ТЕХНОЛОГИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ

Изделия из минеральной ваты и стекловолокна

Производство изделий из минеральной и стеклянной ваты на­чинается с формирования минераловатного (стекловатного) ков­ра, которое осуществляется в камерах волокиоосаждения. Эти камеры представляют собой металлические каркасы, обшитые

Листовой сталью с тепловой изоляцией. Дном камеры служит сетчатый или пластинчатый конвейер с шириной ленты, равной ширине камеры. Отсос отработанного воздуха из камеры проис­ходит под конвейером, что способствует осаждению на него во­локон ваты. В зависимости от направления движения энергоно­сителя камеры волокиоосаждения могут быть горизонтальными (рис. 7.21) или вертикальными (рис. 7.22). В настоящее время технологические линии комплектуются камерами двух типов: длинными (до 20 м), предназначенными для осаждения волокна и формирования из него ковра заданной толщины путем регули­рования скорости движения конвейера, и короткими с быстро движущимся транспортером, на котором происходит осаждение волокон топким слоем. Далее эти слои поступают либо на пере­
работку в изделия, либо перекладываются с помощью маятни­кового устройства на медленно движущийся транспортер для формирования из них ковра нужных параметров. С целью пре­дотвращения запылеиия цеха камеры выполняют из герметичных стенок, а в самих камерах создают разрежение не менее 30... 50 Па

Для обеспыливания и повышения эластичности волокон в ка­меру вводят замаслипатель, чаще всего эмульсол в количестве до І % от массы волокна. Для уплотнения выходящего из камеры мннераловатного ковра служит подпрессовочный валик, который устанавливают непосредственно на выходе из камеры. Подпрес - сованный ковер ваты после его выхода из камеры волокноосаж - дения с помощью специального приспособления закатывается в рулон в случае выпуска сырой (комовой) ваты или передается на следующую установку для переработки ваты в изделия. Тол­щина мннераловатного ковра регулируется путем изменения ско­рости движения конвейера, кото­рая обычно находится в пределах 0,3...2,7 м/мни или 0,6...3,5 м/мин. В рыхлом виде минеральную (стеклянную) вату применять не­целесообразно по следующим причинам: во-первых, при транс­портировании и хранении вата уплотняется и ее теплоизоляцион­ные свойства ухудшаются; во-вто­рых, укладка рыхлой ваты в кон­струкции требует большой затра­ты ручного труда, причем созда­ются тяжелые антигигиенические условия вследствие пыления и ко­лючести ваты; в-третьих, не обес­печивается стабильность свойств теплоизоляционных конструкций из-за смачиваемости ваты или ее уплотнения при сотрясениях и особенно при вибрации. Перечис­ленные недостатки рыхлой мине­ральной ваты в значительной сте­пени устраняются при переработ­ке ее в изделия.

Изделия из мннераль - нон и стеклянной ваты выпускаются в довольно широком ассортименте. Их подразделяют на штучные (плиты, цилиндры, полуцилиндры, сегменты), рулонные (маты прошивные и на синте­тическом связующем); шпуровые (шнуры, жгуты) н сыпучие (гра­нулированная вата).

Грануляцию применяют для получения только минераловат - ных гранул. При этом минеральной вате придается сыпучесть, что облегчает ее укладку в конструкции; улучшаются ее свой­ства: несколько повышается упругость, снижается средняя плот­ность за счет удаления части «корольков». Однако грануляция минеральной ваты не исключает всех недостатков, присущих рых­лой вате. Поэтому гранулированную вату чаще используют для изготовления штучных изделий.

Шнуровые материалы и прошивные маты изготовляют без применения связующих веществ. Шнуры (жгуты) получают пу­тем набивки минеральной или стеклянной ваты в оплетку, вы­полненную из металлической проволоки, стеклянных или хлопко­вых нитей.

Изготовление прошивных матов производят путем обкладки минераловатного ковра гибкими материалами (металлической сеткой, водонепроницаемой бумагой, стеклотканью, асбестовой тканыо) и прошивки изделий стеклянными или хлопковыми нитя­ми. Маты могут прошиваться и без обкладок.

Все остальные виды изделий производят с использованием свя­зующих веществ, которые, затвердевая, скрепляют между собой волокна в местах их пересечения, в результате чего создается волокнистый каркас различной жесткости.

Связующие вещества для получения изделий из минеральной ваты и стекловолокна немногочис­ленны. В производстве изделий из минеральной и стеклянной ваты используют главным образом органические связующие веще­ства. Неорганические связующие вследствие недостаточной адге­зии к минеральным стекловидным волокнам широкого примене­ния не получили. Их использование существенно повышает сред­нюю плотность мннераловатных изделий, которые в этом случае характеризуются повышенной хрупкостью и невысокой проч­ностью.

Органические связующие (битумы, синтетические смолы и их композиции) являются основным компонентом в современном про­изводстве изделий из минеральной и стеклянной ваты, посредст­вом которого закрепляется пористо-волокнистая структура и обес­печивается заданная прочность этих изделий. Наиболее широкое применение нашли синтетические смолы, особенно те их разно­видности. которые характеризуются высокой адгезией к мине­ральным и стеклянным волокнам, хорошей растворимостью в воде или способностью образовывать устойчивые эмульсии, в от- вержденном состоянии — достаточно высокой когезией, водо - и температуростойкостыо, эластичностью, невысокой усадкой. Кро­ме того, связующие не должны быть дефицитными и не выделять токсичных веществ.

