Способ получения теплозвукоизоляционного материала

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (р>994455

Сеюз Сееетскик

Социалистических

Республик (61)Дополнительное к авт. саид-ву. (22) Заявлено 11. 12. 80 (2! ) 3217757/29-33

f$)) М К11 3 с присоединением заявки Ио

С 04 В 43/04

Государственный комитет

СССР ио деавм изобретений н открытий, (23) Приоритет

Опубликовано 0702.83 Бюллетень М 5

Р31УДК 662.998 °

° 3 (088 ° 8) г

Дага опубликования описания 07. 02 ° 83

Р

A.Ä,Ìàéîôèñ, Л;В.Корепанова и Б.З.Чистя (72) Авторы изобретения .

Государственный всесоюзный проектный и на исследовательский институт Гипронинемет (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОЗВУКОИЗОЛЯЦИОННОГО (МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к производ- ству легких теплоэвукоизоляционныхматериалов на основе неорганическихволокнистых материалов, которые могут найти применение в судостроении, авиационной и вагоностроительной проьыаленности, строительстве, энергетической проываленности и т.д.

Известны способы получения изоляци щ онных материалов иэ неорганических волокнистых материалов, согласно которым получают эластичный легкий и негорючий теплоиэоляционный материал на основе диспергированного в водной среде с поверхностно-активным веществом (IIAB) и затем вспенен- . ного асбеста (1).

Однако эластичный материал не может быть применен в качестве самонесущей теплоизоляции. Кроме того, полученные пены обладают текучестью, что является положительным качеством при переливании или перекачивании насосом пен в формы для последующей их сушки, но исключает воэможность

:нанесения пен на поверхности различной конфигурации (вертикальные стены, трубы и т.д.) без предварительного формования и высушивания. В случае сложного профиля изолируемой установ:. З() ки, аппарата и т.п. применение подобного материала в принципе воэьюжно, но вызывает значительные технологические сложности и увеличение его стоимости за счет создания специальных форм н использования определенных технологических приемов.

Известен способ получения материалов из высокопористых устойчивых пен в присутствии стабилизаторов.

После сушки и последующей термообработкн пен в формах появляется упругость материала, достигающая 100%, а сам материал обладает высокой ористостью, обеспечивающей его повыаенную прочность и хорошие теплоиэоляционные свойства (2).

Однако такие пены при всей своей устойчивости к разрушению также стеКают с вертикальной поверхности и, следовательно, не могут быть нанесены непосредственно на изолнруекий объект до сушки в формах. Этой же цели мешает и стекание жидкости из пен, даже незначительное.

Получаемые укаэанными способами эластичные теплоизоляционные материалы не могут быть применены в качестве самонесущей изоляции.

994455

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ изготов. ления легкого пеноматериала с устойчивой формой на основе диспергированного асбеста методом коагуляции дисперсии асбестовых волокон в пене при помещении ее в ванну с коагуляционным раствором. В результате получают формованные иэделия или пенистый жгут объемной массой от 40 до

400 кг/м с пластичными свойствамн g3)

Недостатком этого материала является необходимость специальной обработки готовой пены в коагуляционной ванне или другим способом, обеспечивающим контакт коагуляционного раствора с пеной. Кроме того, нельзя получить рассматриваемым способом сложные формованные изделия иэ пены, 3Q обладающей определенной текучестью перед соприкосновением с коагуляционным раствором, придающим ей устой" чивую форму. Изменение фор ы пены после обработки коагуляционным раст- 25 вором происходит в основном лишь в направлении увеличения объемной массы. Сам метод отверждения пены коагуляционным раствором подразумевает поверхностный контакт при сопри- ЗО косновении пены и раствора. Отверждение внутренних слоев пены несомненно затруднено.

Целью изобретения является создание пены, способной сохранять придаваемую ей форму при нанесении на поверхность и сохнуть на воздухе.

Поставленная цель достигается тем, mo согласно способу получения теплоэвукоизоляционного материала, включающему приготовление дисперсии асбеста в воде, содержащей поверхностно-активные вещества, перемешивание с образованием пены, коагулирование и сушку полученной пены, в приготовленную дисперсию àñбеста перед перемешиванием вводят алкилсиликонаты и коагулянты, а коагулирование проводят перед образованием пены.

