Конвейерный способ изготовления волокнистых теплоизоляционных материалов Советский патент 1985 года по МПК C04B20/02 

Изобретение относится к отрасли строительных материалов, а конкретнее к технологии теплоизоляциоггных керамоволокнистых изделий для строительной и высокотемпературной изоляции, и может найти ширрокое применение при производстве футеровок промьгашенных печей для металлургической промышленности, конструкций теплоограждений, для строительства паровых и водогребных котлов и других целей.

Известен способ изготовления жестких волокнистых плит ин гидромасс, включающий операции приготовле иия гидромассы из распушенного волокна и раствора связующего, формования ковра с уплотнением и термообработки QJ,Недостаток этого способа заключается в необходимости дополнительной операции распушки волокна и приготовления гидромассы. При этом в процессе распушкр и перемешивания гидромассы вбыстроходном смесителе происходит частичное измельчение волокна. Кроме того, изделия, полученные известным способом имеют сравнительно низкие показатели прочности при изгибе, что обусловлено хаотичёс КИМ расположением волокон, атакже их измельчением.

Известен способ изготовления, волокнистого ковра, заключаощийся в предварительной ориентации волокна при прохождений через электростатическое поле с последующим формование ковра посредством вакуум-отсоса 2j

Недостаток известного способа заключается в том, что без предварительной подзарядки волокна коронным разрядом ориентации подвергается -1еньгаая часть воло.кон.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является конвейерньй способ изготовления керамоволокнистых Tfгшоизоляционных матеряалов, заключающийся в осаждении волокна на KOHBeiinp, пропитке волокнистого ковра всненен1тым связующим, уплотнении ковра и последующей термртеской обработке.

Волокнистый ковер из камеры волокноосаждения пропускают через ванну, где одновременно пропитывают сус пензией вспененного связующего на минеральной основе и уплотняют путем вибропроката. Вибрация способствует

более глубокому.проникновению связующего по толще ковра, а прокат, осуществляемый системой валков, обеспечивает заданную толщину изделия и дополнительно способствует всасыва- нию вспененного связующего внутрь ковра. Известньш способ особенно целесообразно использовать при изготовлении волокнистых изделий на глиняном связующем, так как весьма трудно достичь-качественной и равномерной пропитки ковра глиняной суспензией.

Известным способом изготавливают керамаволокнистые изделия с объемной массой 500 кг/м, прочностью при изгиб.е 0,78 МПа, при сжатии 0,65 МПа для промьш1ленной теплоизоляции sj .

Недостаток известного способа заключается в том, что хаотичное расположение волокон при их осаждении на конвейер, а также недостаточно равномерная пропитка -ковра связующим по толп1ине не обеспечивают достаточную прочность изделия.

Целью изобретения является повышение прочности при изгибе и снижение теплопроводности.

Поставленная цель достигается тем что согласно конвейерному способу изготовления волокнистых теплоизоляционных материалов, включающему осаждение волокна на конвейер, пропитку волокнистого ковра вспененньм связующим, уплотнение ковра и последующую термическую обработку, перед осаждением волокно предварительно подвергают электризации коронным разрядом а затем горизонтально ориентируют в направлении движения конвейера, пропуская через электростатическое поле, а в процессе пропитки связующим на волокнистьй ковер воздействуют магнитострикционными преобразователями.

