RU2057741C1

RU2057741C1 - Composition for heat-insulating material producing

Info

Publication number: RU2057741C1
Application number: SU5043882/33A
Authority: RU
Inventors: А.С. Николаев; В.А. Коробов; М.Ю. Нахшин; М.В. Каменцев
Original assignee: Государственное научно-производственное предприятие "Квант"
Priority date: 1992-04-01
Filing date: 1992-04-01
Publication date: 1996-04-10

Abstract

FIELD: heat-insulating materials. SUBSTANCE: composition has, wt.-%: clay 40-92.5; chamotte 0.5-35; superfined silicate fiber 5-15; chemically fluffed up asbestos 2-10. Composition is prepared by homogenization of components in mixer in an aqueous medium. Prepared material shows the following properties: volume mass is 350-800 kg/m³, compression strength is 8-25 kgf/cm², heat-conductivity coefficient at 100 C and 1000 C is 0.06-0.10 and 0.15-0.18 W/m x K, respectively. Proposed heat-insulating material can be used as cardboard. EFFECT: enhanced quality of composition. 1 tbl

Description

Изобретение относится к дешевой, эффективной, высокотемпературной тепловой изоляции, предназначенной для разогревных источников тока, а также для изготовления тепловой изоляции технологического оборудования и бытовых электоприборов. На основе изобретения возможно изготовление тепловой изоляции в виде гибких листов картона, плит, блоков, обмазок. The invention relates to a cheap, effective, high-temperature thermal insulation intended for heating current sources, as well as for the manufacture of thermal insulation of technological equipment and household electrical appliances. On the basis of the invention, it is possible to produce thermal insulation in the form of flexible sheets of cardboard, plates, blocks, coatings.

Известны аналоги изобретения, например
1. Композиция содержащая, мас. Минеральное волокно 75-97 Бентонитовая глина 2,94-22,5 Жидкое стекло 0,06-2,2
2. Композиция содержащая, мас. Минеральное волокно 25-58
Высокопористый
зернистый материал (перлит) 16-30
Влагорегулирующий материал (каолин) 6-20 Связующее Остальное
3. Изолирующий состав для разливочных ковшей, содержащий огнеупорное волокно с золотой рисовой шелухи.Known analogues of the invention, for example
1. The composition containing, by weight. Mineral fiber 75-97 Bentonite clay 2.94-22.5 Liquid glass 0.06-2.2
2. The composition containing, by weight. Mineral fiber 25-58
Highly porous
granular material (perlite) 16-30
Moisture control material (kaolin) 6-20 Binder Else
3. An insulating composition for casting ladles containing refractory fiber with golden rice husk.

4. Композиция содержащая, мас. Огнеупорное стекло- волокно 41-55 Огнеупорная глина 35-49 Полиакриламид 0,1-0,6
Лигносульфонат натрия или кальция 4,9-7,5 ПВА-дисперсия 2,5-5,0
5. Композиция, содержащая, мас. Глина 55-97 Шамот 2-35
Супертонкое силикат- ное волокно 1-10
По технической сущности и достигаемому результату наиболее близки к изобретению композиции 5.4. The composition containing, by weight. Refractory glass- fiber 41-55 Refractory clay 35-49 Polyacrylamide 0.1-0.6
Sodium or calcium lignosulfonate 4.9-7.5 PVA dispersion 2.5-5.0
5. A composition comprising, by weight. Clay 55-97 Chamotte 2-35
Super-thin silicate fiber 1-10
By technical nature and the achieved result are closest to the invention of composition 5.

Известные композиции обладают высокой теплоизоляционной эффективностью ( λ= 0,05-0,06 Вт/м К), но для композиций 1 и 4 характерно высокое содержание волокон и, следовательно, высокая стоимость, для композиций 2 и 3 необходимые, кроме того, дефицитные компоненты: перлит и зола рисовой шелухи, а на основе композиции 5 невозможно изготовление гибкого картона. Known compositions have high thermal insulation efficiency (λ = 0.05-0.06 W / m K), but compositions 1 and 4 are characterized by a high fiber content and, therefore, a high cost, and compositions 2 and 3, which are necessary, are also scarce components: perlite and ash of rice husks, and on the basis of composition 5 it is impossible to produce flexible cardboard.

Теплопроводность этих композиций соответствует уровню теплопроводности материалов на основе супертонких волокон. The thermal conductivity of these compositions corresponds to the level of thermal conductivity of materials based on superthin fibers.

