14.2. Неорганические теплоизоляционные материалы и изделия

Неорганические теплоизоляционные материалы изготовляют на основе различных видов минерального сырья— горных пород, шлаков, стеклянных расплавов, асбеста, базальтового волокна и др.

Эти материалы не подвержены гниению, имеют малую гигроскопич­ность, достаточно огнестойкие, в них не заводится моль, их не унич­тожают грызуны, они более долговечные, чем материалы из расти­тельного волокна. Номенклатура их весьма разнообразна и ассортимент постоянно пополняется.

Минеральная вата — теплоизоляционный материал волокнистого строения, получаемый из расплава легкоплавких горных пород, ме­таллургических шлаков, золы ТЭС (рис. 14.1). В качестве сырья для производства используют известняки, мергели, доломиты, базальты, отходы металлургической промышленности (доменные и топливные шлаки) и промышлен­ности строительных материалов (бой керамиче­ского или силикатного кирпича). Технология производства минеральной ваты включает две операции: получение силикатного расплава (1300... 1400 °С) и превращение этого расплава в тончайшие волокна. Расплав обычно получают в вагранке либо в дру­гом печном агрегате. Полученный расплав каменного сырья или шла­ка превращается в минеральную вату дутьевым или центробежным способом.

Дутьевой способ заключается в воздействии струи пара или сжатого воздуха на жидкий расплав, вытекающий из вагранки. При центробежном способе используется центробежная сила, превращаю­щая струю расплава в тончайшие минеральные волокна диаметром 5...15 мкм и длиной 2...60 мм.

Слишком тонкие волокна нежелательны, так как вата легко слеживается и уплотняется, что ухудшает ее теплоизоляционные свойства. Наличие на концах волокон затвердевших частиц шлака («корольков») также ухудшает эти свойства.

Минеральная вата огнестойка, малогигроскопична, биостойка. В зависимости от плотности минеральная вата имеет марки (кг/м³): 75, 100, 125 и 150.

Вырабатывают из нее различные изделия: маты, полужесткие и жесткие плиты, скорлупы (желоба), цилиндры, войлок, шнуры и т.п.

Маты минеральные прошивные (рис. 14.2, б) выпускают в ру­лонах длиной до 5000 мм, шириной 500 и 1000 мм, толщиной 40...120 мм. Изготовляют их уплотнением ваты, обработанной биту­мом или синтетическим связующим, обкладывая с одной или двух сторон материалами или без обкладок и прошивая их суровыми прочными нитями, шпагатом, стеклянными нитями или проволокой.

281

Теплопроводность матов 0,04 Вт/(м-К). Применяют маты для теплоизоляции огр аждающих конструкций жилых и промышленных зданий, трубопроводов и про­мышленного оборудования.

Плиты минераловатные на синтетическом связую­щем (рис. 14.2, в) изготовля­ют путем формования при давлении и нагреве массы, полученной смешиванием волокон минеральной ваты с синтетическим связующим. В качестве связующего ис­пользуют фенолоформальде- гидную водоэмульсионную смолу или мочевиноформальдегидную. Со­держание синтетического связующего от 1,5 до 8% для плит разных марок.

По плотности плиты подразделяют на марки, кг/м³: 50, 75, 125, 175, 200, 300. Их теплопроводность 0,044...0,058 Вт/(м-К), водопогло­щение не более 15%. Предел прочности при сжатии (при 10%-ной де­формации) не менее 0,04 МПа для марки 300. Длина плиты 900...1800, ширина 500...1000 и толщина 40...100 мм.

Плиты применяют для тепловой изоляции промышленного обо­рудования, трубопроводов и холодильных установок, а также в каче­стве эффективного теплоизоляционного материала в строительных конструкциях.

Плиты минераловатные вертикально-слоистые изготовляют по специальной технологии, предусматривающей вертикальную ориентацию минерального волокна по отношению к поверхности плиты. Такое расположение волокон придает плитам повышенную прочность при сжатии, которая составляет 0,01...0,04 МПа. Плиты выпускают размером 1000x500x60 мм, плотностью 125...200 кг/м³, теплопроводностью не более 0,06 Вт/(м-К). Применяют такие плиты для теплоизоляции легких покрытий по железобетонным плитам и по металлическому профилированному настилу.