Наибольшее распространение в производстве изделий из ми­неральной п стеклянной ваты получили фенолоформальдегидные смолы и в первую очередь термореактивные фенолоспирты.

Фенолоспирти — водорастворимые фенолоформальдегидные смолы, получаемые в виде начальных продуктов конденсации фе­нола с формальдегидом в присутствии щелочного катализатора. Фенолоформальдегидные смолы отвечают большинству требова­нии, предъявляемым к связующим для минераловатных и стекло - волокнистых изделий. Однако им присущ и ряд существенных недостатков: хрупкость отвержденной пленки, токсичность, недол­говечность. Для улучшения клеящей способности и других свойств связующего в него вводят специальные добавки.

Из азотосодержащих смол наиболее широко применяют кар - бамидные, являющиеся продуктами взаимодействия мочевины с альдегидом, Карбамндные смолы дешевле фенолоспнртов. Полу­чаемые с их применением мннераловатные изделия характеризу­ются достаточно высокими физико-механическими и теплоизоля­ционными свойствами. Однако водостойкость изделий ниже, чем при использовании фенольного связующего. Основным недостат­ком карбамидных смол является отсутствие стабильности, обус­ловленное выделением воды и непрореагировавшего формальде­гида Это явление придает смоле гидрофильность и приводит к ее растрескиванию после отверждения.

Повышение эксплуатационных свойств синтетических связую­щих — одна из основных задач, успешное решение которой позво­лит существенно улучшить качество минераловатных и стеклово - локнистых изделий, которые являются наиболее широко применя­ющимся теплоизоляционным материалом.

В последнее время в мировой практике все шире используют позиционные связующие, состоящие из нескольких веществ с раз­личными свойствами, дополняющими друг друга и позволяющи­ми повысить качество изделий. Например, на отечественных за­водах применяют феиолоспирты в смеси с полнвинилацетатнон эмульсией и другими пластификаторами, позволяющими снизить хрупкость клеевых пленок после отверждения смолы.

Нашли применение связующие на основе битума в виде эмуль - сионно-суспензионных водяных смесей, состоящих из битума и тонкодисперсного минерализатора (диатомита, бентонита и др.).

Способы нанесения связующего на волокно оказывают большое влияние на свойства минераловатных и стек- ловолокнистых изделии, равно как вид связующего и его содер­жание в материале. Все виты теплоизоляционных и звукопогло­щающих изделий из минеральной ваты и стекловолокна получа­ют способом контактного омоноличивания. Следовательно, для закрепления волокон друг относительно друга в местах их кон­тактов должны быть образованы клеевые соединения. От каче­ства этих соединений и их количества во многом будут зависеть физико-механические и теплоизоляционные свойства изделий. Необходимо все полокна покрывать тонким слоем связующего. В этом случае при уплотнении мпнсраловатноп массы будет об­разовано наибольшее число контактов.

І н>

В отечественной практике при изготовлении изделий применя­ют следующие способы нанесения связующих: пульверизацию, пролив с последующим отжимом и вакуумированнем, приготов­ление гидромасс (мокрый способ).

При пульверизации раствор или эмульсию связующего нано­сят распылением с помощью форсунок в камере волокноосажде - ния, либо через паровой коллектор центробежно-дутьевой уста­новки или полый вал валков центрифуги. Наиболее равномерное распределение связующего достигается при его подаче через па­ровой коллектор или под давлением через специальные форсун­ки. Связующее, введенное в минераловатный ковер методом пуль­веризации, оседает на волокнах в виде отдельных мелких капель, поэтому клеевые контакты образуются только в местах «скрещи­вания» волокон и только при наличии здесь капель связующего. Чем мельче капли связующего, тем равномернее они покрывают волокна и тем вероятнее образование большего числа клеевых контактов в объеме материала. Недостаток этого способа — боль-

Рис. 7.23. Схема сведе­ния связующего методом пролива с вакуумирова­ннем:

/ — ванна с желобком; 2— отжнмной вал; 3 — мннера ловатиый ковер; 4 — патру­бок; 5 — конвейер; 6 — бас­сейн для связующего; 7— насос

Шие потери связующего. Применение пульверизации технологиче­ски и экономически оправдано при изготовлении рулонного мате­риала, а также мягких и полужестких плит с низкой средней плотностью.

Способ пролива заключается в том, что связующее в виде плоской струи по наклонному листу подается на минераловатный ковер по всей его ширине. В месте подачи связующего под кон­вейером устанавливается вакуумирующее устройство. Создание вакуума способствует проникновению связующего в глубь мнне­раловатного ковра (рис. 7.23). Излишки связующего отжимаются уплотняющим валком и поступают в бассейн, а затем перекачи­ваются в расходный бак.

Применение этого способа позволяет в 2...3 раза повысить прочность изделий за счет более эффективного распределения связующего в волокнистом каркасе изделия и образования боль­шего числа клеевых контактов.

