Способ получения теплозвукоизоляционного материала

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 11,12,80 (2) 3217757/29-33 Щ И.Кл.з с присоединением заявки Ио С 04 В 43/04 Государственный комитет СССР ио деавм изобретений н открытий, (23) Приоритет Опубликовано 0702.83 Бюллетень йо 5 ЗЗУДК 662.9983(088 8) г Дага опубликования описания 07. 0283 РА.Д,МайоФис, Л;В.Корепанова и Б.З.Чистя(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕПЛОЗВУКОИЗОЛЯЦИОННО(МАТЕРИАЛА Государственный всесоюэ исследовательский инстн Изобретение относится к производ-ству легких теплоэвукоизоляционныхматериалов на основе неорганическихволокнистых материалов, которые могут найти применение в судостроении,авиационной и вагоностроительной проьыаленности, строительстве, энергетической проьыаленности и т.д.Известны способы получения изоляционных материалов иэ неорганическихволокнистых материалов, согласно которым получают эластичный легкий инегорючий теплоиэоляционный мате-риал на основе диспергированного вводной среде с поверхностно-активным веществом (ПАВ) и затем вспенен- .ного асбеста 1,Однако эластичный материал неможет быть применен в качестве самонесущей теплоизоляции. Кроме того;полученные пены обладают текучестью,что является положительным качествомпри переливании или перекачиваниинасосом пен в Формы для последующейих сушки, но исключает воэможность.нанесения пен на поверхности различной конФигурации (вертикальные стены,труы и т.д.) без предварительногоФормования и высушивания. В случаесложного проФиля изолируемой установ:. ки, аппарата и т.п. применение подобного материала в принципе воэьюжно, но вызывает значительные тех. нологические сложности и увеличение его стоимости за счет создания специальных Форм н использования определенных технологических приемов.Известен способполучения материалов из высокопористых устойчивых пен в присутствии стабилизаторов. После сушки и последующей термообработкн пен в Формах появляется упругость материала, достигающая 100, а сам материал обладает высокой пористостью, обеспечивающей его повыаенную прочность и хорошие теплоиэоляционные свойства 2). Однако такие пены при всей своей устойчивости к разрушению также стеКают с вертикальной поверхности и, следовательно, не могут быть нанесены непосредственно на изолируекий объект до сушки в Формах. Этой же цели мешает и стекание жидкости из пен, даже незначительное.Получаемые укаэанными способами эластичные теплоизоляционные материалы не могут быть применены в качестве самонесущей изоляции.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук изобретению является способ изготовления легкого пеноматериала с устойчивой формой на основе диспергированного асбеста методом коагуляциидисперсии асбестовых волокон в пенепри помещении ее в ванну с коагуляционным раствором, В результате получают Формованные иэделия или пенистый жгут объемной массой от 40 до 102400 кг/м с пластичными свойствамн (31,Недостатком этого материала является необходимость специальной обработки готовой пены в коагуляционной ванне или другим способом, обеспечивающим контакт коагуляционногораствора с пеной. Кроме того, нельзяполучить рассматриваеьаюм способомсложные формованные изделия иэ пены, 20обладающей определенной текучестьюперед соприкосновением с коагуляционным раствором, придающим ей устой"чивую Форму. Изменение фор ы пеныпосле обработки коагуляционным раствором происходит в основном лишь внаправлении увеличения объемной массы. Сам метод отверждения пены коагуляционным раствором подразумевает поверхностный контакт при сопри- ЗОкосновении пены и раствора, Отверждение внутренних слоев пены несомненно затруднено.Целью изобретения является создание пены, способной сохранять придаваемую ей форму при нанесении наповерхность и сохнуть на воздухе.