Теплоизоляционный материал

(51) 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ довател ь- иностроеВ,И. Смыс нов и Е.П ЕРИА териала оляции(71) Центральный научно-исслский институт специального машНИЯ(57) Изобретение относится к мдля высокотемпературной тепло Изобретение относится к материалам для высокотемпературной теплоизоляции, а именно к низкоплотным материалам на основе дискретных углеродных волокон, и может быть использовано в машиностроении, электротехнической и химической промышленности.Известен низкоплотный углеродный теплоизоляционный материал, содержащий дискретные углеродные волокна длиной 250 - 750 мкм, кокс углеродсодержащего связующего и графитовые чешуйки, полученные путем размола природного графита, при соотношении от 1:0,5:1 до 1:0,7:0,5. Такой материал при плотности 0,18-0,20 г/см имеет коэффициент теплопроводности в вакууме 0,18 - 0,20 Вт/М С при 1000 С и 0,6 - 0,8 Вт/М С при 2200 С. Высокий коэффициент теплопроводности. сдерживает широкое применение материала в качестве Ы 2 1726454 А 1 именно к материалам низкой плотности на основе дискретных углеродных волокон, и может быть использовано в машиностроении, электротехнической и химической промышленности. Изобретение позволяет уменьшить коэффициент теплопроводности материала. Для этого используют теплоизоляционный материал, содержащий дискретные углеродные волокна длиной 150 - 800 мкм 50 - 60 мас.0/О, карбонизованные волокна на основе хлопковых отходов длиной 30- 100 мкм 15 - 35 мас.ф 6, кокс фенольной смолы 15 - 25 мас,0. Теплоизоляционный материал имеет коэффициент теплопроводности 0,09 - 0,13 Вт/м.К при 1000 С и 0,44 - 0,49 Вт/м. К при 2200 С. 2 табл. теплоизоляции в высокотемпературных установках.Целью изобретения является уменьшение коэффициента теплопроводности мате- д риала. Для достижения указанной цели теплоизоляционный материал, включающий дискретные углеродные волокна, связан н ые коксом фенольной смолы, 0 дополнительно содержит карбонизованные Ь волокна на основе хлопковых отходов дли- (Л ной 30-100 мкм, а углеродные волокна дли- фь ной 150-800 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%: Дискретные углеродные волокна 50-60 Карбонизованные волокна на основе хлопковых отходов 15 - 25 Кокс фенольной смолы 15 - 25 Отличительными особенностями предлагаемого технического решения являетсяналичие в материале, включающем дискрет- отношением компонентов. Состав и свойстныеуглеродныеволокна,связанные коксом ва полученных материалов представлены связующего, карбонизованных волокон на соответственно в табл,1 и 2.основе хлопковых отходов средней длины Использование дискретных углеродных0 - 100 мкм в количестве 15 - 35 мас.0 при 5 волокон средней длиной 150 - 800 мкм объсодержании углеродных волокон длиной ясняется следующим. При длине меньше 150 - 800 мкм в количестве 50 - бО мас.% 150 мкм не обеспечивается преимущественЦель изобретения достигается следую- ное расположение коротких карбонизованных волокон в промежутках междуУменьшение коэффициента теплопро углеродными, что приводит к увеличению водности при низких температурах обеспе- коэффициента теплопроводности и снижечивается более низким коэффициентом нию прочности, Испольэованиежеуглеродтеплопроводности карбонизованных вола- ных волокон средней длиной более 800 мкм кон на основе хлопковых отходов, их пре- усложняет процесс приготовления однороимущественной ориентацией в плоскости, 15 ной суспензии, что приводит к получению перпендикулярной тепловому потоку, а так- неоднородного по структуре и плотности же большему количеству контактных пере- материала, который характеризуется высо- ходов вследствие их меньшей длины. ким коэффициентом теплопроводности при Уменьшение коэффициента теплопровод- высоких температурах и низкой прочно- ности при высоких температурах достигает стью.