Изделие из огнестойкого композиционного слоистого материала
Владельцы патента RU 2394793:
Закрытое акционерное общество Научно-технический центр "Бакор" (RU)
Изобретение относится к производству стройматериалов, содержащих керамические волокна и предназначенных для изготовления теплоизоляционных изделий. Теплоизоляционное изделие из огнестойкого, композиционного слоистого материала содержит основу из керамических волокон, скрепленных органическим высокомолекулярным связующим в виде крахмала холодного набухания Solvitose PLV. Изделие содержит дополнительно наружную оболочку, выполненную из гидравлически твердеющего материала Alphabond 300, модифицированного наноразмерными коллоидными гидратами Si, Al, Zr. Технический результат - повышение прочности и снижение теплопроводности. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изделие из огнестойкого, композиционного, слоистого материала относится к классу экологически безопасных конструкционных элементов и может быть использовано в качестве теплоизоляции в строительном комплексе и для футеровки тепловых агрегатов.
Такие изделия в мировой практике известны, и они базируются на открытой пористой или сетчатой (волокнистой) керамической структуре, имеющей поверхностный слой для защиты от воздействия агрессивных газов (см., например, SU, 610829, 12.05.78; US, 3231401, 1966; RU, 203481, 05.10.1995; RU, 2293718, 20.02.2007; RU, 22998538, 10.05.2007).
Известные изделия не имеют достаточной механической прочности и требуемой низкой теплопроводности, а фазовый состав огнеупорных, волокнистых композиционных материалов не позволяет достичь предельной температуры применения по сравнению с огнеупорностью.
Наиболее близким техническим решением по существенным признакам и достигаемому техническому результату является огнестойкое композиционное слоистое изделие, включающее основу, выполненную из керамических волокон с органическим связующим, и слой покрытия (оболочку), содержащий гидравлически твердеющий материал (US 4612240, опубл. 16.09.1986).
Известное изделие содержит большое количество кристаллического керамического наполнителя, что повышает объемный вес изделия и приводит к пониженным значениям теплоизоляционных свойств, а структурные параметры материала изделия не позволяют сформировать альтернативные варианты соотношения прочностных и теплоизоляционных свойств в конкретных условиях эксплуатации.
Изобретение направлено на получение теплозащитных изделий с повышенными эксплуатационными характеристиками. Технический результат, который создается изобретением, состоит в повышении прочности и снижении коэффициента теплопроводности.
Поставленная цель достигается тем, что заявленное изделие отличается от известного волокнистой основой с пористостью 75-80%, волокна в точках соприкосновения скреплены картофельным крахмалом холодного набухания марки Solvitose PLV, изделие содержит дополнительную наружную оболочку, выполненную из гидравлически твердеющего глиноземного компонента Alphabond 300, модифицированного наноразмерными коллоидными гидpaтaми.
Для формования изделия использовали:
1. Кремнезоль и алюмозоль производства ООО «НПО Компас» соответствующих ТУ 2145-002-12979928-01.
2. Пентациркон производства ООО «НПК Пента» соответствующего ТУ-1762-147- 40245042-2006.
3. Alphabond 300, каталог германской фирмы «Almatis GmbH».
4. Картофельный крахмал холодного набухания марки Solvitose PLV нидерландской фирмы «Avebe», каталог фирмы на сайте www.neofood.ru.
5. Муллитокремнеземистое волокно производства ООО «Морган Термал Керамике Сухой Лог», марки «Cerafiber».
6. Супертонкое базальтовое волокно ГОСТ 4640-93 производства ФГУП «Лианозовский экспериментальный завод».
Пример 1
В соответствии с технологической схемой изготовления изделия в мешалку заливают коллоидный раствор картофельного крахмала холодного набухания марки Solvitose PZV и при постоянном перемешивании вводят муллитокремнеземистые волокна.
Компоненты тщательно перемешивают и подают суспензию на перфорированную подложку, создавая со стороны выхода фильтрата разрежение 0,7-0,8 Па. После набора заданной толщины волокнистой основы с общей пористостью 75-80% инфильтрацию суспензии прекращают и проводят сушку нагретым воздухом (80-100°С) путем его фильтрации через волокнистую заготовку. После достижения заготовкой транспортной прочности поверхностный волокнистый слой ангобируют суспензией из Alphabond 300 на глубину 0,5-1 мм методом распыления. Дополнительную наружную оболочку формируют методом распыления из предварительно изготовленной суспензии, содержащей Alphabond 300-90-95% и коллоидного гидрата кремния в расчете 5-10% на сухой вес с величиной частиц 2-10 нм. После сушки при 150-300°С изделия подвергают испытаниям. Для сравнения свойств дополнительную наружную оболочку выполняют толщиной 1, 2, 3 мм при сохранении толщины ангобированного слоя 0,5-1 мм.
Пример 2
При сохранении технологической схемы и расположения структурообразующих слоев, как в примере 1, дополнительную наружную оболочку изготавливают из предварительно сформированной суспензии Alphabond 300-90-95% и коллоидного раствора гидроокиси алюминия с мицеллами размером 300-500 нм, при содержании 5-10% на сухой вес.
Пример 3
При сохранении технологической схемы и расположения структурообразующих слоев, как в примере 1, волокнистую структуру основы формируют из муллитокремнеземистого волокна, а дополнительную наружную оболочку формируют из Alphabond 300-90-95% модифицированного гидроокисью циркония в количестве 5-10% при величине коллоидных частиц 400-700 нм.
Пример 4
При сохранении технологической схемы и расположения структурообразующих слоев, как в примере 1, волокнистую структуру основы формируют из супертонкого базальтового волокна.
Пример 5
При сохранении технологической схемы и расположения структурообразующих слоев, как в примере 4, дополнительную наружную оболочку формируют идентично примеру 2.
Пример 6
При сохранении технологической схемы и расположения структурообразующих слоев, как в примере 5, волокнистую структуру основы формируют из супертонкого базальтового волокна.
Сравнительные данные испытаний, приведенные в таблице, показывают, что патентуемые теплоизоляционные изделия конкурентоспособны по сравнению с аналоговыми решениями, что позволяет использовать их в более жестких эксплуатационных условиях с альтернативой выбора пользователем по тепловым и механическим характеристикам.
1. Изделие из огнестойкого композиционного слоистого материала, включающего основу, выполненную из керамических волокон с органическим связующим, и оболочку, содержащую гидравлически твердеющий материал, отличающееся тем, что волокнистая основа имеет пористость 75-80%, волокна в точках соприкосновения скреплены картофельным крахмалом холодного набухания марки Solvitose PLV, изделие содержит дополнительно наружную оболочку, выполненную из гидравлически твердеющего глиноземного компонента Alphabond 300, модифицированного наноразмерными коллоидными гидратами.
2. Изделие по п.1, отличающееся тем, что основа изделия выполнена из огнестойких волокон из ряда: базальтовые, муллитовые, муллитокорундовые, кварцевые.
3. Изделие по п.1, отличающееся тем, что гидравлически твердеющий глиноземный компонент Alphabond 300 содержит наноразмерные коллоидные гидраты Si, Al, Zr или их смеси в количестве 5-10% на сухой вес.
4. Изделие по п.1, отличающееся тем, что гидравлически твердеющий материал содержит продукты реакции с модифицирующими добавками.