Недостатки способа — повышенная влажность минераловат­ного ковра, достигающая 70...80% по массе, и невозможность получения низкой средней плотности изделий. Этот способ целе­сообразен при получении жестких и твердых минераловатных изделий.

Так называемый мокрый способ или способ приготовления гидромасс, при котором минеральные волокна смешивают с ра­створом или эмульсией связующего, применяют при изготовлении плит повышенной жесткости и твердых минераловатных плит. Приготовленная гидромасса содержит обычно 8.. 10% твердой фазы.

Технология минераловатных и стекловолокнистых изделий включает в себя ряд разновидностей.

Штучные изделия в зависимости от относительной деформа­ции сжатия пот нагрузкой подразделяют на следующие виды: мягкие М. полужесткие І1П, жесткие Ж. повышенной ЖССТКІ СПІ ППЖ и твердые Т (см. табл. .4.1) Основной объем изделий про­изводят по конвейерной технологии, которая основана на пере­мещении перерабатываемой в изделия ваты через ряд технологи­ческих установок с помощью последовательно расположенных конвейеров (рис. 7.24). Способ поштучного формования применя­ют тогда, когда конвейерным способом нельзя получить матери­ал с заданными свойствами.

Конвейерная технология минераловатных и стеклово­локнистых изделий базируется в основном на применении синте­тических связующих веществ. Она включает следующие техноло­гические операции: приготовление водной эмульсии (раствора) синтетической смолы; введение связующего в волокнистый ковер в необходимом количестве; уплотнение ковра и его тепловую об­работку; охлаждение ковра; разрезку его на изделия заданных размеров и упаковку изделий.

Приготовление связующего осуществляется в специальном от­делении и сводится к дозировке концентрированной смолы и воды, обеспечивающей заданное соотношение между ними, и сме­шиванию этих компонентов до получения водного раствора или эмульсии.

Концентрация смолы в связующем зависит от вида смолы, ее растворимости, методов введения в волокнистый ковер, заданных свойств изделий. В зависимости от этих факторов она колеблет­ся от 5 до 24%-

Введение связующего в минераловатный или стекловолокнис - тый ковер осуществляют одним из описанных выше способов.

Уплотнение ковра с введенным в него связующим осущест­вляют для придания изделиям заданных плотности и прочности. Достигается это путем приложения к волокнистому ковру комп­лекса механических нагрузок. от подпрессовочных, профилирую­щих, фиксирующих устройств, последовательно расположенных на поточной технологической линии, і is

Минераловатный (стекловолокнистый) ковер с введением в него связующих представляет собой анизотропную волокнистую пространственную систему с преимущественно горизонтальным расположением волокон. Уплотнение волокнистого ковра при кон­вейерном способе производства изделий осуществляют путем при­ложения нагрузки перпендикулярно плоскости преимущественной ориентации волокон При этом элементарное волокно работает на поперечный изгиб как неразрезная свободно опертая балочка, опорами которой в данном случае являются точки пересечения горизонтально ориентированных волокон.

Обязательное паличне н волокнистом ковре волокон другой ориентации, а. также волокон криволинейной формы предопреде­ляет упругие свойства волокнистого ковра. Поэтому после снятия уплотняющей нагрузки упругие деформации исчезают и первона­чальная толщина ковра частично восстанавливается. Пластиче­ские деформации ковра предопределяют неполное ноесгапоиленнс его первоначальной толщины.

Так как минераловатный ковер представляет собой не сплош­ное тело, а дискретную пространственную систему, то с точки зрения классической механики термины «упругая» и «пластиче­ская» деформации к нему не применимы. Поэтому деформации волокнистого ковра принято называть «восстанавливающаяся» и «остаточная».

Доля остаточной деформации мннераловатного ковра независи­мо от усилия прессования составляет примерно 70%. Стеклово­локнистый ковер обладает значительно большей восстанавливаю­щей способностью вследствие повышенной упругости стеклянных волокон, поэтому доля остаточной деформации в нем меньше. Поперечная же деформация волокнистого ковра очень мала и не превышает 0,1%. Таким образом, напряженное состояние ковра под нагрузкой ближе всего к состоянию «чистого» сжатия.

Наличие восстанаипнвающейся деформации вызывает необхо­димость применения фиксирующих устройств, обеспечивающих получение изделий заданной толщины. Так как наиболее жесткое закрепление волокнистого каркаса может быть достигнуто после отверждения связующего, которое происходит при тепловой обра­ботке, то фиксирующие устройства устанавливаются в камере тепловой обработки. Эту роль выполняет конвейер, расположен­ный в верхней части камеры термообработки. Нижняя лепта этого конвейера фиксирует толщину ковра, пропитанного связу­ющим, двигаясь с одинаковой с ним скоростью вдоль камеры. Таким образом, вплоть до отверждения связующего ковер зажи­мается между верхней лентой нижнего и нижней лентой верх­него конвейеров, чем и обеспечивается фиксация его толщины. На некоторых заводах в качестве фиксирующего устройства при - м єн я ю і рольгаш вместо верхнего конвейера

1сплипан обработка мипералонагною (сіскловолокнистого) копра осуществляется путем прососа горячих іммоїшх газов или воздуха через слой ковра, когда он проходит по конвейеру ка­меры тепловой обработки. Во время этой операции из ковра уда­ляется влага и происходит отверждение связующего. Конструк­ция камеры тепловой обработки должна обеспечивать постоян­ство температуры и скорости газов по всей площади ковра. Не допускается выбивание газов з помещение цеха, поэтому герме­тизация камеры должна быть надежной.

