CS208621B1 - Izolační prvky pro vysoké teploty - Google Patents

Description

(54) Izolační prvky pro vysoké teploty

Vynález se týká izolačních prvků z anorganických vláken, odolných vůči vysokým teplotám. Zejména se týká plstí a izolačních desek z minerálních, případně hlinitokřemičitých vláken.

Jsou známy izolační plstě, polotuhé a tuhé desky z anorganických vláken, pojených organickými pojivý, obvykle tvrditelnými syntetickými pryskyřicemi, termoplasty, bitumenem, škrobem apod.

Škrobové pojivá se používají zejména při výrobě tuhých desek z vodné suspenze vláken a pojiv, event. dalších přísad; syntetické pryskyřice se vesměs aplikují ve formě vodných roztoků či emulzí nástřikem na vlákna, případně prolivem předem vytvořeného rouna vláken.

Nevýhodou těchto izolačních materiálů je použití tepelně málo odolných organických pojiv, které se v případě použití vláknitých prvků k izolacím v prostředí se zvýšenou teplotou rozkládají či vyhořívají a zanechávají málo soudržný koberec vláken, snadno porušovaný mechanickými vlivy. Rozrušování organických pojiv znemožňuje tak efektivní využití poměrně vysoké tepelné odolnosti samotných anorganických vláken v důsledku ztráty soudržnosti a pevnostních vlastností prvků. Nevýhodou je dále uvolňování hořlavých plynů a dýmů při rozkladu pojiv.

Dále byla pro výrobu anorganických vláknitých izolací navržena a používají se některá anorganická pojivá; zejména se uplatnil koloidní kysličník křemičitý, připravovaný převážně deionizací vodných roztoků alkalických křemičitanů a stabilizací vzniklého sólu SiO₂ obvykle přísadou malého množství alkálií, anebo hydrolysou alkylsilikátů. Výhodou pojivá na bázi koloidního kysličníku křemičitého je, že zachovává své pevnostní vlastností i při teplotách značně nad 1000 °C a hodí se tedy zejména k pojení hlinitokřemičitých vláken; další výhodou je vysoká chemická odolnost takto pojených izolací.

Nevýhodou použití koloidního kysličníku křemičitého je, že při aplikaci na vlákna nástřikem může docházet k předčasnému odpaření kapalné fáze a ztrátě pojivých vlastností dříve, než-li proběhne vytvoření napojeného stlačeného koberce vláken; dále se projevuje zejména při vnášení prolivem anebo formování z vodné suspenze sklon k migraci pojivá v napojeném koberci vláken během sušení z vláknité struktury k povrchu a vytváření tvrdého povrchového povlaku, zatímco střed izolace zůstává měkký a nedostatečně propojený. Tato nehomogenita v důsledku migrace pojivá závisí na několika faktorech, m. j. na způsobu a rychlosti vysoušení a velikosti částic SiO₂ v koloidním roztoku. Nerovnoměrné rozložení pojivá způsobuje nehomogenitu vlastností izolace, rozlupčivost atd. a je obecně nežádoucí.

Bylo navrženo potlačit migraci částic koloidního kysličníku křemičitého přísadou některých solí, jež převádějí koloidní SiO₂ v gel; tento pojivý systém však není výhod208 621

208 621 3 ný při recirkulaci pojivá a při vyšších koncentracích se obtížně zpracovává. Rovněž pojivý efekt je relativně nízký.

Výše uvedené nevýhody odstraňují izolační prvky pro vysoké teploty z anorganických vláken podle vynálezu, jehož podstata je v tom, že obsahují 0,8 až 51,8 hmotnostních procent pojivá, sestávajícího z 25 až 99,75 hmotnostních °/o kysličníku křemičitého o koloidní velikosti částic a z 0,25 až 75 hmotnostních % antimigračního prostředku a případně z dalších přísad jako jsou organická pojivá, anorganické jemné dispersní látky, hydrofobizační a fungicidní prostředky. Antimigračním prostředkem mohou být ve vodě rozpustné ethery celulózy, případně polyvinylalkohol.

