Теплоізоляційна маса

УКРАЇНА (19) (ІЗ) С 04 В 14/10, С 04 В 14/38 ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО ОПИС ДО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНА МАСА (21) 93005746 • * ' (22) 17.06.93 (24) 11.10.99 (46) 11.10.99. Бюл. № 6 (56) Авторское свидетельство СССР № 1071615, кл. С 04 В 43/02, 1982. (72) Андреев Аркадій Олександрович, П'ятигорська Ніна Ісааківна (73) Український науково-дослідний і проектно-конструкторський інститут будівельних матералів та виробів "НДІБМВ" (57) Теплоизоляционная масса, включающая каолиновое волокно и огнеупорную глину, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что в качестве огнеупорной глины она содержит каолиновую глину в виде седиментационно устойчивой водной дисперсии каолинитового коллоида при следующем соотношении компонентов, мас.%: Каолинитовое волокно 88-95 Каолинитовый коллоид (на сухое вещество) 5-12 Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству волокнистых огнеупорных теплоизоляционных материалов, предназначенных для использования, например, в футеровочных слоях тепловых агрегатов, не подвергающихся воздействию агрессивных сред. В настоящее время для высокотемпературной изоляции используют шамотокерамические, перлитокерамические, волокнистые и прочие огнеупоры. Выпускаемые промышленностью теплоизоляционные материлы на основе каолинового волокна с небольшим содержанием (до 15%) огнеупорной глины содержат в своем составе для осаждения на волокнах глинистых частиц полиакриламид или аналогичные добавки. Известна высокотемпературная теплоизоляционная масса, содержащая, мас.%: 23,8-56,5 каолинового волокна; 2,0-15,0 огнеупорной глины; 0,2-1,0 по лиакриламида; 17,5-35,0 водного раствора алюмохромфосфата и 10,0-40,0 талька (а.с. СССР № 1071615, кл. С 04 В 43/ 02, 1982). Применение полиакриламида объясняется том, что в силу своих структурных особенностей, огнеупорные глины не могут служить эффективным связующим для волокнистых материалов и применяются с добавкой веществ, способствующих осаждению глины на волокнах. Недостатком этой массы является многокомпонентность и сравнительно повышенные плотность и теплопроводность. Известна смесь для изготовления теплоизоляции высокотемпературных воздухонагревателей, включающая каолиновое волокно и Часов-Ярскую (каолинитовую) глину в количестве соответственно 75 и 25 мас.% (Горлов Ю.П., Журба В.П. Теплоизоляционные волокнистые огнеупорные изделия для воздухонагревателей доменных печей (Огнеупоры, 1971, № 10, с. 1)). 26529 Изделия, изготовленные из этой смеси, обладают значительной плотностью и теплопроводностью, так как для обеспечения прочности содержат большое количество огнеупорной глины. Кроме того, производство плит из вышеперечисленных составов организуется по принципу полива с вакуумированием или прессованием штучных изделий в формах. Известен теплоизоляционный материал, включающий, мас.%: штапельное волокно каолинового состава 75-86 и огнеупорную глину 14-25 (а.с.СССР № 317640, кл. С 04 В 43/00, 1969). Недостатком его является повышенная плотность и теплопроводность и невозможность применения конвейерной технологии производства непрерывного ковра теплоизоляционного материала из-за низкой прочности сырца. В основу изобретения поставлена задача создания такой теплоизоляционной массы, из которой за счет введения в качестве связующего каолинитового коллоида и количественного содержания последнего в массе обеспечивается получение изделий пониженной плотности и теплопроводности по конвейерной технологии и за счет этого снижается себестоимость производства высокотемпературной теплоизоляции. Поставленная задача решается тем, что в теплоизоляционной массе, включающей каолиновое волокно, и огнеупорную глину (каолинитовую), согласно изобретению каолинитовая глина вводится в виде седиментационно устойчивой водной дисперсии - каолинитового коллоида при следующем содержании компонентов, мас.%: Каолиновое волокно 88-95 Каолинитовый коллоид (на сухое вещество) 5-12 Заявляемая теплоизоляционная масса отличается от прототипа количественным содержанием компонентов и формой применения коалинитовой глины - в виде седиментационно устойчивой водной дисперсии коллоида. Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна". Седиментационно устойчивая водная дисперсия каолинитовои глины позволяет отказаться от применения полиакриламида и избежать повышенного содержания глины в теплоизоляционном материале, получаемом из непрерывно формуемого ковра. Образующийся при этом сырой глинистоволокнистый ковер обладает достаточной прочностью для прохождения по 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 роликам сушильного агрегата без форм и поддонов. При содержании глины более 12% затрудняется формование гидромассы, так как она с трудом поддается обезвоживанию. Снижение содержания каолинитовои глины до величин, ниже 5%, приводит к нестабильному формированию из-за нарушения устойчивости дисперсии. Авторам известны технические решения, в которых огнеупорная глина