Наиболее удачным конструктивным решением камеры тепло­вой обработки следует считать позонную подачу теплоносителя, когда рабочее пространство камеры по длине разделено на не­сколько зон, снабженных самостоятельными отопительно-вентиля - ционными устройствами. В таких камерах обеспечивается много­кратное прохождение теплносителя через обрабатываемый волок­нистый ковер, вследствие чего существенно ускоряются процессы сушки и отверждения связующего (рис. 7.25). При введении свя­зующего распылением в камере тепловой обработки достаточно создания двух зон, при проливе ковра связующим, как правило, создают четыре зоны. Длина зон должна обеспечивать равномер­ное распределение теплоносителя по площади ковра и размещение отопительно-вентиляционного оборудования. Этим условиям удов­летворяет длина зоны 6...8 м.

Общая длина камеры зависит от производительности плавиль­ного агрегата, толщины ковра, степени его уплотнения, вида свя­зующего и влажности ковра, поступающего на термообработку. Чем толще минераловатный ковер, тем больше он уплотнен и чем выше его влажность, тем больше требуется времени на его термообработку и тем длиннее должна быть камера термообра­ботки. Обычно ее размеры колеблются от 12 до 30 м. Тепловую обработку ковра следует осуществлять при максимальных для данного вида связующего температурах: для фенолоспирта — 250 и 180°С (соответственно при удалении и поело удаления влаги); для мочевнпоформа іьдеї НЛПОІІ смолы— 130'С; для формальде - гидной водоэмульсионной смолы—130 °С; для гипталевой и глн- цериномалеиновой смол— 180 °С. Превышение этих значений тем­пературы может привести к деструкции отвертевшего связующе­го. В зависимости от толщины ковра, степени его уплотнения и увлажнения при обеспечении равномерного прогрева продолжи­тельность тепловой обработки составляет от 3,5 до 18...20 мин

Весьма важным фактором, влияющим на качество изделий, яплястся режим охлаждения ковра, который во избежание трс - щнпообр. ионаппя в пленках связующего и, с. пслова і ельпо, еппжц пня физико-механических свопств изделий не должен быть рез­ким. Обычно охлаждение ковра осуществляют на открытом кон­вейере без принудительного отбора теплоты.

Раскрой ковра на плиты производят с помощью пил продоль­ной и поперечной резки. Затем изделия упаковывают и отправ­ляют на склад готовой продукции.

Производство минераловатных цилиндров (по­луцилиндры, сегменты) на синтетическом связу­ющем имеет свои особенности. Этот вид минераловатных изде­лий широко применяют для тепловой изоляции трубопроводов. Криволинейные изделия вырабатывают из минеральной ваты, пропитанной синтетическим связующим, способами навивки и горячего прессования в матрицах. В зависимости от средней плот­ности изделия имеют марки 100, 150 и 200.

Способ навивки позволяет получать цилиндры и полуцилинд­ры полужесткого типа различных диаметров. Для этого исполь­зуют навивочные станки (рис 7 26).

Минераловатный ковер с нанесенным на него связующим вы­ходит из камеры волокноосаждення толщиной пе более 30 мм, что достигается увеличением скорости конвейера, и поступает па станок. Прорезиненная лента огибает ряд барабанов. Она служит одновременно формирующим и транспортирующим рабочим орга­ном. Минераловатный слои навивается на перфорированные ме­таллические скалки, так как оп затягивается между скалкой и огибающей ее лентой. По достижении заданной толщины слоя срабатывает концевой выключатель, пиевмоцилиндр переводит качающиеся кронштейны в горизонтальное положение, а вклю­чающийся электродвигатель за счет увеличения скорости движе­ния лепты позволяет оторвать намотанный на скалку цилиндр от минера юна того копра. Готовый иплипдр имеете со скалкой по­дается к станку для прокатки и калибровки Калибровочный ста­нок состоит из двух тенточпых конвейеров п цепного конвейера с гнездами для скалок с навитыми на них цилиндрами. Находясь в гнездах цепного конвейера, цилиндры на скалках прокатыва­ются между лентами двух конвейеров, при этом минеральная вата уплотняется и происходит калибровка цилиндров.

Тепловая обработка откалиброванных цилиндров осуществля­ется в специальной камере, куда они поступают с влажностью 10... 12%. В течение 15 мин цилиндры высушиваются до влажно-

Сти 0,2...0,3% и за счет отверждения связующего приобретают механическую прочность. Тепловая обработка изделии осущест­вляется путем просасывання теплоносителя с температурой 140... 180°С через скалку и минераловатный слой. Снятые со скалок цилиндры разрезают в поперечном направлении в соответствии с заданной длиной. Для удобства монтажа цилиндры разрезают вдоль по образующей с одной стороны и делают надрез с проти­воположной внутренней стороны на глубину 10... 15 мм.

