Неорганические теплоизоляционные материалы

К неорганическим теплоизоляционным материалам относят минераль­ную вату, стеклянное волокно, пенс стекло, вспученные перлит и вермику­лит, асбестосодержащие теплоизоляционные изделия, ячеистые бетоныидр.

Минеральная вата и изделия из нее. Минеральная вата волокнистый теплоизоляционный материал, получаемый из силикатных расплавов. Сырьем для ее производства служат горные породы (известняки, мергели, диориты и др.), отходы металлургической промышленности (доменные и то­пливные шлаки) и промышленности строительных материалов (бой глиня­ного и силикатного кирпича).

Производство минеральной ваты состоит из двух основных технологи­ческих процессов: получение силикатного расплава и превращение этого расплава в тончайшие волокна. Силикатный расплав образуется в вагранках шахтных плавильных печей, в которые загружают минеральное сырье и топ­ливо (кокс). Расплав с температурой 1300-1400 °С непрерывно выпускают из нижней части печи.

Существует два способа превращения расплава в минеральное волокно: дутьевой и центробежный. Сущность дутьевого способа заключается в том, что на струю жидкого расплава, вытекающего из летки вагранки, воздейст­вует струя водяного пара или сжатого газа. Центробежный способ основан на использовании центробежной силы для превращения струи расплава в тончайшие минеральные волокна толщиной 2-7 мкм и длиной 2-40 мм. По­лученные волокна осаждаются в камере волокна осаждения на движущуюся ленту транспортера. Минеральная вата - это рыхлый материал, состоящий из тончайших переплетенных минеральных волокон и небольшого количества стекловидных включений (шариков, цилиндриков и др.), так называемых корольков. Чем меньше в минеральной вате корольков, тем выше ее качество.

В зависимости от плотности минеральная вата подразделяется на марки 75, 100, 125 и 150. Она огнестойка, не гниет, малогигроскопична и имеет низкую теплопроводность - от 0,04 до 0,05 Вт/(м·°С).

Минеральная вата хрупка и при ее укладке образуется много пыли, по­этому вату гранулируют, то есть превращают в рыхлые комочки - гранулы. Их применяют в качестве теплоизоляционной засыпки пустотелых стен и пе­рекрытий. Сама минеральная вата является как бы полуфабрикатом, из кото­рого делают разнообразные теплоизоляционные минераловатные изделия: войлок, маты, полужесткие и жесткие плиты, скорлупы, сегменты и др.

Двухслойные теплоизоляционные плиты для вентилируемых фасадов фирмы ROCKWOOL

Стеклянная вата и изделия из нее. Стеклянная вата материал, со­стоящий из беспорядочно расположенных стеклянных волокон, полученных из расплавленного сырья. Сырьем для производства стекловаты служит сырьевая шахта для варки стекла (кварцевый песок, кальцинированная сода и сульфат натрия) или стекольный бой. Производство стеклянной ваты и изделий из нее состоит из следующих технологических процессов: варка стекломассы в ванных печах при 1300-1400 °С, изготовление стекловолокна и формование изделий.

Стекловолокно из расплавленной массы получают способами вытяги­вания или дутья. Стекловолокно вытягивают штабиковым (подогревом стек­лянных палочек до расплавления с последующим их вытягиванием в стекло­волокно, наматываемое на вращающиеся барабаны) и фильерным (вытягива­нием волокон из расплавленной стекломассы через небольшие отверстия-фильтры с последующей намоткой волокон на вращающиеся барабаны) спо­собами. При дутьевом способе расплавленная стекломасса распыляется под действием струи сжатого воздуха или пара.

В зависимости от назначения вырабатывают текстильное и тепло­изоля­ционное (штапельное) стекловолокно. Средний диаметр текстильного во­локна 3-7 мкм, а теплоизоляционного 10-30 мкм.

Стеклянное волокно значительно большей длины, чем волокна мине­ральной ваты и отличается большими химической стойкостью и прочностью. Плотность стеклянной ваты 75-125 кг/м³, теплопроводность 0,04-0,052 Вт/(м·°С), предельная температура применения стеклянной ваты 450 °С. Из стекловолокна выполняют маты, плиты, полосы и другие изделия, в том числе тканые.

