Теплоизоляционное изделие

Теплоизоляционное изделие

Реферат

Теплоизоляционное изделие относится к области производства стройматериалов, в частности теплоизоляционных изделий на основе огнеупорных волокон.

Теплоизоляционные изделия на основе минеральных огнеупорных волокон известны, например, из В.Н.Вельсовский. Минераловатные утеплители. М.: Стройиздат, 1963 г.; SU №937429, 1980 г.; SU №740732, 1978 г.; RU 2203251, 2003 г.; US 4257812, 1981 г.; RU 2135434, 1999 г.

Наиболее близким техническим решением по существенным признакам и достигаемому техническому результату является способ изготовления высокотемпературного теплоизоляционного изделия из смеси компонентов, содержащих минеральное волокно, каустический магнезит, сернокислый магний или гидрохлорид магния, а в качестве активирующей спекание добавки использован силикат натрия при соотношении Na₂O:SiO₂, равном 1:2-1:4 (DE 2123393 от 03.02.1972 г.).

Изделие, полученное из этой смеси, не имеет достаточной механической прочности при температурах 850-900°С, вследствие использования в качестве огнеупорной связки силиката натрия, а содержание волокна в смеси не позволяет достичь оптимально низкой теплопроводности, свойственной высокопористым волокнистым структурам.

Изобретение направлено на получение теплоизоляционных изделий с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Технический результат, который создается изобретением, состоит в повышении механической прочности и снижении коэффициента теплопроводности изделий.

Поставленная цель достигается тем, что теплоизоляционное изделие получают из смеси, содержащей базальтовое волокно, высокотемпературное связующее на основе каустического магнезита и сернокислого магния, полимерную дисперсию из стирол-акрилового сополимера при следующем соотношении компонентов на сухой вес, мас.%:

Базальтовое волокно	78-91
Каустический магнезит	3-16
Сернокислый магний	1-4
Стирол-акриловый
сополимер	2-5

Содержание высокотемпературного волокна ниже 78% повышает теплопроводность композиции, а выше 91% приводит к отрыву волокна в поверхностных слоях при транспортировке.

При содержании каустического магнезита ниже 3% приводит к неудовлетворительной прочности изделия, а выше 16% - к повышению теплопроводности материала изделия.

При содержании сернокислого магния ниже 1% происходит быстрое затвердевание гидравлического вяжущего, а при превышении содержания сернокислого магния свыше 4% происходит медленное схватывание вяжущего с выделением избытка соли в виде налета кристаллов на поверхности.

Введение стирол-акрилового сополимера на сухой вес ниже 2% снижает сопротивление материала ударным нагрузкам и требует введения стабилизаторов против преждевременной коаугуляции, а при содержании сополимера выше 5% происходит снижение прочностных характеристик.

Экспериментальные исследования показали, что оптимальные характеристики теплоизоляционного изделия формируются при использовании каустического магнезита с плотностью 3,1-3,3 г/см³ и средней величиной частиц 5-10 мкм и стирол-акрилового сополимера товарной марки «Рузин 14». «Рузин 14» представляет собой водную сополимерную не содержащую пластификаторов эмульсию на основе стирола и эфиров акриловой кислоты с плотностью 1,04 г/см³, рН 5-8 при содержании нелетучих 49±1%, при размере частиц 0,15 мкм с минимальной температурой пленкообразования 24°С.

Пример осуществления предлагаемого технического решения.

Исходные дозированные сырьевые компоненты:

Распущенное базальтовое волокно длиной 20-80 мкм и диаметром 7-14 мкм, каустический магнезит с плотностью 3,17 г/см³, раствор сернокислого магния в воде с концентрацией 18%, стирол-акриловый сополимер «Рузин 14» в виде 50%-ной водной дисперсии.

Каустический магнезит, раствор сернокислого магния и стирол-акриловый сополимер смешивают до гомогенного состояния в высокоскоростном роторном смесителе с числом оборотов 2500 в течение 2-3 мин и вводят в гомогенную смесь базальтовые волокна. Совместное смешивание проводят в течение 1-1,5 мин.

Приготовленную смесь заливают в специальную пресс-форму, уплотняют посредством фильтрования под разряжением, осуществляют сухое воздушное твердение при температуре 100-120°С.

Дозирование исходных компонентов производят таким образом, чтобы их содержание на сухой вес соответствовало доверительным интервалом, представленным в табл.1.

Сравнительные эксплуатационные характеристики теплоизоляционных изделий, представленные в табл.2, показывают, что свойства теплоизоляционных изделий по предложенному техническому решению существенно выше, чем прототипа, что позволяет использовать эти изделия в условиях повышенных механических нагрузок и, при необходимости, для теплоизоляции аппаратов, подверженных влиянию нестационарных тепловых нагрузок.

Таблица 1Составы смесей
Номер состава	Содержание компонентов мас.%
Базальтовое волокно	Каустический магнезит	Сернокислый магний	Стирол-акриловый сополимер
1	78	16	1,0	5,0
2	84,5	9,5	2,5	3,5
3	91	3,0	4,0	2,0
Таблица 2Свойства теплоизоляционных изделий.
Показатели	Составы
1	2	3	Прототип
Коэффициент теплопроводности, Вт/м.к при температуре °С
25	0,12	0,12	0,10	-
600	0,16	0,13	0,12	0,12
Предел прочности при сжатии, МПа	1,8	1,3	1,0	0,5
Линейная термическая усадка, % при 900°С	0,15	0,12	0,08	0,4
Термостойкость при 900°С	>50	>50	>50	>11

1. Теплоизоляционное изделие, полученное из сырьевой смеси, содержащей минеральное волокно, каустический магнезит, серно-кислый магний, отличающееся тем, что дополнительно содержит полимерную дисперсию стирол-акрилового сополимера и в качестве минерального волокна - базальтовое волокно при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Базальтовое волокно	78-91
Каустический магнезит	3-16
Серно-кислый магний	1-4
Стирол-акриловый
Сополимер	2-5

2. Теплоизоляционное изделие по п.1, отличающееся тем, что содержит каустический магнезит с плотностью 3,1-3,3 г/см³.

3. Теплоизоляционное изделие по п.2, отличающееся тем, что содержит каустический магнезит с величиной частиц 5-10 мкм.

4. Теплоизоляционное изделие по п.1, отличающееся тем, что содержит стирол-акриловый сополимер товарной марки «Рузин 14».