СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1997 года по МПК C04B28/26 B28B1/52 C04B111/20 

Изобретение относится к технологии теплоизоляционных материалов на основе минеральных волокон, предназначенных, в частности, для теплоизоляции трубопроводов.

Известны шлакощелочные бетоны на жидком стекле дисперсно-армированные асбестосодержащими отходами с соотношением шлак заполнитель 1 1 1 3.

Известна также сырьевая смесь для получения теплоизоляционного материала, содержащая, мас. ч.

Силикат натрия М 2,2 2,6 14,5 24,0
Тонкомолотый доменный шлак 75,0 85,0
Наполнитель 0,1 5,0
Химическая добавка 0,5 1,0
Базальтовое волокно или волокно золы ТЭС 0,01 0,20
Задача изобретения получение теплоизоляционного материала, характеризующегося повышенной прочностью при сжатии, пониженными хрупкостью и пылеобразованием.

Задача решается за счет того, что сырьевая смесь для получения теплоизоляционного материала, включающая жидкое стекло,минеральное волокно и тонкоизмельченный доменный шлак, содержит указанные компоненты при следующем соотношении: жидкое стекло (на сухое вещество) 1 20 мас. от количества минерального волокна, тонкоизмельченный доменный шлак 1 50 мас. от количества жидкого стекла (на сухое вещество).

Наиболее оптимальное соотношение компонентов сырьевой смеси составляет: жидкое стекло (на сухое вещество) 5 15 мас. от количества минерального волокна и тонкоизмельченный доменный шлак 10 20 мас. от количества жидкого стекла (на сухое вещество).

Сырьевая смесь для получения теплоизоляционного материала может дополнительно содержать модифицирующий агент, пылесвязывающий агент, гидрофобизирующий агент и/или агент, вызывающий отверждение жидкого стекла.

Нижеприведенные примеры показывают значения (ценность) различных существенных свойств полученных изоляционных материалов.

Пример 1. Суспензию 83%-ного жидкого стекла (R_s 2,7; сухое содержимое составляло 39% ) и 13% доменного шлака смешивали с модифицирующим раствором (сухое содержимое 8%), содержащим силан в качестве гидрофобизирующего агента и полибутен в качестве пленкообразующего связующего пыли, в трубчатом смесителе. В расчете на сухое вещество жидкое стекло образует: 11,2% ваты; шлак 13% -ного жидкого стекла и модификаторы 1,8%-ного жидкого стекла. Производство ваты составляло 2,8 т/ч и дозировка различных растворов была 16,2 л/мин суспензии жидкого стекла и шлака; 3,2 л/мин раствора модификаторов, а также 10 л/мин воды. Первичную ткань скатывали в трубчатый ролик, имеющий диаметр 350 мм и толщину стенки 60 мм, и трубчатый ролик отверждали при 145^oС в течение 3 мин. Из трубчатого ролика вырезали кусок размером 63,5 х 63,5 мм и испытывали на линейную усадку при 600^oС по ASTM 356-60. Усадка составляла только 1,4 если плотность материала была 101 кг/м³.

Пример 2. Суспензию 95%-ного жидкого стекла (R_s 3,3; сухое содержимое 37% ) и 5%-ного доменного шлака смешивали с дополнительным отвердителем (5% H₃PO₄ и раствором модификатора (сухое содержимое 5%), содержащим гидрофобизирующий агент и пленкообразующий полимер в качестве связующего для пыли, в трубчатом смесителе. В расчете на сухое вещество жидкое стекло образует 11,4% ваты, шлак составляет 5% фосфорная кислота 2,5% и модификаторы 0,8% от жидкого стекла. Производительность процесса составляла 3,2 т/ч и дозирование различных растворов было 12,5 л/мин для суспензии жидкое стекло-шлак, 5,3 л/мин для дополнительного отвердителя; 4,2 л/мин для раствора модификатора, а также пода подавалась со скоростью 11 л/мин. Из первичной ткани готовили листовую ткань в камере для минеральной ваты при 140^oС. Испытания на огнестойкость поводили согласно SFS 4193 на листах, имеющих толщину только 26 мм и плотность 217 и 225 кг/м³ соответственно и получали устойчивость к воспламенению 52 и 58 мин соответственно. Подъем температуры на стороне огня согласно SFS 4193 представлен на фиг. 1 в данных таблицы. Тест продолжали 1 ч; температура в конце эксперимента составляла 935^oС. Лист полностью сохранил форму и не осел, а область горения все еще имела остаточную прочность.

Cледует заметить, что результаты, представленные на чертежах, ни в коей мере не означают верхних пределов, а только те типичные значения, которые можно получить. Результаты собраны из 11 различных полномасштабных техпроцессов; испытано более 70 различных составов.

На фиг. 2 представлено типичное отношение между устойчивостью к расщеплению и плотностью листового материала (согласно изобретению).

