающий соединение, по меньшей мере, двух прозрачных несущих элементов, располагаемых обособленно друг против друга и способных образовать между собой, по меньшей мере, одну герметично уплотненную промежуточную полость, приготовление прозрачной текучей смеси водного раствора силиката щелочного металла и коллоидного кремнезема, наполнение промежуточной полости смесью и полимеризацию смеси внутри промежуточной полости, отличающийся тем, что при приготовлении смеси подачу потоков водного раствора силиката щелочного металла и коллоидного кремнезема, смешивание, дегазацию и отбор части воды в паровой фазе осуществляют при облучении электромагнитным излучением с частотой до 30 ГГц и мощностью 0,6-4,5 кВт. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что готовят смесь плотностью более 1300 кг/м 3,содержащую кремнезема более 20 мас. . 10677 1 2008.06.30 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обеспечивают согласование мощности электромагнитного излучения в пределах 0,6-4,5 кВт с величинами расходов исходных компонентов и самой смеси до 510-5 м 3/с и величиной разряжения до 3 кПа, создаваемого для дегазации и частичного отбора воды в паровой фазе. 4. Способ по п. 1 или 3, отличающийся тем, что потоки исходных компонентов смеси и поток самой смеси подвергают ультразвуковому воздействию с частотой до 1 МГц и мощностью до 2 кВт. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при наполнении промежуточной полости смесью соединенные прозрачные несущие элементы подвергают нагреву и ультразвуковому воздействию. 6. Устройство для производства огнестойкого прозрачного слоистого элемента способом по п. 1, содержащее камеру низкого давления, снабженную средствами, способными поддерживать соединенные прозрачные несущие элементы, камеру, имеющую, по меньшей мере, один источник электромагнитного излучения, снабженную контейнером для приготовления прозрачной текучей самотвердеющей смеси, имеющим три сопряженных сегмента, обеспечивающих однородное предварительное облучение потоков исходных компонентов смеси на первом сегменте, смешивание потоков при одновременном облучении на втором сегменте и отбор части воды в паровой фазе от потока смеси при одновременном облучении на третьем сегменте, систему дегазации и отбора части воды в паровой фазе, соединенную с контейнером для приготовления смеси, двумя контейнерами для исходных компонентов смеси и камерой низкого давления, и систему перекачки, подключенную к контейнерам для исходных компонентов смеси, контейнеру для приготовления смеси и средствам поддержки соединенных прозрачных несущих элементов. 7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что системы дегазации и частичного отбора воды в паровой фазе и перекачки снабжены контролирующими средствами и средствами регулирования. 8. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что дополнительно снабжено источником ультразвука с частотой до 1 МГц и мощностью до 2 кВт для воздействия на потоки исходных компонентов смеси и поток самой смеси. 9. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что камера низкого давления дополнительно снабжена средствами нагрева и ультразвукового воздействия на соединенные прозрачные несущие элементы. Изобретение касается способа и устройства для производства огнестойкого, прозрачного, слоистого элемента, включающего, по крайней мере, два прозрачных несущих элемента, между которыми расположен защитный слой из отвержденной смеси водного раствора силиката щелочного металла и коллоидного кремнезема. Оно может использоваться для производства огнестойких, прозрачных, слоистых панелей. В частности, может применяться для изготовления огнестойких окон и дверей. Известен способ производства прозрачного термостойкого элемента, который включает следующие шаги объединение щелочного силиката с отвердителем корректировка количеств щелочного силиката и отвердителя так, чтобы мольное отношение двуокиси кремния к окисям щелочного металла было большее, чем 41 введение полученной текучей композиции в полость между двумя