| Классы МПК: | C04B28/26 силикаты щелочных металлов C04B111/54 заменители природного камня, например искусственный мрамор |
| Патентообладатель(и): | Щепочкина Юлия Алексеевна (RU) |
| Приоритеты: |
| Таблица | |||
| Компоненты | Состав, мас.%: | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Песок кварцевый | 36,0 | 30,0 |  |
| Глинистый материал: | 3,0 | — | — |
| Каолин | |||
| Бентонит | — | — | 2,0 |
| Лесс | — | 2,5 | — |
| Натриевое жидкое стекло | 38,0 | 40,0 | 42,0 |
| Вспученный перлитовый песок | 23,0 | 24,5 | 26,0 |
В составе смеси используют кварцевый песок с зернами не крупнее 2 мм; вспученный перлитовый песок с зернами не крупнее 2 мм; любой глинистый материал (каолин, бентонит, лесс и др.); натриевое жидкое стекло с модулем от 2,5 до 3 и плотностью 1,43-1,55 г/см 3 . В составе № 1 используют жидкое стекло с модулем 2,5, плотностью 1,43 г/см 3 , в составе № 2 — жидкое стекло с модулем 2,8, плотностью 1,50 г/см 3 , в составе № 3 — жидкое стекло с модулем 3, плотность 1,55 г/см 3 .
Ниже приведен пример получения искусственного песчаника. Подготавливают и дозируют компоненты. Кварцевый песок, вспученный перлитовый песок, высушенный и размолотый до порошкообразного состояния глинистый материал смешивают, добавляют жидкое натриевое стекло и все компоненты еще раз перемешивают. Из полученной смеси прессуют материал, который (сразу после формования, не давая подсохнуть на воздухе) помещают в раствор хлористого кальция и выдерживают в нем в течение 12-24 ч. Для приготовления раствора на 1 л воды берут 300 г хлористого кальция.
1. Шамраева Е.А., Спектор Ю.И., Аксенов А.В. По следам «Приготовления искусственного песчаника без обжига» // Из сб.: Литвинец Э.Н. Забытое искусство. «Коси, коса 
» / Э.Н.Литвинец, Н.Н.Родионов. — М.: Знание, 1992. — 143 с. — Новое в жизни, науке и технике. Подписная научно-популярная серия «Сделай сам». — С.132-133.
Жидкое стекло — это водный раствор силиката натрия, воздушное вяжущее, изготавливаемое путем обжига смеси, состоящей из кварцевого песка и соды. Полученное стекло после дробления растворяют в воде. Натриевое жидкое стекло применяется при производстве бетонов со специальными свойствами (кислотоупорных, жаростойких), огнез ащитных красок и других материалов.
Материал жидкое стекло незаменим в химической промышленности для производства силикагеля, силиката свинца, метасиликата натрия. В строительстве жидкое стекло применяется для защиты фундаментов от грунтовых вод, гидроизоляции стен, полов и перекрытий подвальных помещений, устройства бассейнов. Но это не единственное предназначение «водного раствора силиката натрия». Он удачно подходит для склеивания и связки строительных материалов, изготовления кислотоупорных, огнестойких и огнеупорных силикатных масс. Им можно склеивать бумагу, картон, стекло, фарфор, пропитывать ткани, бумаги, картона и деревянных изделий для придания им большей плотности и огнестойкости. Жидкое стекло успешно используется для изготовления силикатных красок, клеев, моющих и чистящих средств, в качестве защитного средства при обрезке и ранении деревьев.