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу получения теплоэвукоизоляционного материала,включающему приготовление дисперсии асбеста в воде, содержащей поверхностно-активные вещества, перемешивание с образованием пены, коагулирование и сушку полученной пены, в приготовленную дисперсию асбеста перед перемешиванием вводяталкилсиликонаты и коагулянты, а коагулирование проводят перед образо"ванием пены.Кроме того, целесообразно алкилсиликонаты вводить в количестве 0,55 мас,Ъ, а в качестве коагулянтовиспользовать кислоты, или соли металлов, или их смеси из группы щавелевая кислота, Фосфорная кислота, 55алюмохромфосфат, хлористый кальцийв количестве 0,05-0,4 мас.В.При этом с целью ускорения нарастания вязкости пены применяютохлаждение в процессе пенообраэова- ония до температуры не ниже 0 С,С целью .повышения вязкости пены иувеличения прочности материала вприготовленную дисперсию асбестаперед перемешиванием вводят тонкойзмельченный неорганический наполнитель иэ ряда каьлин, графит, вермикулит, слюда,Согласно способу в качестве алкилсиликонатов используют этил- иметилсиликонаты натрия, раствориьыев воде соединения, выпускаемые подмаркой гидрофобиэирующнх кремнийорганических жидкостей ГКЖиГКЖ(30-ные водно-спиртовыерастворы) или порошков ГКПиГКП, В качестве алкилсиликонатовмогут быть примененытакже силиконаты натрия или калия с радикаламипропил, бутил и т,д,Использование сочетания алкилсиликонатов и коагулянтов позволяетполучить качественно новый материал фдля изоляции без предварительногоформования и высушивания пен в Формах. Кроме того, приобретая пластич,ность, материал может быть использован в качестве самонесущей изоляциибеэ дополнительной обшивки специальными отделочными плитами, пластикамии т,д.Нарастание вязкости пен в процессе пенообразования может быть ускоре.но при использовании охлаждения холодной водой, водой со льдом или специальными хладагентами.Полученный материал обладает высокими теплозвукоизоляционными свойствами. Для удаления вспомогательныхвеществ (ПАВ) желательно производить термообработку изоляции прнтемпературах не ниже 150 С. Составляющими теплоэвукоиэоляционного материала в этом случае будут лишь неорганические вещества и материал становится негорючим. В зависимости от требований к готовому продукту можно менять объемную массу, прочность и теплоизоляционные свойства материала эа счет введения наполнителей. Увеличение устойчивости цены, усиление теплоизоляционных свойств и прочности материала достигают добавлением в систему перед .пенообразованием наполнителей в измельченном виде в количестве до 50 мас.В по отношению к массе готового материала. В качест ве наполнителей могут быть использованы каолин, перлит, слюда, графит, вермикулит,Для придания теплоиэоляционному материалу гидрофобных свойств в систему перед пенообразованием можно вводить кремний" или Фторорганические полимеры в диспергированном состоянии в количестве от 5 до 25 мас. полимера ко всему количеству неорганического материала в системе. В качестве дисперсий гидрофобизаторов использованы эмульсии полиэтилгидросилоксана (ГКЖ), эмульсии фенилэтоксисилоксана, латексы СКТНВ, фторорганические,латексы СКФи т.д. Для Фиксирования. полимерапроводят термообработку материалапри повышении температуры до 300 С,Дпя каждого из применяемых гидрофобизаторов режим термообработки индивидуален. Так, использование ГКЖв качестве гидрофобизаторов требует постепенного повышения температуры до 230-250 ОС с выдержкой не менее 10 мин при этих условиях. Правильно выбранные соотношения веществ и режим гидрофобизации позволяет получить гидрофббный и одновре менно негорючий теплозвукоизоляционный материал. В случае необходимости, напримерпри использовании материала при температуре выше 350 С, применениеобъемной гидрофобиэации за счетполимериэации кремний- или Фторорганических веществ приводит к разрушению зашитных слоев полимеров внепосредственной близости от источника нагрева и выделению дюма - продуктов разложения полимеров.