сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции

Формула изобретения

Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции, включающая связующее, вспученный вермикулит и волокнистый заполнитель, отличающаяся тем, что в качестве связующего она содержит портландцемент, в качестве волокнистого заполнителя - базальтовую фибру, дополнительно содержит микрокремнезем и комплексную добавку - модифицированную гидрооксиэтилцелюлозу при следующем соотношении компонентов, мас.%:

связующее-портландцемент	46-53
вспученный вермикулит	21-25
базальтовая фибра	16-21
микрокремнезем	8-10
комплексная добавка -
модифицированная гидрооксиэтилцелюлоза	0,4-07 от массы связующего

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительным материалам, а именно к сырьевым смесям для изготовления теплоизоляции, применяемой в промышленных тепловых агрегатах различного назначения.

Известна сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции торкретированием, включающая связующее - жидкое стекло, отвердитель, заполнитель - керамзитовый песок и вспученный вермикулит (предварительно нагретый при температуре 300-350°С), при следующем соотношении компонентов, мас.%:

жидкое стекло	2-8
отвердитель	3-10
керамзитовый песок	10-30
вермикулит (предварительно нагретый
при температуре 300-350°С)	52-85

(см. пат. RU № 722882 от 02.03.1978, опубл. 25.03.1980).

Объем теплоизоляционного слоя на основе данной сырьевой смеси при воздействии температуры выше 350°С увеличивается за счет довспучивания вермикулитовой руды, что зачастую приводит к его растрескиванию и разрушению, что является основным недостатком данной смеси.

Известна также сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции торкретированием или формированием, включающая связующее - жидкое стекло, волокнистый заполнитель - асбестовые отходы, вспученный вермикулит и тонкомолотая топливная золошлаковая смесь, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

жидкое стекло	25-32
асбестовые отходы	41-55
вспученный вермикулит	3-6
тонкомолотая топливная золошлаковая смесь	17-21

(см. пат. RU № 1203059 от 05.07.1984, опубл. 07.01.1986).

Недостатком данной смеси является относительно невысокая температура ее применения (не выше 600°С), недостаточно высокая термостойкость и значительная (до 2%) линейная усадка при максимальной температуре применения.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой сырьевой смеси для изготовления теплоизоляции является сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции (теплоизоляционных изделий), включающая связующее - жидкое стекло и глину, вспученный вермикулит и волокнистый заполнитель (стекловолокно), при следующем соотношении компонентов, мас.%:

стекловолокно	70-80
глина	5-15
вспученный вермикулит	5-10
жидкое стекло	5-10

(см. пат. RU № 2104252 от 24.01.1996, опубл. 10.02.1998).

Недостатком этой смеси является достаточно высокая теплопроводность материала, невысокая термическая стойкость его и значительная линейная усадка при максимальной температуре эксплуатации.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является снижение теплопроводности, увеличение термической стойкости теплоизоляции и снижение ее линейной температурной усадки при максимальной температуре эксплуатации.

Поставленный технический результат достигается тем, что сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции, включающая связующее, вспученный вермикулит и волокнистый заполнитель, согласно изобретению в качестве связующего содержит портландцемент, в качестве волокнистого заполнителя - базальтовую фибру, дополнительно содержит микрокремнезем и комплексную добавку - модифицированную гидрооксиэтилцеллюлозу, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

связующее (портландцемент)	46-53
вспученный вермикулит	21-25
базальтовая фибра	16-21
микрокремнезем	8-10

а комплексная добавка - модифицированная гидрооксиэтилцеллюлоза - 0,4-07 от массы связующего.

Предлагаемая сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции расширяет гамму средств теплоизоляции и обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик теплоизоляции, достигаемых всей совокупностью компонентов и их соотношением в соответствии с отличительными признаками формулы изобретения, а именно: увеличение термической стойкости теплоизоляции, а также снижение теплопроводности и снижение линейной температурной усадки при максимальной температуре эксплуатации.

Введение в предлагаемую сырьевую массу базальтовой фибры, микрокремнезема и комплексной добавки - модифицированной гидрооксиэтилцеллюлозы, способствует созданию в зернисто-волокнистой структуре теплоизоляционного материала дисперсно-армированной матрицы с повышенным сопротивлением термоудару и одновременному повышению ее сопротивлению теплопередачи.

Проведенные патентные исследования не выявили сходных технических решений, что позволяет сделать вывод о новизне и изобретательском уровне заявляемого технического решения.

Отечественная промышленность располагает всеми средствами (материалами, оборудованием и технологией), необходимыми для получения предлагаемой сырьевой смеси для изготовления теплоизоляции и широкого использования ее в промышленности для высокотемпературной теплоизоляции в тепловых агрегатах различного назначения с температурой изолируемой поверхности до 900°С.

Сущность заявляемого изобретения поясняется проведенными экспериментами и полученными результатами.

Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции содержит: связующее -портландцемент (ГОСТ 10178-85), вспученный вермикулит (ГОСТ 12865-67), волокнистый заполнитель - базальтовая фибра, микрокремнезем и комплексную добавку - модифицированную гидрооксиэтилцеллюлозу, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

связующее (портландцемент)	46-53
вспученный вермикулит	21-25
базальтовая фибра	16-21
микрокремнезем	8-10

а комплексная добавка - модифицированная гидрооксиэтилцеллюлоза - 0,4-07 от массы связующего.