Изделия (плиты, цилиндры, сегменты, маты) с синтетическим свя­зующим имеют меньшую плотность, более высокую прочность и привле­кательный вид по сравнению с изделиями на битумном связующем.

Стеклянная вата — теплоизоляционный материал волокни­стого строения, получаемый из расплавленной стекломассы, В каче­стве сырья для производства используют сырьевую шихту для варки стекла (кварцевый песок, кальцинированная сода и сульфат натрия) или стеклянный бой.

Стеклянная вата имеет волокна значительно более длинные, чем минеральная вата, в ней меньше «корольков». Стекловата хими­чески стойкая, не горит и не тлеет, не гниет независимо от условий эксплуатации. Ее теплопроводность не более 0,052 Вт/(м-К), плотность в рыхлом состоянии не более 130 кг/м³.

В зависимости от назначения производят текстильное (средний диаметр волокна З...7мкм) и теплоизоляционное или штапельное стекловолокно (средний диаметр волокна 10...30 мкм). Из стеклово­локна изготовляют изделия: маты, плиты, полосы и др.

Маты и полосы из стеклянной ваты изготовляют путем нало­жения друг на друга и прошивкой тонких слоев стеклянных волокон в продольном или поперечном направлениях асбестовыми или стек­лянными кручеными нитями. Сверху и снизу изделия перед прошив­кой покрывают стеклотканью или стеклохолетом. Маты выпускают в виде широких пластин прямоугольной формы длиной 1000...3000, шириной 200...700 и толщиной 10...50 мм. Полосы имеют вид узких пластин прямоугольной формы длиной 500...5000, шириной 30...250 и толщиной 10...50 мм. Плотность этих изделий 110...175 кг/м³, теплопроводность 0,04...0,05 Вт/(м-К).

Маты применяют для теплоизоляции пло­ских и цилиндрических поверхностей (рис. 14.3) в один или два слоя, полосы — для трубопрово­дов диаметром до 108 мм.

Изделия из штапельного стеклянного во­локна (ГОСТ 10499—78) могут быть склеены с одной или двух сторон стеклотканью, алюми­ниевой фольгой, синтетической пленкой и дру­гими материалами. Теплопроводность всех из­делий в сухом состоянии при температуре 20...30 °С должна быть не выше 0,047 Вт/(м-К). В качестве связующего в этих изделиях применяют водораство­римые синтетические полимеры с пластификаторами и другими добавками.

Изделия относятся к группе трудносгораемых. Применяют их в жилых, общественных и производственных зданиях для тепловой изоляции ограждающих конструкций, а также изоляции печей, тру­бопроводов, промышленного оборудования при температуре изоли­руемых поверхностей от -60 до +180 °С.

Пеностеклом называют стекло, имеющее пористую (ячеистую) струк­туру (рис. 14.4). Пеностекло изготов­ляют из тонкоизмельченного боя стекла с добавкой газообразователя (молотого известняка, угля антраци­та). Смесь засыпают в форму и нагре­вают до температуры 800...900 °С, при которой частицы боя стекла на­чинают сплавляться, выделяющиеся газы газообразователя вспучивают стекломассу, образуя в ней большое количество замкнутых пор. После охлаждения получается прочный материал ячеистой структуры. По­ристость различных видов ячеистого стекла составляет 80...95%, раз­мер пор 0Д...З мм.

Ячеистое стекло обладает высокой прочностью, полной несго­раемостью, морозостойкостью и легкостью механической обработки (можно пилить, резать, сверлить, вбивать гвозди), водостойкостью и хорошим звукопоглощением. Плотность пеностекла 200...400 кг/м³, теплопроводность 0,09...0,14 Вт/(м-К), предел прочности при сжатии 2...6 МПа, температуроустойчивость составляет 300...400 °С.