Более универсален метод поверхностной гидрофобизации материала,защищающей материал от воздействияводы и влаги и придающей ему дополнительную прочность. На поверхностьматериала наносят любым способом(кистью, напылением, набрызгиванием)раствор гидрофобизатора, напримерполиорганосилоксана, в органическомрастворителе или в виде водной дисперсии, Для придания покрытию гидро.фобных свойств проводят ступенчатоенагревание до необходимой температуры (не выше 300 С) с Выдерживанием при этой температуре от 5 до60 мин.Технологически более выгоднымявляется снижение температуры термообработки за счет введения катализатора в раствор или дисперсиюгидрофобизирующих веществ или непо-.средственно в дисперсию перед пенообразованием. Применение такихкатализаторов, как тетрабутоксититан, и т.п. позволяет снизить верхнюю температуру нагрева до 150 С, апри использовании -аминопропилтри-.этоксисилана в качестве катализатора процесс полимеризации и закрепления гидрофобизатора на неорганическом материале проходит при температуре около 20 С,Предлагаемый способ осуществляютспедующим образом.Приготавливают дисперсию асбестав водной среде в присутствии .анионного ПАВ, Добавляют в дисперсию вод-.но-спиртовый раствор этилсиликоната натрия (ГКЖ) и затем раствор коагулянта. Добавки - неорганическиенаполнители, дисперсии кремний- илифторорганических веществ - вносят всистему до введения коагулянта, до-бавляемого в последнюю очередь. Перемешнвание осуществляют с помощьюсмесителя, снабженного мешалкой,например шнековым импеллером, соскоростью вращения не менее(О 1000 об/мин. Полученную пену наносятна изолируемый объект, оставляютсохнуть на воздухе или сушат, термируют, освобождая от органическихвеществ, и таким образом получают15 легкую и негорючую теплозвукоизоля-.цию. Для придания теплоэвукоизоляционному материалу гидрофобныхсвойств вносят добавку - кремнийили Фторорганический полимер в виде20 дисперсии или закрывают поверхностькремнийорганической пленкой, полученной при полимериэации кремнийорганического вещества, нанесенного наизоляцию распылением раствора или25 любым другим методом.П р и м е р 1. В реактор емкостью 4 л помещают 740 мл воды;40 г асбеста П-50; ГО г додецилбенэолсульфоната. Смесь перемешиваютЗО без пенообразования 4 ч при 60 С. Вприготовленную таким образом дисперсию асбеста добавляют 4 мл 50-нойэмульсии ГКЖ, 4 г коллоидногографита и перемешивают смесь при вы"соких оборотах мешалки, постепеннодобавляя 167 мп ГКЖ(305-. ный водно-спиртовый этилсиликонат. натрия,т.е, 5 мас.Ъ в системе), и затем50 мл 5-ного раствора алюмохромфос 4 р Фата (0,25 мас,Ъ в системе). Послеувеличения кратности пены до 2,5подключают систему охлаждения и продолжают перемешивание еще 5 мин.Готовую пену наносят на изолируемуюповерхность слоем 25 мм, сушат навоздухе и проводят термообработку инфракрасными лампами, постепенно увеличивая температуру до 300 С,Полученная таким способом тепло"звукоизоляция объемной массой около40 кг/м обладает негорючестью игидрофобностью.П р и м е р 2В приготовленоуюпо примеру 1 дисперсию асбеста до- .бавляют 14 мп ГКЖ(0,5 мас,Ъ в5 системе) и перемешивают при высокихоборотах мешалки, добавляют В мп5-ного раствора щавелевой кислоты.(0,05 мас.Ъ в системе). По достижении кратности пены 2,5-3 подключают60 систему охлаждения и перемешиваютеще 5 мин. Готовую пену наносят нафигурную металлическую подложкуслоем около 20 мм. Высушивают пенуИК-лампами н поднимают температуруф 3 до 200 С для удаления органическихостатков, В результате получают не- горючую теплозвукоизовляцию объемной массой около 20 кг/м . Затем обрабатывают поверхность раствором лака КОв толуоле с последующим нао греванием поверхности до 190 СПолученная полимерная кремнийорганическая пленка на поверхности изоляции придает ей высокую гидрофобность.