ТЕХНОЛОГИЯ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ

Материалы на основе вспученного жидкого стекла

Это группа высокопористых материалов является продуктом термического или химического вспучивания гидратнрованного растворимого стекла (гидратированных щелочных силикатов). Их можно классифицировать по следующим принципам: природе структурообразующих элементов изделии, принципу вспучивания, фракционному составу и эксплуатационным свойствам.

Различают вспученные жндкостекольные материалы, пред­ставляющие собой продукты вспучивания гидратированных раст­воримых стекол, и композиционные материалы, включающие гра­нулированное вспученное жидкое стекло и связующее. По при­роде вспучивания жндкостекольные материалы разделяются на термовспученные и вспученные в результате химического взаимо­действии между стеклом п специально введенным в него веще­ством.

К термовспученным материалам относят зернистые, а также обжиговые монолитные материалы. К вспученным химическим путем — заливочные композиции, в которые вводят газообразую­щий компонент.

Зернистые материалы в зависимости от гранулометрического состава подразделяют на крупнозернистый (стеклопор) с разме­ром зерен более 5 мм и мелкозернистый (силипор)—от 0,1 до 5 мм.

Основным различием эксплуатационных свойств материалов на основе жидкого стекла является их отношение к действию воды. Различают неводостойкие материалы, эксплуатация кото­рых возможна при относительной влажности воздуха до 75ГС, и материалы с повышенной водостойкостью, способные длительное время выдерживать действие воды.

Композиционные материалы, изготовляемые в виде изделий иа основе зернистых продуктов, в зависимости от заполнения межзерновой пустотности связующими веществами делят на ма­териалы с контактным и объемным омоноличиваиием. Особой формой композиционных материалов следует считать сотопласто - вые изделия, представляющие собой сотопластовый каркас нз бумаги или ткани, пропитанных специальными растворами, за­полненный мелкодисперсным зерновым материалом нз вспучен­ного жидкого стекла, например силипором.

К достоинствам этих материалов следует отнести простоту и малую энергоемкость технологии, высокие теплоизоляционные свойства [К силипора — 0,028...0,035 Вт/(м-°С), а стеклопора и изделий на его основе не превышает 0,065 Вт/(м-°С)], низкую среднюю плотность (от 10...60 кг/м3 для зернистых материалов, до 200 кг/м* для композиционных изделий), негорючесть.

К недостаткам, сдерживающим развитие производства мате­риалов на основе вспученного жидкого стекла, относятся ограни - ченчая подостойкость и дефицитность гидратнропаиных натрие­вых силикатов.

Придание рассматриваемым материалам высокой водостойко­сти возможно (такие исследования выполнены в МИСИ им. В. В. Куйбышева), однако это связано с существенным удо рожанием продукции, повышением средней плотности и тепло­проводности материалов.

Следует продолжить поиск более эффективных путей повыше­ния водостойкости с целыо расширения областей применения этих материалов.

Технология вспученных материалов из жид­кого стекла имеет три разновидности. Технологический про­цесс получения гранулированного материала (стеклонора) состо­ит из следующих основных операций: приготовления смесн из раствора жидкого стекла и технологических добавок; частичной дегидратации полученной смеси; диспергирования (грануляции) смеси и вспучивания гранули га.

Сырьем для производства таких материалов служат: натрие­вое жидкое стекло, тонкомолотые минеральные наполнители и специальные добавки. Тонкомолотые минеральные наполнители, в качестве которых можно с успехом использовать мел, извест­няк, песок, тальк, маршалит, оксид алюминия, каолин, асбесто­вую пыль, трепел, перлит, золы 'ГЭС и многие отходы химическо­го производства, предназначены для регулирования реологических характеристик смеси (се отощения) и повышения прочности го­товых гранул.

Специальные добавки предназначены для направленного регу­лирования эксплуатационных свойств материала. В зависимости от эффекта, получаемого от их введения, эти добавки можно раз­делить на упрочняющие, гидрофобизирующие, повышающие водо­стойкость и вспучиваемость материала.

В исходную жидкостекольную смесь входят 93...95% жидкого стекла плотностью 1,4...1,45 г/см3; 7...5% тонкодисперсного напол­нителя с удельной поверхностью 2000...3000 см2/г и 0,5...1,0% гид - рофобизпрующей добавки — кремнийорганической жидкости ГКЖ-94, ГКЖ-Ю или ГКЖ-П.