прозрачными несущими элементами впоследствии, без сушки, позволяя композиции, при сохранении всего начального содержания воды, твердеть, чтобы формировать твердый слой полисиликата без высыхания 1. Однако этот способ не решает технологические проблемы приготовления прозрачных,самотвердеющих, водных композиций силиката щелочного металла с содержанием 2,больше чем 20 . Для получения самотвердеющей композиции с большим (до 60 ) содержанием воды, указанный способ включает применение дополнительного отвердителя и 2 10677 1 2008.06.30 других добавок. Эти добавки могут ухудшать такие эксплуатационные свойства прозрачного теплозащитного элемента, как прозрачность, показатель преломления и восприимчивость к ультрафиолетовой радиации. Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению являются способ и установка для производства теплостойких, прозрачных, слоистых элементов, включающие следующие шаги смешивание, в контейнере,водного раствора щелочного полисиликата с коллоидным кремнеземом, диспергированным в воде, с последующим формированием вспучивающейся жидкой смеси по крайней мере, одно первое облучение названной вспучивающейся жидкой смеси посредством электромагнитного излучения с частотой меньше чем 30 ГГц дегазация названной вспучивающейся жидкой смеси с экстракцией, по крайней мере, части воды в паровой фазе введение названной вспучивающейся жидкой смеси в полость между двумя прозрачными листами. Установка включает следующие части средства крепления, предназначенные поддерживать два или больше параллельных, прозрачных слоя, которые располагаются друг от друга так, чтобы образовать, по крайней мере, одну герметично уплотненную камеру для жидкостей по крайней мере, один контейнер, предназначенный для водного раствора щелочного полисиликата и коллоидного кремнезема, диспергированного в воде по крайней мере, один источник электромагнитного излучения, способный облучать названную жидкую смесь средства циркуляции для передачи названной жидкой смеси от названного контейнера до названной камеры через названные средства крепления средства дегазации 2. Однако в указанных способе и устройстве не полностью решены проблемы экономичности и улучшения эксплуатационных свойств жаростойких, прозрачных, слоистых элементов. Облучению электромагнитным излучением подвергается смесь, предварительно приготовленная в контейнере, которая затем перекачивается из этого контейнера для заполнения в полость между двумя прозрачными листами. В то же время известно, что облучение непрерывных потоков вещества является более экономичным и технологичным. Кроме того, для приготовления вспучивающейся композиции в известном способе используются жидкий щелочной полисиликат и коллоидный раствор кремнезема, доступные на рынке. Свойства раствора силиката так же, как коллоидного кремнезема, изменяются с течением времени. Трудно получить прозрачную, самотвердеющую, текучую композицию силиката без предварительного облучения. Воспроизводимость эксплуатационных свойств теплостойкого, прозрачного, слоистого элемента будет незначительной. Кроме того, велик риск разрушения предварительно собранного стратифицированного элемента, если в полости между несущими элементами создано низкое давление. Основной задачей настоящего изобретения является создание технологичного и экономичного способа и устройства для производства огнестойкого, прозрачного, слоистого элемента требуемых размеров и пространственных форм с защитным слоем, который содержит кремнезем больше чем 20 по весу имеет плотность больше чем 1300 кг/м 3 и прозрачность больше чем 85 из дешевых и доступных на рынке материалов. Кроме того, задачей изобретения является экономичный и технологичный способ для производства огнестойкого, прозрачного, слоистого элемента, в котором устранен риск разрушения несущих элементов на стадии заполнения полостей. Указанные задачи достигаются тем, что в способе производства огнестойкого, прозрачного, слоистого элемента, включающего соединение, по меньшей мере, двух прозрачных несущих элементов, располагаемых