Теплоизоляционные изделия из стекловолокна («Флайдерер-Чудово»)

Примеры применения теплоизоляционных изделий из стекловолокна (ISOVER):
А - утепление стены из легких бетонных блоков; Б - утепление кирпичной стены;
В - утепление бревенчатой стены; Г - утепление каркасной стены и цоколя.

Пеностекло - теплоизоляционный материал ячеистой структуры. Сырьем для производства изделий из пеностекла (плит, блоков) служит смесь тонкоизмельченного стеклянного боя с газообразоватслем (молотым извест­няком). Сырьевую смесь засыпают в формы и нагревают в печах до 900 °С, при этом происходит плавление частиц и разложение газообразователя. Вы­деляющиеся газы вспучивают стекломассу, которая при охлаждении превра­щается в прочный материал ячеистой структуры

Пеностекло обладает рядом ценных свойств, выгодно отличающих его от многих других теплоизоляционных материалов: пористость пено­стекла 80-95 %, размер пор 0,1-3 мм, плотность 200-600 кг/м³, теплопровод­ность 0,09-0,14 Вт/(м·°С), предел прочности при сжатии пеностекла 2-6 МПа. Кроме того, пеностекло характеризуется водостойкостью, морозостойко­стью, несгораемостью, хорошим звукопоглощением, его легко обрабатывать режущим инструментом.

Пеностекло в виде плит длиной 500, шириной 400 и толщиной 70-140 мм используют в строительстве для утепления стен, перекрытий, кровель и других частей зданий, а в виде полуцилиндров, скорлуп и сегментов - для изоляции тепловых агрегатов и теплосетей, где температура не превышает 300 °С. Кроме того, пеностекло служит звукопоглощающим и одновременно отделочным материалом для аудиторий, кинотеатров и концертных залов.

Асбестосодержащие материалы и изделия. К материалам и изде­лиям из асбестового волокна без добавок или с добавкой связующих веществ относят асбестовые бумагу, шнур, ткань, плиты и др. Асбест может быть также частью композиций, из которых изготовляют разнообразные теплоизо­ляционные материалы (совелит и др.). В рассматриваемых материалах и из­делиях использованы ценные свойства асбеста: температуростойкость, вы­сокая прочность, волокнистость и др.

Алюминиевая фольга (альфоль) - новый теплоизоляционный мате­риал, представляющий собой ленту гофрированной бумаги с наклеенной на гребне гофров алюминиевой фольгой. Данный вид теплоизоляционного ма­териала в отличие от любого пористого материала сочетает низкую тепло­проводность воздуха, заключенного между листами алюминиевой фольги, с высокой отражательной способностью самой поверхности алюминиевой фольги. Алюминиевую фольгу для теплоизоляции выпускают в рулонах ши­риной до 100, толщиной 0,005-0,03 мм.

Практика использования алюминиевой фольги в теплоизоляции пока­зала, что оптимальная толщина воздушной прослойки между слоями фольги должна быть 8-10 мм, а количество слоев должно быть не менее трех. Плот­ность такой слоевой конструкции из алюминиевой фольги 6-9 кг/м³, тепло­проводность - 0,03 - 0,08 Вт/(м·°С). Алюминиевую фольгу употребляют в ка­честве отражательной изоляции в теплоизоляционных слоистых конструк­циях зданий и сооружений, а также для теплоизоляции поверхностей про­мышленного оборудования и трубопроводов при температуре 300 °С.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Перечислить основные виды теплоизоляционных материалов.

2. Перечислить основные виды органических теплоизоляционных материалов.

3. Перечислить основные виды неорганических теплоизоляционных материалов.

4. Классификация теплоизоляционных материалов по их теплопроводности.

5. Основные характеристики теплоизоляционных материалов.

6. Как правильно выбирать теплоизоляционные материалы?

7. Как правильно использовать различные виды теплоизоляционных материалов?