используется в коллоидном виде. Известно применение в керамической теплоизоляционной массе на основе каолинитового волокна бентонитовой глины в виде бентоколлоидного связующего (Л (О со 26529 Упорядник Техред М Келемеш Коректор 0. Обручар Замовлення 514 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 УКРАЇНА (19) (И) (13) (51)6 С 04 В 14/10, С 04 В 14/38 ДЕРЖАВНЕ ПАТЕНТНЕ ВІДОМСТВО ОПИС Д О ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД (54) ТЕПЛОІЗОЛЯЦІЙНА МАСА (21) 93005746 (22) 17.06.93 (24) 11.10.99 (46) 11.10.99. Бюл. № б (56) Авторское свидетельство СССР № 1071615, кл. С 04 В 43/02, 1982. (72) Андреев Аркадій Олександрович, П'ятигорська Ніна Ісаак'ївна (73) Український науково-дослідний і проектно-конструкторський інститут будівельних матералів та виробів "НДІБМВ" (57) Теплоизоляционная масса, включающая каолиновое волокно и огнеупорную глину, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что в качестве огнеупорной глины она содержит каолиновую глину в виде седиментационно устойчивой водной дисперсии каолинитового коллоида при следующем соотношении компонентов, мас.%: Каолинитовое волокно 88-95 Каоличитовый коллоид (на сухое вещество) 5-12 Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к производству волокнистых огнеупорных теплоизоляционных материалов, предназначенных для использования, например, в футеровочных слоях тепловых агрегатов, не подвергающихся воздействию агрессивных сред. В настоящее время для высокотемпературной изоляции используют шамотокерамические, перлитокерамические, волокнистые и прочие огнеупоры. Выпускаемые промышленностью теплоизоляционные материлы на основе каолинового волокна с небольшим содержанием (до 15%) огнеупорной глины содержат в своем составе для осаждения на волокнах глинистых частиц полиакриламид или аналогичные добавки. Известна высокотемпературная теплоизоляционная масса, содержащая, мас.%: 23,8-56,5 каолинового волокна; 2,0-15,0 огнеупорной глины; 0,2-1,0 по лиакриламида; 17,5-35,0 водного раствора алюмохромфосфата и 10,0-40,0 талька (а.с. СССР № 1071615, кл. С 04 В 43/ 02, 1982). Применение полиакриламида объясняется тем, что в силу своих структурных особенностей, огнеупорные глины не могут служить эффективным связующим для волокнистых материалов и применяются с добавкой веществ, способствующих осаждению глины на волокнах. Недостатком этой массы является многокомпонентность и сравнительно повышенные плотность и теплопроводность Известна смесь для изготовления теплоизоляции высокотемпературных воздухонагревателей, включающая каолиновое волокно и Часов-Ярскую (каолинитовую) глину в количестве соответственно 75 и 25 мас.% (Горлов Ю,П., Журба В П Теплоизоляционные волокнистые огнеупорные изделия для воздухонагревателей доменных печей (Огнеупоры, 1971, № 10, с 1)). О 26529 Изделия, изготовленные из этой смеси, обладают значительной плотностью и теплопроводностью, так как для обеспечения прочности содержат большое количество огнеупорной глины. Кроме того, производство плит из вышеперечисленных составов организуется по принципу полива с вакуумированием или прессованием штучных изделий в формах. Известен теплоизоляционный материал, включающий, мас.%: штапельное волокно каолинового состава 75-86 и огнеупорную глину 14-25 (а.с.СССР № 317640, кл. С 04 В 43/00, 1969). Недостатком его является повышенная плотность и теплопроводность и невозможность применения конвейерной технологии производства непрерывного ковра теплоизоляционного материала из-за низкой прочности сырца. В основу изобретения поставлена задача создания такой теплоизоляционной массы, из которой за счет введения в качестве связующего каолинитового коллоида и количественного содержания последнего в массе обеспечивается получение изделий пониженной плотности и теплопроводности по конвейерной технологии и за счет этого снижается себестоимость производства высокотемпературной теплоизоляции. Поставленная задача решается тем, что в теплоизоляционной массе, включающей каолиновое волокно, и огнеупорную глину (каолинитовую), согласно изобретению каолинитовая глина вводится в виде седиментационно устойчивой водной дисперсии - каолинитового коллоида при следующем содержании компонентов, мас.%: Каолиновое волокно 88-95 Каолинитовый коллоид (на сухое вещество) 5-12 Заявляемая теплоизоляционная масса отличается от прототипа количественным содержанием компонентов и формой применения коалинитовой глины - в виде седиментационно устойчивой водной дисперсии коллоида. Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна". Седиментационно устойчивая водная дисперсия каолинитовои глины позволяет отказаться от применения полиакриламида и избежать повышенного содержания глины в теплоизоляционном материале, получаемом из непрерывно формуемого ковра. Образующийся при этом сырой глинистоволокнистый ковер обладает достаточной прочностью для прохождения по 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 роликам сушильного агрегата без форм и поддонов. При содержании глины более 12% затрудняется формование гидромассы, так как она с трудом поддается обезвоживанию. Снижение содержания каолинитовои глины до величин, ниже 5%, приводит к нестабильному формированию из-за нарушения устойчивости дисперсии. Авторам известны технические решения, в которых огнеупорная глина используется в коллоидном виде. Известно применение в керамической теплоизоляционной массе на основе каолинитового волокна бентонитовой глины в виде бентоколлоидного связующего (а.