Кроме того, целесообразно алкил- 50 силиконаты вводить в количестве 0,55 мас.Ъ, а в качестве коагулянтов использовать кислоты, или соли металлов, или их смеси из группы щавелевая кислота, фосфорная кислота, Я алюмохромфосфат, хлористый кальций в количестве 0,05-0,4 мас.В.

При этом с целью ускорения нарастания вязкости пены применяют охлаждение в процессе пенообраэова- g ния до температуры не ниже 0 С.

С целью .повышения вязкости пены и увеличения прочности материала в приготовленную дисперсию асбеста перед перемешиванием вводят тонкойзмельченный неорганический наполнитель иэ ряда каолин, графит, вермикулит, слюда, Согласно способу в качестве алкилсиликонатов используют зтил- и метилсиликонаты натрия, растворимые в воде соединения, выпускаемые под маркой гидрофобиэирующнх кремнийорганических жидкостей ГКЖ-10 и

ГКЖ-11 (ЗОВ-ные водно-спиртовые растворы) или порошков ГКП-10 и

ГКП-ll В качестве алкилсиликонатов могут быть применены также силиконаты натрия или калия с радикалами пропил, бутил и т.д.

Использование сочетания алкилсиликонатов и коагулянтов позволяет получить качественно новый материал для изоляции без предварительного формования и высушивания пен в формах. Кроме того, приобретая пластич,ность, материал может быть использован в качестве самонесущей изоляции беэ дополнительной обшивки специальными отделочными плитами, пластиками и т.д.

Нарастание вязкости пен в процессе пенообразования может быть ускоре.но при использовании охлаждения холодной водой, водой со льдом или специальными хладагентами.

Полученный материал обладает высокими теплозвукоизоляционными свойствами. Для удаления вспомогательных веществ (ПАВ} желательно производить термообработку изоляции прн температурах не ниже 150 С. Составляющими теплоэвукоиэоляционного материала в этом случае будут лишь неорганические вещества и материал становится негорючим, В зависимости от требований к готовому продукту можно менять объем- . ную массу, прочность и теплоизоляционные свойства материала эа счет введения наполнителей. Увеличение устойчивости цены, усиление теплоизоляционных свойств и прочности материала достигают добавлением в систему перед .пенообразованием наполнителей в измельченном виде в количестве до 50 мас.В по отношению к массе готового материала. В качест. ве наполнителей могут быть использованы каолин, перлит, слюда, графит, вермикулит.

Для придания теплоиэоляционному материалу гидрофобных свойств в систему перед пенообразованием можно вводить кремний- или фторорганические полимеры в диспергнрованном состоянии в количестве от 5 до

25 мас.Ъ полимера ко всему количеству неорганического материала s системе. В качестве дисперсий гидрофобизатОрОв испОльэованы эмульсии пОли

994455 этилгидросилоксана (ГКЖ-94), эмульсии фенилэтоксисилоксана, латексы

СКТНВ, фторорганические,латексы СКФ и т.д. Для Фиксирования. полимера проводят термообработку материала при повышении температуры до 300 С.

Дпя каждого из применяемых гидрофобизаторов режим термообработки индивидуален. Так, использование

ГКЖ-94 в качестве гидрофобизаторов требует постепенного повышения температуры до 230-250 С с выдержкой не менее 10 мин при этих условиях.

Правильно выбранные соотношения seществ и режим гидрофобизации позволяет получить гидрофббный и одновре менно негорючий теплозвукоизоляционный материал.

В случае необходимости, например при использовании материала при температуре выше 350 С, применение объемной гидрофобиэации за счет полимериэации кремний- или Фторорганических веществ приводит к разрушению зашитных слоев полимеров в непосредственной близости от источника нагрева и выделению рщма — продуктов разложения полимеров.

