Неорганические теплоизоляционные материалы

Неорганические (минеральные) теплоизоляционные материалы в отличие от органических являются несгораемыми, сравнительно малогигроскопичными, гнилостойкими. Они находят широкое применение для тепловой изоляции как строительных конструкций, так и промышленного оборудования и трубопроводов.

Изделия из минеральной ваты и стекловолокна. Примерно 70% всего объема теплоизоляционных материалов составляют минераловатные изделия. Минеральная вата состоит в основном из стекловидных волокон диаметром 1 —10 мкм и длиной 2—20 см, получаемых переработкой расплавов доменных шлаков и ряда силикатных горных пород (диабазов, базальтов, мергелей и др.). Расплав получают обычно в ваграночных печах производительностью от 1200 до 3600 кг на 1 м² площади поперечного сечения за 1 ч. Силикатный расплав превращают в минеральное волокно в результате воздействия на него потока пара, воздуха или газа (дутьевой способ) или центробежной силы (центробежный способ). Наибольшее распространение получил комбинированный центробежно-дутьевый способ во-локнообразования, включающий применение центробежной силы и дутья.

Минеральная вата делится на три марки по средней плотности: 75, 100 и 125. Теплопроводность ее при температуре 25° С колеблется в зависимости от плотности в интервале 0,042— 0,046 Вт/(м-°С), предельная температура применения 600° С. Для предотвращения уплотнения минеральной ваты при транспортировании и хранении ее гранулируют.

Близкой по свойствам к минеральной вате является стеклянная вата, для производства которой применяют стекольную шихту.

Наиболее рационально минеральную и стеклянную вату в строительстве применять в виде изделий (рис. 14.1). Эффективными связующими для таких изделий служат синтетические полимеры и битумы. Основными видами изделий являются мягкие, полужесткие и жесткие плиты, маты, цилиндры, полуцилиндры.

До 25% всего объема минераловатных изделий составляют прошивные маты и до 60% — плиты на синтетическом связующем.

Маты изготавливают без обкладок и с обкладками из битуминизированной бумаги, картона, асбестовой ткани, стекло-холста, металлической сетки. Различают минераловатные маты поперечной и продольной прошивки. Более эффективны последние, так как на основе продольного расположения прошивочного материала (стекложгута) можно изготавливать изделия неограниченной длины. Прошивные минераловатные маты применяют в качестве подвесного утеплителя легких конструкций стен, а также в покрытиях зданий. Они заменяют материало-и энергоемкие жесткие плиты на битумном связующем при изоляции оборудования, не претерпевают усадки в стеновых конструкциях, что характерно для плитного утеплителя. При работе с прошивными минераловатными матами улучшаются условия труда в процессе укладки утеплителя, уменьшается выделение пыли, характерное при работе с плитами.

Из минераловатных плит в настоящее время наиболее распространены полужесткие плиты марок (по средней плотности) 100 и 125. В последние годы освоено производство минераловатных плит повышенной жесткости и твердых плит, имеющих при средней плотности 75—250 кг/м3 прочность 0,04— 0,1 МПа и водопоглощение 15—60%. Плиты повышенной жесткости получают мокрым и сухим способами. При мокром способе плиты изготавливают из поризованной гидромассы, получаемой смешиванием раствора связующего, пенообразователя и минеральной ваты. Связующее при сухом способе вводят в минераловатный ковер методом пульверизации. Термообработка ковра идет в специальной камере путем продува газов с температурой 250—280° С.

Основным видом синтетических связующих для минераловатных плит являются фенолоспирты. Расход синтетического связующего можно снизить дополнительным введением в минераловатный ковер битума.

Минераловатные изделия широко применяются при тепловой изоляции трубопроводов и промышленного оборудования. Кроме матов и плит для этой цели применяют цилиндры и полуцилиндр ы на синтетическом связующем, ш н у р ы с синтетической или стеклянной оплеткой. Из каолинового и кремнеземистого сырья выпускают высокотемпературную вату и изделия с температурой применения до 1250 °C.

Значительное место в общем балансе современных теплоизоляционных материалов (около 10%) составляют стекло-волокнистые изделия. Материалы из стекловолокна экономически выгодно применять только в виде легких изделий средней плотностью 30—50 кг/м3, теплопроводностью 0,037— 0,04 Вт/(м-°С).

В последние годы разработана технология базальтов о-локнистых материалов, сочетающих высокие теплоизоляционные свойства и температуроустойчивость (до 750° С), долговечность (в том числе в условиях вибрации), негорючесть и нетоксичность. Промышленность выпускает несколько видов изделий из базальтовых волокон — холсты, шнуры, рулонные прошивные изделия в виде матов, облицованных стеклотканью, картон и плиты. Для базальтоволокнистых материалов оптимальное значение теплопроводности соответствует плотности 80—100 кг/м3. Внедрение их для изоляции турбоагрегатов позволяет снизить расход топлива не менее чем на 5—10 при одновременном увеличении производительности до 15%, улучшить санитарно-гигиенические условия работы обслуживающего персонала. стекловолокно строительный теплоизоляционный акустический Для изоляции установок, эксплуатируемых при температуре до 900° С, разработан рулонный материал, в котором теплоизоляционный слой изготовлен из супертонкого базальтового волокна, предварительно прошедшего термическую обработку до образования стеклокристаллической структуры. Для офак-туривания изоляции используется алюминиевая фольга.