Известные композиции обладают невысокой сопротивляемостью сжатию, так как структура волокнистых материалов представляет собой сочетание значительных по сравнению с элементами каркаса пустот со слабо скрепленными волокнами. Поэтому прочность материала, полученного из композиции 4 при объемной массе 200-500 кг/м³ невелика и находится в пределах 2-5 кг/см². Прочность материала, полученного из композиции 5, может превышать указанное значение в случае высокотемпературного обжига, что сопровождается возникновением хрупкости, ограничивающей область его применения.Known compositions have low resistance to compression, since the structure of fibrous materials is a combination of voids with weakly bonded fibers that are significant in comparison with frame elements. Therefore, the strength of the material obtained from composition 4 with a bulk density of 200-500 kg / m ³ is small and is in the range of 2-5 kg / cm ² . The strength of the material obtained from composition 5 may exceed the specified value in the case of high-temperature firing, which is accompanied by the occurrence of fragility, limiting the scope of its application.

Изобретением решается задача получения дешевого высокотемпературного теплоизоляционного материала, характеризующегося достаточной гибкостью при изготовлении его в форме листа картона. The invention solves the problem of obtaining cheap high-temperature thermal insulation material, characterized by sufficient flexibility in the manufacture of it in the form of a sheet of cardboard.

Задача решается за счет того, что в композицию для получения теплоизоляционного материала, включающую глину, шамот и супеpтонкое силикатное волокно дополнительно введен химически распушенный асбест при следующем соотношении компонентов, мас. Глина 40-92,5 Шамот 0,5-35
Супертонкое силикатное волокно 5-15
Химически распушенный асбест 2-10
Физическая сущность эффекта, используемого в изобретении, заключается во взаимном проникновении друг в друга эластичной микроволокнистой структуры химически распушенного асбеста (средний диаметр волокон после химической распушки составляет около 5 нм) и сплошного континуума глины.The problem is solved due to the fact that chemically fluffy asbestos is additionally introduced into the composition to obtain a heat-insulating material, including clay, fireclay and superthin silicate fiber in the following ratio of components, wt. Clay 40-92.5 Fireclay 0.5-35
Super-thin silicate fiber 5-15
Chemically fluffed asbestos 2-10
The physical essence of the effect used in the invention consists in the mutual penetration of the elastic microfiber structure of chemically fluffed asbestos (the average diameter of the fibers after chemical fluffing is about 5 nm) and a continuous continuum of clay.

Одновременно достигается армирование гибкой структурой и дробление сплошной среды глины волокнами асбеста на фрагменты, средний размер которых можно оценить по формуле
D_фр= 0,885 d_ср

где D_фф размер фрагмента;
d_ср средний диаметр волокна химически распушенного асбеста (5 нм);
γ_тт плотность твердого тела волокон (2,52 г/см²);
γ_{вол.стр.} плотность волокнистой структуры (0,03-0,1 г/см³)
Дробление сплошной среды глины на фрагменты размером 2,5 нм обеспечивает низкую теплопроводность при низких температурах, а заполненность клеток структуры глиной низкую теплопроводность при высоких температурах и высокую сопротивляемость сжимающим нагрузкам. Эластичность каркаса обеспечивает гибкость материала.At the same time, reinforcement with a flexible structure and crushing of a continuous clay medium by asbestos fibers into fragments, the average size of which can be estimated by the formula, are achieved
D _fr = 0.885 d _cf

where D _ff fragment size;
d _{cf the} average fiber diameter of chemically fluffed asbestos (5 nm);
γ _tt fiber solid density (2.52 g / cm ² );
γ _vol. fiber density (0.03-0.1 g / cm ³ )
Crushing a continuous clay medium into fragments of 2.5 nm in size provides low thermal conductivity at low temperatures, and the filling of cells of the clay structure with low thermal conductivity at high temperatures and high resistance to compressive loads. The elasticity of the frame provides the flexibility of the material.

Предлагаемая композиция при сохранении теплопроводности на известном уровне позволяет получить на ее основе гибкие картоны, что в свою очередь расширяет область применения. The proposed composition while maintaining thermal conductivity at a known level allows to obtain flexible cardboard on its basis, which in turn expands the scope.

На основе данной композиции возможно изготовление плит толщиной 5-20 мм, блоков, фасонных изделий, гибкого картона толщиной 1-2 мм, обмазок. Все эти материалы обладают теплопроводностью 0,06 Вт/м К при 100^оС и прочностью на сжатие 15 кГс/см².Based on this composition, it is possible to produce plates with a thickness of 5-20 mm, blocks, shaped products, flexible cardboard with a thickness of 1-2 mm, coatings. All of these materials have thermal conductivity 0.06 W / mK at ¹⁰⁰ ° C and a compressive strength of 15 kgf / cm ^2.