с. СССР № 592805, кл. С 04 В, 43/02, 1976). Содержание бентонитовой глины составляет 40-60 мас.% и свойства такого коллоида несопоставимы со свойствами каолинитовои дисперсии по заявляемому техническому решению. Известно также использование в теплоизоляционном материале на основе перлита бентоколлоида с меньшей концентрацией 12-30 мае. (а.с. СССР № 1557129, кл. С 04 В 28/00, 1987), представляющего собой седиментационно устойчивую суспензию натриевого монтмориллонита (бентонита) в воде. Структура каолинита характеризуется прочным сочленением структурных пакетов по плоскостям спайности, поэтому при замене обменного комплекса каолинита одновалентными катионами кристаллическая структура глины изменяется не столь значительно, как в случае с бентонитовыми глинами. Ион Na* оказывает слабое пептизирующее воздействие на кристаллы каолинита. После насыщения обменной емкости (очень низкой) появляются частицы размером более коллоидных. Наличие этих частиц обуславливает относительно небольшое понижение концентрации дисперсной фазы, достаточной для построения пространственной коагуляционной сетки. Поэтому получение седиментационно устойчивой дисперсии каолинита не может идти тем же путем, что и получение такой дисперсии из бентонита. Следовательно, признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не виявлень) в других технических решениях при изучении данной и смежной 55 областей техники, что обеспечивает заявляемому техническому решению соответствие критерию "изобретательский уровень". Сущность заявляемого технического решения поясняется на примерах изготовления материла. 26529 Для экспериментальной проверки заявляемой теплоизоляционной массы были подготовлены составы, в которых огнеупорную каолинитовую глину использовали без приготовления седиментационно устойчивой водной дисперсии и в виде такой дисперсии. Результаты испытаний представлены в таблице. В качестве каолинового волокна использовали муллитокремнеземистое волокно (войлок) производства Северского доломитного комбината по ГОСТ 23619-79. В качестве огнеупорной каолинитовой глины - глина огнеупорная Веселовского месторождения по ГОСТ 3226-77. Технология изготовления теплоизоляционных изделий включает приготовление седиментационно устойчивой водной каолинитовой дисперсии - каолинитового коллоида, получение гидромассы, формование глинистоволокнистого ковра, резку его, термообработку сырцовых плит. Приготовление каолинитовой дисперсии осуществляли в реакторах с мешалками и параподогревом, куда при непрерывном перемешивании подавалась глина после мокрого помола в шаровой мельнице. 10 15 20 25 30 Приготовление гидромассы осуществляли в гидроразбивателя,, с мешалками активаторного типа, куда подавались необходимые дозы каолинитового коллоида, воды и волокна. Формование непрерывного глинистоволокнистого ковра осуществляли на вакуум-экструзионной машине, термообработку проводили в роликовых газовых сушилках. Использовали технологическую линию ВЭМ-4, АСП-1. Получали плиты 1200x930x40 (50) мм. При изготовлении изделий из теплоизоляционной массы составов 1-3, с использованием каолинитовой глины без приготовления седиментационно устойчивой дисперсии, происходит отслоение и уход в фильтрат связующего, в результате чего прочность изделий снижается на 3040% (таблица). Изделия, полученные из заявляемой теплоизоляционной массы, обладают пониженной плотностью и теплопроводностью при сохранении прочности. Использование заявляемой теплоизоляционной массы позволит получать высокотемпературные теплоизоляционные изделия по конвейерной технологии. Состав массы, мае. % компонент Прототип 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Каолиновое волокно Каолинитовая глина Каолинитовая глина {седиментационно устойчивая дисп.) Плотность, кг/м 3 Прочность на сжатие при 10% деформации, 86 14 95,0 5,0 92,0 8,0 88 12 95,2 95,0 92,0 90.9 88,0 87,9 _ 470 380 — 400 430 4,8 317 5.0 325 8,0 330 9,1 334 12,0 . 356 12,1 365 МПа Теплопроводность: при(25±5)°С, Вт/(м-К) при (125±5)°С при (300±5)°С Температура применения О) ел 0,060 Не определяется 0,040 0,040 0.055 0,058 0,062 0,062 0,085 0,086 0,10 0,13 0,15 0,090 0,12 0,15 0,095 0,12 0,15 0,097 0,13 0,15 0,062 0,078 0,10 0,062 0,078 0,10 0,066 0,079 0,11 0.066 0,079 0,11 0,069 0,081 0,12 0,069 0,081 0,12 1200 — — — 1200 1200 1200 1200 1200 1200 N1 СО 26529 Упорядник Техред М. Келемеш Коректор О. Обручар Замовлення 514 Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, Київ-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101