CZ304997B6 - Tvarový materiál na bázi stroncium aluminátového cementu a jeho použití - Google Patents
Tvarový materiál na bázi stroncium aluminátového cementu a jeho použití Download PDFInfo
- Publication number
- CZ304997B6 CZ304997B6 CZ2013-507A CZ2013507A CZ304997B6 CZ 304997 B6 CZ304997 B6 CZ 304997B6 CZ 2013507 A CZ2013507 A CZ 2013507A CZ 304997 B6 CZ304997 B6 CZ 304997B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- refractory
- water
- aluminate cement
- amount
- strontium
- Prior art date
Links
- 239000005085 Strontium aluminate cement Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 title abstract description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N glycerol group Chemical group OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 239000012778 molding material Substances 0.000 claims description 6
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 3
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 claims description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 10
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000003490 calendering Methods 0.000 description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 229910003668 SrAl Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 aluminate hydrates Chemical class 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000010137 moulding (plastic) Methods 0.000 description 1
- 229910052863 mullite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Popisuje se tvarový materiál vyrobený technologií vysokosmykového zpracování ze stroncium aluminátového cementu, ve vodě rozpustného polymeru, plastifikátoru, vody a volitelně z žáruvzdorného mikro-plniva. Tento tvarový materiál je využitelný pro konstrukční a technické aplikace. Počáteční plasticita materiálu umožňuje snadnou přípravu tvarově složitých tenkostěnných výrobků a skořepin a vysoká žáruvzdornost činí použití tohoto materiálu výhodným zejména pro žáruvzdorné aplikace.
Description
Vynález se týká tvarového materiálu vyráběného technologií vysokosmykového zpracování ze stroncium aluminátového cementu, ve vodě rozpustného polymeru, plastifíkátoru, vody a volitelně žáruvzdorného mikro-plniva a jeho použití pro konstrukční a technické aplikace za běžných a zvýšených teplot nebo pro aplikace žáruvzdorné.
Dosavadní stav techniky
Žáruvzdorné materiály používané v současné době lze rozdělit do dvou typů dle způsobu aplikace. Jednak jsou to tvarové žáruvzdorné materiály nejčastěji s keramickou vazbou vytvořenou slinováním a jednak netvářové žáruvzdorné materiály (sypké hmoty) využívané pro monolitické vyzdívky a opravy na bázi organické a/nebo anorganické vazby.
Tvarové žáruvzdorné materiály jsou vyráběny keramickými technologiemi, které po utvoření keramické vazby v materiálu využívají tepelného zpracování. Materiál je zahříván až na teplotu slinování. Tento energeticky náročný proces je spojený většinou i s produkcí skleníkových plynů vznikajících při spalování fosilních paliv, např. zemního plynu. Před výpalem na teplotu slinování jsou tyto žáruvzdorné materiály tvarovány několika možnými technologiemi - lisováním, litím, injekčním vstřikováním a extruzním vytlačováním.
Netvářové žáruvzdorné materiály jsou tvarovány po rozmíchání s vytvrzovací složkou (většinou vodou) až na místě instalace vyzdívky a získaný tvar si zachovávají pomocí anorganické a/nebo organické vazby, jejichž úlohu může během provozu vysokoteplotního zařízení působením vysoké teploty přebrat vazba keramická.
Typickým příkladem netvářových žáruvzdorných materiálů s anorganickou vazbou jsou hlinitanové cementy. Po rozmíchání hlinitanového cementu s vodou dochází kjeho uhnutí a tvrdnutí v důsledku hydratačních reakcí slínkových minerálů, zejména minerálů CaO, A12O3 a 12CaO.7Al2O3, za vzniku krystalických hlinitanových hydrátů hexagonálního (např. 2CaO.Al2O3.8H2O, CaO.Al2O3.10H2O, 4CaO.Al2O3.13-19H2O) a později kubického charakteru (3CaO.Al2O3.6H2O). Po zatvrdnutí je tento hydratovaný systém vystaven vysokým teplotám při samotném plnění funkce žáruvzdorného materiálu. Všechny uvedené hlinitanové hydráty při teplotách 100 až 350 °C postupně dehydratují, což je spojeno s výrazným zmenšením objemu.
To vede k tvorbě lokálních napětí v materiálu, která jsou uvolňována vznikem a šířením trhlin. Kompaktnost a funkce těchto materiálů je tak výrazně narušena.