П р и м е р 3, В приготовленную по примеру 1 дисперсию асбеста добавляют 10 г измельченного вермикулита, 100 мл ГКЖ(3,2 мас. в системе) и, перемешивая на высокоскоростной мешалке, постепенно добавляют 40 мл 5-. ного раствора алюмохромфосфата (0,2 мас, в системе). По достижении кратности пены 2,5-3.подключают охлаждающую систему, после чего перемешивают еще 5 мин. Готовую пену наносят на стеклянную вертикальную поверхность и высушивают на воздухе, Полученную теплозвукоизоляцию объемной массой около 40 кг/м подвергают поверхностной обработке ворчой емуль сией ГКЖ, содержащей катализатор -аминопропилтриэтоксисилан, придающий материалу гидрофобные свойства без термообработки.П р и м е р 4. В приготовленную по примеру 1 дисперсию асбеста добавляют 90 мл 50-ной эмульсии 1 ГКЖ, 40 г измельченного каолина, 120 мл ГКЖ(3,4 мас, в системе).Перемешивают смесь на высокоскоростной мешалке, постепенно добавляя 80 мл 5-ного раствора алюмохромфосфата (0,4 мас. в системе)Пена готова по достижении кратности 2. Переносят пену в Фигурную форму и высу шивают до 23 ООС, удаляя при этом органические остатки и полимеризуя ГКЖ. Полученный теплозвукоизоляционный материал заданной формыъ объемной массой около 65 кг/м гидрофобен и негорюч.П р и м е р 5. В реактор емкостью 4 л помещают 740 мп воды, 40 г асбеста П-50; 10 г додецилбензолсульфоната. Смесь перемешивают без пенообразования в реакторе с мешалкой 60 об/мин 4 ч при 60 фС. Вприготовленную дисперсию асбестадобавляют 48 г измельченной слюды. (50 мас. в готовом материале) и14,2 мп товарного 30-ного водно"спиртового раствора метилсиликонатаГКЖ"11 или приготовленного водногораствора гидрофобизирующего кремнийорганического порошка ГКП(0,5 мас. в системе). Смесь пере носят в пенообразователь со шнековоймешалкой (1400 об./мин) и через10 мин перемешивания добавляют35,5 мл 10"ного раствора хлористогокальция (0,4 мас. в системе) . Пе ремешивание заканчивают после увеличения кратности пены до 2,5. Готовую вязкую пену, которая не течет и не выделяет стекающей жидкости, наносят на алюминиевую пластину 2 О изолируемого нагревателя слоем 20 мми оставляют сохнуть на воздухе втечение 20 ч. Затем включают нагреватель, поднимают температуру до280 С,удаляя при этом органику из 25 слоя изоляции. Получаемая такимобразом теплоизоляция объемной массой 30 кг/м обладает негорючестью,имеет заданную первоначальную Форму.П р и м е р 6. В приготовленную ЗО по примеру 1 дисперсию асбеста добавляют 105,5 мл 30-ного водного раствора этилсиликоната натрия ГКП(3,5 мас. в системе) и после перенесения смеси в пенообразователь4,5 мл 10-ной Фосфорной кислоты(0,05 мас. в системе), перемешивают в пенообраэователе со скоростьювращения мешалки 1600 об./мин в течение 20 мин при комнатной температуре и затем 10 мин при охлажденйис температурой хладагента (вода сольдом) ОС. Готовую вязкую пену,,которая не течет и не вйделяет жидкости, наносят на стеклянную вертикальную пластину слоем 10 мм и оставляют сохнуть сутки на воздухе.Получаемая теплоизоляция объемноймассой 20 кг/смз не изменяет первоначальной формы.В таблице приведены результаты 5 О физико-механических показателей по"лучаемых иэделий.994455 10 Показатели Известный Предлагаемый Время истечения100 мп пены иэ вискоэиметра ВЭ, характеризующее вязкость пены, с 10-90. Не вытекает Время сушки пенына воздухе, ч Не сохнет 20 Изменение высотыслоя пены при сушкена воздухе, В 20-50 0 0 0,06 к стекляннойповерхности 0 0,04 Прочность материалана рассуоения,кгс/см По п.1 фор-.мулы 0,1По п,5 формулы 0,4 до 0,1 По п.1 Форму-,лы 0,35По п.5 Формулы 0;25 0,3-0,4 Адгезия (прилипание) материала, кгс/см к алюминиевой поверх- ности Коэффициент теплопроводности при 300 С,о ккал/м ч ОС Получаемые по предлагаемому спо- . собу пены отличаются высокой вяз- .