Способ изготовления волокнистых теплоизоляционных изделий

 

Изобретение относится к производству теплоизоляционных материалов, а именно к способам получения скорлуп из минеральных волокон для теплоизоляции труб. Способ изготовления теплоизоляционных изделий состоит из приготовления глинисто-волокнистой гидромассы, формования и тепловой обработки. При этом формование осуществляют методом центрифугирования, а сушку проводят при температуре 140-160^oС в течение 30-40 мин. Предлагаемый способ обладает высокой производительностью и позволяет получать изделия высокого качества.

Изобретение относится к производству теплоизоляционных материалов, а именно к способам получения теплоизоляционных скорлуп из минеральных волокон для теплоизоляции труб.

Поиск, проведенный по отечественным и зарубежным источникам информации, показал, что производство теплоизоляционных изделий состоит из трех основных технологических процессов: 1 - смешивания волокон с вяжущим веществом в виде эмульсии или пасты; 2 - формования волокон с вяжущим веществом в виде эмульсии или пасты; 3 - тепловой обработки изделий.

Эмульсию приготавливают в смесителях путем перемешивания минерального волокна с вяжущими веществами и водой.

Формование изделий производят на вакуум-прессах; Тепловая обработка осуществляется в два периода: первый - при температуре 110 - 120^oC. После удаления воды их нагревают до более высокой температуры для равномерного распределения вяжущего вещества (Г. В. Нагибин и другие. "Технология теплоизоляционных и гипсовых материалов", М., "Высшая школа", 1973, с. 62).

Известен способ изготовления волокнистых теплоизоляционных изделий из минеральной ваты, включающий осаждение пропитанной связующим ваты и уплотнение ковра просасыванием через него потока газа. Осаждение ваты осуществляют на торец формуемого ковра ламинарным потоком газа, просасываемым параллельно поверхности ковра (а.с. 353913).

Однако этот способ нецелесообразно применять для волокнистых изделий из супертонких волокон, например базальтовых, и глинистого связующего, т.к. при этом наблюдаются большие потери связующего и не обеспечивается однородность получаемого материала.

Известен способ изготовления теплоизоляционных изделий путем приготовления глинисто-волокнистой гидромассы, формования волокнистого ковра и последующей тепловой обработки. Приготовляют гидромассу из супертонких бальзатовых волокон и глинистого связующего, а формование волокнистого ковра осуществляют путем набора осадка на сетке вакуум-фильтрацией (Харитон Я.Я. и др. Глинисто-волокнистый теплозвукоизоляционным материал, - Строительные материалы, 1975, N 10, c. 24 - 25). Однако этот способ нецелесообразно применять, т.к. при обезвоживании гидромассы из супертонких волокон и глинистого связующего возникают большие сопротивления фильтрации, вследствие чего осаждаемый на сетке глинисто-волокнистый слой ограничен по массе и имеет повышенную влажность, что приводит к снижению производительности.

Кроме того, следует отметить, что во всех вышеуказанных способах теплоизоляционные изделия получают в виде плоских мерных полотен. Для получения из них изделий для теплоизоляции труб в виде скорлуп, цилиндров или полуцилиндров и требуются дополнительные технологические операции.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является способ изготовления волокнистых теплоизоляционных изделий по а.с. 833912, который заключается в приготовлении глинисто-волокнистой гидромассы, формовании из нее вакуум-фильтрацией на сетке ковра и последующей тепловой обработке. При этом гидромассу перед формованием подогревают до 60 - 80^oC.

В прототипе, так же как и в указанных аналогах, формование волокнистой гидромассы осуществляют вакуум-фильтрационным способом. При таком способе формования в изделии остается значительное количество воды (262%), что требует увеличения времени тепловой обработки при достаточно высокой температуре для удаления, и тем самым снижает производительность процесса, а также повышает энергозатраты. Кроме того, в прототипе гидромассу перед формованием необходимо подогревать до 68-80^oC, что также снижает производительность и увеличивает продолжительность процесса в целом.

Следует также отметить, что в прототипе, так же как и вышеописанных аналогах, проведение формования на вакуум-фильтрах, вакуум-прессах позволяет получать только плоское изделие (ковер, плиту, ленту...) и для придания ему нужной формы (в виде скорлупы, полуцилиндров...) требуются дополнительные технологические операции.

Задачей настоящего изобретения является повышение производительности способа путем более полного удаления воды на стадии формования и сокращения времени тепловой обработки при одновременном повышении качества готовых изделий.

Поставленная задача решается предлагаемым способом получения теплоизоляционных изделий, который заключается в приготовлении глинисто-волокнистой гидромассы, формовании и последующей тепловой обработке. При этом формование проводят методом центрифугирования, а тепловую обработку осуществляют при t = 140 - 160^oC в течение 30 - 40 минут.

Сравнение заявляемого способа получения теплоизоляционных изделий с прототипом показало, что хотя он и имеет ряд одинаковых с ним операций, но отличается от него иным методом формования и иным режимом тепловой обработки, что дает основание считать данное техническое решение обладающим "новизной".

