Футеровочное теплоизоляционное изделие и способ его изготовления

 

Футеровочное теплоизоляционное изделие и способ его изготовления относятся к области производства стройматериалов, в частности теплоизоляционных изделий на основе огнеупорных волокон. В слоистом теплоизоляционном изделии, содержащем огнезащитно-упрочняющий слой и теплоизоляционный слой, сырьевая смесь для огнезащитно-упрочняющего слоя содержит, мас.%: высокотемпературное волокно 45-54,7; огнеупорная глина 35-49,6; поливинилацетатная дисперсия 3-5; полиакриламид 0,3-0,4, а сырьевая смесь для теплоизоляционного слоя содержит мас.%: высокотемпературное волокно 56-65; огнеупорная глина 30-34,8; поливинилацетатная дисперсия 6-9; полиакриламид 0,1-0,2. Способ изготовления слоистого теплоизоляционного изделия включает приготовление сырьевых смесей в виде волокнистой суспензии при жидкотвердом отношении 3:2 - 8:3 для теплоизоляционного слоя и при жидкотвердом отношении 10:3-14:3 для огнезащитно-упрочняющего слоя, послойное формование и термообработку, причем сначала формуют теплоизоляционный слой с подпрессовкой при давлении 0,01-0,05 МПа, а затем формуют огнезащитно-упрочняющий слой. Достигаемый технический результат: повышение надежности эксплуатационных свойств изделий и улучшение качества их поверхности. 2 с.п.ф-лы, 1 табл.

Предлагаемое изобретение относится к области производства стройматериалов, в частности, теплоизоляционных изделий на основе огнеупорных волокон.

Известны теплоизоляционные материалы на основе минеральной ваты и фенолформальдегидной смолы, вводимой в количестве 2-6% по массе /В.Н.Вельсовский, Минераловатные утеплители. М., Стройиздат, 1963 г./. Для изготовления этих изделий смолу вводят в минеральную вату в процессе волокнообразования путем распыления водного раствора связующего. Недостатком этих изделий является низкая температура (до 200^oC) их применения.

Недостатком способа их получения являются большие потери связующего при распылении.

Известны также теплоизоляционные футеровочные волокнистые изделия сложной конфигурации и способ их изготовления /Авторское свидетельство СССР N 937429, кл. C 04 B 43/02, 1980 г.). Изделия используют для футеровки длинномерных печей при 1250^oC.

В число компонентов для изготовления этих изделий входит огнеупорное высокоглиноземистое волокно, огнеупорное глиняное связующее и полиакриламид. Способ изготовления теплоизоляционных футеровочных волокнистых изделий включает в себя приготовление гидромассы, обезвоживание, формование путем последовательного чередования дозированной укладки и уплотнения гидромассы и термообработку, причем гидромассу готовят при твердожидком отношении 1:8 - 1:4, обезвоживание производят до твердожидкого отношения 1:3-1:1, а уплотняют гидромассу при удельном давлении 0,4-1,0 кгс/см².

Недостатком указанного способа является его значительная трудоемкость.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является слоистое теплоизоляционное изделие (Авторское свидетельство СССР N 740732, кл. C 04 B 43/00, 1978 г. ), имеющее огнезащитно-армирующий слой следующего состава, вес.%: Стеклянное волокно - 3,2-17,7 Алюмохромфосфатная связка - 22,7-37,3 Каолин или серпентин - 40-73,8 Поливинилацетатная эмульсия - 0,3-5,0 и теплоизоляционный слой следующего состава, вес.%: Вспученный перлитовый песок - 48-66 Алюмохромфосфатная связка - 34-52 Недостатком слоистых изделий является их низкая термостойкость - число выдерживаемых теплосмен (знакопеременных нагревов).

Способ изготовления слоистых изделий заключается в следующем. Для изготовления огнезащитно-армирующего слоя стеклянное волокно в количестве 17,7% по массе смачивают поливинилацетатной эмульсией 50%-ной концентрации в количестве 5%, затем 37,3% алюмохромфосфатной связки 50%-ной концентрации смешивают с 40% каолина и наносят на стекловолокно. Для изготовления теплоизоляционного слоя 66% вспученного перлитового песка перемешивают с 34% алюмохромфосфатной связки 50%-ной концентрации. При изготовлении изделия в форму укладывают огнезащитно-армирующий слой, затем засыпают теплоизоляционный слой и сверху укладывают второй огнезащитно-армирующий слой.