Reference
Odler, L: Speciál inorganic cements. lst edition. London: E & FN Spon, 2000, p. 227 až 243, ISBN: 0—419-22790-3
Soukal, F.; Brandštetr, J.; Havlica, J.; Odler, I.: Macrodefect-free (MDF) cementy - review. Silika. 2007. 17(1-2). p. 45 až 50. ISSN 1213-3930.
Podstata vynálezu
Vynález se týká způsobu přípravy a použití alkalicky MDF kompozitů na bázi stroncium aluminátového cementu bez nebo s použitím mikro-ostřiva (kameniva) nebo plniva, jehož obsah
-1 CZ 304997 B6 v kompozitu může dosahovat až 80 %. Mikroplniva také umožňují zvýšit pevnost a žáruvzdornost materiálu. Technologie zpracování používá vysokosmykového zpracování směsi stroncium aluminátového cementu, ve vodě rozpustného polymeru, plastifikátoru a vody.
Předmětem vynálezu je tvarový materiál sestávající ze stroncium aluminátového cementu v množství 50 až 85 % hmotn., ve vodě rozpustného polymeru v množství 2 až 10% hmotn., plastifikátoru v množství 0 až 3 % hmotn. a vody v množství 10 až 20 % hmotn. a volitelně z žáruvzdorného mikro-plniva v množství 0 až 20 % hmotn. Polymerem je výhodně podle vynálezu polyvinylalkoholacetát a plastifíkátorem je glycerol.
Předmětem vynálezu je také způsob výroby tvarového materiálu spočívající vtom, že se složky v příslušných hmotn. % smíchají, sypká hmota se následně zhomogenizuje a propracuje mícháním na zařízení vyvíjejícím vysoké smykové síly na směs až do dosažení soudržné, nekuté hmoty plastické konzistence, kterou lze deformovat bez jejího porušení vznikem trhlin. Tvarový materiál je možné použít pro konstrukční, technické nebo žáruvzdorné aplikace.
Materiál vyrobený způsobem podle vynálezu je možné plastickým tvarováním zpracovávat za studená, volitelně deformací do potřebného tvaru a samovolným vytvrdnutím po dobu 24 až 48 hodin při vysoké teplotě 0 až 80 °C, například do podoby velkoplošné desky tloušťky 2 až 10 mm, volitelně vytvarované.
Materiál vyrobený způsobem podle vynálezu je možné také zpracovávat vysokotlakými metodami, volitelně deformací do potřebného tvaru a samovolným vytvrdnutím po dobu 24 až 48 hodin při teplotě od 0 do 80 °C, například do podoby plných profilů nebo dutých profilů, konstrukčních profilů, volitelně vytvarovaných.
Hydratací a následným hydraulickým tuhnutím hlavní slínkové fáze stroncium aluminátového cementu, kterou je SrAl2O4, vzniká hydraulická vazba udílející materiálu pevnost za běžné teploty. Tyto hydráty se v průběhu tepelného zpracování rozkládají a při dalším nárůstu teploty dochází ke slinutí, tj. vzniká vazba keramická. Vysoká žárovzdomost a snadná příprava tenkostěnných a tvarově složitých profilů a skořepin činí použití tohoto materiálu výhodným zejména pro žáruvzdorné aplikace (kelímky, pouzdra, výlevky, potrubí, opláštění pecí...).
Žárovzdomost stroncium-aluminátového cementu složením odpovídajícímu SrAl2O4 může dosáhnout teploty ekvivalentní žároměrce 179, tj. 1790 °C. Výrazně se však zvyšuje použitím korundového nebo vysocehlinitého ostřiva (např. mulitu) a mohou tak být připraveny žáruvzdorné materiály s teplotou použití nad 2000 °C.
Vzniklý kompaktní materiál podle vynálezu lze dále tvarovat také vysokotlakými technikami (např. kalandrováním, vstřiko-lisováním nebo extruzí) do potřebného tvaru podle zamýšlené aplikace (např. deska nebo nosný profil). Tento výrobek je možné dále plasticky deformovat do potřebného tvaru (např. navíjet na profil na buben) po dobu několika minut. Takto připravený výrobek komplexem hydratačních reakcí bez nutnosti tepelného zpracování se nechá samovolně tvrdnout 24 až 48 hodin při teplotě od 0 do 80 °C, přičemž nabývá výrazných pevností zejména v tahu za ohybu i více než 50 MPa. Výrobky získané z materiálu a způsobem podle vynálezu jsou využitelné pro žáruvzdorné aplikace. Takovýto výrobek lze buď přímo instalovat do vysokoteplotního zařízení jako žáruvzdorný prvek, nebo použít až po výpalu do slinutí.