Výhodou izolačních prvků pro vysoké teploty podle vynálezu je, že jsou rovnoměrně propojeny a nevykazují migraci použitého pojivá na bázi koloidního roztoku kysličníku křemičitého. Další výhodou je, že nedochází ke gelaci přítomného koloidního roztoku kysličníku křemičitého a změně pojivých vlastností před vysušením, takže je možno s výhodou pojivo recirkulovat. Výhodou použitého pojivého systému je dále, že při nanášení na vlákna nástřikem nedochází k předčasnému odpaření vody a ztrátě pojivých vlastnosti před vytvořením koberce vláken.

Je účelné používat sóly kysličníku křemičitého, připravované deionizací roztoků vodního skla o velikosti částic řádově 10^-9 až 10^-8 m, neutralizované před aplikací vhodnou kyselinou, např. sírovou.

Jako antimigračního prostředku je výhodné používat ve vodě rozpustných, vysoce viskozitních látek, jež vedle antimigračního účinku mají schopnost zadržovat vodu a zabraňovat předčasnému vysychání pojivého systému ve vláknité struktuře; jmenovitě jsou to vodorozpustné ethery celulózy, jako methylceluloza, karboxymethylceluloza, hydroxyethylceluloza. Je rovněž možno použít polyvinylalkohol a další vodorozpustné, vysokoviskozní polymery, dále algináty a pod.

Pro zvýšení manipulačních pevností výrobku je možno použít přísadu látek, rozpustných nebo dispergovatelných , ve vodě, jež vykazují vysoké pojivé účinky v systému vláken, jako je fenol-formaldehydový resol, předem upravený obvyklým způsobem amoniakem a síranem amonným, dále močovinoformaldehydové pryskyřice, škrob anebo Škrobový maz, silikonové pryskyřice, polyvinylacetátové, akrylátové anebo styren-butadienové latexy, roztoky či disperze nízkomolekulárních, polymerovatelných látek a pod., případně jejich kombinace.

Z hlediska ovlivnění porozity, tepelnětechnických vlastností, tuhosti, objemové hmotnosti a pod. výsledných prvků je možno .do vláknité struktury zavádět některé anorganické, jemně disperzní látky, jako kaolin, bentonit, halloysit a pod. Dle potřeby je možno dále zavádět hydrofobizační prostředky na bázi alkylsilanolátů, stearátů, anebo parafinových emulzí, případně fungicidní prostředky na bázi pentachlorfenolátu, organických sloučenin cínu a pod.

Příprava izolačních prvků pro vysoké teploty podle vynálezu se může provádět příkladně tak, že se na vlákna, případně předem upravená ve formě rouna, nanáší nástřikem tryskami za rozvlákňovacím uzlem, anebo prolivem pojivo dle vynálezu. Případně je možno nanášet'rovněž organická pojivá dle bodu 5 vynálezu, nejlépe ze skupiny syntetických pryskyřic, a to ve směsi s koloidním roztokem kysličníku křemičitého a antimigrační přísadou, anebo separátně tak, aby k míšení docházelo až v průběhu nástřiku či polevu. Je rovněž možno vnášet pojivo dle vynálezu prolivem do předem vytvořeného koberce, připraveného odvodněním vodné suspenze vláken a případně organických pojiv, jemně disperzních látek a přísad, anebo je možno rozmíchat vlákna v přebytku pojivá dle vynálezu za případného přidání organických pojiv, nejlépe škrobových, evt. jemně disperzních látek a přísad a vzniklou suspenzi odvodnit na některém vhodném zařízení jako v sítových formách, na sítovém bubnu, anebo horizontálním sítovém stroji, přičemž podsítové vody se mohou použít k rozmíchání dalšího podílu vláken. Ve všech případech se vytvořené rouno, obsahující pojivý systém dle vynálezu, po případném předlisování podrobuje sušení evt. vytvrzení, formátování a dle potřeby broušení, povrchové úpravě a pod.