Сравнение заявляемого технического решения не только с прототипом, показало, что в технике не известны способы получения теплоизоляционных изделий из минерального волокна с проведением формования методом центрифугирования. А именно использование центрифуги на стадии формования в совокупности с остальными признаками решает поставленную задачу. Действительно, формование изделий из гидромассы в центрифуге позволяет за одинаковое время формования по прототипу и заявляемому техническому решению и без дополнительного подогрева гидромассы до 68 - 80^oC уменьшить содержание влаги в изделии-сырце с 262% (по прототипу) до 60%. Такое обезвоживание позволяет сократить продолжительность и снизить температуру тепловой обработки, т.е. провести ее в щадящем режиме, что в конечном счете повышает производительность процесса при одновременном повышении качества готового продукта.

Тепловую обработку в заявляемом техническом режиме проводят при температуре 140 - 160^oC в течение 30 - 40 минут. Такой режим тепловой обработки является оптимальным. Повышение температуры выше 160^oC не приводит к улучшению качества изделий, в то время как повышаются энергозатраты, а снижение температуры ниже 140^oC ухудшает качество изделий.

По прототипу влажность изделия-сырца после стадии формования составляет 262%. Полное удаление влаги из такого образца при температуре 140 - 160^oC достигается за 2,0 - 2,5 ч, т.е. процесс сушки удлиняется в несколько раз, что приводит к снижению производительности и увеличению энергозатрат на единицу продукции. Таким образом, формование изделий методом центрифугирования с применением режима тепловой обработки в указанных интервалах времени и температуры в совокупности с остальными признаками позволяет повысить производительность процесса при одновременном улучшении качества готовых изделий. Кроме того, формование изделий в центрифуге позволяет получать не плоское изделие (ковер, плиту...), которому затем необходимо придавать нужную форму с использованием дополнительных технологических операций, а сразу готовое изделие - скорлупу.

Следует также отметить, что в заявляемом техническом решении отпадает необходимость подогрева гидромассы перед формованием, что также повышает производительность процесса.

Таким образом, предлагаемый способ получения теплоизоляционных изделий с заявляемой в нем совокупностью признаков позволяет достичь технический результат - повысить производительность способа путем более полного удаления воды на стадии формования и сокращения времени тепловой обработки при одновременном повышении качества готовых изделия.

Такое выполнение способа непосредственно из уровня техники не вытекает и не было очевидным для специалистов, а имеющиеся отличия непосредственно влияют на решение поставленной задачи. Это дает основание считать данное техническое решение обладающим изобретательским уровнем.

Способ не вызовет затруднений при его промышленной реализации, т.к. описанные приемы и устройства для его осуществления легко воспроизвести из стандартных материалов с применением известных технологических приемов. Необходимость же в использовании высокопроизводительного способа изготовления теплоизоляционных изделий с высокими потребительскими свойствами не вызывает сомнений, а значит предложение обладает промышленной применимостью.

Пример конкретного выполнения Глинисто-волокнистую гидромассу приготавливают в смесителе при соотношении супертонких волокон и жидкой фазы 1:100 последовательным смешением компонентов: вода, базальтовое супертонкое волокно, глина, добавки с обязательным перемешиванием после загрузки каждого компонента. Общее время приготовления гидромассы 9 - 12 минут.

Формование изделий проводят закачкой гидромассы в пресс-форму, надетую на вал консольного типа, расположенный в центрифуге. Во время подачи гидромассы вал и пресс-форма вращаются со скоростью 1400 - 2800 об/мин. При этом гидромасса под действием центробежных сил распределяется по покрытой сеткой внутренней поверхности пресс-формы. Вода отжимается в корпус центрифуги и отводится через патрубок в емкость для дальнейшего использования в технологическом процессе. Формование осуществляется в течение 0,5 мин.

Сформованные изделия распрессовывают и подвергают тепловой обработке при температуре 140 - 160^oC в течение 30 - 40 мин в зависимости от толщины изделия.

Таким образом, благодаря предлагаемому способу улучшаются два показателя по отношению к прототипу: снижена влажность изделия с 262% до 60 - 80% за одинаковое время формования и сокращено время тепловой обработки.

Готовое изделие представляет собой скорлупу с объемной массой не выше 200 кг/м, теплопроводностью в пределах от 0,038 до 0,040 Вт/(мК). Они негорючи, неканцерогенны, могут эксплуатироваться в широком температурном интервале (от - 270 до + 700^oC), устойчивы к действию влаги (сорбционное увлажнение за 72 ч составляет около 2% по массе).

Формула изобретения

Способ изготовления теплоизоляционных изделий путем приготовления глинисто-волокнистой гидромассы, формования и тепловой обработки, отличающийся тем, что формование осуществляют методом центрифугирования, а сушку проводят при температуре 140 - 160^oC в течение 30 - 40 мин.