КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1996 года по МПК C04B38/00 C04B38/00 C04B14/38 C04B111/20 

Изобретение относится к дешевой, эффективной, высокотемпературной тепловой изоляции, предназначенной для разогревных источников тока, а также для изготовления тепловой изоляции технологического оборудования и бытовых электоприборов. На основе изобретения возможно изготовление тепловой изоляции в виде гибких листов картона, плит, блоков, обмазок.

Известны аналоги изобретения, например
1. Композиция содержащая, мас. Минеральное волокно 75-97 Бентонитовая глина 2,94-22,5 Жидкое стекло 0,06-2,2
2. Композиция содержащая, мас. Минеральное волокно 25-58
Высокопористый
зернистый материал (перлит) 16-30
Влагорегулирующий материал (каолин) 6-20 Связующее Остальное
3. Изолирующий состав для разливочных ковшей, содержащий огнеупорное волокно с золотой рисовой шелухи.

4. Композиция содержащая, мас. Огнеупорное стекло- волокно 41-55 Огнеупорная глина 35-49 Полиакриламид 0,1-0,6
Лигносульфонат натрия или кальция 4,9-7,5 ПВА-дисперсия 2,5-5,0
5. Композиция, содержащая, мас. Глина 55-97 Шамот 2-35
Супертонкое силикат- ное волокно 1-10
По технической сущности и достигаемому результату наиболее близки к изобретению композиции 5.

Известные композиции обладают высокой теплоизоляционной эффективностью ( λ= 0,05-0,06 Вт/м К), но для композиций 1 и 4 характерно высокое содержание волокон и, следовательно, высокая стоимость, для композиций 2 и 3 необходимые, кроме того, дефицитные компоненты: перлит и зола рисовой шелухи, а на основе композиции 5 невозможно изготовление гибкого картона.

Теплопроводность этих композиций соответствует уровню теплопроводности материалов на основе супертонких волокон.

Известные композиции обладают невысокой сопротивляемостью сжатию, так как структура волокнистых материалов представляет собой сочетание значительных по сравнению с элементами каркаса пустот со слабо скрепленными волокнами. Поэтому прочность материала, полученного из композиции 4 при объемной массе 200-500 кг/м³ невелика и находится в пределах 2-5 кг/см². Прочность материала, полученного из композиции 5, может превышать указанное значение в случае высокотемпературного обжига, что сопровождается возникновением хрупкости, ограничивающей область его применения.

Изобретением решается задача получения дешевого высокотемпературного теплоизоляционного материала, характеризующегося достаточной гибкостью при изготовлении его в форме листа картона.

Задача решается за счет того, что в композицию для получения теплоизоляционного материала, включающую глину, шамот и супеpтонкое силикатное волокно дополнительно введен химически распушенный асбест при следующем соотношении компонентов, мас. Глина 40-92,5 Шамот 0,5-35
Супертонкое силикатное волокно 5-15
Химически распушенный асбест 2-10
Физическая сущность эффекта, используемого в изобретении, заключается во взаимном проникновении друг в друга эластичной микроволокнистой структуры химически распушенного асбеста (средний диаметр волокон после химической распушки составляет около 5 нм) и сплошного континуума глины.

Одновременно достигается армирование гибкой структурой и дробление сплошной среды глины волокнами асбеста на фрагменты, средний размер которых можно оценить по формуле
D_фр= 0,885 d_ср где D_фф размер фрагмента;
d_ср средний диаметр волокна химически распушенного асбеста (5 нм);
γ_тт плотность твердого тела волокон (2,52 г/см²);
γ_{вол.стр.} плотность волокнистой структуры (0,03-0,1 г/см³)
Дробление сплошной среды глины на фрагменты размером 2,5 нм обеспечивает низкую теплопроводность при низких температурах, а заполненность клеток структуры глиной низкую теплопроводность при высоких температурах и высокую сопротивляемость сжимающим нагрузкам. Эластичность каркаса обеспечивает гибкость материала.

