162658. lajstromszámú szabadalom • Eljárás expandált habüvegszemcsék előállítására vulkanikus eredetű üvegekből
3 162658 4 őrlése szintén igen költséges. Éppen ezért ezen termékeket elsősorban speciális betonok készítésére és drágább anyagok helyettesítésére, főleg műanyaghabok töltőanyagaként használják feL Ezeknek a habüveg granulátumoknak olcsó nyersanyagból, természetes kőzetekből, így pl. vulkánikus üvegből való előállítására vonatkozóan a legújabb szakirodalmi közlemények sem tartalmaznak utalásokat (Tárnok Gábor: A perlit duzzasztás eljárása, Perlit Konferencia, ETI, Budapest, 1971. 23-43. old.; Vereczkey János: Perlit duzzasztóberendezések legkorszerűbb változatai u. o., 45-60. old.; Tahy Gáspár: A perlit duzzasztás és feldolgozás története, jelene és perspektívái Magyarországon; u. o., 401-424. old.). Találmányunk célja a felsorolt hátrányoktól és hibáktól mentes, adalék- és töltőanyagként alkalmazható, tetszés szerinti alakú és méretű duzzasztott perlitszemcsék előállítására szolgáló eljárás kidolgozása. Találmányunk több felismerésen alapul. Ha száraz finomőrléssel mechanikailag, vagy megfelelő kezeléssel - pL lúgos közegben végzett nedves finomó'rléssel - mechanokémiailag akvitált víztartalmú vulkanikus üveget annyi vizes alkáli oldattal keverünk össze, hogy a keverék összes alkálioxid tartalma - száraz állapotra számítva - 12-21% legyen, akkor a duzzasztáshoz szükséges piroplasztikus állapot, ill. az expandálás lényegesen alacsonyabb - a szokásos 1000-1250 C* helyett 700-1000 C* - hőmérsékleti határok között következik be; továbbá ennek következményeként a kőzet oldott víztartalmának egyébként pillanatszerű elpárolgása lelassul (2. táblázat, 2. ábra), miáltal a duzzadási folyamat szabályozhatóvá válik (1. táblázat, 1. ábra). Igen jelentős felismerésünk továbbá, hogy a lúgos vulkanikus eredetű közetpor nedvesen, vagy félszárazon kisméretű testekké (gömb, henger, kocka stb.) való formázás után durva hőkezelés hatására sem porlik szét, hanem ellenkezőleg, fokozatosan szilárdul, ami a lug cementáló hatására és a kőzetszemcsék nagy aktivitására vezethető vissza. Ezen felismert hatás miatt a lúgos kőzetporból kis nyomással - amely a keverék víztartalmától függően 15-40 kp/cm1 - kötőanyag alkalmazása nélkül készíthetők kisebb méretű gömbök, hengerek, poliéderek és más testek, továbbá ezek a testek nedvsen is, minden előszárítás nélkül mindjárt 700-900 C* hőmérsékletű térbe helyezhetők és duzzaszthatók a szétporlás veszélye nélkül. A cementáló hatásra jellemző, hogy a 70-80 C-on mindössze 20-25 percig szárított, vagy 200-300 C-on 3-4 percig hó'kezelt szemcsék szilárdsága 50-70 kp/cma ; amellett a szemcsék vízállóak is. aminek következtében többnapos vízalatti tárolásnál sem mállanak szét. Fontos tapasztalatunk végül, hogy a szemcsék alaktartóan expandálnak, tehát szükség esetén megfelelő hőkezeléssel pl. kockák, hengerek, stb. duzzaszthatók. Az alkáli oldatnak a viszonylag rövid ideig tartó hőkezelés alatti teljes reagálását és a jó