Materiál podle vynálezu může být pro použití v žáruvzdorných aplikacích tvarován do profilů (plné profily, duté profily, konstrukční profily tvaru „I“, „T“, „C“...) pomocí šnekového extrudéru nebo kalandrováním zpracováván do velkoplošných desek tloušťky 2 až 10 mm a po vyseknutí požadovaného formátu dílu ještě v plastickém stavu následně vytvarován na kopytu. Tyto vytvarované díly je možné po ztvrdnutí přímo aplikovat s tím, že se počítá s poklesem pevností v intervalu teplot cca 200 až 1500 °C před slinováním a vytvořením keramické vazby. V případě, že je
-2CZ 304997 B6 pokles pevností nepřijatelný, vytvářené a vytvrzené díly se vypálí až do slinutí v tunelové nebo komorové peci a instalovány do žáruvzdorné aplikace jsou až poté.
Dílce z toho materiálu tvářené extruzí mohou být tedy použity například jako konstrukční prvky v konstrukcích tunelových pecí a jiných vysokoteplotních agregátů. Tenkostěnné velkoplošné dílce vyráběné kalandrováním s následným lisováním lze použít například jako nosné desky pro vláknové izolační žáruvzdorné materiály (vaty, plsti, foukané materiály). V případě styku materiálu s korozním prostředím (plyny, taveniny) je možné jej vzhledem k chemickému složení použít pro styk s bazickým korozním prostředím.
Příklad uskutečnění vynálezu
Příklad 1
Příprava tvarového materiálu na bázi stroncium aluminátového cementu
Tvarový žáruvzdorný materiál se připravil předmícháním stroncium aluminátového cementu (136 g) s polyvinylalkoholacetátem (5 g) v klasické planetové míchačce tak, aby byla dosažená dostatečná distribuce obou složek. Poté se přidala záměsová voda (31 ml) společně s glycerolem (2 ml) za vytvoření sypké, jemně zvlhčené směsi. Tento krok netrval déle než 1 minutu po přídavku vody. Pak se provedlo zpracování na vysoko-smykovém mísící, tzv. twin-roll mixeru skládajícího se ze dvou souběžných válců, otáčejících se proti sobě různou obvodovou rychlostí. Sypká směs se postupně sypala shora do mezery mezi válci, kde byla působením vysokého tečného napětí zpracována do kompaktní pasty. Tento krok trvá přibližně 5 minut v závislosti na použitém vodním součiniteli a na rychlosti hydratace cementu. Poté se provedlo zalisování vzniklé kompaktní pasty na hydraulickém lisu na hodnotu okolo 10 MPa a pak následovalo vytvrzování za běžné teploty.
Průmyslová využitelnost
Tvarový materiál vyrobený ze stroncium aluminátového cementu podle vynálezu je využitelný pro konstrukční a technické aplikace. Umožňuje snadnou přípravu tvarově složitých tenkostěnných výtvorků a skořepin, jejichž tváření dovoluje počáteční plasticita materiálu. Vysoká žáruvzdornost činí použití tohoto materiálu výhodným zejména pro žáruvzdorné aplikace (kelímky, pouzdra, výlevky, potrubí, opláštění pecí).
Claims (3)
- 5 1. Tvarový materiál, vyznačující se tím, že sestává ze stroncium aluminátového cementu v množství 50 až 85 % hmotn., ve vodě rozpustného polymeru v množství
- 2 až 10 % hmotn., plastifikátoru v množství 0 až 3 % hmotn. a vody v množství 10 až 20 % hmotn., a volitelně z žáruvzdorného mikro-plniva v množství 0 až 20 % hmotn.ío 2. Tvarový materiál podle nároku 1, vyznačující se tím, že polymerem je polyvinylalkoholacetát a plastifikátorem je glycerol.