Полуцилиндры и сегменты производят путем уплотнения про­питанной связующим минераловатной заготовки в фасонных го­рячих формах, в которых осуществляется и тепловая обработка изделий.

Пр о и з в оцет в о ми н е р ал о в атиы х и л и т новы ш е н - ион жесткости является наиболее перспективным. Физико- механические свойства мниераловатных изделий во многом зависят

От ориентации волокон по отношению к действующей нагрузке.

В камере волокнообразования волокнистый ковер формирует­ся из волокон, преимущественно ориентированных в горизонталь­ном направлении. Поэтому изделия, изготовленные из такого ковра, характеризуются невысокой прочностью при сжатии, т. е. когда нагрузка действует перпендикулярно слоистости ковра.

В практике строительства есть большая необходимость повы­шения прочности при ежа і ни мппералопатных и ічелии. например при устройстве тепловой изоляции покрытии промышленных зда­ний, когда теплоизоляционный материал укладывается по профи­лированным металлическим настилам и покрывается гидроизо­ляционным слоем. В этом случае теплоизоляционный материал испытывает сжимающие паї ручки и ею сжатие, например, в ре­зультате давлення снега краппе нежелательно, так как влечет за собой повышение теплопроводности.

Па показатель прочности мниераловатных п. і/і. елнп большое влияние оказывают: ориентация волокон но отношению к наирав - 1 ■ і
лению сжимающей нагрузки, количество введенного в материал связующего, степень уплотнения материала в процессе изготов­ления изделий, способ формования изделий. На практике, при­меняя различные способы, получают минераловатные изделия разной плотности и с различной ориентацией волокон по отноше-

Нпю к действующей эксплуатационной нагрузке. На рис. 7.27 при­ведены различные виды волокнистой структуры минераловатных изделий, а на рис. 7.28—зависимость прочности при сжатии от вида структуры, способа изготовления и средней плотности из­делий.

Анализ кривых (рис. 7.28) позволяет сделать вывод о том, что создание структуры с пространственной и вертикальной ори­ентацией подокон способствует существенному повышению проч­ности изделий.

Получают такие структуры различными способами, пз которых наибольшее распространение получили мокрый способ, основан­ий

Нын на приготовлении гидромасс, и переработка ковра или плит горизонтальной слоистости в изделия с вертикальной ориента­цией волокон.

Мокрі й способ изготовления плит состоит из трех основных операции приготовления гидромассы формования из нее непре­рывного мннераловатного копра и его тепловой обработки. Прн - готовлепне шдромассы производят в смесителях непрерывного или периодического действия роторного и валкового типов. Мине­ральную вату перед пода­чей в смеситель разрыхляют на специальных машинах. Смешивание волокна с рабо­чим раствором связующего существенно облегчается при введении пенообразователя. В этом с. пчае образовав­шиеся пузырьки пены игра­ют роль шарниров и снижа­ют трение между волокнами, способствуя образованию однородной гидромассы без наличия в ней комков ваты. Гидромасса поступает в бункер формовочного устройства. Формо­вание плит повышенной жесткости (ГІПЖ) производят способами подпрессовки и отливкой ковра с последующим вакуумированием и калибровкой.

При формовании ковра способом подпрессовки (рис. 7.29) верхний конвейер 4 вплотную примыкает к расходному бунке­ру 2. Угот наклона конвейера к горизонтальной оси может ме­няться от 4 до J5° в сторону выхода ковра. Гидромасса захваты­вается нижней и верхней ветвями конвейеров 4 и 1, которые движутся синхронно. Дозирование гидромассы осуществляется поворотом шибера 3. По мере прохождения между ветвями кон­вейеров она подпрессовывается, из нее удаляется избыток раство­ра связующего, чему способствует наличие вакуум-ящика 6. Оста­точная влажность ковра находится в пределах 35...100% и зави­сит от свойств гидромассы, степени подпрессовки, режима вакуумировання. Окончательная калибровка ковра по толщине осуществляется при его прохождении под иа і ком 5 или в камере тепловой обработки.

Способ подпрессовки позволяет использовать исходные гидро­массы с отношением «твердая фаза: жидкость» от 1 : 3 до 1:10. Это обеспечивает получение изделий с однородной структурой из пространственно ориентированных волокон Расход связующего составляет 5...6%, средняя плотность получаемых плит не превы­шает 200 кг/м3, а прочность на сжатие при М% пой деформации (■оставляем - 0,08...0,1 МПа.

Производство ППЖ способом отливки осуществляют по схеме, приведенной на рис. 7.30. В этом случае гидромассу, состоящую из воды, фенолспиртов, пенообразователя и минеральной ваты, приготовляют в смесителе 1 и насосом 2 подают к узлу формо­вания. Гидромасса, выходящая из бункера через щель, образо­ванную верхней ветвью нижнего конвейера 3 и передней стенкой бункера 4, распределяется на конвейере в виде сплошного ковра. При движении над вакуум-ящиком 6 ковер обезвоживается. Ка­либровка ковра по толщине осуществляется верхним конвейе­ром 5. Пройдя камеру тепловой обработки 7, ковер разрезается на плиты требуемых размеров, которые упаковываются и отправ­ляются на склад готовой продукции. В зависимости от степени уплотнения и расхода связующего, который колеблется от 8 до 12%, средняя плотность плит находится в пределах 150...300 кг/м3, а прочность при 10%-ном сжатии составляет соответственно 0,00...0,2 МПа.

