Начало раздела Производственные, любительские Радиолюбительские Авиамодельные, ракетомодельные Полезные, занимательные	Хитрости мастеру Электроника Физика Технологии Изобретения	Тайны космоса Тайны Земли Тайны Океана Хитрости Карта раздела
Использование материалов сайта разрешается при условии ссылки (для сайтов - гиперссылки)

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2285680

ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ СОСТАВ

Имя изобретателя: Быкова Эмма Валеевна (RU); Дорофеев Андрей Алексеевич (RU); Коршунова Гульзара Хамитовна (RU); Савкин Геннадий Григорьевич 
Имя патентообладателя: Федеральное агентство по атомной энергии (RU); Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ"
Адрес для переписки: 607188, Нижегородская обл., г. Саров, пр. Мира, 37, ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ", начальнику ОПИНТИ
Дата начала действия патента:  2004.11.22

Изобретение относится к технологии производства строительных материалов из минеральных веществ и может быть использовано для изготовления теплоизоляционных материалов для ненесущих конструкционных изделий. Технический результат: повышение технологичности при механической обработке за счет повышения механической прочности, деформируемости, снижения хрупкости при сохранении термостойкости и низкой плотности готового материала. Для получения формуемой массы предварительно готовят исходную композицию, выбирая в качестве связующего жидкое натриевое стекло с плотностью d=1,36-1,42 г/см ³, в качестве кремнийсодержащего отвердителя - кремнефтористый натрий и глицерин в качестве модифицирующего агента. Содержание ингредиентов выбирают в заявляемых пределах соотношений, мас.%: - кремнийсодержащее соединение - 2-5; - зольные микросферы - 20-45; - модифицирующий агент из группы многоатомных спиртов - 2-4; - жидкое стекло - остальное.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предполагаемое изобретение относится к области производства строительных материалов из минеральных веществ, и может быть использовано для изготовления теплоизоляционных материалов для ненесущих конструкционных изделий.

Известен теплоизоляционный состав, включающий в качестве связующего жидкое стекло, огнеупорный наполнитель в виде полых микросфер на основе кремнийсодержащего вещества из золы-уноса ТЭС и порошкообразные добавки - кремнеземистая пудра, оксиды карбоната или бората (заявка Великобритании №1550184, МПК С 04 В 43/00, опубл. 1979 г.).

К недостаткам аналога относится достаточно высокая плотность готового материала за счет высокого содержания упрочняющих добавок, что негативно отражается на теплоизоляционных свойствах готовых изделий и ограничивает области их использования.

Известен в качестве наиболее близкого по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому теплоизоляционный состав для получения теплоизоляционного материала, включающий в качестве связующего жидкое стекло, в качестве огнеупорного наполнителя - стеклянные микросферы и микросферы из золы - уноса ТЭС, технологические добавки (патент РФ №2098379, опубл. БИ 24/95 от 20.08.95 г).

К недостаткам известного теплоизоляционного состава относится недостаточно высокая технологичность при механической обработке за счет невысоких показателей механической прочности, деформируемости и значительной хрупкости.

Задачей авторов предлагаемого теплоизоляционного состава является разработка рецептуры материала, характеризующегося высокими значениями технологичности при механической обработке за счет повышения механической прочности, деформируемости и стойкости к эксплуатации в умеренных климатических условиях, снижения хрупкости при сохранении термостойкости и низкой плотности.

Новый технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого теплоизоляционного состава, состоит в повышении технологичности за счет улучшения показателей механической прочности, деформируемости, снижения хрупкости при одновременном сохранении термостойкости, низкой плотности готового материала.

Указанные задача и новый технический результат, обеспечиваемый изобретением, достигаются тем, что известный теплоизоляционный состав, включающий в качестве связующего жидкое стекло, в качестве огнеупорного наполнителя кремнийсодержащие микросферы из золы -уноса ТЭС, технологические добавки, дополнительно содержит соединение из группы многоатомных спиртов в качестве модифицирующего агента при следующем содержании ингредиентов, мас.%:

Наличие отличительных от прототипа существенных признаков свидетельствует о соответствии предлагаемого изобретения критерию "новизна".

Согласно предлагаемому изобретению композицию для теплоизоляционного материала готовят следующим образом.

Первоначально готовят формуемую массу путем смешения кремнийсодержащего соединения в качестве отвердителя, кремнийсодержащего связующего - водного раствора силиката щелочного металла, модифицирующего агента в виде органического соединения из группы многоатомных спиртов, затем огнеупорного наполнителя из кремнийсодержащих зольных микросфер, которые контактируют последовательным дозированием с последующим механическим перемешиванием смеси равномерно для избежания комкования сырьевой массы.

Наличие модифицирующего агента из группы многоатомных спиртов в составе формуемой массы способствует проявлению свойств, характерных не только для традиционного применения в качестве пластификаторов, но, как это показали эксперименты, и специфичных свойств в новой, отличной от прототипа, системе компонентов.

При этом снижается поверхностное натяжение в жидкой фазе формуемой массы, что приводит к ускоренному и более равномерному распределению частиц твердой фазы в ней, которое успевает наиболее полно реализоваться в течение фактического периода отверждения, а следовательно, и более оптимальному перераспределению когезионно-адгезионного взаимодействия между составляющими единицами формуемой системы.

Эксперименты показали, что наличие модифицирующего агента указанного типа совместно с отвердителем создает мягкие условия при формовании и отверждении, способствующие образованию упругих и подвижных связей между молекулами связующего и огнеупорного наполнителя в менее вязкой среде, вследствие чего готовый материал характеризуется более высокой технологичностью за счет улучшения деформируемости и значительного снижения хрупкости, чем это достигнуто в прототипе.

