УДК.666.198.662.998
В.В. Коледин, А.М. Коледина, Е.А. Латынцева
Новосибирский государственный архитектурно — строительный университет
Потребность промышленности в эффективных утеплителях в настоящее время удовлетворяется только на 30-40%, вследствие чего теплоизоляция многих агрегатов, работающих в условиях высоких температур, не осуществляется в полной мере, что приводит к большим потерям тепла и топлива.
Весьма актуальным представляется исследования, направленные на увеличение производства теплоизоляционных материалов из минерального волокна, положительные качества которого не вызывают сомнения:
- наличие свойств, позволяющих использовать для тепловой изоляции не только в строительстве, но и промышленности;
- сравнительная простота изготовления минерального волокна и изделий на его основе;
- обширная сырьевая база;
- экономическая доступность.
Основным фактором, влияющим на свойства минераловатных изделий (прочность, температуростойкость, водостойкость, долговечность, экологичность), является вид используемого связующего вещества.
Качество минераловатных изделий на синтетических связующих, выпускаемых отечественной и зарубежной промышленностью, далеко не в полной мере отвечает требованиям в отношении прочности, жесткости и токсичности. В минераловатной промышленности России широко применяются фенолоформальдегидные смолы. За рубежом фирмы ROCKWOOL, URSA, ISOVER для производства теплоизоляционных изделий используют многокомпонентные связующие, состоящие из смеси фенолоформальдегидных смол, пластификаторов, гидрофобизаторов, нейтрализаторов. Изделия на основе многокомпонентных фенолоформальдегидных смол предназначены для тепловой изоляции поверхностей, имеющих отрицательную температуру или положительную до 1000С. Для промышленной тепловой изоляции необходимы изделия, выдерживающие температуру свыше 5000С.
Цель нашей работы — получение экологически чистого неорганического связующего и изделий на его основе, повышение температуростойкости и долговечности разработанных теплоизоляционных изделий и возможность использования их для изоляции высокотемпературных агрегатов до 1000 0С.
С этой целью на кафедре СМиСТ, совместно с институтом неорганической химии СО РАН, разработано неорганическое кремнеземалундстеклянное жизнестойкое связующее (КАС).
В отличие от известных теплоизоляционных материалов, у изделий на основе предлагаемой нами связке низкий показатель рН, они долговечны, обладают повышенной прочностью и температуростойкостью.
В табл.1. приведены составы предлагаемой смеси для изготовления теплоизоляционных изделий.
Увеличение количества связующего в предлагаемой смеси нецелесообразно, т.к. соответственно увеличивается плотность и теплопроводность изделий, а его уменьшение снижает механические свойства изделия.
В табл.2 даны физико-механические свойства минераловатных изделий из предлагаемых составов.
Полученные данные по температуре эксплуатации, химической стойкости (водостойкости по рН) подтверждают решение технической задачи — повышение температуростойкости (температуры эксплуатации) и долговечности теплоизоляционных материалов. Предложенные составы не нуждаются в ведение антипиринов, т.к. являются негорючими, а так же не выделяют отравляющие газы в процессе повышения температуры.
Теплоизоляционные материалы ввиду большой их пористости, разрушаются при повышении влажности окружающей среды. Поэтому, увеличение их долговечности связано с защитой от проникновения в них влаги.
Наличие влаги в теплоизоляционных материалах всегда ухудшает их функциональные и строительно-эксплуатационные свойства. У влажных материалов резко повышается теплопроводность и теплоемкость, у большинства из них снижаются физико-механические показатели. Поэтому снижение влажности является важным фактором улучшения всех свойств теплоизоляции.
Для придания водоотталкивающих свойств минераловатным материалам можно производить объемную или поверхностную гидрофобизацию, которая осуществляется нанесением на поверхность тончайшего водоотталкивающего покрытия, образовывающегося при обработке материала гидрофобизатором. В основе процесса гидрофибизации лежит ориентированная адсорбция на твердой поверхности молекул гидрофобизатора с образованием гидрофобных моно или поли молекулярных слоев.
В табл. 3 представлены гидрофобизирующие материалы, используемые в промышленности стройматериалов.
Для проведения гидрофобизации минераловатных изделий на основе связующего КАС использовался »Аквасил». Гидрофобизатор «Аквасил» представляет собой 35 – 45 % водный раствор метилселиконата калия. Выпускается московским опытным заводом ГНИИХТЭОС. Гидрофобизатор должен соответствовать требованиям ТУ 6-02-1-824-97. По физико-химическим показателям гидрофобизатор должен соответствовать нормам и требованиям, указанным в таблице 4.
Гидрофобизация проводилась двумя способами:
- объемная гидрофобизация: введение гидрофобизирующей жидкости в связующее на стадии изготовления изделий с последующей термической обработкой при 1000С.
- методом пульверизации: на готовые изделия наносилось различное количество гидрофобизирующей жидкости с последующей тепловой обработкой при 600С.
У полученных гидрофобизированных изделий определялось: сорбционное влагопоглощение; водопоглощение при полном погружении в воду; водопоглощение при частичном погружении в воду. (ГОСТ17177-94)
В ходе исследования получены следующие данные:
- при объемной гидрофобизации частичное водопоглощение для образцов, гидрофобизированных 1% метилселиконатом калия уменьшилось в 1,179 раз; для образцов, гидрофобизированных 3% метилселиконатом калия уменьшилось в 3,5 раз; полное водопоглощение уменьшилось в 1,05 раза и 3,3 раза соответственно.
- при методе пульверизации частичное водопоглощение для образцов, гидрофобизированных 1% метилселиконатом калия уменьшилось в 1,7 раз; для образцов, гидрофобизированных 3% метилселиконатом калия уменьшилось в 2,25 раз; полное водопоглощение уменьшилось в 1,069 раза и 2,3 раза соответственно.
Таким образом, наилучшие показатели достигаются при гидрофобизации 3% метилселиконатом калия при использовании метода объемной гидрофобизации (полное и частичное водопоглощение составляет 39%), при следующим расходе компонентов на 1м3 изделия: 400 кг ваты, 9,6 кг связки, 7,97 кг 3% метилселиконата калия.
Разработанное новое жизнестойкое связующее КАС позволяет получать минераловатные изделия со следующими свойствами: плотность 450-460 кг/м3 , теплопроводность 0,062-0,072 Вт/м0К, водостойкость по рН 2,35-2,36, температура эксплуатации +1000 0С. Полученный теплоизоляционный материал рекомендуется использовать в качестве внутреннего слоя ограждающих конструкций и для промышленной изоляции.