Příklady:

1. 400 g minerální vlny bylo rozmícháno ve 20 1 5% neutralizovaného koloidního roztoku kysličníku křemičitého, obhasujícího přísadu 200 g karboxymethylcelulozy. Neutralizace byla provedena zředěnou kyselinou sírovou na pH cca 7. Suspenze byla odvodněna na laboratorním odsávacím zařízení; mokrý koberec o rozměru 30X30 cm vykazoval po odsátí přebytečného roztoku hmotnost 1101 g. Po vysušení byla získána měkká deska objemové hmotnosti 185 kg/m³ a pevnosti v tahu za ohybu 0,19 MPa, jež nemění své vlastnosti při působení vysokých teplot až do počátku spékání minerální vlny.

2. 400 g hlinitokřemičitých vláken bylo rozmícháno ve 20 1 30% neutralizovaného koloidního roztoku kysličníku křemičitého, obsahujícího přísadu 300 g hydroxýethylcelulozy. Mokrý koberec, získaný odvodněním získané suspenze, vykazoval hmotnost 1398 gramů. Po vysušení byla získána tvrdá deska objemové hmotnosti 260 kg/m³, vykazující rovnoměrné propojení na řezu. Pevnost v tahu za ohybu činila 2,9 MPa; deska neměnila své vlastnosti až do teplot nad 1200 stupňů Celsia, kdy počalo docházet k větším objemovým změnám.

3. 400 g minerální vlny, 55 g kaolinu a 25 g bentonitu bylo rozmícháno ve 20 1

208 621

15%, neutralizovaného sólu S1O₂, obsahujícího přísadu 200 g karboxymethylcelulozy. Vysušením odvodněného koberce byla získána tuhá deska objemové hmotnosti 440 kg/m^{1 * 3}, vykazující pevnost v tahu za ohybu 1,7 MPa, odolávající působení teplot do 700 stupňů Celsia bez podstatnějších změn.

4. Na volnou minerální vlnu byl nastříkán rozprašovaný 10% neutralizovaný sol SiO₂, obsahující přísadu 1,5 hmot. % hydroxyethylcelulozy. Z vlny byl vyformován koberec, přilisován a vysušen. Byla získána měkká plsť soudržná v žáru.

5. Na volnou minerální vlnu byl nastříkán rozprašovaný roztok, obsahující 10 % koloidního SiO₂, cca 5 % fenol-formaldehydového resolu a 1,5 % hydroxyethylcelulozy, připravený z 30% neutralizovaného sólu S1O₂, dvojnásobného objemu fenol-formaldehydového resolu o koncentraci cca 8 %, předem upraveného obvyklým způsobem amoniakem a síranem amonným a uvedeného etheru celulózy. Po nastříkání roztoku byl z vlny upraven koberec, přilisován, vložen mezi dvě ocelové desky a vysoušen při teplotě 105 °C, později cca 150 °C. Byla získána tuhá plst objemového hmotnosti 157 kg/m³, soudržná i po vyhoření organického pojivá.

6. Byl připraven koberec odvodněním suspenze 400 g hlinitokřemičitých vláken a odsátím přebytečné vody; mokrý koberec byl polit 15% neutralizovaným sólem SiO₂, obsahujícím 1,5 % polyvinylalkoholu a přebytek roztoku byl odsát. Koberec byl mírně přilisován a vysušen. Objemová hmotnost činila 225 kg/m³, pevnost v tahu za ohybu 1,4 MPa; na řezu vykazoval koberec rovnoměrné propojení.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Izolační prvky pro vysoké teploty z anorganických vláken a pojivá, vyznačující se tím, že obsahují 0,8 až 51,8 hmotnostních % pojivá, sestávajícího z 25 až 99,75 hmotnostních % kysličníku křemičitého o koloidní velikosti částic a z 0,25 až 75 hmotnostních % antimigračního prostředku a případně z dalších přísad jako jsou organická pojivá, anorganické jemné disperzní látky, hydrofobilní a fungicidní prostředky.
2. 2. Izolační prvky pro vysoké teploty podle bodu 1 vyznačující se tím, že antimigračním prostředkem jsou ve vodě rozpustné ethery celulózy.
3. 3. Izolační prvky pro vysoké teploty podle bodu 1 vyznačující se tím, že antimigračním prostředkem je polyvinylalkohol.