Кроме того, показано, что совместное присутствие соединения из группы многоатомных спиртов и кремнийсодержащего отвердителя в среде кремнийсодержащего связующего приводит к тому, что процесс взаимодействия их с поверхностным веществом кремнийсодержащих зольных микросфер протекает наиболее полноценно. При этом проявляется и каталитическое, и, одновременно, структурообразующее воздействие модифицирующего агента на процесс отверждения формуемой массы, результатом чего является повышение механической прочности и сохранение показателей термостойкости, несмотря на то, что исключены стеклянные микросферы в качестве наполнителя и относительное содержание связующего как структурной основы прочности формуемого материала ниже, чем в прототипе.

Указанные компоненты вводят в количествах, соответствующих заявленному диапазону соотношений.

Снижение содержания отвердителя и модифицирующего агента ниже нижнего предела заявляемых соотношений ведет к недооформлению готового материала, тогда как превышение содержания их выше предельных концентраций ведет к чрезмерному ускорению процесса отверждения и проявлению брака неоднородности структуры.

Экспериментально обоснован и выбор содержания связующего и огнеупорного наполнителя, и способствующих в совокупности с отвердителем и модифицирующим агентом достижению максимальных значений показателей термостойкости и механической прочности.

Готовую композицию, содержащую все указанные компоненты в заявляемых пределах соотношений, после смешения подвергают формованию по методу свободного литья в формы для получения пористой заготовки. В процессе формования на формовочную смесь воздействуют тепловым потоком в диапазоне температур порядка 250°С.

После завершения процесса отверждения форму разбирают и готовые изделия охлаждают. Образцы подвергают испытаниям.

Результаты испытаний сведены в таблицу.

Таким образом, использование предлагаемого теплоизоляционного состава обеспечивает сравнимые с прототипом термостойкость и низкую плотность, и более высокие показатели механической прочности и упругости.

Возможность промышленной реализации изобретения подтверждается следующими примерами реализации.

Пример 1. Предлагаемый теплоизоляционный состав был изготовлен в лабораторных условиях для изделий массой Q=7 кг. Для получения формуемой массы предварительно готовили исходную композицию, выбирая в качестве связующего жидкое натриевое стекло с плотностью d=1,38 г/см³, в качестве кремнийсодержащего отвердителя - кремнефтористый натрий, и глицерин в качестве модифицирующего агента. Каждую операцию смешения осуществляют при механическом перемешивании на механической мешалке не менее 1,5 минут.

Фракцию полых зольных микросфер в диапазоне размеров частиц 10-300 мкм вводят в готовую смесь связующего, отвердителя и модифицирующего агента и перемешивают на электрической мешалке в течение 10 минут. Подготовленную формовочную смесь выливают в форму, которую прогревают в электропечи ступенчато при температуре от 100 до 250°С в течение 9 часов. Термообработку ведут до полного удаления растворителя (воды), затем отключают нагрев, извлекают и испытывают образцы. Результаты испытаний сведены в таблицу.

Из таблицы видно, что готовый материал характеризуется более высокими показателями технологичности, механической прочности и деформируемости (предела прочности на сжатие, относительной величины деформации) при сохранении высокой термостойкости и низкой плотности.

Как показали экспериментальные исследования, использование изобретения позволяет получить теплоизоляционный материал, характеризующийся более высокими показателями технологичности за счет повышения механической прочности и деформируемости, при одновременном сохранении термостойкости и низкой плотности.

Таблица
Технико-экономические показатели готовых изделий	Составы по примерам
	Прототип			Предлагаемый состав
Примеры	1	2	3	4	5	6	7	8
Кремнийсодержащее соединение (отвердитель), % мас.	4	3	2	2	3	4	4	4
Зольные микросферы, % мас.	19	28	40	30	40	45	40	40
Стеклянные микросферы, % мас.	11	7	-	-	-	-	-	-
Общее количество микросфер, % мас.	30	35	40	20	40	45	40	40
Модифицирующий агент, % мас.				2	2	2	3	4
Жидкое стекло	Остальное
Плотность, г/см 3	0,44	0,52	0,56	0,41	0,53	0,57	0,51	0,61
Предел прочности при сжатии , МПа	3,7	6,0	6,8	6,0	7,3	9,5	8,8	12
Средняя относительная деформация при испытаниях на сжатие, %	1,03 (практически отсутствует)			3,5

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Теплоизоляционный состав, содержащий жидкое стекло в качестве связующего, огнеупорный наполнитель в виде кремнийсодержащих зольных микросфер, кремнийсодержащее соединение в качестве отвердителя, отличающийся тем, что он дополнительно содержит соединение из группы многоатомных спиртов в качестве модифицирующего агента при следующем содержании ингредиентов, мас.%:

Версия для печати
Дата публикации 18.01.2007гг

НОВЫЕ СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ
	Технология изготовления универсальных муфт для бесварочного, безрезьбового, бесфлянцевого соединения отрезков труб в трубопроводах высокого давления (имеется видео)
	Технология очистки нефти и нефтепродуктов
	О возможности перемещения замкнутой механической системы за счёт внутренних сил
	Свечение жидкости в тонких диэлектрических каналох
	Взаимосвязь между квантовой и классической механикой
	Миллиметровые волны в медицине. Новый взгляд. ММВ терапия
	Магнитный двигатель
	Источник тепла на базе нососных агрегатов