способ формования теплоизоляционных изделий
Классы МПК: | C04B38/10 полученные с использованием пенообразователей B29C70/28 способы формования этих материалов C04B30/02 содержащие волокнистые материалы |
Автор(ы): | Страхов Валерий Леонидович (RU), Крутов Александр Михайлович (RU), Мельников Сергей Васильевич (RU), Батищев Анатолий Львович (RU), Макандин Виталий Вячеславович (RU), Сараев Виктор Иванович (RU), Авдеев Виктор Васильевич (RU), Годунов Игорь Андреевич (RU), Моисеев Евгений Александрович (RU) |
Патентообладатель(и): | Закрытое акционерное общество "Теплоогнезащита" (RU), Закрытое акционерное общество "УНИХИМТЕК" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2006-10-20 публикация патента:
20.06.2008 |
Способ формования теплоизоляционных изделий включает последовательное закладывание в залитую водой работающую лопастную мешалку: супертонкого базальтового волокна, тонкого базальтового волокна, алюмосиликатных сфер, цемента и пенообразователя. Затем осуществляют перемешивание полученной массы приблизительно 6 минут. После этого готовую смесь подают под избыточном давлением порядка 0,01 МПа в форму(ы). Отформованную смесь выдерживают в формах приблизительно 72 часа при температуре 20±5°С и нормальной влажности, а затем при той же температуре и повышенной влажности смесь выдерживают еще приблизительно 24 часа. Полученные изделия вынимают из форм и высушивают при температуре 40÷50°С до полной готовности. Техническим результатом, обеспечиваемым при использовании способа по изобретению, является оптимальный выбор компонентов смеси и режимов обработки, обеспечивающих снижение требуемой тепловой энергии. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Формула изобретения
1. Способ формования теплоизоляционных изделий, заключающийся в том, что последовательно закладывают в залитую водой работающую лопастную мешалку: супертонкое базальтовое волокно, тонкое базальтовое волокно, алюмосиликатные сферы, цемент и пенообразователь и перемешивают полученную массу приблизительно 6 мин, затем подают готовую смесь, под избыточным давлением порядка 0,01 МПа в форму(ы), после чего отформованную смесь выдерживают в формах приблизительно 72 ч при температуре 20±5°С и нормальной влажности и затем при той же температуре и повышенной влажности смесь выдерживают еще приблизительно 24 ч, полученные изделия вынимают из форм и высушивают при температуре 40÷50°С до полной готовности.
2. Способ по п.1, в котором указанные компоненты, необходимые для получения смеси, добавляют исходя из следующей рецептуры:
алюмосиликатные сферы 0,1÷0,3 мм - 22%;
супертонкое базальтовое волокно 1÷2 мкм - 0,6%;
тонкое базальтовое волокно 5÷7 мкм - 1,2%;
цемент марки Д0 - 71%;
пенообразователь ПБ-2000 - 0,3%;
вода - 120÷150% от массы сухих веществ.
3. Способ по п.1 или 2, в котором указанная повышенная влажность составляет 100%.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к производству теплоизоляционных изделий, конкретнее изделий, предназначенных для снижения тепловых потерь при работе промышленного оборудования различного назначения, а также трубопроводов и воздуховодов в зданиях, сооружениях и наружных установках.
Для снижения тепловых потерь при работе промышленного оборудования используется теплоизоляция. Согласно ГОСТ 18109-80 для тепловой изоляции промышленного оборудования при температуре изолируемой поверхности до 600°С применяются перлитоцементные изделия.
Большинство известных способов формования теплоизоляционных изделий характеризуется, как правило, тем, что основным компонентом формовочной смеси в них является вспученный перлитовый песок (SU 1028652 А, от 15.07.1983; SU 1818321 А1, от 30.05.1993 или RU 2203253 С2, от 27.04.2003).
За ближайший аналог принят способ производства перлитоцементных теплоизоляционных изделий согласно ГОСТ 18109-80, в котором формуемая смесь имеет следующий состав (по массе):
- вспученный перлитовый песок плотностью 75-100 кг/м3 - 43%;
- портландцемент марки не ниже 400-40%;
- асбест не ниже 6-й группы - 14%;
- вода - 230-300% от массы сухих веществ.
