СЫРЬЕВАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ Российский патент 2013 года по МПК C04B38/08 

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к сырьевым смесям для изготовления теплоизоляции, применяемой в промышленных тепловых агрегатах различного назначения.

Известна сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции торкретированием, включающая связующее - жидкое стекло, отвердитель, заполнитель - керамзитовый песок и вспученный вермикулит (предварительно нагретый при температуре 300-350°С), при следующем соотношении компонентов, мас.%:

жидкое стекло 2-8 отвердитель 3-10 керамзитовый песок 10-30 вермикулит (предварительно нагретый   при температуре 300-350°С) 52-85

(см. пат. RU №722882 от 02.03.1978, опубл. 25.03.1980).

Объем теплоизоляционного слоя на основе данной сырьевой смеси при воздействии температуры выше 350°С увеличивается за счет довспучивания вермикулитовой руды, что зачастую приводит к его растрескиванию и разрушению, что является основным недостатком данной смеси.

Известна также сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции торкретированием или формированием, включающая связующее - жидкое стекло, волокнистый заполнитель - асбестовые отходы, вспученный вермикулит и тонкомолотая топливная золошлаковая смесь, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

жидкое стекло 25-32 асбестовые отходы 41-55 вспученный вермикулит 3-6 тонкомолотая топливная золошлаковая смесь 17-21

(см. пат. RU №1203059 от 05.07.1984, опубл. 07.01.1986).

Недостатком данной смеси является относительно невысокая температура ее применения (не выше 600°С), недостаточно высокая термостойкость и значительная (до 2%) линейная усадка при максимальной температуре применения.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой сырьевой смеси для изготовления теплоизоляции является сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции (теплоизоляционных изделий), включающая связующее - жидкое стекло и глину, вспученный вермикулит и волокнистый заполнитель (стекловолокно), при следующем соотношении компонентов, мас.%:

стекловолокно 70-80 глина 5-15 вспученный вермикулит 5-10 жидкое стекло 5-10

(см. пат. RU №2104252 от 24.01.1996, опубл. 10.02.1998).

Недостатком этой смеси является достаточно высокая теплопроводность материала, невысокая термическая стойкость его и значительная линейная усадка при максимальной температуре эксплуатации.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение теплопроводности, увеличение термической стойкости теплоизоляции и снижение ее линейной температурной усадки при максимальной температуре эксплуатации.

Поставленный технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции, включающая связующее, вспученный вермикулит и волокнистый заполнитель, согласно изобретению в качестве связующего содержит портландцемент, в качестве волокнистого заполнителя - базальтовую фибру, дополнительно содержит микрокремнезем и комплексную добавку - модифицированную гидрооксиэтилцеллюлозу, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

связующее (портландцемент) 46-53 вспученный вермикулит 21-25 базальтовая фибра 16-21 микрокремнезем 8-10

а комплексная добавка - модифицированная гидрооксиэтилцеллюлоза - 0,4-07 от массы связующего.

Предлагаемая сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции расширяет гамму средств теплоизоляции и обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик теплоизоляции, достигаемых всей совокупностью компонентов и их соотношением в соответствии с отличительными признаками формулы изобретения, а именно: увеличение термической стойкости теплоизоляции, а также снижение теплопроводности и снижение линейной температурной усадки при максимальной температуре эксплуатации.

Введение в предлагаемую сырьевую массу базальтовой фибры, микрокремнезема и комплексной добавки - модифицированной гидрооксиэтилцеллюлозы, способствует созданию в зернисто-волокнистой структуре теплоизоляционного материала дисперсно-армированной матрицы с повышенным сопротивлением термоудару и одновременному повышению ее сопротивлению теплопередачи.

Проведенные патентные исследования не выявили сходных технических решений, что позволяет сделать вывод о новизне и изобретательском уровне заявляемого технического решения.

Отечественная промышленность располагает всеми средствами (материалами, оборудованием и технологией), необходимыми для получения предлагаемой сырьевой смеси для изготовления теплоизоляции и широкого использования ее в промышленности для высокотемпературной теплоизоляции в тепловых агрегатах различного назначения с температурой изолируемой поверхности до 900°С.

Сущность заявляемого изобретения поясняется проведенными экспериментами и полученными результатами.

Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции содержит: связующее -портландцемент (ГОСТ 10178-85), вспученный вермикулит (ГОСТ 12865-67), волокнистый заполнитель - базальтовая фибра, микрокремнезем и комплексную добавку - модифицированную гидрооксиэтилцеллюлозу, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

связующее (портландцемент) 46-53 вспученный вермикулит 21-25 базальтовая фибра 16-21 микрокремнезем 8-10

а комплексная добавка - модифицированная гидрооксиэтилцеллюлоза - 0,4-07 от массы связующего.

Волокнистый заполнитель - базальтовая фибра (ТУ 5952-036-05328981-2005 «Нить базальтовая рубленая») - имеет следующие технические характеристики:

диаметр единичного волокна, мкм 13-17 длина волокна, мм 0,6-1 массовая доля замасливания, не более, % 0,3 массовая доля влаги, не более, % 1 гигроскопичность не более, % 2 содержание веществ, удаляемых при   прокаливании, не более, % 0,3

Характерными свойствами базальтовой фибры являются:

- экологическая чистота;

- стойкость к агрессивным средам;

- высокая прочность и долговечность;

- абсолютная негорючесть.