- 3. Způsob výroby tvarového materiálu podle nároku 1, vyznačující se tím, že se složky v % hmotn. podle nároku 1 smíchají, sypká hmota se následně zhomogenizuje a propracu15 je mícháním na zařízení vyvíjejícím vysoké smykové síly na směs až do dosažení soudržné, nekuté hmoty plastické konzistence, kterou lze deformovat bez jejího porušení vznikem trhlin.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-507A CZ304997B6 (cs) | 2013-06-28 | 2013-06-28 | Tvarový materiál na bázi stroncium aluminátového cementu a jeho použití |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-507A CZ304997B6 (cs) | 2013-06-28 | 2013-06-28 | Tvarový materiál na bázi stroncium aluminátového cementu a jeho použití |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2013507A3 CZ2013507A3 (cs) | 2015-01-07 |
| CZ304997B6 true CZ304997B6 (cs) | 2015-03-18 |
Family
ID=52145161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2013-507A CZ304997B6 (cs) | 2013-06-28 | 2013-06-28 | Tvarový materiál na bázi stroncium aluminátového cementu a jeho použití |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ304997B6 (cs) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ305271B6 (cs) * | 2014-05-27 | 2015-07-08 | Vysoké Učení Technické V Brně | Způsob snížení rychlosti tepla uvolňovaného v průběhu hydratace aluminátového cementu přídavkem stroncium aluminátového cementu |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101851072A (zh) * | 2010-06-01 | 2010-10-06 | 济南大学 | 阿利特-硫铝酸锶钙水泥 |
| CN101857388A (zh) * | 2010-06-01 | 2010-10-13 | 济南大学 | 贝利特-硫铝酸锶钙水泥 |
-
2013
- 2013-06-28 CZ CZ2013-507A patent/CZ304997B6/cs unknown
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101851072A (zh) * | 2010-06-01 | 2010-10-06 | 济南大学 | 阿利特-硫铝酸锶钙水泥 |
| CN101857388A (zh) * | 2010-06-01 | 2010-10-13 | 济南大学 | 贝利特-硫铝酸锶钙水泥 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2013507A3 (cs) | 2015-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101265068B (zh) | 一种胶凝材料石膏-水泥及其生产方法 | |
| Bernal et al. | Performance of refractory aluminosilicate particle/fiber-reinforced geopolymer composites | |
| US20160031117A1 (en) | Geopolymer brick fabrication system | |
| KR20140100446A (ko) | 화재 방지 모르타르 | |
| WO2012023825A3 (en) | Paste composition for artificial marble and method of manufacturing artificial marble using the same | |
| CN107382346B (zh) | 耐火耐磨浇筑料及制备方法 | |
| CN105439628A (zh) | 一种耐火保温加气砖及其制备方法 | |
| US20140238273A1 (en) | Geopolymer product | |
| Junaid et al. | Investigation into the Effect of the Duration of Exposure on the Behaviour of GPC at Elevated Temperatures | |
| RU2521999C1 (ru) | Состав огнезащитный | |
| CN115784682B (zh) | 一种耐火抗爆超高性能混凝土及其制备方法 | |
| CN110204346A (zh) | 一种莫来石晶须增强高铝浇注料烧成预制块的制备方法 | |
| CZ304997B6 (cs) | Tvarový materiál na bázi stroncium aluminátového cementu a jeho použití | |
| RU2437854C1 (ru) | Способ изготовления жаростойкой бетонной смеси на шлакощелочном вяжущем и способ изготовления изделий из жаростойкой бетонной смеси | |
| JP5536509B2 (ja) | 軽量耐火断熱セメントモルタル | |
| CN107500693B (zh) | 一种保温隔热的墙体及其生产工艺 | |
| CN106587834B (zh) | 一种注浆式相变储能混凝土砌块及其制备方法 | |
| CN104310930B (zh) | 一种免烧建筑陶瓷的生产工艺 | |
| CN117164297B (zh) | 一种低水化热超高性能大体积混凝土及其制备方法 | |
| CZ2013303A3 (cs) | Tvarový materiál pro žáruvzdorné aplikace a způsob jeho výroby | |
| CZ25776U1 (cs) | Tvarový materiál pro žáruvzdorné aplikace | |
| JP6468565B2 (ja) | モルタルおよびモジュールブロック | |
| TW201434786A (zh) | 硫酸鈣爲主之製品 | |
| CN203080784U (zh) | 复合粉煤灰多排孔自保温砌块 | |
| RU2576426C2 (ru) | Строительная смесь |