обособленно друг против друга и способных образовать между собой, по меньшей мере, одну герметично уплотненную промежуточную полость, приготовление прозрачной, текучей смеси водного раствора силиката щелочного металла и коллоидного кремнезема, наполнение промежуточной полости смесью и полимеризацию смеси внутри промежуточной полости, согласно изобретению, при приготовлении прозрачной, текучей, самотвердеющей смеси подачу потоков водного раствора 3 10677 1 2008.06.30 силиката щелочного металла и коллоидного кремнезема, смешивание, дегазацию и отбор части воды в паровой фазе осуществляют при облучении электромагнитным излучением с частотой до 30 ГГц и мощностью 0,6-4,5 кВт. Допустимо, чтобы в способе, согласно изобретению, приготовленная смесь имела плотность более 1300 кг/м 3 и содержала кремнезема более 20 мас. . Допустимо также, чтобы в способе, согласно изобретению, обеспечивалось бы согласование мощности электромагнитного излучения в пределах 0,6-4,5 кВт с величинами расходов исходных компонентов и самой смеси до 510-5 м 3/с и величиной разряжения до 3 кПа, создаваемого для дегазации и частичного отбора воды в паровой фазе. Допустимо также, чтобы в способе, согласно изобретению, потоки исходных компонентов смеси и поток самой смеси подвергался бы ультразвуковому воздействию с частотой до 1 МГц и мощностью до 2 кВт. Допустимо также, чтобы в способе, согласно изобретению, при наполнении промежуточной полости смесью, соединенные прозрачные несущие элементы подвергались бы нагреву и ультразвуковому воздействию. Указанные задачи достигаются также тем, что в устройстве для реализации способа производства огнестойких, прозрачных, слоистых элементов, содержащем камеру низкого давления, снабженную средствами, способными поддерживать соединенные прозрачные несущие элементы, камеру, имеющую, по меньшей мере, один источник электромагнитного излучения, согласно изобретению, камера снабжена контейнером для приготовления прозрачной, текучей, самотвердеющей смеси, имеющим три сопряженных сегмента, обеспечивающих однородное предварительное облучение потоков исходных компонентов смеси на первом сегменте, смешивание потоков при одновременном облучении на втором сегменте и отбор части воды в паровой фазе от потока смеси при одновременном облучении на третьем сегменте, система дегазации и отбора части воды в паровой фазе соединена с контейнером для приготовления смеси, двумя контейнерами для исходных компонентов смеси и камерой низкого давления, система перекачки подключена к контейнерам для исходных компонентов смеси, контейнеру для приготовления смеси и средствам поддержки соединенных прозрачных несущих элементов. Целесообразно, чтобы в устройстве, согласно изобретению, системы дегазации и частичного отбора воды в паровой фазе и перекачки были бы снабжены контролирующими средствами и средствами регулирования. Целесообразно также, чтобы устройство, согласно изобретению, было бы дополнительно снабжено источником ультразвука с частотой до 1 МГц и мощностью до 2 кВт для воздействия на потоки исходных компонентов смеси и поток самой смеси. Целесообразно также, чтобы устройство, согласно изобретению, дополнительно было бы снабжено средством нагрева и ультразвукового воздействия на соединенные прозрачные несущие элементов. Для производства огнестойкого, прозрачного, слоистого элемента готовится раствор силиката и коллоидного кремнезема, свойства которого изменяются с течением времени. Трудно получить прозрачную, самотвердеющую, текучую композицию силиката без предварительного облучения ее исходных компонентов. Без такого облучения воспроизводимость эксплуатационных свойств теплостойкого, прозрачного, слоистого элемента будет незначительной. Эксплуатационные свойства смеси и огнестойкого элемента в целом определяются концентрацией кремнезема. Смесь, имеющая плотность более 1300 кг/м 3 и содержащая кремнезема более 20 мас. , в результате полимеризации превращается в достаточно твердый гель, обеспечивающий огнестойкость и несущую способность огнестойкого, прозрачного