Необходимо отметить, что входящий в достаточно большом количестве в состав данной смеси асбест является нежелательным компонентом. В Европе его применение в аналогичных целях запрещено.
Технология изготовления перлитоцементных изделий по ГОСТ 18109-80 заключается в следующем.
Асбест обминается на бегунах при увлажнении до 30÷35% в течение 15-20 минут, затем распушается в пропеллерной мешалке в течение 20 минут. Материалы смешивают в лопастной горизонтальной мешалке периодического действия. Компоненты подают в мешалку в такой последовательности: асбестовая пульпа, цемент, которые перемешивают в течение 5 минут, затем вводят перлитовый песок и смесь перемешивают еще 1,5÷2 минуты. После смесителя полученная гидромасса поступает на формование в гидравлический пресс. Прессуют изделия на металлических формах при удельном давлении 0,05 МПа.
Отформованные изделия подвергаются тепловой обработке в тоннельных сушилах по следующему температурному режиму. Сначала изделия выдерживают при температуре 170±200°С в течение 3÷4 часов. В это время они прогреваются, основная масса воды испаряется. Затем температуру снижают и выдерживают изделия при температуре 90÷100°С в течение 6÷8 часов. В заключении температуру повышают до 150°С и досушивают изделия до остаточной влажности 20-30%. Общая продолжительность сушки 13-16 часов.
Можно видеть, что технология изготовления перлитоцементных изделий по ГОСТ 18109-80 является весьма энергозатратной: изделия подвергаются продолжительной сушке (13-16 часов) при достаточно высокой температуре (100-200°С). Для этого используется очень громоздкое и сложное технологическое оборудование. Это следует отнести к числу недостатков существующего технологического процесса.
К недостаткам теплоизоляционного перлитоцементного материала относится то, что он обладает относительно высокой теплопроводностью (недостаточной теплоизолирующей способностью).
В то же время к числу основных направлений развития отечественной и зарубежной промышленности в настоящее время относится создание и использование энергосберегающих технологий.
Технической задачей изобретения является создание новой рецептуры и технологии изготовления теплоизоляционных изделий, которые позволяют снизить затраты тепловой энергии при изготовлении изделий и повысить их теплоизолирующую способность.
Техническим результатом, обеспечиваемым при использовании изобретения, является оптимальный выбор компонентов смеси и режимов обработки, обеспечивающих указанное снижение требуемой тепловой энергии.
Указанный технический результат достигается в предложенном способе формования теплоизоляционных изделий, включающем последовательное закладывание в залитую водой работающую лопастную мешалку: супертонкого базальтового волокна, тонкого базальтового волокна, алюмосиликатных сфер, цемента и пенообразователя и перемешивание полученной массы приблизительно 6 минут, затем подачу готовой смеси под избыточном давлением порядка 0,01 МПа в форму(ы), после чего отформованную смесь выдерживают в формах приблизительно 72 часа при температуре 20±5°С и нормальной влажности и затем при той же температуре и повышенной влажности смесь выдерживают еще приблизительности 24 часа, полученные изделия вынимают из форм и высушивают при температуре 40÷50°С до полной готовности.
Упомянутые компоненты, необходимые для получения смеси, предпочтительно добавляют исходя из следующей рецептуры:
алюмосиликатные сферы 0,1÷0,3 мм - 22%;
супертонкое базальтовое волокно 1÷2 микрона - 0,6%;
тонкое базальтовое волокно 5÷7 микрон - 1,2%;
цемент марки Д0 - 71%;
пенообразователь ПБ-2000 - 0,3%;
вода - 120÷150% от массы сухих веществ.
Указанная повышенная влажность преимущественно составляет 100%.
Достижение результата стало возможным благодаря предложению ввести в состав нового теплоизоляционного материала вместо вспученного перлитного песка алюмосиликатные сферы, обладающие меньшей теплопроводностью. Кроме того, для создания пористой структуры материала в его состав введен пенообразователь, «работающий» при нормальной температуре (без нагрева формуемого изделия). Создание пористой структуры формуемого изделия приводит к значительному повышению его теплоизолирующей способности.
Для повышения механической прочности теплоизоляционного изделия в состав его материала введено (в относительно небольшом количестве) супертонкое базальтовое волокно.
