Теплоизоляционное изделие
Владельцы патента RU 2298538:
Закрытое акционерное общество Научно-технический центр "Бакор" (RU)
Изобретение относится к производству стройматериалов, содержащих керамические волокна и предназначенных для изготовления теплоизоляционных изделий. Теплоизоляционное изделие получают из смеси, включающей, мас.%: базальтовое волокно 78-91, каустический магнезит 3-16, сернокислый магний 1-4, стирол-акриловый сополимер 2-5 на сухое вещество. Достигаемый технический результат: повышение механической прочности, снижение коэффициента теплопроводности. 3 з.п. ф-лы, 2 табл.
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 1 Составы 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 2 Свойства 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».