слоистого элемента. Требуемые свойства приготовленной смеси и полученного из нее защитного слоя обеспечиваются согласованием мощности электромагнитного излучения в пределах 0,64 10677 1 2008.06.30 4,5 кВт с величинами расходов исходных компонентов смеси и самой смеси до 510-5 м 3/с на сегментах контейнера и величиной разряжения до 3 кПа, создаваемого для дегазации и частичного отбора воды в паровой фазе. Потоки исходных компонентов смеси и поток самой смеси подвергают ультразвуковому воздействию с частотой до 1 МГц и мощностью до 2 кВт, чтобы регулировать перемешивание и дегазацию. Ультразвуковая обработка потоков исходных компонентов смеси и потока самой смеси в процессе ее приготовления предпочтительна при частотах от 0,2 МГц до 1 МГц и мощности до 0,5 кВт. В то же время озвучивание соединенных несущих элементов во время заполнения полостей предпочтительно при частотах от 20 кГц до 50 кГц и мощности до 2 кВт. Устройство для реализации способа включает контейнеры для исходных компонентов,контейнер для приготовления смеси. Система дегазации и частичного отбора воды и система перекачки включают контролирующие средства и средства регулирования, обеспечивающие заданное разряжение в контейнерах для исходных компонентов, контейнере для приготовления смеси, камере низкого давления и расходы в требуемых пределах. Средства нагрева, предназначенные для подогрева соединенных несущих элементов с целью предварительной дегазации и чтобы избежать температурного удара на стадии заполнения промежуточной полости приготовленной смесью. Кроме того, средства поддержки несущих элементов обеспечивают одинаковое давление в промежуточной полости несущих элементов и вне его. В результате устранен риск разрушения несущих элементов во время наполнения названной полости названной смесью в условиях низкого давления. Далее особенности и преимущества изобретения будут более понятны из детального описания предпочтительного, но не исключительного, варианта реализации способа и установки для изготовления огнестойкого, прозрачного, слоистого элемента. На фигуре изображена функциональная схема устройства, на котором реализуется способ для производства огнестойкого, прозрачного, слоистого элемента. Устройство для реализации способа производства огнестойких, прозрачных, слоистых элементов содержит контейнеры 1, 2 для исходных компонентов смеси, камеру 4 для приготовления текучей смеси, снабженную контейнером 3 для приготовления смеси, который имеет сегменты 19, 20, 21, обеспечивающие однородное предварительное облучение потоков исходных компонентов на первом сегменте 19, смешивание потоков при одновременном облучении на втором сегменте 20 и отбор части воды в паровой фазе от потока смеси при одновременном облучении на третьем сегменте 21, источник электромагнитного излучения 5,источник ультразвука 6, камеру низкого давления 8, снабженную средствами 22, 23, способными поддерживать соединенные прозрачные несущие элементы 7, и средством нагрева 18. Система дегазации и отбора воды в паровой фазе включает в себя трубы 12, 13, 14, 15,соединяющие контейнеры 1 и 2 для исходного сырья, контейнер 3 и камеру низкого давления 8 к вакуум-насосу 17 через средства регулирования 1, 2, 3, 4 и конденсаторы 16 и средства контроля 1, 2, 3 и 4. Система перекачки состоит из труб 9, 10, 11, средств регулирования 1, 2, 3,предназначенных регулировать расходы в требуемых пределах, и средств контроля температуры ТМ. Средства регулирования 1, 2, 3, 4 и 1, 2, 3 предназначены для согласования мощности электромагнитного излучения с величиной расхода смеси. Исходные компоненты для приготовления смеси поступают из контейнеров 1 и 2 для исходного сырья. В табл. 1 и табл. 2 приведены примеры исходных компонентов прозрачной, текучей, самотвердеющей смеси. 