Производство плит повышенной жесткости с вертикально ори­ентированными волокнами осуществляют в основном двумя спо­собами: с одностадийной тепловой обработкой (кубовая техноло­гия) и с двустадийным прогревом.

Кубовая технология заключается в следующем (рис 7.31). Пропитанный связующим минераловатный ковер после уплотне­ния на подпрессовщике и калибровки разрезается на плиты раз­мером ІХІ м. Полученные заготовки отделяются от ковра и ви­лочным захватом загружаются одна на другую в форму кару­сельной установки до образования минераловатного массива кубической формы. Затем поворотом карусельной установки мас­сив подается па пост подпрессовки, после осуществления которой он приобретает размеры ЮОхЮОхЮО см. Следующий поворот карусельной установки подает массив на тепловую обработку, которая производится путем продувки массива горячими газами
(180...200 °С) в течение 3 мин. На следующем посту производят выпрессовку кубической заготовки из формы и доставляют ее к резательной машине. Разрезку куба на плиты осуществляют пер­пендикулярно расположению основной массы волокон, вследствие чего волокна в полученных плитах имеют вертикальную ориен­тацию.

Этот способ позволяет получать ППЖ со средней плотностью 170...200 кг/м3 и с прочностью при 10% иом сжатии 0,08...0,11 МПа при расходе связующего 4...6%.

Второй способ получения ППЖ основан на использовании мннераловатного ковра или мягких и полужестких плит горизон­тальной слоистости, уже прошедших тепловую обработку. В этом случае ковер или илигы разрезают па полосы, которые поворачи­вают на 90° и приклеивают битумной мастикой к покровному материалу. После сушки изделия упаковывают и направляют на склад готовой продукции. Схема установки приведена на рис. 7.32.

Конвейерный способ получения ПГІЖ, разработанный в МИСИ им. В. В. Куйбышева Ю Л. Бобровым, весьма интересен и пер­спективен. Схема такой конвейерной линии показана на рис. 7.33, и. Этот способ позволяет получать изделия полной завод­ской готовности с изоляционно отделочным и армирующим слоя­ми. В качестве изолицнонно-отделочного слоя применяют - битуми - I >s
Низированную бумагу, пергамент, рубероид, фольгоизол, а в качестве армирующего — стеклосетку или стеклохолст.

Поточная линия работает следующим образом. Силикатный расплав, вытекающий из плавильного агрегата 1, перерабатыва­ется в волокно на центрифуге 2; навстречу движения волокна в камере волокиоосаждения 3 распыляется раствор связующего

(фенолспиртов); волокна, обработанные связующим, расход кото­рого составляет в этом случае 4...6% по массе, осаждаются на сетчатом транспортере 20 в виде непрерывного ковра 4 с преиму­щественно горизонтальным расположением волокон. Раствор свя­зующего может быть также введен методом пролива с вакууми - рованием перед наклонным транспортером.

После введения связующего ковер поступает на наклонный транспортер 5, уплотняется парными валками 6 и поступает в устройство 8, в котором производится изменение структуры ков­ра — перевод подокон из горизонтальной в вертикальную ори­ентацию. Для этого минераловатный ковер ножом гильотинного типа 7 разрезается на поперечные полосы, равные толщине изго­товляемого изделия, которые после выхода из устройства 8 обра­зуют на верхней ветви конвейера 18 непрерывный ковер 17 с вертикальным расположением волокон.

После выравнивания его поверхности под узлом 9 и тепловой обработки в камере 10 образуется непрерывная лента материала из минерального волокна вертикальной слоистости 11, на кото­рую при необходимости могут быть наклеены обкладочные или облицовочно-отделочные слои 12 и 16. Затем продольными и по­перечными ножами 13 лента разрезается на плиты заданных раз­меров 14, которые упаковываются в пакеты на установке 15.

Наиболее ответственной операцией является переориентация волокон в минераловатиом ковре, осуществляемая в устройстве 8.

(рис. 7.33, в) нож 7 при движении вниз отсекает от ковра поло­су 23. При этом плита-толкатель 21 продвигает отрезанную поло­су внутрь криволинейного участка 26 массопровода, одновремен­но подпрессоныиаи ее (рис. 7.33, г). Отрезав полосу, нож с пли­той-толкателем возвращается в исходное положение, а ковер из
положения 25 приходит в положение 22 (рис. 7.33, д) н эти опе­рации повторяются непрерывно. Частота резки ковра на полосы зависит от толщины изготовляемых изделий, производительности линии, определяемой скоростью движения сетчатого конвейера к л, меры иолокноосаждепня, и для изделий толщиной 40... 120 мм колеблется в пределах 1,2...3,0 с.