Формование волокнистого ковра осуществляют в камере волокноосаждения посредством осаждения волокон на сетчатый конвейер. В процессе осаждения волокно проходит через электростатическое поле высокой нап-ряженности, создаваемое высоковольтным источником постоянного напряже-ния и двумя разноименно заряженными пластинаЗ и. В результате волокна ориентирзтотся в горизонтальном направлении по движению конвейера. Вел чина напряженности электростатического ПОЛЯ зависит от вида волокна, напряжение изменяютв диапазоне 1035 кВ, Для улучшения эффекта ориентации и обеспечения ориентации в требуемом направлении подавляющего числа волокон последние перед осаждением на конвейер электризуют с помощью коронного разряда. Наличие в ковре ориентированного предложенным способом волокна способствует повышению прочностных и теплоизоляционных свойств материала. Однако пропитка такого ковра связ тощям затруднена именно из-за горизонтальной ориентации волокна. Интенсификация процесса пластификации глиняного связующего внутри ковра, обе печение пропитки и равномерного распределения связующего по толщине ковра достигается с помощью магнито- стрикцирнных преобразователей, установленных под лентой конвейера. Пропитка может осуществляться в ванне или проливом суспензией вспененного связующего. Уплотнение ковра может быть осуществлено любым известным способом, например, с помощью валков Ковер сушат в конвейерных сушилках, затем подвергают обжигу. На чертеже представлена технологическая схема предлагаемого способа Согласно предлагаемому способу волокно на выходе из камеры 1 волокноосаждения подвергают электризации с помощью источника 2 коронного разряда. В процессе осаждения волокна на сетчатый конвейер последнее проходит через электростатическое поле высокой напряженности, создаваемое высоковольтным источником 3 постоянного напряжения и двумя разноименно заряженными пластинами 4. По конвейе ру 5 ориентированное волокно попадает в ванну 6 с суспензией из вспененного связующего, где на отформованное изделие воздействуют упругими колебаниями с помощью магнитострикционных преобразователей 7, расположенных под лентой конвейера 5 ;транспортирующего изделие через валки 8 для отжима излишков связующего и уплотнения для дальнейшего закрепления структуры и формы с помощью термической обработки. В результате использования конвейерного способа получают ковер с волокнами, ориентированными строго гсфизонтально в продольном направ164лении (относительно длины ковра), равномерно по толщш1е пропитанный глиняным связующим. в работе использованы следующие материалы: муллито-кремнеземистая вата МКРВ ГОСТ 23 619 79, огнеупорная глина (ТУ 14-8-183-75) Дружковского месторождения,- ПАВ - сульфанол (ТУ 6-01-862-75) - смесь натриевых солей алкилбензолсульфокислот. Образцы готовят следующим способом. На волокно из камеры волокноосаждения воздействуют коронным разрядом. Затем подзаряженное волокно, пропуская между разноименно заряженными пластинами, создающими поле высокой напряженности (15 кВ), ориентируют в горизонтальном направлении движения конвейерной ленты. Полученньй волокнистьй ковер из ориентированных в одном направлении волокон подают в ванну со вспененным связующим, которое предварительно готовят в быстроходных смесителях, подавая одновременно связующее, воду и ПАВ при следующем соотношении компонентов, %: Связующее (огнеупорная глина)20 ПАВ (сульфанол)0,03 (от количества воды) Вода 20 В ванне волокнистый ковер пропитывают суспензией вспененного связующего, одновременно подвергая воздействию упругих колебаний с помощью магнитострнкционных преобразователей. Затем с помощью валков отжимают излишки связующего и уплотняют ковер. После отжима волокнистый ковер разрезают на образцы и подвергают термической обработке. Сушат образцы в -i конвейерных сушилках при температуре 200 С, обжиг осуществляют туннельной печи при температуре . Описанным способом готовят образы волокнистого материала толщиной 4 см и испытьюают согласно стандартым методикам; Изготовленные образцы имеют при бъемной массе 500 кг/м прочность ри сжатии 0,63-0,66 МПа, при изгие 1,3-1,5 МПа, теплопроводность ри температуре 0,08 Вт/м К, ри температуре теплопроводость 0,095-0,125 Вт/м град.

Одновременно определяют теплопроводность керамоволокнистого материала, изготовленного известным способом.

Коэффициент теплопроводности этого материала при температуре 20°С составляет 0,11 Вт/м,К, при температуре 600°С - 0,17 Вт/м.К.

Как видно из примеров предлагаемый способ позволяет изготавливать изделия со следующими преимуществами прочность при изгибе возрастает в 1,8 раза или на 44,3%, теплопроводность при температуре 20°С уменьшается в 1,38 раза или на 28%, при температуре 600 С уменьшается в 1,14 раза или на 23%, пропитка связующим более равномерна по всей толщине ковра.

Одновременно определяют среднее количество волокон, ориентированных р заданном направлении при использовании коренного разряда для предварительной, электризации волокон и без него.

Установлено, что в первом случае количество ориентированных волокон составляет 70-80%, а во втором 40-50%.

Эффективность предлагаемого способа заключается в повышении прочности изделий, улучшении теплотехнических характеристик, благодаря чему появляется возможность уменьшить толщину изделий, снизив удельный расход материала на 1 м изделий. Кроме того, исключение вибропроката приводит к снижению уровня шума.

При расчете экономической эффективности, произведенном по Инструкции по определению экономической эффективности использования в строительстве новой техники, изобретений в рационализаторских предложений СН 509-78 Госстроя СССР, за базовьй объект принят наиболее эффективный материал-керамвол. Экономический эффект согласно расчету составил 627 тыс. руб. в год при производительности 20 тыс.м изделий.

КОНВЕЙЕРНЫЙ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВОЛОКНИСТЫХ тЕПлоизоладионных МАТЕРИАЛОВ, включающий осаждение волокна на конвейер, пропитку волокнистого ковра вспененным связующим, уплотнение ковра и последующую термическую обработку, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности при изгибе и снижения теплопроводности, перед осаждением волокно предварительно подвергают электризации коронным разрядом, а -затем горизонтально ориентируют в направлении движения конвейера, пропуская через электростатическое поле, а в процессе пропитки связую(Л щим на волокнистый ковер воздействуют магнитострикционными преобразователями. 4 СО а