Получение теплоизоляционных материалов

Метод создания волокнистых масс или каркасов может быть применен в нескольких вариантах. Наиболее простой способ получения волокнистых масс заключается в соответствующем дроблении и механическом распушивании природных волокнистых материалов, например асбестовых руд, всевозможных древесных пород и отчасти отходов слюдяного производства. Измельчение и распушивание асбестовых пучков производят на бегунах и голендерах с последующим разделением по сортности продуктов дробления. Древесные породы в виде долготья, щепы, некондиционного горбыля и других отходов деревообрабатывающей промышленности сначала подвергаются мелкой рубке, затем просеву, после чего пропариваются под давлением нескольких атмосфер. Распаренная щепа рас-пушивается на отдельные волокна на дефибраторах. Из полученной таким способом древесноволокнистой массы в дальнейшем изготовляются древесноволокнистые плиты требуемой степени пористости.

Второй способ получения волокнистых масс и волокнистого каркаса заключается в использовании огненно-жидких расплавов некоторых горных пород, металлургических шлаков, стекломасс и т. д. Сущность этого способа заключается в том, что исходное сырье (горная порода, металлургический шлак, стекло и т. д.) сначала расплавляется до вязко-жидкого состояния в вагранках или ванных печах. Затем расплав, вытекая равномерной струей из летки или фидера печи, раздувается на тонкие волокна паром или сжатым воздухом, выбрасываемым из соответствующих сопл, направленных перпендикулярно к движению струи расплава.

Расплав в волокна распушивают также центробежным способом. Этот способ основан на том, что вытекающая из печи струя расплава попадает на дисковую, чашечную или валковую центрифугу и благодаря быстрому ее вращению разбивается на отдельные волокна. Чаще применяют центробежно-дутьевые установки, в которых превращение струи расплава в волокно осуществляется совместным сочетанием обоих способов. Полученный таким образом волокнистый материал в дальнейшем используют как засыпочный теплоизоляционный материал и как сырье для изготовления войлока матов, шнуров, плит, скорлуп, различных сегментов для отепления трубопроводов и т. п.

Вспучивание и технология получения поризованных материалов базируется на термической обработке исходного минерального сырья или соответствующих шихт из него. Во время термической обработки совершаются почти одновременно два процесса, имеющих существенное значение. Первый - появление в обжигаемой породе или шихте некоторого количества расплава (жидких фаз) и второй - процесс газообразования. Последний является результатом выгорания органических веществ, выделения элементов химически связанной воды, разложения карбонатов и других солей, выделяющих газообразные продукты, а также результатом окислительно-восстановительных реакций, при которых из исходного сырья или соответствующих шихт при температурах обжига выделяются те или иные газы. Последние, не имея возможности пробиться из обжигаемой массы наружу, вследствие значительной вязкости расплава вспучивают и таким образом поризуют его.

Способностью к вспучиванию при быстром нагревании обладают некоторые горные породы и минералы - перлит, вермикулит, некоторые виды глин, в результате выделения из них при высокой температуре водяного пара или другого газа. Они при этом обычно (за исключением вермикулита) переходят в пластично-вязкое (пиропластическое) состояние. Коэффициент вспучивания - отношение объемов материала после и до нагрева - колеблется в широких пределах в зависимости от температуры и скорости ее подъема.

Образование пористой структуры без вспучивания имеет место при удалении парообразователя. В качестве парообразователей при этом используют воду, легколетучие жидкости, выгорающие добавки. Из масс с высоким содержанием воды (гидромасс) формуют древесно-волокнистые, торфяные, асбестоцементные теплоизоляционные плиты. Ячеистые бетоны способом высокого водозатворения изготовлять неэффективно, так как при этом требуется большой расход теплоты на испарение влаги. Высокую пористость за счет выгорающих добавок достигают при получении теплоизоляционных керамических изделий.

Неплотную упаковку как способ получения теплоизоляционных материалов используют при изготовлении изделий из волокнистых и зернистых компонентов.

Пористость волокнистых материалов обусловлена взаимным пе­реплетением волокон, образующих жесткий каркас. Объем пор при этом зависит от диаметра волокон, их упругости, свойств поверхности. Более высокая пористость достигается длинноволокнистым ма­териалом. При получении теплоизоляционных материалов широко используют волокна, получаемые механическими, термическими, гидравлическими и другими способами диспергации неорганического и органического сырья. Изделия из волокон часто формируют с различными вяжущими (фибролит, арболит, минераловатные плиты и др.) или без них (прошивные минераловатные маты и др.).

При использовании зернистых компонентов неплотная упаковка достигается гранулометрическим составом частиц, обеспечивающим повышенную межзерновую пустотность. Таким путем получают различные сыпучие (засыпные) материалы.