Жидкое стекло также применяется в мыловаренной, жировой, химической, машиностроительной, текстильной, бумажной промышленности, в том числе для производства картонной тары. В черной металлургии — как связующий материал при изготовлении форм и стержней. В литейном производстве — в качестве флотационного реагента, при обогащении полезных ископаемых и других целей. Как это использовать Гидроизоляция. Добавить 1 литр жидкого стекла на 8-10 литров цементного раствора. Склеивание. Нанести тонким слоем на склеиваемые поверхности и плотно прижать. Пропитка поверхностей материалов. Обработать кистью с обеих сторон несколько раз с промежуточной сушкой раствором 400 г. жидкого стекла в 1 литре воды. Меры предосторожности: Жидкое стекло не токсично, пожаровзрывобезопасно. При попадании в глаза промыть большим количеством воды. Хранить в плотно закрытой таре, в недоступном для детей месте. При замораживании не меняет своих свойств после оттаивания. Допускается наличие осадка. Рекомендации по применению в строительстве 1. Для заполнения щелей и пустот в стенах и перегородках. Состав: жидкое стекло, цемент, песок в пропорциях 1:1:3. Приготовить замес цемента и песка, количество воды не более 25% (весовых) от количества жидкого стекла. Добавлять данную смесь в жидкое стекло при постоянном перемешивании. 2. Для грунтовки поверхности стяжки. 12 кг жидкого стекла+12 кг цемента. Цемент смешать с водой, количество воды не более 25% (весовых) от количества жидкого стекла. Порциями добавлять в жидкое стекло при постоянном перемешивании. 3. Для гидроизоляции колодцев. Помазать жидким стеклом стены колодца, приготовить раствор (цемент, жидкое стекло, просеянный мелкий песок в пропорции 1:1:1 порядок приготовления согласно п.л.) и провести повторную замазку колодца. 4. Для наружных работ, огнезащитной обмазки, приготовления кислотостойких растворов. Состав: жидкое стекло, цемент, песок в пропорции 1,5:1,5:4. Приготовить замес цемента и песка, количество воды не более 25% (весовых) от количества жидкого стекла. Добавлять данную смесь в жидкое стекло при постоянном перемешивании. 5. Приготовление красящих растворов. С охрой, суриком, окисью хрома. Не выгорает на солнце, хорошо моется. 6. Для промазки деревянных частей. Стены, потолки промазать жидким стеклом для создания защиты от сырости, плесени, грибка. 7. Для покрытия пола чердачных и подвальных помещений с целью огне- и гидроизоляции. Огнезащитные материалы или как практично сэкономить при помощи жидкого стекла. Почти всегда при проектировании здания первостепенным моментом является его пожарная безопасность. Стоимость строительных материалов обычно тщательно учитывается, но ее влияние на текущие расходы, как правило, упускается из виду. Во многих странах размер противопожарной страховки и страховые премии одинаково зависят от выбора стройматериала. Используя огнестойкие материалы, можно воспользоваться наиболее выгодными страховыми тарифами и сэкономить значительные суммы за счет эксплуатационных расходов. По горючести все материалы делятся на горючие и негорючие. К негорючим, как правило, относятся так называемые минеральные материалы: природные камни, бетоны и растворы на минеральных связующих, керамические и стеклянные материалы, металлы. Горючие — материалы на основе органических, растительных компонентов. Это материалы из древесных волокон, большинство синтетических, пластмассовых материалов. Огнезащитная краска Огнезащитная краска — смесь связующего, пигмента и наполнителя, которая способна к самопроизвольному затвердению, причем образующаяся пленка может служить как для огнезащиты, так и для декоративных целей. Огнезащитные краски готовятся с использованием калиевого жидкогосиликатного стекла K2OnSiO2. Натриевый силикат (Na2OmSiO2), находящийся во влажных условиях, даёт на поверхности больше высолов — белых налетов, чем калиевый. В состав огнестойких силикатных красок входят, в соответствующих пропорциях, огнестойкие наполнители, белила, цветной пигмент, калиевое жидкое стекло и специальные добавки. В качестве наполнителя чаще всего используется молотый вспученный (не вспученный) вермикулит, перлит, тальк, волокна каолиновой ваты, распушенного асбеста. Технические характеристики огнезащитных красок на жидком стекле Огнезащитные краски заводского производства выпускаются в двухтарной упаковке. Сухую смесь смешивают с температуростойким связующим ( жидкое стекло со средней плотностью — 1,3 — 1,4 г/см3 с кремний органической краской типа ВН-30) на месте производства работ. При этом краска, готовая к употреблению, сохраняет свою пригодность (жизнестойкость) в течение 6-12 часов. Применение огнезащитных красок Огнестойкие краски на жидком стекле применяют для внутренних отделочных работ (огнезащитной покраски стен, потолков, огнезащитных занавесов в театрах, кинотеатрах и других зрелищных помещениях); для повышения огнестойкости деревянных конструкций из ДВП и ДСП. Органо-силикатные композиции можно использовать для покраски элементов экстерьера, металлических конструкций.