На фиг. 3 представлено отношение между прочностью на растяжение с изгибом и плотностью ряда листовых материалов (согласно изобретению).

Усилие, требующееся для сжатия отвержденного листового материала согласно изобретению на 5 и на 10 соответственно, показано на фиг. 4. Нагрузка дана в килоньютонах/м², как функция плотности.

Водопоглощение испытывали согласно BS 2972, 1975. Поглощение воды листовыми материалами, стремящимися к хорошей гидрофобности, было следующим:
После 0,5-часового погружения только 0,3-1,6 объем
После 1,0-часового погружения только 0,6-2,4 объема
После 2-часового погружения только 1,1-3,0 объем
После 1-дневного погружения только 3,8-7,0 объем
После 7-дневного погружения только 9,1 объем
Влагостойкость испытывали в климатической камере измерением набухания в процессе хранения при 40^oС и 95%-ной относительной влажности. Температуру выбирали при 40^oС с тем, чтобы получить ускоренные результаты, поскольку набухание при 20-30^oС практически не наблюдается или было очень слабым.

Оптимальные результаты с листовым материалом, имеющим плотность 140 кг/м², не показывают набухания через 1 дн и только наблюдалось набухание 0,3% после 7 дн. (таблица).

Пример 3. Суспензию 32%-ного жидкого стекла (R_s 2,4, содержание сухого вещества 44% и 18% доменного шлака смешивали с раствором модификатора (сухое содержимое 10%), содержащим гидрофобизирующий агент и пленкообразующий полимер в качестве связывающего пыль агента, в трубчатом смесителе. В расчете на сухое вещество жидкое стекло представляет собой 15,8% минеральной ваты, шлак 50% от жидкого стекла и модификаторы 3,6% от жидкого стекла. Производительность процесса получения минеральной ваты составляла 2,8 т/ч и дозирование различных растворов было 13,2 л/мин для суспензии жидкое стекло-шлак; 6,0 л/мин раствора модификатора и 8,0 л/мин воды. Из первичной ткани готовили трубчатые ролики, имеющие наружный диаметр 520 мм, толщину 120 мм и плотность 96,0 кг/м³. Ролики устанавливали на паропровод, температура которого поднималась до 520^oС. После выдержки в течение 60 ч при этой температуре проверяли изоляцию и определяли значение λ, которое составляло 0,1010 W/м^oС при 520^oС. Ролики выдержали температуру 520^oС хорошо. Единственное заметное различие заключалось в том, что внутренняя поверхность ролика становилась тверже, чем наружная, возможно, благодаря тому, что продолжалось отверждение связующего.

Использование: технология теплоизоляционных материалов на основе минеральных волокон, предназначенных в частности, для теплоизоляции трубопроводов. Сущность: сырьевая смесь для получения теплоизоляционного материала включает жидкое стекло (на сухое вещество) 1-20 мас.% от количества минерального волокна, преимущественно 5-15 мас.%. тонкоизмельченный доменный шлак 1-50 мас.% от количества жидкого стекла (на сухое вещество), преимущественно 10-20 мас.%. Дополнительно сырьевая смесь может содержать модифицирующий агент, пылесвязывающий агент, гидрофобизирующий агент и/или отвердитель жидкого стекла, причем в качестве пылесвязывающего и гидрофобизирующего агента может быть использован полибутенсилан.При изготовлении смеси суспензию жидкого стекла смешивают с доменным шлаком, добавляют раствор модификатора, содержащий гидрофобизирующий агент, пылесвязывающий агент и/или отвердитель, формуют полученную смесь и отверждают. Получаемый материал характеризуется плотностью 60-300 кг/м³, прочностью при растяжении с изгибом 20-600 кN/м², прочностью при сжатии на 5% - до 270 кN/м², на 10% - до 70 кN/м², водопоглощением: через 24 ч - 3,8-7 мас.%; через 7 сут - 9,1 мас.%. 3 з.п. ф-лы, 4 ил, 1 табл.

1. Сырьевая смесь для получения теплоизоляционного материала, включающая жидкое стекло, минеральное волокно и тонкоизмельченный доменный шлак, отличающаяся тем, что она содержит указанные компоненты при следующем соотношении: жидкое стекло (на сухое вещество) 1-20 мас. от количества минерального волокна, тонкоизмельченный доменный шлак 1-50 мас. от количества жидкого стекла (на сухое вещество). 2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что она содержит жидкое стекло (на сухое вещество) 5-15 мас. от количества минерального волокна и тонкоизмельченный доменный шлак 10-20 мас. от количества жидкого стекла (на сухое вещество). 3. Смесь по п.1 или 2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит модифицирующий агент, пылесвязывающий агент, гидрофобизирующий агент и/или агент, вызывающий отверждение жидкого стекла. 4. Смесь по п.3, отличающаяся тем, что она содержит в качестве пылесвязывающего агента полибутен и гидрофобизирующего агента силан.