Более универсален метод поверхностной гидрофобизации материала, защищающей материал от воздействия воды и влаги и придающей ему дополнительную прочность. На поверхность материала наносят любым способом (кистью, напылением, набрызгиванием) раствор гидрофобизатора, например полиорганосилоксана, в органическом растворителе или в виде водной дисперсии. Для придания покрытию гидрофобных свойств проводят ступенчатое нагревание до необходимой температуры (не выше 300 С) с Выдерживанием при этой температуре от 5 до

60 мин.

Технологически более выгодным является снижение температуры термообработки за счет введения катализатора в раствор или дисперсию гидрофобизирующих веществ или непо-. средственно в дисперсию перед пенообразованием. Применение таких катализаторов, как тетрабутоксититан, и т.п. позволяет снизить верхнюю температуру нагрева до 150 С, а при использовании -аминопропилтри-. этоксисилана в качестве катализатора процесс полимеризации и закрепления гидрофобизатора на неорганическом материале проходит при температуре около 20©С.

Предлагаемый способ осуществляют спедующим образом.

Приготавливают дисперсию асбеста в водной среде в присутствии -анионного ПАВ. Добавляют в дисперсию вод-. но-спиртовый раствор этилсиликоната натрия (ГКЖ-10) и затем раствор коагулянта. Добавки - неорганические наполнители, дисперсии кремний- или фторорганических веществ - вносят в систему до введения коагулянта, до- бавляемого в последнюю очередь. Перемешнвание осуществляют с помощью смесителя, снабженного мешалкой, например шнековым импеллером, со скоростью вращения не менее

1000 об/мин. Полученную пену наносят на изолируемый объект, оставляют сохнуть на воздухе или сушат, термируют, освобождая от органических веществ, и таким образом получают

35 легкую и негорючую теплозвукоизоля-. цию. Для придания теплоэвукоизоляционному материалу гидрофобных свойств вносят добавку — кремнийили фторорганический полимер в виде

QQ дисперсии или закрывают поверхность кремнийорганической пленкой, полученной при полимериэации кремнийорганического вещества, нанесенного на изоляцию распылением раствора или

25 любым другим методом.

Пример 1. В реактор емкостью 4 л помещают 740 мл воды;

40 г асбеста П-5-50; ГО r додецилбенэолсульфоната.. Смесь перемешивают

ЗО без пенообразования 4 ч при 60 С. В приготовленную таким образом дисперсию асбеста добавляют 4 мл 50%-ной эмульсии ГКЖ-94, 4 г коллоидного графита и перемешивают смесь при высоких оборотах мешалки, постепенно добавляя 167 мп ГКЖ-10 (30%-. ный водно-спиртовый этилсиликонат натрия, т.е. 5 мас.% в системе), и затем

50 мл 5%-ного раствора алюмохромфос4О фата (0,25 мас.% в системе). После увеличения кратности пены до 2,5 подключают систему охлаждения и продолжают перемешивание еще 5 мин.

Готовую пену наносят на изолируемую поверхность слоем 25 мм, сушат на воздухе и проводят термообработку ин. фракрасными лампами, постепенно увеличивая температуру до 300 С.

Полученная таким способом теплозвукоизоляция объемной массой около

40 кг/м обладает негорючестью и гидрофобностью.

Пример 2 ° В приготовлениую по примеру 1 дисперсию асбеста до- . бавляют 14 мп ГКЖ-10 (0,5 мас.% в системе) и перемешивают при высоких оборотах мешалки, добавляют В мп

5%-ного раствора щавелевой кислоты (0,05 мас.% в системе). По достижении кратности пены 2,5-3 подключают

60 систему охлаждения и перемешивают еще 5 мин. Готовую пену наносят на фигурную металлическую подложку слоем около 20 мм. Высушивают пену

ИК-лампами н поднимают температуру ф3 до 200 С для удаления органических

994455 остатков. B результате получают негорючую теплозвукоизоляцию объемной массой около 20 кг/м . Затем обрабатывают поверхность раствором лака

KO-916 в толуоле с последующим нао греванием поверхности до 190 С ° Полученная полимерная кремнийорганическая пленка на поверхности изоляции придает ей высокую гидрофобность.