Роль неподвижного ножа выполняет верхняя съемная часть 27 наружной стенки 24 массопровода. На такой линии возможно формование изделий на стеклосетке или стеклохолсте. В этом случае стекло. холст (стеклосетка) поступает с ролика 19 на на­ружную поверхность конвейера 18 (рис. 7.33, а), проходит под низом наружной стенки массопровода и становится подложкой для мннераловатного ковра. В камере тепловой обработки про­исходит склеивание стеклосетки с ковром. Для выравнивания верхней поверхности ковра при его выходе из массопровода эф­фективно применять виброуплотнение с помощью виброплиты 9 (рис. 7.33, а, д), колебания которой должны производиться с час­тотой 10...30 Гц при амплитуде 5...10 мм.

Рассмотренный способ прост и экономичен, получаемые изде­лия характеризуются достаточно высокими свойствами.

Следует отметить, что ППЖ с вертикальным расположением волокон характеризуются большей (на 15...20%) теплопроводно­стью, чем ППЖ, полученные из гидромасс. Поэтому при устрой­стве тепловой изоляции их толщина должна быть соответственно увеличена.

Технология полужестких и жестких мниерало­ватных плит на битумном связующем имеет свои особенности, связанные с приготовлением связующего, его введе­нием в минераловатный ковер и режимом тепловой обработки.

Приготавливают битумное связующее следующим образом. Битумы разных марок (III и V) сплавляют при температуре 175... 180"С и перекачивают насосом в бак-смеситель, туда же загру­жают канифольный порошок. Одновременно готовят суспензню минерального наполнителя, который вводят в связующее для по­вышения жесткости и огнестойкости плит. В качестве минераль­ного наполнителя применяют диатомит, трепел, каолиновые или бентонитовые глины. Водную суспензию получают в глнпосмеси - теле, добавляя в смесь раствор едкого натра, который пептизи - рует каолин и вследствие этого повышает стойкость суспензии. Концентрированную битумно-глипяную эмульсию получают в диспергаторе, а затем в баке с пропеллерной мешалкой разбав­ляют ее водой до рабочей концентрации (2...3%). Такую эмуль­сию применяют для изготовления полужестких и жестких плит.

При получении полужестких плит связующее вводят, как пра­вило, методом распыления в количестве 15%. Уплотнение ковра производят одним из описанных выше способов. Сушат ковер при температуре в начале процесса 200...250°С, а в конце, после уда-

Ления влаги, при 150°С. Затем ковер раскраивают на плиты, ко­торые упаковывают и складируют.

Жесткие плиты, полуцилиндры, сегменты изготовляют из гид­ромасс в фильтрующих пресс-формах. Остаточная влажность отформованных изделий составляет 65...75%, при прессовании с вакуумированнем — 45...60%. Сушка отформованных изделий про­изводится на поддонах в туннельной сушилке п течение 10...22 ч.

Технология твердых плит на синтетическом связующем отли­чается тем, что пропитанный связующим минераловатный ковер по выходе из камеры волокноосаждения разрезается на заготов­ки, которые на металлических поддонах поступают на прессова­ние в гидравлический многополочный пресс.

Твердые плиты характеризуются повышенной средней плотно­стью (более 250 кг/м3) и прочностью при сжатии 0,8...1,2 МПа при 10%-ной деформации. Свойства изделий из минеральной ваты п стекловолокна приведены в i. ul 7.5 и 7.6.

Минераловатные изделия широко применяют для тепловой изоляции строительных ограждающих конструкций и промышлен­ного оборудования П> используют в качестве теплоизоляцнонно - ю слоя в трехслойных стеновых панелях (прошивные маты, по­лужесткие и жесткие плиты на синтетическом связующем). Теп­ловую изоляцию стыков обеспечивают, применяя шнуровые изделия (шнуры и жгуты). Для утепления_покрытий промышлен­ных зданий в основном применяют плиты повышенной жестко­сти. На рис. 7.34 показаны элементы конструкций стен (I) и покрытий (11) с минераловатнымн утеплителями В большом обт>- еме минераловатные іиделин используют для іеплоной изоляции горячих Грубопронодив (цилиндры, Сегменты, полуцилиндры, маты). Прошивные маты из нысокомодульных расплавов явля-

Ются хорошим материалом для тепловой изоляции горячих по­верхностей (до 600..700°С) промышленных тепловых установок Минераловатные изделия на битумном связующем применяют

1— наружный металлический профилированный лист; 2 минераловатный утеп­литель; 3— паронзолшиюннмй слой; 4— соединительный элемент. 5 — внутрен­ний металлический профилированный лист; 6 — асбестоцечентные и другие пло­ские листы; 7 —наружный железобетонный слой; 8 — внутренний железобетон­ный слой; 9 — экструзионная асбестоцементиая панель; 10 — кирпич; II — ру­лонная кровля на мастике по мннераловатному теплоизоляционному слою; 12 — асбестоцементкые листы волнистого профиля

Изделия из стеклянной ваты используют для строительной и монтажной изоляции, а также в качестве акустических материа­лов Стеклянное волокно и изделия из него .характеризуются хорошей внбростонкостью. Поэтому их применяют для тепловой изоляции подвижного состава железных дорог, в авиа - и судо

1С...