5 10677 1 2008.06.30 Таблица 1 Водные растворы силикатов щелочных металлов Исходные компоненты по трубам 9 и 10 системы перекачки поступают в сегмент 19,где обеспечивается их однородное предварительное облучение с помощью источника электромагнитного излучения 5. Далее исходные компонента поступают в сегмент 20 для смешивания при одновременном облучении с частотой до 30 ГГц с помощью источника электромагнитного излучения 5, на сегменте 21 происходит дегазация с отбором части воды в паровой фазе от потока смеси при одновременном облучении с помощью системы дегазации и отбора воды в паровой фазе через трубу 14, конденсатор 16 и вакуум-насос 17. Устройство позволяет обеспечивать согласование мощности электромагнитного излучения источника 5 с величинами расходов исходных компонентов смеси и самой смеси до 510-5 м 3/с на сегментах 19, 20, 21 контейнера 3 и величиной разряжения до 3 кПа, создаваемого для дегазации и частичного отбора воды в паровой фазе. Потоки исходных компонентов смеси и поток самой смеси могут подвергаться ультразвуковому воздействию источником 6 с частотой до 1 МГц и мощностью до 2 кВт, чтобы регулировать перемешивание и дегазацию. В табл. 3 показаны примеры состава прозрачной, текучей, самотвердеющей смеси, полученной, согласно изобретению, из компонентов, приведенных в табл. 1 и табл. 2. Приготовленная смесь по трубе 11 системы перекачки поступает в камеру низкого давления 8 к средству поддержки 22, соединенных прозрачных несущих элементов 7 и наполняет собой, по меньшей мере, одну герметично уплотненную промежуточную полость. Средство поддержки 23 обеспечивает одинаковое давление в промежуточной полости соединенных несущих элементов и вне ее. Камера низкого давления 8 через трубу 15 подключена к системе дегазации и отбора воды в паровой фазе. Смесь внутри промежуточной полости с течением времени полимеризуется, образуя вместе с несущими элементами огнестойкий, прозрачный, слоистый элемент. Ниже приведены конкретные примеры осуществления предлагаемого способа на предлагаемой установке. Примеры предлагаются исключительно для иллюстрации настоящего изобретения и никоим образом не предназначены, чтобы ограничить его действие. 6 Номера исходных компонентов из табл. 1 и табл. 2 Силикат Коллоидн. 2 Силикат Коллоидн. 2 Силикат Коллоидн. 2 Силикат Коллоидн. 2 Силикат Коллоидн. 2 Силикат Коллоидн. 2 Силикат Коллоидн. 2 Силикат Коллоидн. 2 Силикат Коллоидн. 2 Силикат Коллоидн. 2 Силикат Коллоидн. 2 Силикат Коллоидн. 2 Силикат Коллоидн. 2 Силикат Коллоидн. 2 Силикат Коллоидн. 2 Пример 1 Прозрачный, слоистый элемент 7 собран из четырех слоев стекла с толщиной 4 мм, которые расположены на расстоянии 4,6 мм один от другого так, чтобы образовать промежуточную полость для прозрачной, текучей, самотвердеющей смеси. Названные слои уплотнены по периметру подходящим уплотняющим материалом, чтобы формировать в конце процесса прозрачный слоистый элемент 7 с конечной толщиной 30 мм. В каждой промежуточной полости оставлены отверстия для заполнения. Прозрачный, слоистый элемент 7, собранный таким способом, расположен в камере 8 и соединен с системой перекачки и с системой дегазации через средства поддержки. Прозрачная, текучая, самотвердеющая смесь согласно составу 1 в табл. 3 приготовлена при отношении расходов исходных компонентов, равном 11,6. Указанное отношение расходов регулировалось средствами регулирования 1, 2 и 3 вместе со средствами 1, 2, 3 и 4. 7 10677 1 2008.06.30 В рассматриваемом примере смесь получена при мощности электромагнитного излучения 2 кВт и частоте 2,44 ГГц. В процессе приготовления названной смеси контейнер 3 с названными потоками подвергнут ультразвуковому воздействию с мощностью 500 Вт и частотой 25 кГц. Прозрачная, текучая, самотвердеющая смесь, полученная при указанных режимах, по трубе 11 системы перекачки подана в камеру 8 и введена в промежуточную полость слоистого элемента 7 через средства его поддержки и оставленные отверстия. Огнестойкий, прозрачный, слоистый элемент, сформированный таким образом, был извлечен из камеры 8, и оставлен в подходящей позиции для твердения смеси посредством полимеризации. Огнестойкий, прозрачный, слоистый элемент, полученный согласно изобретению,имеет следующие оптические свойства коэффициент проницаемости 0,9 для света от лампы накаливания, 