Пример 3. В приготовленную по примеру 1 дисперсию асбеста добавляют 10 r измельченного вермикулита, 100 мл ГКЖ-10 (3,2 мас.% в системе) и, перемешивая на высокоскоростной мешалке, постепенно добавляют 40 мл

5%-. ного раствора алюмохромфосфата (0,2 мас.% в системе). По достижении кратности пены 2,5-3.подключают охлаждающую систему, после чего перемешивают еще 5 мин. Готовую пену наносят на-стеклянную вертикальную поверхность и высушивают на воздухе.

Полученную теплозвукоизоляцию объемной массой около 40 кг/м подвергают поверхностной обработке во чой емуль. сией ГКЖ-94, содержащей катализатор

f-аминопропилтриэтоксисилан, придающий материалу гидрофобные свойства без термообработки.

II р и м е р 4. B приготовленную по примеру 1 дисперсию асбеста добавляют 90 мл 50%-ной эмульсии ГКЖ-94, 40 г измельченного каолина, 120 мл

ГКЖ-10 (3,4 мас.% в системе).

Перемешивают смесь на высокоскоростной мешалке, постепенно добавляя

80 мл 5%-ного раствора алюмохромфосфата (0,4 мас.% в системе) ° Пена готова по достижении кратности 2. Переносят пену в фигурную форму и высу шивают до 23ООС, удаляя при этом органические остатки и полимеризуя

ГКЖ-94. Полученный теплозвукоизоляционный материал заданной формы ъ объемной массой около 65 кг/м гидрофобен и негорюч.

Пример 5. В реактор емкостью 4 л помещают 740 мп воды, 40 r асбеста П-5-50; 10 r додецилбензолсульфоната. Смесь перемешивают без пенообразования в реакторе с мешалкой 60 об/мин 4 ч при 60 С. В приготовленную дисперсию асбеста добавляют 48 г измельченной слюды . (50 мас.% в готовом материале) и

l4,2 мп товарного 30%-ного водноспиртового раствора метилсиликоната

ГКЖ-11 или приготовленного водного раствора гидрофобизирующего кремнийорганического порошка ГКП-ll (0,5 мас.% в системе). Смесь переносят в пенообразователь со шнековой мешалкой (1400 об./мин) и через

10 мин перемешивания добавляют

35,5 мл 10%-ного раствора хлористого кальция (0,4 мас.% a системе) . Пе-

15 ремешивание заканчивают после увеличения кратности пены до 2,5. Готовую вязкую пену, которая не течет и не выделяет стекающей жидкости, наносят на алюминиевую пластину

2О изолируемого нагревателя слоем 20 мм и оставляют сохнуть на воздухе в течение 20 ч. Затем включают нагреватель, поднимают температуру до

280 С,удаляя при этом органику из

25 слоя изоляции. Получаемая таким образом теплоизоляция объемной массой 30 кг/м обладает негорючестью, имеет заданную первоначальную форму.

Пример б. В приготовленную

З-О по примеру 1 дисперсию асбеста добавляют 105,5 мл 30%-ного водного раствора этилсиликоната натрия ГКП-10 (3,5 мас.% в системе) и после перенесения смеси в пенообразователь

4,5 мл 10%-ной ФосФорной кислоты (0,05 мас.% в системе), перемешивают в пенообраэователе со скоростью вращения мешалки 1600 об./мин в течение 20 мин при комнатной температуре и затем 10 мин при охлаждении с температурой хладагента (вода со льдом) Î С. Готовую вязкую пену,,которая не течет и не выделяет жид кости, наносят на стеклянную вертикальную пластину слоем 10 мм и ос.45 тавляют сохнуть сутки на воздухе.

Получаемая теплоизоляция объемной массой 20 кг/смз не изменяет первоначальной формы.

В таблице приведены результаты

5О физико-механических показателей получаемых иэделий.