Схема технологического процесса получения стеклопора при­ведена на рис. 8.6. Смесь готовится в двух смесителях вертикаль­ного типа /. После достижения однородности она перекачивается в расходный бак 3 гранулятора 4 и через фпльериую пластину 2 самотеком в виде капель поступает в ванну гранулятора, запол­ненную раствором хлорида кальция плотностью 1,29... 1,35 г/см3. Попадая в раствор хлорида кальция, капли образуют гранулы (бисер) с упрочненным поверхностным слоем, представляющим собой кремнсгсль, содержании"! адсорбированный оксид кальция. Образовавшиеся гранулы оседают на сетку конвейера п выносят­ся ею в приемное устройство гранулятора, из которого непрерыв­ным потоком через пересыпное устройство попадают в сушильный

І м барабан 5. Упрочнение верхнего слоя гранул в растворе хлорида кальция происходит во времени и зависит от температуры раство­ра. Оптимальным параметром формирования гранул с прочным поверхностным слоем является 40-минутное пребывание их в растворе хлорида кальция, что обеспечивается определенной ско­ростью движения сетки конвейера, при температуре раствора, равной 22...30°С. Для поддержания температуры раствора хлори­да кальция в заданных пределах ванну гранулятора оборудуют нагревателем — паровым змеевиком.

В сушильном барабане гранулы высушиваются прн темпера­туре 85...90°С в течение 20...10 мин до влажности 27...30% и по­ступают по трубопроводу к месту затаривания 7 для отправки потребителю или в расходный бункер печи кипящего слоя 6 для вспучивания, которое осуществляется при температуре 350...500°С в течение 1...3 мин. Полученный продукт поступает на дальней­шую переработку в изделия либо затаривается в полиэтиленовые мешки и отправляется потребителю.

В качестве теплового агрегата можно использовать вращаю­щуюся печь с теми же параметрами тепловой обработки.

При получении силипора (материала с гранулами менее 5 мм) грануляция жидкостекольной смеси осуществляется путем ее рас­пыления в башенной сушилке. В этом случае грануляция и вспу­чивание совмещаются в одной операции. Вспучивание гранулята происходит за счет испарения содержащейся в жидком стекле связанной воды в момент перехода материала в пиропластиче - ское состояние. Температура размягчения растворимого стекла тем ниже, чем больше воды в нем содержится. Однако чрезмер­ное содержание воды (более 40%) во вспучиваемых гранулах приводит к их растрескиванию или к образованию крупных пор с тонкими непрочными перегородками.

Кроме гранулированного материала освоено производство штучных изделий в виде плит размером 500X500(1000)Х70... 100 мм. Технология таких изделии также проста и отличается тем, что смесь из жидкого стекла, минерального наполнителя и специальных добавок вспучивается в формах при тепловой обра­ботке. Стабилизация пористой структуры осуществляется при по­степенном охлаждении. Для повышения прочностных показателей изделий и снижения опасности трешннообразования при их изго­товлении в формовочные смеси следует вводить пористые запол­нители (вспученные перлит или вермикулит).

Технология изделий из гранулированного вспученного жидко­го стекла (стеклопора) заключается в подготовке связующего, приготовлении формовочной массы из стеклопора и связующего, формовании изделий и создании условий для скорейшего отвер­ждения связующего Введение связующего в формовочную смесь можно производить одним из известных способов: приготовлени­ем гидромасс в мешалках периодического действия, проливом гра­нул в форме с перфорированным днищем или способом распыле­ния непосредственно при укладке стеклопора в форму.

На Рязанском картонно-рубероидном заводе освоено произ­водство теплоизоляционных изделий из стеклопора на битумном связующем. Разработаны составы и определены технологические параметры производства изделий на гипсовом, цементном, поли­мерном связующих (табл 8.3).

Несмотря на дефицитность жидкою стекла, следует считать материалы на его основе перспективными, особенно в сочетании с пенопластами, когда средняя плотность пенопласта соизмерима со средней плотностью гранул стеклопора. В "этом случае дости­гается максимальный эффект. Материалы на битумном связую­щем помимо невысокой средней плотности водостойки за счет би­тума и могут применяться в наружной теплоизоляции иод мягкой кровлей.