Недостатком известного способа является низкое качество внутренней поверхности формуемых изделий.

Цель изобретения - повышение надежности эксплуатационных свойств изделий и улучшение качества их поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что в слоистом теплоизоляционном изделии, содержащем огнезащитно-упрочняющий слой из сырьевой смеси, включающей высокотемпературное волокно, высокотемпературное связующее и поливинилацетатную дисперсию, и теплоизоляционный слой из сырьевой смеси, включающей высокотемпературное связующее и заполнитель, сырьевая смесь для огнезащитно-упрочняющего слоя содержит в качестве связующего огнеупорную глину и дополнительно полиакриламид при следующем соотношении компонентов, мас.%: Высокотемпературное волокно - 45-54,7
Огнеупорная глина - 35-49,6
Поливинилацетатная дисперсия - 3-5
Полиакриламид - 0,3 - 0,4
а сырьевая смесь для теплоизоляционного слоя содержит в качестве связующего огнеупорную глину, в качестве заполнителя - высокотемпературное волокно и дополнительно поливинилацетатную дисперсию и полиакриламид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Высокотемпературное волокно - 56-65
Огнеупорная глина - 30-34,8
Поливинилацетатная дисперсия - 6-9
Полиакриламид - 0,1-0,2
Способ изготовления слоистого теплоизоляционного изделия включает приготовление сырьевых смесей в виде волокнистой суспензии при жидкотвердом отношении 3:2 - 8:3 для теплоизоляционного слоя и при жидкотвердом отношении 10: 3-14:3 для огнезащитно-упрочняющего слоя, послойное формование и термообработку, причем сначала формуют теплоизоляционный слой с подпрессовкой при давлении 0,01-0,05 МПа, а затем формуют огнеупорно-упрочняющий слой.

Содержание высокотемпературного волокна более 54,7% в огнеупорно-упрочняющем слое и более 65% в теплоизоляционном слое снижает качество поверхности слоистого изделия, приводя к рыхлости поверхности и образованию выбоин.

Содержание высокотемпературного волокна менее 45% в огнеупорно-упрочняющем слое и менее 56% в теплоизоляционном слое снижает термостойкость изделия.

Использование связующей композиции на основе высокопластичной глиняной дисперсии и ПВА-дисперсии обеспечивает возможность получения высококачественных изделий. При содержании огнеупорной глины более 49,6% в огнезащитно-упрочняющем слое и более 34,8% в теплоизоляционном слое ухудшается коэффициент теплопроводности изделия. При содержании глины менее 35% в огнезащитно-упрочняющем слое и менее 30% в теплоизоляционном слое ухудшается качество внутренней поверхности изделия сложной конфигурации.

При содержании поливинилацетатной (ПВА) дисперсии менее 3% в огнезащитно-упрочняющем слое и менее 6% в теплоизоляционном слое поверхность изделия становится рыхлой и неоднородной. Содержание ПВА - дисперсии более 5% в огнезащитно-упрочняющем слое и более 9% в теплоизоляционном слое экономически нецелесообразно.

При содержании коагулянта связующего - полиакриламида менее 0,3% в огнезащитно-упрочняющем слое и менее 0,1% в теплоизоляционном слое снижается эффективность его действия, а содержание полиакриламида более 0,4% в огнезащитно-упрочняющем слое и более 0,2% в теплоизоляционном слое экономически нецелесообразно.

При жидкотвердом отношении более 8:3 для теплоизоляционного слоя и более 14: 3 для огнезащитно-упрочняющего слоя значительно увеличивается усадка изделий при сушке и их отклонение от заданной геометрии. При жидкотвердом отношении менее 3: 2 для теплоизоляционного слоя и менее 10:3 для огнезащитно-упрочняющего слоя ухудшается качество поверхности изделий, появляются выбоины, неоднородности, особенно в случае изделий сложной конфигурации.

Первоначальное формование теплоизоляционного слоя с последующим формованием огнезащитно-упрочняющего слоя обеспечивает возможность получения формоустойчивых изделий с заданной геометрией и качественной поверхностью. Указанная последовательность формования слоев становится особенно значимой при изготовлении теплоизоляционных футеровочных волокнистых изделий сложной конфигурации.