Волокнистый заполнитель - базальтовая фибра (ТУ 5952-036-05328981-2005 «Нить базальтовая рубленая») - имеет следующие технические характеристики:

диаметр единичного волокна, мкм	13-17
длина волокна, мм	0,6-1
массовая доля замасливания, не более, %	0,3
массовая доля влаги, не более, %	1
гигроскопичность не более, %	2
содержание веществ, удаляемых при
прокаливании, не более, %	0,3

Характерными свойствами базальтовой фибры являются:

- экологическая чистота;

- стойкость к агрессивным средам;

- высокая прочность и долговечность;

- абсолютная негорючесть.

Микрокремнезем представляет мелкодисперсный продукт, образующийся при производстве кремнесодержащих сплавов и представляющий собой диоксид кремния аморфной модификации. Микрокремнезем производится в соответствии с ТУ 5743-048-02495332-96 и имеет следующие технические характеристики:

насыпная плотность, кг/м3	110-120
влажность, %	3
потери при прокаливании, %	1,58
индекс активности, %	110
содержание SiO2,	84,9-86,2
содержание СаО,	0,75-0,78

Комплексная добавка - модифицированная гидрооксиэтилцеллюлоза - является продуктом, получаемым путем обработки природного органического сырья, размолотого в порошок и перемешанного с натриевым щелоком и этерифицированного затем с метилхлоридом и этиленоксидом.

Таким образом, основой модифицированной гидрооксиэтилцеллюлозы является этилцеллюлоза [(С₆Н₇О₀₂(ОН)_3-хОС ₂Н₅)_X]_n. Точный состав этого продукта является «ноу-хау».

При проведении экспериментов компоненты для получения сырьевой смеси были взяты в соотношении, мас.%, указанном в табл.1.

Таблица 1
Компоненты	Номер состава и содержание компонентов в соотношении, мас.%
1	2	3
Связующее - портландцемент М 400	46	49,5	53
Вспученный вермикулит	25	23	21
Базальтовая фибра	21	18,5	16
Микрокремнезем	8	9	10
Комплексная добавка - модифицированная гидрооксиэтилцеллюлоза (от массы связующего)	0,4	0,55	0,7

Сырьевую смесь для изготовления теплоизоляции готовят следующим образом. В смеситель вводят отдозированное количество связующего портландцемента М 400, микрокремнезема и модифицированной гидрооксиэтилцеллюлозы, затем вводят вспученный вермикулит и базальтовую фибру. После этого в смеситель подается необходимое количество воды. Необходимое количество воды затворения составляет в среднем 960 литров на 1 тонну сухой смеси, что соответствует водоцементному отношению в пределах 2,20-2,25. Это объясняется высоким содержанием в исходной сырьевой смеси пористого (вспученный вермикулит) и волокнистого (базальтовая фибра) заполнителей. Смешивание продолжают до получения однородной (гомогенной) массы.

Основные свойства теплоизоляции на основе предлагаемых сырьевых смесей приведены в таблице 2.

Таблица 2
Свойства	Номер состава и показатели свойств
1	2	3
Плотность материала, кг/м3	310	315	320
Термическая стойкость (кол-во циклов воздушных теплосмен) 25±5°С - 800°С	95	116	127
Линейная температурная усадка при Т=800°С	0,10	0,27	0,16
Теплопроводность при Т=600°С, Вт/м·К	0,110	0,132	1,51
Температура применения, °С	900	900	900

Сырьевая смесь для изготовления теплоизоляции обеспечивает:

плотность материала, кг/м3	310-320
термическая стойкость (количество циклов воздушных теплосмен) 25±5°С-800°С	95-127
линейная температурная усадка при Т=900°С	0,1-0,16
теплопроводность при Т=600°С, Вт/м·К	0,110-0,151
температура применения, °С	900

Снижение содержания связующего менее 46% не обеспечивает получение необходимых прочностных характеристик материала, а увеличение его содержания свыше 53% приводит к увеличению средней плотности материала и росту теплопроводности.

Снижение содержания вспученного вермикулита менее 21% приводит к снижению термической стойкости теплоизоляции, а увеличение его содержания свыше 25% не позволяет изготавливать покрытие заявляемых свойств.

Снижение в сырьевой смеси для изготовления теплоизоляции содержания базальтовой фибры менее 16% приводит к росту линейной температурной усадки материала, а увеличение более 21% - к снижению прочностных характеристик материала.

Снижение содержания микрокремнезема менее 8% приводит к росту линейной температурной усадки, а увеличение его содержания более 10% приводит к снижению термической стойкости материала.

Снижение содержания модифицированной гидрооксиэтилцеллюлозы менее 0,4% от массы связующего приводит к снижению термической стойкости материала, а увеличение ее содержания более 0,7% - к росту линейной температурной усадки материала.

Испытания предлагаемой сырьевой смеси были проведены при изготовлении теплоизоляции высотных дымовых металлических труб.