Микрокремнезем представляет мелкодисперсный продукт, образующийся при производстве кремнесодержащих сплавов и представляющий собой диоксид кремния аморфной модификации. Микрокремнезем производится в соответствии с ТУ 5743-048-02495332-96 и имеет следующие технические характеристики:

насыпная плотность, кг/м³ 110-120 влажность, % 3 потери при прокаливании, % 1,58 индекс активности, % 110 содержание SiO₂, 84,9-86,2 содержание СаО, 0,75-0,78

Комплексная добавка - модифицированная гидрооксиэтилцеллюлоза - является продуктом, получаемым путем обработки природного органического сырья, размолотого в порошок и перемешанного с натриевым щелоком и этерифицированного затем с метилхлоридом и этиленоксидом.

Таким образом, основой модифицированной гидрооксиэтилцеллюлозы является этилцеллюлоза [(С₆Н₇О₀₂(ОН)_3-хОС₂Н₅)_X]_n. Точный состав этого продукта является «ноу-хау».

При проведении экспериментов компоненты для получения сырьевой смеси были взяты в соотношении, мас.%, указанном в табл.1.

Таблица 1 Компоненты Номер состава и содержание компонентов в соотношении, мас.% 1 2 3 Связующее - портландцемент М 400 46 49,5 53 Вспученный вермикулит 25 23 21 Базальтовая фибра 21 18,5 16 Микрокремнезем 8 9 10         Комплексная добавка - модифицированная гидрооксиэтилцеллюлоза (от массы связующего) 0,4 0,55 0,7

Сырьевую смесь для изготовления теплоизоляции готовят следующим образом. В смеситель вводят отдозированное количество связующего портландцемента М 400, микрокремнезема и модифицированной гидрооксиэтилцеллюлозы, затем вводят вспученный вермикулит и базальтовую фибру. После этого в смеситель подается необходимое количество воды. Необходимое количество воды затворения составляет в среднем 960 литров на 1 тонну сухой смеси, что соответствует водоцементному отношению в пределах 2,20-2,25. Это объясняется высоким содержанием в исходной сырьевой смеси пористого (вспученный вермикулит) и волокнистого (базальтовая фибра) заполнителей. Смешивание продолжают до получения однородной (гомогенной) массы.

Основные свойства теплоизоляции на основе предлагаемых сырьевых смесей приведены в таблице 2.

Таблица 2 Свойства Номер состава и показатели свойств 1 2 3 Плотность материала, кг/м³ 310 315 320 Термическая стойкость (кол-во циклов воздушных теплосмен) 25±5°С - 800°С 95 116 127 Линейная температурная усадка при Т=800°С 0,10 0,27 0,16 Теплопроводность при Т=600°С, Вт/м·К 0,110 0,132 1,51 Температура применения, °С 900 900 900

Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции обеспечивает:

плотность материала, кг/м³ 310-320 термическая стойкость (количество циклов воздушных теплосмен) 25±5°С-800°С 95-127 линейная температурная усадка при Т=900°С 0,1-0,16 теплопроводность при Т=600°С, Вт/м·К 0,110-0,151 температура применения, °С 900

Снижение содержания связующего менее 46% не обеспечивает получение необходимых прочностных характеристик материала, а увеличение его содержания свыше 53% приводит к увеличению средней плотности материала и росту теплопроводности.

Снижение содержания вспученного вермикулита менее 21% приводит к снижению термической стойкости теплоизоляции, а увеличение его содержания свыше 25% не позволяет изготавливать покрытие заявляемых свойств.

Снижение в сырьевой смеси для изготовления теплоизоляции содержания базальтовой фибры менее 16% приводит к росту линейной температурной усадки материала, а увеличение более 21% - к снижению прочностных характеристик материала.

Снижение содержания микрокремнезема менее 8% приводит к росту линейной температурной усадки, а увеличение его содержания более 10% приводит к снижению термической стойкости материала.

Снижение содержания модифицированной гидрооксиэтилцеллюлозы менее 0,4% от массы связующего приводит к снижению термической стойкости материала, а увеличение ее содержания более 0,7% - к росту линейной температурной усадки материала.

Испытания предлагаемой сырьевой смеси были проведены при изготовлении теплоизоляции высотных дымовых металлических труб.

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к сырьевым смесям для изготовления теплоизоляции, применяемой в промышленных тепловых агрегатах различного назначения. Технический результат - снижение теплопроводности, увеличение термической стойкости теплоизоляции и снижение ее линейной температурной усадки при максимальной температуре эксплуатации. Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции, включающая связующее, вспученный вермикулит и волокнистый заполнитель, в качестве связующего содержит портландцемент, в качестве волокнистого заполнителя - базальтовую фибру, дополнительно содержит микрокремнезем и комплексную добавку - модифицированную гидрооксиэтилцеллюлозу, при следующем соотношении компонентов, мас.%: портландцемент 46-53, вспученный вермикулит 21-25, базальтовая фибра 16-21, микрокремнезем 8-10, а комплексная добавка (модифицированная гидрооксиэтилцеллюлоза) 0,4-0,7 от массы связующего. 2 табл.

Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции, включающая связующее, вспученный вермикулит и волокнистый заполнитель, отличающаяся тем, что в качестве связующего она содержит портландцемент, в качестве волокнистого заполнителя - базальтовую фибру, дополнительно содержит микрокремнезем и комплексную добавку - модифицированную гидрооксиэтилцелюлозу при следующем соотношении компонентов, мас.%:
связующее-портландцемент 46-53 вспученный вермикулит 21-25 базальтовая фибра 16-21 микрокремнезем 8-10 комплексная добавка -   модифицированная гидрооксиэтилцелюлоза 0,4-07 от массы связующего