üvegesedést — ami a végtermék vízzel szembeni stabilitása szempontjából igen fontos - a mechanikailag ill.mechanokémiailag aktivált kőzet nagy reakciókészsége biztosítja. A vulkánikus kőzetnek az alkáli oldattal való minél jobb homogenizálása és aktiválása szempontjából egyaránt igen előnyös, ha néhány mm-re előapntott vulkanikus kőzetet lúgos közegben nedvesen őrletjük finomra. Ezáltal az alkáli oldat az egyre finomodó szemcséket mechanokémiailag aktiválja, továbbá az alkáli oldat diszpergáló hatása következtében az őrlés hatásfoka is jobb, UL a fajlagos energiafelhasználás 30-40%-kal kisebb, mint száraz őrlés esetén. A lúgos kőzetporból készített szemcsék megfelelő hőkezeléssel szabályozható mértékben az eredeti térfogat 4-8-szorosára expandálhatok. A duzzadás mértékszáma és a hőkezelési idő in. hőmérséklet közötti összefüggéseket - a 2. példában közölt összetételre, perlit esetére, - az 1. táblázat és az 1. ábra szemlélteti: A duzzadási mértékszám változása 1 cm' térfogatú lúgos perlitszemcse esetére 1. Táblázat Hőkezelési idő, perc Hőkezelési hőmérséklet, C 800 830 860 1. 1,04 1,18 1,26 2. 1,06 1,22 1,48 3. 1,11 1,30 1,80 4. 1,33 1,74 2,45 5. 1,40 2,40 3,30 6. 1,48 4,22 4,62 7. 1,66 4,96 5,74 8. 1,80 5,45 6,50 9. 2,10 5,77 6,82 10. 2,2 6,05 7,08 11. 2,30 6,11 6,67 12. 2,35 6,02 6,00 13. 2,40 5,7 -26 Lúgos perlitporból készült, 1 cm* térfogatú és 1,5 g súlyú, 110 C*-on előszárított hengeres testek izzítási veszteségét a hőmérséklet és a hőkezelési idő függvényében a 2. táblázat és a 2. ábra mutatja. 30 1 cm9 térfogatú lúgos perlitszemcse izzítási veszteségének változása, %-ban 2. Táblázat 36 Hőkezelési Hátterééi hőmérséklet, <f 830 860 0,50 1,50 1,85 1 2,13 2,65 2 3,45 3,80 3 3,95 4,30 4 4,30 4,55 5 4,55 4,80 6 4,75 5,00 7 4,90 5,15 8 5,00 5,20 10 5,20 5,20 11 5,20 5,20 A találmány szerinti eljárással készült expandált, szemcsés 66 termék zömmel zárt pórusú, alacsony vízfelvételű (max. 3-4 tf%), viszonylag nagy, 15-40 kp/cma önszilárdságú, igen jó hőszigetelőképességű (X,, =0,045-0,060kcal(móC*) halmaztestsűrűsége 120 és 280 g/l között, szemcsemérete pedig 4 és 40 mm között szabályozható. A jelentős szilárdságot és a jó 60 hőszigetelőképességet az üveges anyagszerkezet, a szemcséken belüli pórusok közel teljes zártsága, ezen pórusok kis és egyenletes mérete, továbbá a szemcsék felületén kialakult 0,1-0,2 mm vastag zománcszerű réteg biztosítja. A szemcsék tűzvédelmi szempontból igen előnyös tulajdonsága, hogy a 66 tűz hőmérsékletén (900-950 C* között) meglágyulnak, ebből kifolyólag felületileg összeragadnak és lehűlés után szilárd vázat képeznek. Ezzel az előnyös tulajdonsággal más, nagyobb hőmérsékleten duzzasztott szemcsés adalékanyagok, mint pL a keramzit, a hagyományos duzzasztott 70 perlit, stb. nem rendelkeznek. Ezen túlmenően a szemcsék a tűz terjedési sebességét (pl. műanyagszerkezetekben) is hatásosan csökkentik. így pl. a láng terjedési sebessége 40 tf% perlithab granulátum töltő•76 anyagként való alkalmazása esetén zérusra csökken. Az 2