костью, а также высокой устойчивостью к коалесценцйи (укрупнению пор). и стеканию жидкости иэ пенных пленок, что позволяет наносить их на поверх,ность любой конфигурации, в том числе вертикальную, и на поверхность 55 объекта любой сложной Формы, Пены, нанесенные на изолируемую поверхность, сохраняют придаваемую им форму и не текут под.действием сил тяжести с выступающихмест в углуб ления или с вертикальной стены вниз. - Кроме того, состав дисперсии перед образованием пены обеспечивает повыаенную работу адгеэии пены и поверхностей различной природы,на ф 5 которые наносятся пены, установлено,что пены не текут не только с цементированных или специально.обработанных шероховатых поверхностей,но даже со стекла, листов алюминияи т.д. Высокая вязкость и устойчивость пены к коалесценции и стеканиюжидкости из пен дают воэможность ши"роко варьировать режим сушки нане"сенных на поверхность пен, используя различные нагреватели, основанныена излучениях, подогреве пропускаемого воздуха и т.д подводя теплонепосредственно к соприкасающейся сиеной поверхности (турбина, труба,аппарат и т.д.) или просто оставляяиену сохнуть на воздухе. В том случае, когда нужно получить Формован994455 формула изобретения Составитель Н.БагатурьянцРедактор М,Петрова Техред М.Тепер Корректор А,Гриценко в В ЕЕ ЕЕщ И Заказ 543/2 Тираж 620 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб, д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ный изоляционный материал для определенных целей отдельно отиэолируемой поверхности, готовую пену помешают в Форму и сушат ее.При необходимости изоляция можетбыть защищена с поверхности любыми;покрытиями (масляная краска, полимериэованная кремнийорганическая плен"ка, облицовка различными декоративными материалами) .Изготовленные предлагаемым способом материалы пригодны для всехслучаев, где необходимы высокие теплоизоляционные свойства, малая объемная масса, огнестойкость, хорошеезвукопоглошение,Предлагаемый способ получениятеплозвукоизоляционного материаламожет найти применение в судостроении, авиационной и ракетной промышленности, энергетике, промыален 1ном строительстве, вагоностроении,криогенной технике и т.д. 1. Способ получения теплозвукоизоляционного материала, включающий приготовление дисперсии асбеста в воде, содержащей поверхностно-активные вещества, перемешивание с образованием пены, коагулирование и сушку полученной пены, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью создания пены, способной сохранять придаваемую ей Форму при нанесении на поверхность и сохнуть на воздухе ,в приготовленную дисперсию асбеста перед перемешиванием вводят алкил". силиконаты и коагулянты, а коагулирование проводят перед обраэова"нием пены.2. Способ по п,1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что алкилсиликонатывводят в количестве 0,5-5 мас.%,3, Способ по пп.1 и 2, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что в качестве коагулянта используют кислоты;или соли металлов, или их смеси иэгруппы щавелевая кислота, фосФор"ная кислота, алюмохромфосфат, хлористый кальций в количестве 0,050,4 мас,Ъ.5 4. Способ по пп.1-3, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюускорения нарастания вязкости пены,применяют охлаждение в процессе пенообраэования до температуры не ни 2 О жеОС.5Способ по пп.1-4, о т л ич а ю щ и й с я тем,что, с цельюповышения вязкости пены и увеличения прочности материала, в при 25 готовленную дисперсию асбеста передперемешиванием вводят тонкоизмельченный неорганический наполнительиз ряда каолин, графит, вермикулит,слюда,30 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССРР 724485, кл . С 04 В 43/04, 1 о 80 2. Авторское свидетельство СССР М 887552, кл. С 04 В 43/04, 1978. 3. Заявка ФРГ 9 2127668,кл, 80 в 9/01, 1971 (прототип).