Неорганічні теплоізоляційні матеріали

До неорганічних теплоізоляційних матеріалів відносять мінеральну вату, скляне волокно, пенс скло, спучені перліт і вермикуліт, азбестовмісні теплоізоляційні вироби, пористі бетони, та ін.

Мінеральна вата і вироби з неї. Мінеральна вата — волокнистий теплоізоляційний матеріал, отриманий із силікатних розплавів. Сировиною для її виробництва служать гірські породи (вапняки, мергелі, діорити і ін), відходи металургійної промисловості (доменні та паливні шлаки) і промисловості будівельних матеріалів (бій глиняної та силікатної цегли). Виробництво мінеральної вати складається з двох основних технологічних процесів: отримання силікатного розплаву та перетворення цього розплаву в найтонші волокна. Силікатна розплав утворюється у вагранках шахтних плавильних печах, в які завантажують мінеральна сировина та паливо (кокс). Розплав з температурою 1300−1400 °С безперервно випускають з нижньої частини печі.

Існує два способи перетворення розплаву в мінеральне волокно: дутий і центробіжний. Сутність дутого способу полягає в тому, що на струмінь рідкого розплаву, що випливає з річки вагранки, впливає струмінь водяної пари або стисненого газу. Центробіжний спосіб заснований на використанні центробіжної сили для перетворення струменя розплаву в найтонші мінеральні волокна товщиною 2−7 мкм і довжиною 2−40 мм. Отримані волокна осідають в камері волокна осадження на рухому стрічку транспортера. Мінеральна вата це пухкий матеріал, що складається з найтонших переплетених мінеральних волокон і невеликої кількості склоподібних включень (кульок, циліндриком тощо), так званих корольків. Чим менше в ваті корольків, тим вище її якість.

Залежно від щільності мінеральна вата підрозділяється на марки 75, 100, 125 і 150. Вона вогнестійка, не гниє, малогігроскопічна і має низьку теплопровідність 0,04 — 0,05 Вт (м. ° С). Мінеральна вата тендітна, і при її укладанні утворюється багато пилу, тому вату гранулюють тобто перетворюють на пухкі грудочки —гранули. Їх використовують як теплоізоляційної засипки пустотілих стін і перекриттів. Сама мінеральна вата є як би напівфабрикатом, з якого виконують різноманітні теплоізоляційні мінераловатні вироби: войлок, мати, напівтверді і жорсткі плити, шкаралупи, сегменти та ін.

Скляна вата і вироби з неї. Скляна вата матеріал, що складається з безладно розташованих скляних волокон, отриманих з розплавленої сировини. Сировиною для виробництва скловати служить сировинна шахта для варіння скла (кварцовий пісок, кальцинована сода та сульфат натрію) або скляний бій. Виробництво скляної вати та виробів з неї складається з наступних технологічних процесів: варіння скломаси у ванних печах при 1300−1400 ° С, виготовлення скловолокна та формування виробів.

Скловолокно з розплавленої маси отримують способами витягування або дутим. Скловолокно витягають штабіковим (підігрівом скляних паличок до розплавлення з подальшим їх витягуванням в скловолокно, намотує на обертові барабани) і фільєрним (витягуванням волокон з розплавленої скломаси через невеликі отвори-фільтри з подальшою намоткою волокон на обертові барабани) способами. При дутому способі розплавлена скломаса розпорошується під дією струменя стисненого повітря або пари.

У залежності від призначення виробляють текстильне і теплоізоляційне (штапельне) скловолокно. Середній діаметр текстильного волокна 3−7 мкм, а теплоізоляційного 10−30 мкм. Скляне волокно значно більшої довжини, ніж волокна мінеральної вати і відрізняється великими хімічною стійкістю і міцністю. Щільність скляної вати 75−125 кг/м3, теплопровідність 0,04 — 0,052 Вт/(м/° С), гранична температура застосування скляної вати 450 С. З скловолокна виконують мати, плити, смуги та інші вироби, в тому числі ткані.

Піноскло — теплоізоляційний матеріал комірчастої структури. Сировиною для виробництва виробів з піноскла (плит, блоків) служить суміш тонкоподрібненого скляного бою з газооутворювачем (меленим вапняком). Сировинну суміш засипають у форми і нагрівають в печах до 900 С, при цьому відбувається плавлення частинок і розкладання газоутворювача. Виділяються гази спучує скломасу, яка при охолодженні перетворюється на міцний матеріал комірчастої структури Піноскло має ряд цінних властивостей, що вигідно відрізняють його від багатьох інших теплоізоляційних матеріалів: пористість піноскла 80−95%, розмір пор 0,1−3 мм, щільність 200−600 кг/м3,теплопровідність 0,09−0,14 Вт/(м,/(м * ° С), межа міцності при стисненні піноскла 2−6 МПа. Крім того, піноскло характеризується водостійкістю, морозостійкість, не згорає, гарне звукопоглинання, його легко обробляти ріжучим інструментом.

Піноскло у вигляді плит завдовжки 500, шириною 400 і товщиною 70−140 мм використовують в будівництві для утеплення стін, перекриттів, покрівель і інших частин будівель, а у вигляді напівциліндрів, шкаралуп і сегментів — для ізоляції теплових агрегатів і тепломереж, де температура не перевищує 300° С. Крім того, піноскло служить звукопоглинальним і одночасно оздоблювальним матеріалом для аудиторій, кінотеатрів і концертних залів.

Азбест-матеріали. До матеріалів і виробів із азбестового волокна без добавок чи з добавкою в’яжучих речовин відносять азбестові папір, шнур, тканина, плити та ін Азбест може бути також частиною композицій, з яких виготовляють різноманітні теплоізоляційні матеріали (совеліт та ін.). У розглянутих матеріалах і виробах використані цінні властивості азбесту: температуростійкість, висока міцність, волокнистість та ін.

Алюмінієва фольга (альфоль) — новий теплоізоляційний матеріал, що представляє собою стрічку гофрованого картону з наклеєною на гребні гофрів алюмінієвою фольгою. Даний вид теплоізоляційного матеріалу на відміну від будь-якого пористого матеріалу поєднує низьку теплопровідність повітря, укладеного між листами алюмінієвої фольги, з високою здатністю самої поверхні алюмінієвої фольги. Алюмінієву фольгу для цілей теплоізоляції випускають у рулонах шириною до 100, товщиною 0,005 — 0,03 мм.

Практика використання алюмінієвої фольги в теплоізоляції показала, що оптимальна товщина повітряного прошарку між шарами фольги повинна бути 8 -10 мм, а кількість шарів повинно бути не менше трьох. Щільність такої шарової конструкції з алюмінієвої (фольги 6−9 кг/м 3, теплопровідність — 0,03 — 0,08 Вт/(м * С). Алюмінієвий фольгу вживають як відбивної ізоляції в теплоізоляційних шаруватих конструкціях будівель і споруд, а також для теплоізоляції поверхонь промислового обладнання і трубопроводів при температурі 300 ° С.