ся путем снижения доли теплопередачи Интервал средней длины карбонизоизлучением за счет наличия дополнитель- ванных волокон 30 - 100 мкм объясняется ных тепловых микроэкранов, образуемых тем, что при этой длине обеспечивается их карбонизованными волокнами на основе преимущественное расположение в промехлопковых Отходов, 25 жутках между длинными углеродными воКарбонизованные волокна на основе локнами, что обеспечивает оптимальное хлопковых отходов, имея меньшую длину, сочетание прочностных и теплофизических располагаются в промежутках между более характеристик, При использовании волокон длинными углеродными волокнами, кото- среднейдлинойменее 30 мкмнеобеспечирые образуют основной силовой каркас ма вается их преимущественная ориентация в териала. Это обеспечивает хорошие плоскости плиты, что приводит к увеличе- К мпрочностные характеристики материала. нию коэффициента теплопроводности вроме того, использование карбонизован- правлении теплового потока. Изобретение ных волокон на основе хлопковых отходов иллюстрируется примерами, приведенныпозволяет уменьшить стоимость теплоизо ми в табл,1 и 2,ляционного материала. Анализ данных, приведенных в табл.1 иТехнология получения теплоизоляцион, показывает, что материалы, полученные в ного материала заключается в следующем. соответствии с изобретением, имеют коэфГотовят водную суспензию, включаю- фициент теплопроводности в 1,3 - 2 раза нищую дискретные углеродные волокна на ос же по сравнению с известным материалом. нове гидратцеллюлозы средней длиной По прочностным характеристикам предла - 800 мкм, короткие карбонизованные гаемый материал не уступает известному волокна на основе хлопковых отходов сред- теплоизоляционному материалу. Использоней длиной 30 - 100 мкм и порошок феноль- вание предложенного материала в электроной смолы со средним размером частиц 45 печах позволяет значительно сократи - 15- 0 мкм, Затем осуществляют гидроваку- тепловые потери, или уменьшить толщину умное формование заготовки путем фильт- теплоизоляции,рации приготовленной суспензии через Формула изобретения фильтрующий элемент при разрежении 50 - Теплоизоляционный материал, включа00 мбар. Заготовку после окончания фор ющийдискретныеуглеродные волокна, свямования помещают в сушильную печь и занные коксом фенольной смолы, о тл и ч а юсушат на воздухе при 70 - 130 С в течение щ и й с я тем что с целью умень е 15 - 40ью уменьшения 5 - 0 ч. Далее заготовку подвергают карбо- коэффициента теплопроводности материанизации в ретортной печи путем термообра- ла, он дополнительно содержит карбонизоботки в инертной среде до 850 С со 55 ванные волокна на основе хлопковых скоростью нагрева 1 - 5 С в час. После этого отходов длиной 30-100 мкм, а углеродные заготовку термообрабатывают при 1300 - волокна длиной 150 - 800 мкм при следую С в вакууме или инертнои среде. Та- щем соотношении компонентов в материаким образом, были получены материалы с ле, мас,%:различными средней длиной волокон и со- Указанные углеродные волокна 50 - 601726454 отходов длиной 30 - 100 мкм 15-35 Кокс фенольной смолы 15-25 Карбонизованные волокнана основе хлопковых Та бл и ца 1 Пример Состав Карбонизованныеволокна на основехлопковых отходов Кокс смолы Углеродное волокно длина волокон,нкм. 0,18 0,20 0,62 0,42 0,27 0,20 0,70 0,53 О, 14 О, 180,11 0,18 1,20,64 0,20 0,40 50 Составитель А.ШубинТехред М,Моргентал Корректор В.Данко Редактор М.Бокарева Заказ 1246 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 1 2 3 4 5 6 7 В 9 10 11 Контроль 12 Контроль 13 Контроль 14 Контроль 15 Контроль