9,9-4455

Показатели

Известный

Предлагаемый

Время истечения

100 мп пены иэ вискоэиметра ВЭ-1, характеризующее вязкость пены, с

10-90

Не вытекает

Время сушки пены на воздухе, ч

Не сохнет

Изменение высоты слоя пены при сушке на воздухе, 5

20-50

0,06 к стеклянной поверхности

0,04

Прочность материала на расслоения, кгс/см

По п.1 фор-. мулы 0,1

По п.5 формулы 0,4 до 0,1

По п 1 форму-, лы 0,35

По п.5 Формулы 0;25

0,3-0,4

Адгезия (прилипание) материала, кгс/см к алюминиевой поверхности

Коэффициент теплопроводности при 300 С, о ккал/м-ч ОC

Получаемые по предлагаемому спо- . собу пены отличаются высокой вяз- . костью, а также высокой устойчивостью к коалесценцйи (укрупнению пор) и стеканию жидкости иэ пенных пленок, что позволяет наносить их на поверх,ность любой конфигурации, в том числе вертикальную, и на поверхность >> объекта любой сложной формы, Пены, нанесенные на изолируемую поверхность, сохраняют придаваемую им форму и не текут под.действием сил тяжести с выступаюших мест в углуб- ления или с вертикальной стены вниз.

Кроме того, состав дисперсии перед образованием пены обеспечивает повыаенную работу адгеэии пены и поверхностей различной природы,на ф5

l которые наносятся пены, установлено, что пены не текут не только с цементированных или специально.обработанных шероховатых поверхностей, но даже со стекла, листов алюминия и т.д. Высокая вязкость и устойчивость пены к коалесценции и стеканию жидкости из пен дают воэможность широко варьировать режим сушки нанесенных на поверхность пен, используя различные нагреватели, основанные на излучениях, подогреве пропускаемого воздуха и т.д., подводя тепло непосредственно к соприкасающейся с иеной поверхности (турбина, труба, аппарат и -т.д.) или просто оставляя пену сохнуть на воздухе. В том случае, когда нужно получить Формован994455

Формула изобретения

Составитель Н.Багатурьянц

Редактор М.Петрова Техред М.Тепер Корректор A.Ãðèöeíêo

Заказ 543/2 Тираж 620 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, x . Ужгород, ул. Проектная, 4 ный изоляционный материал для определенных целей отдельно от иэолируе-» мой поверхности, готовую пену помешают в форму и сушат ее.

При необходимости изоляция может быть защищена с поверхности любыми; покрытиями (масляная краска, полимериэованная кремнийорганическая плен» ка, облицовка различными декоративными материалами) .

Изготовленные предлагаемым способам материалы пригодны для всех случаев, где необходимы высокие теп» лоизоляционные свойства, малая объемная масса, огнестойкость, хорошее звукопоглошение.

Предлагаемый способ получения теплозвукоизоляционного материала может найти применение в судостроении, авиационной и ракетной промышленности, энергетике, промыален1 ном строительстве, вагоностроении, криогенной технике и т.д.

1. Способ получения теплозвукоизоляционного материала, включающий приготовление дисперсии асбеста в воде, содержащей поверхностно-активные вещества, перемешивание с образованием пены, коагулирование и сушку полученной пены, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью создания пены, способной сохранять придаваемую ей форму при нанесении на поверхность и сохнуть на воздухе

3 ,в приготовленную дисперсию асбеста перед перемешиванием вводят алкил. силиконаты и коагулянты, а коагулирование проводят перед образованием пены.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что алкилсиликонаты вводят в количестве 0,5-5 мас.Ъ.

3. Способ по пп.1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что в качестве коагулянта используют кислоты; или соли металлов, или их смеси иэ группы щавелевая кислота, фосфорная кислота, алюмохромфосфат, хлористый кальций в количестве 0,050,4 мас.Ъ.

4. Способ по пп.1-3, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью ускорения нарастания вязкости пены, применяют охлаждение в процессе пенообраэования до температуры не ни2Î жеОС.

5 ° Способ по пп.1-4, о т л и ч а ю шийся тем,что, с целью повышения вязкости пены и увеличения прочности материала, в при25 готовленную дисперсию асбеста перед перемешиванием вводят тонкоизмельченный неорганический наполнитель из ряда каолин, графит, вермикулит, слюда.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Р 724485, кл . С 04 В 43/04, 1980 .

2. Авторское свидетельство СССР

М 887552, кл . С 04 В 43/04, 1978.

3. Заявка ФРГ 9 2127668, кл, 80 в 9/01, 1971 (прототип}.