Предлагаемая композиция при сохранении теплопроводности на известном уровне позволяет получить на ее основе гибкие картоны, что в свою очередь расширяет область применения.

На основе данной композиции возможно изготовление плит толщиной 5-20 мм, блоков, фасонных изделий, гибкого картона толщиной 1-2 мм, обмазок. Все эти материалы обладают теплопроводностью 0,06 Вт/м К при 100^оС и прочностью на сжатие 15 кГс/см².

П р и м е р 1. Для изготовления плит, фасонных изделий, блоков и обмазок применяется следующая рецептура, мас. Глина 50 Шамот 32
Супертонкое силикатное волокно 10
Химически распушенный асбест 8
Изготовление производится путем гомогенизации смеси в Z-образном или шнековом смесителе в водной среде при соотношении сухих компонентов и воды 1:1,5-1:1,7. Готовая смесь подвергается формованию и сушке.

П р и м е р 2. Для изготовления картона применяется рецептура, мас. Глина 81 Шамот 1 Супертонкое силикатное волокно 10 Химически распушенный асбест 8
Гомогенизация производится в водной пульпе с помощью лопастного смесителя при содержании 3,5 л воды на 1 кг сухих компонентов (1:3,5). Пульпу формуют методом картонного литья и сушат.

Полученные таким образом материалы обладают объемной массой 500-700 кг/с³ и теплопроводностью 0,065 Вт/м К при 100^оС и 0,12 Вт/м К при 1000^оС.

Другие составы композиции и свойства получаемого материала представлены в таблице.

Для композиции может быть использована глина любого вида.

Шамот также может быть изготовлен из глины любого вида.

В качестве волокон могут быть использованы силикатные супертонкие волокна, базальтовые, кремнеземные, кварцевые, каолиновые и т.п.

Асбестовые волокна подвергаются химической распушке путем выдерживания в водном растворе поверхностноактивного вещества натриевой соли ди-2-этилгексилового эфира сульфоянтарной кислоты, выпускаемого в виде смачивателя марки СВ-102 (ТУ 6-14-935-80).

Концентрация смачивателя 50 г/л, содержание асбеста 100-200 г/л, продолжительность выдержки при комнатной температуре 24 ч.

Данная композиция не может содержать химически распушенного асбеста менее 2% так как при этом происходит образование трещин, а также более 10% так как это экономически нецелесообразно.

Содержание шамота не может быть выше 35% поскольку это приводит к увеличению теплопроводности, и менее 0,5% так как это приводит к образованию микротрещин.

Содержание супертонких волокон не может быть выше 15% так как это экономически нецелесообразно, и менее 5% так как это сопровождается увеличением объемной массы и теплопроводности.

Разнообразие изготавливаемых изделий (обмазки, блоки, плиты, гибкий картон) позволяет решать многие технические задачи, связанные с высокотемпературной тепловой изоляцией. Из этих материалов могут быть изготовлены высокотемпературные футеровки, а также тепловая изоляция бытовых электроприборов.

Использование: получение эффективного высокотемпературного теплоизоляционного материала, предназначенного для разогревных источников тока, а также технологического оборудования и электроприборов. Сущность: композиция для получения телоизоляционного материала включает, мас.%: глина 40-92,5; шамот 0,5- 35; супертонкое силикатное волокно 5-15; химически распушенный асбест 2-10. Приготовление композиции осуществляют гомогенизацией смеси компонентов в смесителе в водной среде. Получаемый теплоизоляционный материал характеризуется объемной массой 350-800 кГ/м³, прочностью при сжатии 8-25 кГс/см², коэффициентом теплопроводности при 100^oС 0,06-0,10 Вт/м • К, при 1000^oС 0,15-0,18 Вт/м • К. Возможно изготовление теплоизоляционного материала в виде картона. 1 табл.

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА, включающая глину, шамот и супертонкое силикатное волокно, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит химически распушенный асбест при следующем соотношении компонентов, мас.

Глина 40,0 92,5
Шамот 0,5 35,0
Супертонкое силикатное волокно 5 15
Химически распущенный асбест 2 10