При давлении подпрессовки менее 0,01 МПа ухудшается стереорегулярность структуры слоистых изделий, а при давлении подпрессовки более 0,05 МПа увеличивается коэффициент теплопроводности, что нежелательно.

Толщина теплоизоляционного слоя может колебаться в пределах от 20 до 80% толщины всего слоистого изделия.

Для снижения объемной массы изделий целесообразно использовать легкие неорганические наполнители, в частности вспученный перлитовый песок в количестве 10-40% от массы высокотемпературного волокна как в теплоизоляционном, так и в огнезащитно-упрочняющем слоях.

Пример осуществления предлагаемого технического решения
Исходные дозированные сырьевые компоненты: распушенное муллитокремнеземистое волокно, пластичную огнеупорную глину в виде 20%-ной водной дисперсии, поливинилацетатную эмульсию в виде 50%-ной водной дисперсии и воду загружают в электромешалку и перемешивают в течение 8 минут при скорости вращения рабочего вала 40 об/мин. В полученную гомогенную смесь за 25 секунд до окончания перемешивания добавляют водный раствор полиакриламида. При этом жидкотвердое отношение доводят до 7:3 и приготовленную сырьевую смесь заливают в специальную форму. После подпрессовки теплоизоляционного слоя при давлении 0,03 МПа приступают к формованию огнезащитно-упрочняющего слоя. Для этого аналогично готовят сырьевую смесь из муллитокремнеземистого волокна, глиняной дисперсии, ПВА - дисперсии и полиакриламида, доводят ее до жидкотвердого отношения 11:3 и заливают эту смесь на теплоизоляционный слой в форму.

Дозирование исходных компонентов производят таким образом, чтобы их содержание в готовом изделии составляло:
для теплоизоляционного слоя, мас.%:
Муллитокремнеземистое волокно - 60
Пластичная глина - 31
ПВА-дисперсия - 8,9
Полиакриламид - 0,1
для огнезащитно-упрочняющего слоя, мас.%:
Муллитокремнеземистое волокно - 48
Пластичная глина - 47
ПВА-дисперсия - 47
Полиакриламид - 0,3
Свежесформованное слоистое изделие сушат при температуре 140^oC до нулевой влажности. Толщина теплоизоляционного слоя составила 55% от толщины всего изделия.

Технико-экономический эффект от использования данного технического решения достигается за счет обеспечения возможности получения теплоизоляционных волокнистых изделий со стереорегулярной структурой и повышения надежности их эксплуатационных свойств.

Формула изобретения

1. Слоистое теплоизоляционное изделие, содержащее огнезащитно-упрочняющий слой из сырьевой смеси, включающей высокотемпературное волокно, высокотемпературное связующее и поливинилацетатную дисперсию, и теплоизоляционный слой из сырьевой смеси, включающей высокотемпературное связующее и заполнитель, отличающееся тем, что сырьевая смесь для огнезащитно-упрочняющего слоя содержит в качестве связующего огнеупорную глину и дополнительно полиакриламид, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Высокотемпературное волокно - 45-54,7
Огнеупорная глина - 35-49,6
Поливинилацетатная дисперсия - 3-5
Полиакриламид - 0,3-0,4
a сырьевая смесь для теплоизоляционного слоя содержит в качестве связующего огнеупорную глину, в качестве заполнителя - высокотемпературное волокно и дополнительно поливинилацетатную дисперсию и полиакриламид при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Высокотемпературное волокно - 56-65
Огнеупорная глина - 30-34,8
Поливинилацетатная дисперсия - 6-9
Полиакриламид - 0,1-0,2
2. Способ изготовления слоистого теплоизоляционного изделия по п.1, включающий приготовление сырьевых смесей в виде волокнистой суспензии при жидкотвердом отношении 3:2-8:3 для теплоизоляционного слоя и при жидкотвердом отношении 10:3-14:3 для огнезащитно-упрочняющего слоя, послойное формование и термообработку, причем сначала формуют теплоизоляционный слой с подпрессовкой при давлении 0,01-0,05 МПа, а затем формуют огнеупорно-упрочняющий слой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2