Данный высокоэффективный теплоизоляционный материал применяют в виде плит размерами 500x400x70(140) мм для зтепле- ния стен, перекрытий, кровель, полов, а в виде полуцилиндров, скор­луп, сегментов —для изоляции тепловых агрегатов и теплосетей.

Пеностекло является отличным звукопоглощающим и одновре­менно отделочным материалом для кинотеатров, концертных залов, аудиторий.

Асбестовые материалы и изделия. В этих материалах ис­пользуются ценные свойства асбеста: темпер ату ростойкость, высокая прочность, волокнистость и др.

В зависимости от состава материалы подразделяют на асбесто­вые, состоящие только из асбестового волокна, и асбестосодержащие, в состав которых, кроме асбеста, входят другие компоненты, обладаю­щие вяжущими свойствами (казеин, крахмал). Это асбестовая бумага, шнур, ткань, плиты и др.

Асбестовая бумага представляет собой листовой или рулонный материал. Ширина полотна в рулоне 670, 950, 1150 мм, толщина 0,3; 0,4; 0,5; 0,65 и 1 мм. Размеры листов 1000x950 мм при толщине 0,5; 1 и 1,5 мм. Плотность асбестовой бумаги 650...1500 кг/м³, теплопровод­ность 0,1 Вт/(м-К).

Асбестовую ткань получают прядением асбестовых нитей на ткацких станках. Выпускают ее в виде полотнищ длиной до 25 м, шириной 1м.1,5 м, толщиной 1,4...3,5 мм, свернутых в рулоны. Плот­ность асбестовой ткани около 600 кг/м³, теплопроводность 0,1 Вт/(м-К). Применяют асбестовую ткань для обшивки горячих трубопроводов малых диаметров в один или несколько слоев.

Асбестовый шнур (ГОСТ 1779—83) получают из нескольких крученых асбестовых нитей со сплетением или без него. Диаметр шнура 0,75...55 мм. Применяют асбестовые шнуры для тепловой изо­ляции трубопроводов при температуре поверхности до 500 °С.

Базальтовое волокно получают из горной породы — базальта. Базальтовые волокна превосходят стекловолокно и минеральные волокна по кислото-, щелоче- и пароустойчивости, а так же по темпе- ратуроустойчивости. Температурный интервал- применения базальто­вых волокон составляет от -269 до +1000 °С, тогда как стекловолок­на — от -60 до +650 °С. Гигроскопичность базальтового волокна 1%, в то время как стекловолокна— 10...20%. Базальтовая вата обладает теплопроводностью 0,035 Вт/(м-К), плотностью 130 кг/м³ при темпера­туре 0 °С. Применяется базальтовая вата в виде огнестойких матов, плит, поставляется в рулонах, устойчива к коррозии.

Каменную вату из базальтового волокна изготовляют по специ­альной технологии при температуре 1500 °С. Получаемые сверхтон­кие волокна каменной ваты прочно удерживают воздух, который является отличным тепло- и звукоизолятором. Плотность каменной ваты 90... 150 кг/м³, теплопроводность 0,04...0,05 Вт/(м-К).

Для изготовления изделий (матов, плит, желобов и др.) исполь­зуют смесь каменной ваты, связующего на основе фенольных смол и некоторых добавок. Обычно цилиндры и маты имеют хаотичное рас­положение волокон, что дает повышение механической прочности из­делия. Изделия из каменной ваты уменьшают уровень шума лучше стекловаты на 20...30%, а также устойчивы к воздействию влаги — от­талкивают воду, но пропускают водяной пар.

Количество видов утеплителей из каменной ваты насчитывает более 18 наименований, каждое из которых имеет различные типо­размеры, плотность (мягкие, полужесткие, жесткие) и форму (муфты для труб, плиты, рулоны, подвесные потолки, панели «сэндвич»). Все изделия легко обрабатываются режутся ножом под нужные размеры. Каменная вата экологически безопасна, работать с ней можно без специальных средств защиты. Изделия из каменной ваты предназна­чены для тепло- и звукоизоляции вертикальных, наклонных и гори­зонтальных внутренних и наружных стеновых конструкций, трубо­проводов и промышленных установок.