Связующее для теплоизоляционных волокнистых изделий
Владельцы патента RU 2304565:
Закрытое Акционерное общество Научно-технический центр "Бакор" (RU)
Изобретение относится к области производства стройматериалов, в частности теплоизоляционных изделий на основе огнеупорных волокон. Связующее для теплоизоляционных волокнистых изделий содержит, мас.%: жидкое стекло с плотностью 1,36-1,45 г/см3 68-92, смачиватель ОП-10 5%-ной концентрации 2-8, стирол-акриловая эмульсия «Рузин-14Г» 45-50%-ной концентрации 6-24. Технический результат: повышение качества связующего для получения теплоизоляционных изделий с повышенными эксплуатационными характеристиками. 2 табл.
Изобретение относится к области производства стройматериалов, в частности теплоизоляционных изделий на основе огнеупорных волокон для футеровки различных тепловых агрегатов.
Известны составы связующего для получения теплозащитного материала, компоненты которого содержат кремнезем в виде геля (SU 1231038, 1984; SU 1564147, 1990).
Недостатком таких связующих является их высокая вязкость и низкая адгезионная способность, что приводит к их высокому содержанию и повышению теплопроводности волокнистой основы теплоизоляционных волокнистых изделий.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является сырьевая смесь для изготовления тепло- и огнезащитных минераловолокнистых изделий, содержащая в качестве связующего силикат натрия, смачиватель - поверхностно-активное вещество ОП-10, отвердитель и ускоритель - смесь сернокислого алюминия и кремнефторида натрия, при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
| Силикат натрия | 15-30 |
| Смесь сернокислого алюминия | |
| и кремнефторида натрия | 0,7-1,5 |
| Минеральная вата | 55-70 |
| Поверхностно-активное | |
| вещество ОП-10 | 0,1-02 |
| Гидрофобизатор (эмульсия | |
| реакционноспособного полисилоксана | |
| в воде с содержанием | |
| полисилоксана 60% мас.) | 0,3 |
| Вода | остальное |
Заявка RU 2003100727A, кл. С04В 28/26 от 08.01.2003 г. Опубл. в бюл. №20, 2004 г.
Недостатком известного связующего является содержание кислотообразующих компонентов, которые при термическом воздействии в присутствии влаги приводят к образованию кислоты и разрушению вытяжных устройств, а повышенное содержание силиката натрия оказывает охрупчивающее действие на волокнистую структуру в теплоизолирующих изделиях и не исключает выделение волокнистой пыли от деформационных нагрузок при нормальных температурах эксплуатации.
Цель изобретения - повышение качества связующего для получения изделий с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Поставленная цель достигается тем, что связующее дополнительно содержит эмульсию стирол-акриловую «Рузин-14Г» 45-50%-ной концентрации, жидкое стекло с плотностью 1,36-1,45 г/см3, смачиватель ОП-10 5%-ной концентрации, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Жидкое стекло с плотностью | |
| 1,36-1,45 г/см3 | 68-92 |
| Смачиватель ОП-10 5% концентрации | 2-8 |
| Стирол-акриловая эмульсия «Рузин-14Г» | |
| 45-50%-ной концентрации | 6-24 |
При повышенных температурах ≥150°С (при теплоизоляции нагревательных приборов и механизмов или при пожаре) происходит реакция взаимодействия жидкого стекла с компонентами волокнистого теплоизоляционного материала. При общей пористости композиций в пределах 70-80% содержание 68% жидкого стекла с плотностью 1,36-1,45 г/см3 не обеспечивает прочностных характеристик композиции и связи между отдельными волокнами, а при содержании выше 92% жидкого стекла увеличивается хрупкость теплоизоляции и объемный вес, что приводит к повышению теплопроводности.
Использование связующей композиции с содержанием 2% смачивателя ОП-10 5%-ной концентрации не обеспечивает равномерности распределения компонентов связующего по волокнистой структуре, а более 8% экономически нецелесообразно. Кроме того, в установленных концентрационных интервалах содержания смачивателя ОП-10 сохраняется жизнеспособность связующего в течение 6 месяцев без потери функционального назначения.