П р и м е р 1. Для изготовления плит, фасонных изделий, блоков и обмазок применяется следующая рецептура, мас. Глина 50 Шамот 32
Супертонкое силикатное волокно 10
Химически распушенный асбест 8
Изготовление производится путем гомогенизации смеси в Z-образном или шнековом смесителе в водной среде при соотношении сухих компонентов и воды 1:1,5-1:1,7. Готовая смесь подвергается формованию и сушке.PRI me R 1. For the manufacture of plates, shaped products, blocks and plastering, the following recipe is used, wt. Clay 50 Fireclay 32
Super Thin Silicate Fiber 10
Chemically fluffy asbestos 8
Production is carried out by homogenizing the mixture in a Z-shaped or auger mixer in an aqueous medium with a ratio of dry components and water of 1: 1.5-1: 1.7. The finished mixture is subjected to molding and drying.

П р и м е р 2. Для изготовления картона применяется рецептура, мас. Глина 81 Шамот 1 Супертонкое силикатное волокно 10 Химически распушенный асбест 8
Гомогенизация производится в водной пульпе с помощью лопастного смесителя при содержании 3,5 л воды на 1 кг сухих компонентов (1:3,5). Пульпу формуют методом картонного литья и сушат.PRI me R 2. For the manufacture of cardboard used recipe, wt. Clay 81 Fireclay 1 Super-thin silicate fiber 10 Chemically fluffy asbestos 8
Homogenization is carried out in a water pulp using a paddle mixer with a content of 3.5 l of water per 1 kg of dry components (1: 3,5). The pulp is formed by cardboard molding and dried.

Полученные таким образом материалы обладают объемной массой 500-700 кг/с³ и теплопроводностью 0,065 Вт/м К при 100^оС и 0,12 Вт/м К при 1000^оС.The thus obtained materials have a bulk density of 500-700 kg / s ³ and a thermal conductivity of 0.065 W / mK at ¹⁰⁰ ° C and 0.12 W / m K at 1000 ° ^C.

Другие составы композиции и свойства получаемого материала представлены в таблице. Other compositions and properties of the resulting material are presented in the table.

Для композиции может быть использована глина любого вида. Clay of any kind may be used for the composition.

Шамот также может быть изготовлен из глины любого вида. Fireclay can also be made of clay of any kind.

В качестве волокон могут быть использованы силикатные супертонкие волокна, базальтовые, кремнеземные, кварцевые, каолиновые и т.п. Silicate superthin fibers, basalt, silica, quartz, kaolin, etc. can be used as fibers.

Асбестовые волокна подвергаются химической распушке путем выдерживания в водном растворе поверхностноактивного вещества натриевой соли ди-2-этилгексилового эфира сульфоянтарной кислоты, выпускаемого в виде смачивателя марки СВ-102 (ТУ 6-14-935-80). Asbestos fibers are chemically fluffed by keeping the sodium salt of di-2-ethylhexyl ether sulfosuccinic acid in the aqueous solution of the surface-active substance, which is produced in the form of a wetting agent of the brand SV-102 (TU 6-14-935-80).

Концентрация смачивателя 50 г/л, содержание асбеста 100-200 г/л, продолжительность выдержки при комнатной температуре 24 ч. The concentration of the wetting agent is 50 g / l, the asbestos content is 100-200 g / l, the exposure time at room temperature is 24 hours.

Данная композиция не может содержать химически распушенного асбеста менее 2% так как при этом происходит образование трещин, а также более 10% так как это экономически нецелесообразно. This composition cannot contain chemically fluffed asbestos of less than 2% since this leads to the formation of cracks, as well as more than 10% since it is not economically feasible.

Содержание шамота не может быть выше 35% поскольку это приводит к увеличению теплопроводности, и менее 0,5% так как это приводит к образованию микротрещин. The content of chamotte cannot be higher than 35% since this leads to an increase in thermal conductivity, and less than 0.5% since this leads to the formation of microcracks.

Содержание супертонких волокон не может быть выше 15% так как это экономически нецелесообразно, и менее 5% так как это сопровождается увеличением объемной массы и теплопроводности. The content of superthin fibers cannot be higher than 15% since it is not economically feasible, and less than 5% since this is accompanied by an increase in bulk mass and thermal conductivity.

Разнообразие изготавливаемых изделий (обмазки, блоки, плиты, гибкий картон) позволяет решать многие технические задачи, связанные с высокотемпературной тепловой изоляцией. Из этих материалов могут быть изготовлены высокотемпературные футеровки, а также тепловая изоляция бытовых электроприборов. A variety of manufactured products (coatings, blocks, boards, flexible cardboard) allows us to solve many technical problems associated with high-temperature thermal insulation. High-temperature linings can be made from these materials, as well as thermal insulation of household electrical appliances.

Claims

COMPOSITION FOR PRODUCING THERMAL INSULATION MATERIAL, including clay, chamotte and superthin silicate fiber, characterized in that it additionally contains chemically fluffed asbestos in the following ratio of components, wt.

Clay 40.0 92.5
Fireclay 0.5 35.0
Super-thin silicate fiber 5 15
Chemically dissolved asbestos 2 10