СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЯ НА БЛОЧНОМ ПЕНОСТЕКЛЕ
METHOD OF PRODUCING COATING ON BLOCK FOAM GLASS

Изобретение относится к области получения покрытия на блочном пеностекле и может быть использовано в промышленности строительных материалов.
В настоящее время существуют ряд способов получения покрытий на блочном пеностекле, их недостатками являются низкое качество покрытия и длительность технологического процесса.
Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является одностадийный способ получения покрытий на блочном пеностекле, включающий тонкое измельчение боя листового стекла с сажей, засыпку пенообразующей смеси в металлические формы, уплотнение шихты для покрытия на прессе, укладку уплотненной плитки-шихты на поверхность пенообразующей смеси, нагрев пенообразующей смеси с покрытием со скоростью 12°С/мин до 900°С с выдержкой 40 минут (Минько Н.И., Пучка О.В., Бессмертный В.С., Семененко С.В., Крахт В.Б., Мелконян Р.Г. Пеностекло. Научные основы и технологии/ монография – Воронеж: Научная книга, 2008. 168 с.).
Недостатком данного способа является низкое качество покрытия и длительность технологического процесса.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении качества конечного продукта и ускорении процесса получения покрытия.
Технический результат достигается тем, что способ получения покрытия на блочном пеностекле, включающий тонкое измельчение смеси, засыпку пенообразующей смеси в металлические формы, уплотнение шихты для покрытия на прессе, укладку уплотненной плитки-шихты на поверхность пенообразующей смеси, нагрев пенообразующей смеси, причем в состав смеси, применяемой при тонком измельчении, вводят тонкоизмельченное стекло, а также смесь, включающую тонкоизмельченный бой высокоглиноземистого огнеупора, каолин и жидкое стекло при соотношении 10:5:1 соответственно в количестве 20-25масс.%, кроме того нагрев пенообразующей смеси на покрытии производят со скоростью 15С°/мин при температуре 820°С с выдержкой  20 минут.
Предложенный способ получения покрытия на блочном пеностекле отличается от прототипа тем, что в состав смеси, применяемой при тонком измельчении, вводят тонкоизмельченное стекло, а также смесь, включающую тонкоизмельченный бой высокоглиноземистого огнеупора, каолин и жидкое стекло при соотношении 10:5:1 соответственно в количестве 20-25 масс.%, кроме того нагрев пенообразующей смеси на покрытии производят со скоростью 15С°/мин при температуре 820°С с выдержкой  20 минут.
Отличительным признаком предлагаемого способа является снижение энергозатрат за счет снижения температур термообработки и увеличения скорости подъема температуры, снижение времени выдержки при максимальной температуре и повышения качества покрытия за счет введения в состав шихты покрытия тонкоизмельченного боя высокоглиноземистого огнеупора, каолина и жидкого стекла. Изобретательский уровень подтверждается тем, что введение в состав шихты покрытия тонкоизмельченного боя высокоглиноземистого огнеупора и каолина повышает эксплуатационные показатели покрытия, такие как термостойкость, микротвердость и прочностные показатели, а введение в состав покрытия жидкого стекла снижает температуру термообработки.
На ходе исследований изучали оптимальные параметры состава покрытия (таблица 1), оптимальные технологические параметры при получении покрытий с оптимальным составом (таблица 2) и проводили сопоставительный анализ показателей качества покрытий на блочном пеностекле, полученных с помощью известного и предлагаемого способов (таблица 3).
Таблица 1
Оптимальным соотношением состава покрытия на блочном пеностекле
Состав покрытия масс. %
Показатели качества
стеклобой
смесь
состав смеси
Микротвердость, МПа
Термостойкость, °С
85
15
10:3:2
7281,7
105
10:4:2
7584,1
120
10:5:1
7920,0
1856
10:6:1
7631,7
125
10:7:1
7448,5
115
80 *
20 *
10:3:2
7984,3
154
10:4:2
8265,1
180
10:5:1 *
8320,7 *
250
10:6:1
8265,3
175
10:7:1
8013,7
145
75 *
25 *
10:3:2
7905,7
140
10:4:2
8241,3
170
10:5:1 *
8318.3*
245
10:6:1
8134,5
135
10:7:1
7944,8
120
70
30
10:3:2
7105,6
125
10:4:2
7498,7
160
10:5:1
7430,1
195
10:6:1
7547,8
130
10:7:1
7341,9
110
*- оптимальные варианты
Таблица 2
Оптимальные технологические параметры при получении покрытий с оптимальным составом
Температура, °С
Скорость нагрева, °С/мин
Время выдержки, мин
Прочность при сжатии, МПа
800
12
30
4.98
15
20
6,34
20
20
5,58
820 **
12
30
6,08
15**
20**
8,35**
20
20
6,21
7,840
12
30
5,92
15
20
7,68
20
20
5,86
**- оптимальные технологические параметры
Как видно из таблицы 1, оптимальным соотношением тонкоизмельченного боя высокоглиноземистого огнеупора, каолина и жидкого стекла, экспериментально полученным, является соотношение 10:5:1 соответственно.