Строении, а также для изоляции трубопроводов, подверженных сотрясениям и вибрации.

По своим свойствам изделия из стеклянной ваты превосходят минераловатные, однако их стоимость выше, для получения сте­кольных расплавов требуется дефицитное сырье (сода). Эти об­стоятельства являются основной причиной ограниченности объе­ма производства стекловолокннстых материалов.

7.4. Состояние и перспективы развития производства

Мниераловатных и стекловолокннстых изделий

Минеральная вата и изделия из нее являются основным видом теплоизоляционных материалов. Хотя выпуск этих изделий в 1985 г. остался примерно на уровне 1980 г., в их качественной структуре произошли существенные изменения. Ре (ко (в 12,1 раза) увеличился выпуск эффективных плит повышении» жесткости и уменьшился выпуск малоэффективной товарной ваты (на 23,3%). плит на битумном связующем (на 12,1%)- Эта тенденция каче­ственного изменения мниераловатных изделий сохраняется и далее.

В ближайшие годы предстоит: дальнейшее увеличение произ­водительности плавильных агрегатов и технологических линий по производству мниераловатных изделий; создание новых плавиль­ных печей с высоким КПД, позволяющих получать силикатные расплавы высокого качества с заданными свойствами; разработ­ка высокопроизводительного оборудования для узлов волокнооб­разования, обеспечивающего резкое сокращение или полное исключение отходов расплава и повышение качества волокна; разработка новых долговечных видов связующих веществ, позво­ляющих существенно повысить качество мниераловатных изде­лий, исключить имеющий место дефицит высококачественных свя­зующих в мннераловатном производстве; совершенствование спо­собов создания волокнистых структур, имеющее целью оптимиза­цию свойств мниераловатных изделий для различных условий их службы, повышение надежности теплоизоляционны конструкций.

В качестве примера повышения качества мниераловатных изделий путем совершенствования их технологии можно привести разработанный УралНИИстромпросктом н МПС11 нм. В. В. Куй­бышева способ получения мниераловатных изделий различного назначения с гофрированной структурой.

В основу этого способа положен известный в технике эффект повышения упругопрочностных свойств гибких материалов при их гофрировании. При прочих равных условиях гофрированные ми­нераловатные изделия характеризуются большей (в 2...2.5 раза) прочное і ыо кри ежа пін, чем изделия с горизонтально ориентиро­ванными волокнами. Применение мн изделий существенно по­вышает надежность теплоизоляционных конструкций.

Способ прошел широкую промышленную проверку на ряде заводов. В 1986 г. промышленный выпуск гофрированных мине­раловатных изделий составил 180 тыс. м3.

Принципиальная схема технологической линии приведена на рис. 7.35. Изделия на этой линии могут выпускаться без упроч­няющего слоя, с упрочняющим слоем и последующей обклейкой гидроизоляционным или отделочным материалом.

1 — плавильный агрегат; 2 — узел волокнообразовання; 3 — камера волокноосажяе - иия; 4 — минераловатный ковер горизонтальной слоистости; 5 — узел гофрирования; 6 — узел армирования; 7.9 — узлы нанесения раствора связующего; в — узел нане­сения выравнивающего слоя; 10— ковер до тепловой обработки; И — камера тепло­вой обработки; 12 — лента отвержденного ковра; 13 — узел наклейки изоляционных (отделочных) слоев; 14 — нож послойной резки; 15 — ножи поперечной и продольной резки; 16 — упрочненное изделие; 17. 18 — контейнеры готовой продукции; 19 — из­делие без упрочнения; 20 — приемный транспортер; 21 — направляющие; 22 — ковер гофрированной структуры; 23 — подающий транспортер

В качестве упрочняющего слоя, который наносится на верх­нюю поверхность изделия толщиной 5...7 мм, используют отходы минераловатного производства и раствор связующего. При этом общий расход связующего (5...7% по массе), принятый для не- упрочнеиных изделий, сохраняется и при нанесении упрочняюще­го слоя. В этом случае 65...80% связующего вводят в минерало­ватный ковер в камере волокиоосаждения, а 20...35% идет на упрочняющий слой.

Обкладочные материалы приклеивают к упрочняющему слою после отверждения связующего мастикой.

Гофрирование ковра осуществляется в автоматическом режи­ме с помощью гофрировщика, устанавливаемого между камера­ми волокиоосаждения и тепловой обработки. Ковер с введенным в него раствором связующего уплотняется и поступает на гофри­рование, которое осуществляется при прохождении ковра между двумя синхронно вращающимися барабанами с лопастями. Затем он подпрессовывается и направляется в камеру тепловой обра­ботки. По производительности и качеству получаемых изделий эта технология весьма эффективна и должна получить широкое применение.

Большое значение для расширения областей применения мине­ральной ваты и минераловатных изделий имеет повышение тем - пературостойкости как самой минеральной ваты, так и связую­щих, а также создание щелочестойких волокон, для использова­ния в качестве армирующих элементов в бетонах.

Все перечисленные выше задачи справедливы и для стекло­волокна.