КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ОГНЕУПОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ ОБЪЕМНОГО ПРЕССОВАНИЯ
COMPOSITION FOR FIREPROOF PRODUCTS OF VOLUME PRESSING

Изобретение относится к строительству, а именно к производству огнеупорных изделий. Изобретение может быть использовано при производстве эффективных изделий с повышенными физико-техническими свойствами и ускоренным процессом изготовления для теплоизоляции высокотемпературных тепловых агрегатов.
Известны теплоизоляционные составы, включающие огнеупорное волокно, гранулы пенополистирола и связующее. По технической сущности наиболее близкой к предлагаемой композиции является композиция для изготовления теплоизоляционных изделий, включающая огнеупорное волокно, огнеупорную глину, бисерный полистирол, при следующем соотношении компонентов, вес.% [Соков В.Н., Рамазанов Е.А. Монолитные теплоизоляционные футеровки из самоуплотняющихся масс. - М.: МПА, 1999. - 128 с.]:
Огнеупорное волокно
70%
Огнеупорная глина
30%
Вспенивающийся полистирол
10% (сверх 100% по массе)
3
В известной композиции в качестве огнеупорного волокна использовано муллитокремнеземистое волокно, и изделия предназначены для изоляции тепловых агрегатов с максимальной температурой 1200°С. Изделия обладают после обжига прочностью при сжатии 1,3-1,45 МПа при плотности 460-480 кг/м [Соков В.Н., Рамазанов Е.А. Монолитные теплоизоляционные футеровки из самоуплотняющихся масс. - М.: МПА, 1999. - 128 с.].
Недостатком известной композиции является повышенная средняя плотность и высокая стоимость огнеупорных волокон.
Помимо данной композиции существует состав, включающий огнеупорную глину, огнеупорное волокно и вспученный перлитовый песок со следующим соотношением компонентов, вес.% [Огнеупоры и техническая керамика. 1982 г., №3, - с.44]:
Огнеупорное волокно
40%
Огнеупорная глина
30%
Перлитовый песок
30%
3
Изделия из данной композиции предназначены для тепловых агрегатов с максимальной температурой 1300°С и обладают после обжига прочностью при сжатии 0,3-0,4 МПа при плотности 280-300 кг/м [Огнеупоры и техническая керамика. 1982 г., №3, с.44].
Недостатком известной композиции является повышенная влажность формовочных масс из-за большого водопоглощения перлитового песка, что ведет к длительной и энергозатратной сушке.
Целью изобретения является снижение средней плотности, теплопроводности изделий, а также сокращение времени сушки.
Поставленная цель достигается тем, что предлагаемая композиция, включающая огнеупорное волокно, глину и вспенивающийся полистирол, взамен части огнеупорного волокна содержит вспученный перлитовый песок, при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Огнеупорное волокно
40%
Огнеупорная глина
30%
Вспенивающийся полистирол
10% (сверх 100% по массе)
Вспученный перлитовый песок
30%
В качестве огнеупорного волокна используется муллитокремнеземистое волокно. Изготовляют теплоизоляционный материал следующим образом.
В лопастную мешалку засыпают предварительно подвспененный полистирол, далее загружают распущенное волокно, затем заливают глиняный шликер, образованный из глиняной дисперсии и ПВА эмульсии. Для увеличения монтажной и транспортировочной прочности была применена добавка органического связующего - 50%-ная поливинилацетатная (ПВА) эмульсия. Целесообразно использовать смесь 25%-ной водной дисперсии огнеупорной пластичной глины и 50%-ной ПВА эмульсии. Затем добавляют требуемое количество легкого минерального заполнителя и перемешивают до достижения однородной смеси. Далее в полученную смесь, при непрерывном перемешивании, добавляют такое количество воды, чтобы влажность составляла 40-50%. Процесс перемешивания - 5 минут. После этого, полученной массой полностью заполняют объем жесткой перфорированной формы, двумя стенками которой являются электроды, и производят электропрогрев при температуре 80-100°С продолжительностью 10-12 минут. При температуре выше 80°С полистирол начинает вспениваться. В результате развиваемых усилий (0,2-0,3 МПа) из формы удаляется до 70-80% жидкости, на такой же объем уплотняется система, выштамповывая профиль изделия любой конфигурации. После окончания вспенивания полистирола (окончания электропрогрева), форму открывают и сырец на поддоне отправляют на сушку. Сушка производится при температуре 100-150°С 25-30 минут. Изделия обжигают при температуре 900-1200°С течение 4-5 часов, в зависимости от используемого волокна.
В процессе обжига окончательно вспененный полистирол выгорает, оставляя сферические поры. В результате образуется материал ячеисто-волокнистой структуры с легким минеральным заполнителем. Благодаря введению легкого минерального заполнителя в виде вспученного перлитового песка, в материале сокращается содержание глины и волокна, в результате чего снижается средняя плотность изделия и повышается температуростойкость.
Изделия, изготовленные из предложенной композиции, имеют пониженную среднюю плотность при сохранении достаточной прочности. Также снижается усадка изделия благодаря наличию пространственного каркаса из минерального заполнителя.
В табл.1 приведены составы предлагаемой ячеистой перлитошамотно-волокнистой композиции и известных композиций: перлитошамотно-волокнистой и ячеистой керамоволокнистой; в табл.2 - их свойства и особенности изготовления.
Таблица 1
Составы композиций
Содержание в составе, вес.%
Компоненты
ЯПШВМ 280
ПШВМ 350
ЯКВ 470
Огнеупорное волокно
40
40
70
Огнеупорная глина
30
30
30
Бисерный полистирол
10
-
10
Вспученный перлитовый песок
30
30
-
Таблица 2
Сравнение изделий
Характеристика
Показатель
ЯПШВМ 280
ПШВМ 350
ЯКВ 470
Плотность, кг/м<sup>3</sup>
280
350
470
Теплопроводность, Вт/м°С
0,15
0,15
0,2
Прочность при сжатии после обжига, МПа
1,2
1,2
1,4
Огневая усадка, %
0,2
0,2
0,5
Максимальная температура применения, °С
1300
1300
1200
Время на тепловую обработку, ч
5-6
22-26
20-24
3
Как видно из таблиц, введение в композицию для изготовления ячеистой керамоволокнистой теплоизоляции гранул пенополистирола с их последующим довспениванием и уплотнением всей массы в закрытой форме позволяет на 20% снизить плотность с равными значениями прочности при сжатии и теплопроводности. Расход дорогого высокотемпературного волокна на 1 м снижается на 20-30%. Время на тепловую обработку сокращается в 3-4 раза, а затраты на тепловую обработку - в 4-5 раз.