Из таблицы 2 видно, что оптимальная температура термообработки составляет 820С при скорости нагрева 15°С/мин.
Таблица 3
Сопоставительный анализ показателей качества покрытий на блочном пеностекле, полученных с помощью известного и предлагаемого способов
Наименование
Известный способ
Предлагаемый способ
Состав пенообразующей смеси
Стеклобой листового стекла, сажа
Стеклобой тарного стекла ЗТ-1, сажа
Состав покрытия
Стеклобой: шлак 65:35 мас. %
Стеклобой: смесь боя тонкоизмельченного высокоглиноземистого огнеупора, каолина и жидкого стекла75-80:20-25 мас.%
Температура термообработки, <sup>0</sup>С
900
820
Время выдержки, мин
40
20
Скорость нагрева, °С/мин
12
15
Отжиг
Самопроизвольное остывание
Самопроизвольное остывание
Микротвердость, МПа
6678
8320,7
Давление прессование, МПа
25
10
Прочность сжатия, МПа
6,24
8,35
Пример получения покрытий на блочном пеностекле.
В качестве сводных материалов брали тарное стекло марки ЗТ-1, бой высокоглиноземистого огнеупора КЛ-1,1, натриевое жидкое стекло (ГОСТ 13078-81) и Алексеевский каолин.
Пенообразующую смесь готовили совместным помолом тарного стекла ЗТ-1 и сажи в количестве 0,5мас % в шаровой мельнице объемом 10л в течении 6 часов.
Тонкоизмельченный бой высокоглиноземистого огнеупора смешивали с Алексеевским каолином и жидким стеклом в лопастные лабораторные смесители в соотношении 10:5:1 соответственно. Полученную смесь для покрытия укладывали в пресс-форму и подвергали прессовании на лабораторном прессе. Полученную плитку-шихты толщиной 2,5-3,0мм укладывали в металлические формы, куда предварительно на одну треть засыпали пенообразующую смесь.
Металлические формы помещали в муфельную печь. Подъем температуры осуществляли со скоростью 15°С/мин. Максимальная температура термообработки составляла 820°С с выдержкой при максимальной температуре 20 мин. после самопроизвольного остывания формы с блочным пеностеклом с покрытием извлекали из муфельной печи. После извлечения из металлических форм блочное пеностекло с покрытием подвергали контролю качества.
Микротвердость определяли на приборе ПМТ-3. Для проведения испытаний производили подготовку образцов. С этой целью предварительно шлифовали и полировали поверхность покрытия. После испытаний микротвердость рассчитывали по формуле: Н = 9,8 * 1,854 * Р /. где Р - нагрузка на боковую поверхность, кг и С- диагональ отпечатка, мл. По полученным данным микротвердость покрытия составила 8320,7 МПа
Прочность покрытия при сжатии определяли на разрывной машине R – 0,5. Для испытаний из блока пеностекла с покрытием вырезались кубики с ребром 5мм. Испытуемый образец устанавливали на опорную поверхность неподвижной части реверсора. При испытании сдавливающие усилия были равномерными и строго перпендикулярными к сжимающей поверхности. Испытания показали, что прочность при сжатии составила   8,35 МПа.
Термостойкость определяли методом термического толчка при попеременном нагреве образца блочного пеностекла с покрытием и последующего остывания в воде с температурой 20°С. Испытания показали, что покрытие выдерживает нагрев до 270°С без видимых следов разращения и трещин. Термостойкость образцов составило: ΔТ = 270°C – 20°C = 250°C.