Огнезащитные пасты и штукатурки тоже готовятся на основе жидкого стекла. Примечание Жидкое стекло разливают в стальные бочки 250 дмЗ или металлические банки вместимостью от 0,5 до 6 дмЗ. По согласованию с потребителем может разливаться в стальные бочки 250 дмЗ или металлические банки вместимостью от 0,5 до 6 дмЗ. По желанию можно использовать тару потребителя. При использовании и хранении жидкого стекла, его температуру доводят до температуры производственного помещения. При хранении бочки устанавливают в один ярус. Гарантийный срок хранения жидкого стекла 1 год со дня изготовления. По истечению гарантийного срока хранения, продукт, перед использованием необходимо проверить на соответствие требованиям настоящего стандарта. На строительном рынке жидкое стекло представлено в основном мелкими строительными компаниями. Рядовой потребитель чаще всего покупает данный вид продукции на хозяйственных рынках.
Владельцы патента RU 2245861:
Изобретение относится к области производства строительных материалов, а именно к составам полимерсиликатных смесей, предназначенных для изготовления конструктивных элементов, работающих в условиях агрессивных сред. Техническим результатом является повышение прочности, а также водостойкости изделий из жидкостекольных композиционных материалов. Жидкостекольная композиция содержит, мас %: жидкое стекло — 14,0-16,0, кремнефтористый натрий — 1,4-1,6, кварцевый наполнитель — 22,5-24,5, полистирол — 0,1-0,7, кварцевый песок — 57,3-62, причем композиция содержит 20-50%-ный раствор полистирола в органическом растворителе, который используют в виде эмульсии, полученной путем смешивания его с жидким стеклом. 2 табл.
Предлагаемое изобретение относится к области производства строительных материалов, а именно к составам полимерсиликатных смесей, предназначенных для изготовления конструктивных элементов, работающих в условиях агрессивных сред.
Известна жидкостекольная композиция [2], содержащая в качестве полимерной добавки основной фосфат, и имеющая следующий состав, мас.ч.:
Жидкое стекло — 10-25;
Кремнефтористый натрий — 1,2-5,0;
Указанная добавка — 0,6-10;
Кварцевый наполнитель — 20-100;
Кварцевый песок — до 100.
Недостатком этой композиции является сравнительно низкие прочность и водостойкость.
Наиболее близкой к изобретению по технической сущности является каркасный композит [1] на основе жидкого стекла, пропитанный раствором полистирола и имеющий следующий состав, маc.%.:
Жидкое стекло — 9,0-11,0;
Кремнефтористый натрий — 0,5-0,6;
Недостатками этой смеси являются низкая прочность и повышенный расход полистирола. Также, как особенность — иное функциональное назначение, этот композит может быть использован для защиты от ионизирующих излучений при изготовлении защитных покрытий и изделий, но не предназначен для использования в химически стойких изделиях.
Задачей изобретения является повышение прочности, а также водостойкости получаемого композита.
Поставленная задача решается тем, что в композицию, содержащую жидкое стекло, кремнефтористый натрий и заполнитель, отличающаяся тем, что дополнительно вводят в качестве наполнителя молотый кварцевый песок, а также в качестве добавки — 20-50% раствор полистирола в органическом растворителе, причем указанный раствор используют в виде эмульсии, полученной путем смешивания его с жидким стеклом, при следующем соотношении компонентов смеси, мас.%:
Жидкое стекло — 14,0-16,0;
Кремнефтористый натрий — 1,4-1,6;
Кварцевый наполнитель — 22,5-24,5;
Кварцевый песок — 57,3-62.
Технический эффект заключается в том, что полистирол оказывает полифункциональное воздействие на структурообразование и на свойства композиции. Полистирол, на начальном этапе находящийся в структуре композита в смолообразном состоянии, на начальных этапах структурообразования воспринимает напряжения, возникающие при сжатии геля кремниевой кислоты, тем самым уменьшая дефектность структуры, повышая плотность изделий. На следующем этапе структурообразования происходит процесс образования пространственной сетки полистирола по принципу взаимопроникающих сеток, играющей роль макромолекулярного армирования, что в результате приводит к значительному повышению прочностных характеристик композита.