0,85 для света ртутной лампы и 0,4 для гамма-излучения. Стандартное испытание огнестойкого, прозрачного, слоистого элемента на огнестойкость показало, что он соответствует стандарту -60. После испытаний огнестойкого, прозрачного, слоистого элемента в естественных метеоусловиях в течение одного года не обнаружено никаких видимых изменений в свойствах, обусловленных синерезисом. Пример 2 Прозрачная, текучая, самотвердеющая смесь, использованная как защитный слой огнестойкого, прозрачного, слоистого элемента согласно примеру 1 была подготовлена с использованием состава 8, приведенного в табл. 3, при следующих режимах при отношении расходов, равном 4,31, при мощности электромагнитного излучения, равном 3,5 кВт,и частоте, равной 2,44 ГГц. Прозрачность и огнестойкость полученного огнестойкого элемента были фактически идентичны прозрачности и огнестойкости элемента в примере 1. Пример 3 Прозрачная, текучая, самотвердеющая смесь, использованная как защитный слой огнестойкого, прозрачного, слоистого элемента согласно примеру 1 была приготовлена с использованием состава 15, приведенного в табл. 3, при следующих режимах при отношении расходов, равном 5,91, при мощности электромагнитного излучения, равном 4,2 кВт,и частоте, равной 2,44 ГГц. Прозрачность и огнестойкость полученного огнестойкого элемента были фактически идентичны прозрачности и огнестойкости элемента в примере 1. Пример 4 Прозрачная, текучая, самотвердеющая смесь, использованная как защитный слой огнестойкого, прозрачного, слоистого элемента согласно примеру 1 была приготовлена с использованием состава 4, приведенного в табл. 3, при следующих режимах при отношении расходов, равном 1,11, при величине мощности электромагнитного излучения, равной 0,6 кВт, и частоте, равной 1 ГГц. Прозрачность и огнестойкость полученного огнестойкого элемента были фактически идентичны прозрачности и огнестойкости элемента в примере 1. Пример 5 Прозрачная, текучая, самотвердеющая смесь, использованная как защитный слой огнестойкого, прозрачного, слоистого элемента согласно примеру 1 была приготовлена с использованием состава 5, приведенного в табл. 3, при следующих режимах при отношении расходов, равном 2,31, при величине мощности электромагнитного излучения, равной 2 кВт, и частоте, равной 5,8 ГГц. Прозрачность и огнестойкость полученного огнестойкого элемента были фактически идентичны прозрачности и огнестойкости элемента в примере 1. 8 10677 1 2008.06.30 Пример 6 Прозрачная, текучая, самотвердеющая смесь, использованная как защитный слой огнестойкого, прозрачного, слоистого элемента согласно примеру 1 была приготовлена с использованием состава 6, приведенного в табл. 3, при следующих режимах при отношении расходов, равном 31, при величине мощности электромагнитного излучения, равной 4 кВт, и частоте, равной 22 ГГц. Прозрачность и огнестойкость полученного огнестойкого элемента были фактически идентичны прозрачности и огнестойкости элемента в примере 1. Любые материалы с желаемыми оптическими и механическими свойствами могут использоваться согласно изобретению, как несущие элементы для огнестойкого, прозрачного, слоистого элемента, если они удовлетворяют техническим и физическим требованиям,например термической стойкости. Можно изготовить, согласно изобретению, огнестойкий, прозрачный, слоистый элемент с большим количеством защитных слоев, чтобы увеличить его параметр . При этом огнестойкий, прозрачный, слоистый элемент может иметь различные размеры и пространственные формы. Предпочтительным силикатом является силикат калия, но силикаты натрия и лития или смесь названных силикатов также согласуются с задачей изобретения. Кроме того, изобретение не исключает использование дополнительных компонентов для модификации свойств названной самотвердеющей смеси и огнестойкого, прозрачного,слоистого элемента в целом. Это могут быть различные органо-функциональные силаны до 10 по весу и гексозы до 10 по весу, вводимые в названную смесь, чтобы регулировать ее свойства. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 9