Использование связующего с содержанием 6% стирол-акриловой эмульсии «Рузин-14Г» 45-50%-ной концентрации не обеспечивает равномерного объемного и поверхностного ламинирования пленкой после высушивания, что приводит к снижению сопротивления сдвиговым нагрузкам и, как следствие, ухудшению экологической безопасности при отрыве фрагментов от общей массы. Использование связующего при содержании стирол-акриловой эмульсии выше 24% приводит к ее высаливанию после сушки.
Пример осуществления предлагаемого технического решения.
Исходные дозированные сырьевые компоненты, выпускаемые промышленностью: стекло натриевое жидкое (ГОСТ 13078-81), эмульсия стирол-акриловая «Рузин-14Г» (ТУ 2241-003-50685635-2000), смачиватель ОП-10 (ГОСТ 8433-81).
В соответствии с рецептурой процесс приготовления связующего осуществляют в следующей последовательности. В смеситель с числом оборотов не более 30 об/мин подают стирол-акриловую эмульсию под торговой маркой «Рузин-14Г», и при постоянном перемешивании вводят раствор смачивателя ОП-10 и гомогенизируют смесь в течение 10 мин. В смеситель для приготовления связующего подают жидкое стекло, и при постоянном перемешивании вводят полученную смесь органических компонентов и при экспозиции 10-15 мин доводят до гомогенного раствора. Готовое связующее выгружают из смесителя и хранят в герметичной таре в соответствии с ТУ 2145-083-11773998-2005 на органосиликатное связующее марки ОСС-15Р для волокнистых теплоизоляционных материалов.
В таблице 1 представлены составы связующих.
Предложенное связующее было реализовано для изготовления теплоизоляционных изделий на основе базальтового волокна, соответствующего ТУ УВ.2.7.88023.025-96, характеристики которого в сравнении с прототипом представлены в таблице 2.
Сравнительные эксплуатационные характеристики теплоизоляционных изделий показывают, что предложенное связующее позволяет реализовать повышенные технические характеристики по сравнению с прототипом, а санитарно-гигиенические заключения на органические компоненты позволяют их использовать в промышленных масштабах без нарушения экологии окружающей среды.
| Таблица 1 | |||
| Связующее | Содержание компонентов в связующем, мас.% | ||
| Стекло | ОП-10 5%-ной концентрации | Стирол-акриловая эмульсия «Рузин 14Г» 45-50%-ной концентрации | |
| Состав 1 | 68 | 8 | 24 |
| Состав 2 | 80 | 5 | 15 |
| Состав 3 | 92 | 2 | 6 |
| Таблица 2 | ||||
| Характеристика | Предложенные составы | Прототип | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Содержание связки в сырьевой смеси, % | 5-10 | 5-10 | 5-10 | 30-45 |
| Содержание волокна в сырьевой смеси, % | 90-95 | 90-95 | 90-95 | 55-70 |
| Объемная масса изделий, кг/м3 | 154 | 165 | 176 | 136-176 |
| Сжимаемость, % | 25-27 | 18-20 | 12-14 | 4-5 |
| Выделение волокнистой пыли | нет | нет | нет | да |
| Выделение корродирующих компонентов, SO2, F | нет | нет | нет | да |
| Коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К) | ||||
| 25°С | 0,04 | 0,043 | 0,045 | 0,023-0,039 |
| 600°С | 0,12 | 0,13 | 0,16 | - |
| Термостойкость при циклах 900°С - воздух | 50 | 45 | 32 | - |
Связующее для теплоизоляционных волокнистых изделий, содержащее жидкое стекло и смачиватель ОП-10, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит эмульсию стирол-акриловую «Рузин-14Г» 45-50%-ной концентрации, жидкое стекло использовано с плотностью 1,36-1,45 г/см3, а смачиватель ОП-10 - 5%-ной концентрации при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| жидкое стекло с плотностью | |
| 1,36-1,45 г/см3 | 68-92 |
| смачиватель ОП-10 | |
| 5%-ной концентрации | 2-8 |
| стирол-акриловая | |
| эмульсия «Рузин-14Г» | |
| 45-50%-ной концентрации | 6-24 |