Добавка — полистирол вводится в виде 20-50%-ного раствора в органическом растворителе. В качестве полистирола может быть использован непосредственно полистирол и/или сополимер стирола с каучуком (ударопрочный полистирол). В качестве полистирола и/или сополимера стирола с каучуком возможно использование брака по формированию или облоя полистирола и/или полистирола ударопрочного. В качестве растворителя может использоваться толуол, ксилол, сольвент, и т.д. Концентрация раствора полистирола 20-30% является оптимальной для прочности при сжатии, с увеличением концентрации до 40-50% прочность уменьшается. При дальнейшем увеличении концентрации раствора затрудняется получение однородного материала, что приводит к уменьшению прочности. При выходе значения концентрации раствора из интервала 20-50% происходит уменьшение всех физико-химических характеристик.
Предлагаемое количество 0,1-0,7% вводимого полистирола и/или сополимера стирола с каучуком является оптимальным. При введении большего или меньшего количества достигается меньший эффект.
Жидкостекольную композицию готовят следующим образом. На первом этапе готовят раствор полистирола. На втором этапе готовится эмульсия путем смешивания жидкого стекла с раствором полистирола и/или сополимера стирола с каучуком в органическом растворителе при частоте вращения барабана смесителя 3000 об/мин. На третьем этапе полученная эмульсия смешивается последовательно с кремнефтористым натрием в течение 1-1,5 мин; затем добавляют кварцевый наполнитель и производят перемешивание в течение 1,5-2 мин при тех же технологических параметрах; после чего в смесь добавляют кварцевый песок и производят перемешивание в течение 1,5-2 мин с частотой 250-400 об/мин. Полученная смесь укладывается в формы с последующим уплотнением на виброплощадке с амплитудой А=0,35 мм и частотой 2800 об/мин в течение 60-75 с. Изделия не требуют тепловой обработки.
Изобретение может быть использовано на предприятиях строительной, химической, металлургической, нефтехимической, энергетической индустрии. В таблице 1 показаны предлагаемые составы, в таблице 2 приведены свойства этих составов.
| Таблица 1 | |||
| Компоненты | Составы | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Жидкое стекло натриевое | 14% | 15% | 16% |
| Кремнефтористый натрий | 1,4% | 1,5% | 1,6% |
| Кварцевый наполнитель (Sуд=500 м 2 /кг) | 22,5% | 23,5% | 24,5% |
| Полистирол | 0,1% | 0,4% | 0,7% |
| Песок кварцевый (0,65-2,5 мм) | 62% | 59,6% | 57,3% |
| Таблица 2* | |||
| Свойства | Составы | ||
| 1 | 2 | 3 | |
| Плотность, г/см 3 | 2,24 | 2,225 | 2,22 |
| Прочность на сжатие, МПа | 79,56 | 86 | 58,17 |
| Прочность на изгиб, МПа | 19,04 | 20,35 | 22,7 |
| Коэффициент водостойкости | 0,75 | 0,75 | 0,73 |
| * Водостойкостъ исследовалась кипячением образцов, изготовленных по ГОСТ 25881-83* в воде в течение 1 часа. |
1. RU, авт. св. 2128152, кл. С 04 В 35/14, 1999.
2. США №3490931, 20.01.1970.
Жидкостекольная композиция, включающая жидкое стекло, кремнефтористый натрий и заполнитель, отличающаяся тем, что дополнительно вводят в качестве наполнителя молотый кварцевый песок, а также в качестве добавки 20-50%-ный раствор полистирола в органическом растворителе, причем указанный раствор используют в виде эмульсии, полученной путем смешивания его с жидким стеклом, при следующем соотношении компонентов смеси, мас %:
Жидкое стекло 14,0-16,0
Кремнефтористый натрий 1,4-1,6
Кварцевый наполнитель 22,5-24,5
Кварцевый песок 57,3-62
Изобретение относится к области производства строительных материалов, а именно к составам полимерсиликатных смесей, предназначенных для изготовления конструктивных элементов, работающих в условиях агрессивных сред