Ниже дается более подробное описание предпочтительного варианта осуществления предложенного изобретения.
Согласно изобретению способ осуществляется следующим образом. В лопастную мешалку заливается вода, включается электродвигатель и затем по порядку закладываются компоненты получаемой смеси: супертонкое базальтовое волокно, тонкое базальтовое волокно, алюмосиликатные сферы, цемент, пенообразователь. После закладки последнего компонента производят перемешивание массы в течение 6 минут. В емкости с готовой массой создают избыточное давление порядка 0,01 МПа, с помощью которого смесь подается в специальные формы. Отформованная смесь выдерживается в формах в течение 72 часов при температуре 20±5°С и нормальной влажности. Затем при той же температуре и влажности 100% смесь выдерживается еще 24 часа. Полученные изделия вынимаются из форм и высушиваются при температуре 40÷50°С до полной готовности.
После проведения оптимизации состава разрабатываемого материала по критерию достижения максимальной теплоизолирующей способности при сохранении достаточной прочности была получена следующая рецептура нового теплоизоляционного материала, который получил название «Термолайт-350»:
алюмосиликатные сферы 0,1÷0,3 мм - 22%;
супертонкое базальтовое волокно 1÷2 микрона - 0,6%;
тонкое базальтовое волокно 5÷7 микрон - 1,2%;
цемент марки Д0 - 71%;
пенообразователь ПБ-2000 - 0,3%;
вода - 120÷150% от массы сухих веществ.
Можно видеть, что эта технология отличается от технологии изготовления перлитоцементных изделий по ГОСТ 18109-80 значительно меньшими затратами тепловой энергии.
Ниже в таблице 1 приведены сравнительные технические характеристики изделий, получаемых согласно известному способу и предложенному, при этом марки теплоизоляционных изделий соответствуют плотности их материала.
Таблица 1 | |||||||||
Основные технические характеристики изделий для тепловой изоляции промышленного оборудования при температуре изолируемой поверхности до 600°С | |||||||||
Характеристики | Значение характеристик для | ||||||||
перлитоцементных изделий по ГОСТ марок | новой теплоизоляции «Термолайт-350» марок | ||||||||
225 | 250 | 300 | 350 | 225 | 250 | 300 | 350 | 400 | |
Теплопроводность, Вт/(мК) при средней температуре: | |||||||||
25±5°С | 0,065 | 0,067 | 0,073 | 0,079 | 0,051 | 0,056 | 0,060 | 0,068 | 0,075 |
305±5°С | 0,108 | 0,110 | 0,116 | 0,122 | 0,090 | 0,094 | 0,099 | 0,108 | 0,115 |
Предел прочности при изгибе, МПа, не менее | 0,22 | 0,23 | 0,25 | 0,28 | 0,18 | 0,22 | 0,25 | 0,31 | 0,35 |
Теплоизоляционные изделия обычно выполняются в форме плит, полуцилиндров и сегментов следующих размеров:
а) плиты: длина - 500 и 1000 мм, ширина - 500 мм, толщина - 50, 75 и 100 мм;
б) полуцилиндры: внутренний диаметр - 56, 78, 91, 110, 135, 162, 222 мм; длина - 500 и 1000 мм; толщина 500-100 мм;
в) сегменты: внутренний диаметр - 162, 222, 277, 327, 380, 400 мм; длина - 500 и 1000 мм; толщина 80-105 мм.
Таким образом, предложенный способ изготовления теплоизоляционных изделий для тепловой изоляции промышленного оборудования при температуре изолируемой поверхности до 600°С обладают следующими преимуществами по сравнению с прототипом:
- повышенной теплоизолирующей способностью (пониженной теплопроводностью) - на 15-20%;
- значительно более низкой себестоимостью - в 2-2,5 раза.
Технологический процесс изготовления теплоизоляционных изделий из материала «Термолайт-350» позволяет снизить энергозатраты в 15-20 раз по сравнению с технологией изготовления теплоизоляционных изделий по ГОСТ 18109-80.
Класс C04B38/10 полученные с использованием пенообразователей
Класс B29C70/28 способы формования этих материалов
Класс C04B30/02 содержащие волокнистые материалы