Органические теплоизоляционные материалы на основе древесного волокна и синтетических связующих, применяют широко для утепления стен и покрытий, для теплоизоляции промышленного оборудования и трубопроводов а также для устройства перегородок, каркасных стен и перекрытий в сухих условий.
Органические теплоизоляционные материалы и изделия производят из различного растительного сырья: отходов древесины (стружек, опилок, горбыля и др.), камыша, торфа, очесов льна, конопли, из шерсти животных, а также на основе полимеров. Многие органические теплоизоляционные материалы подвержены быстрому загниванию, порче различными насекомыми и способны к возгоранию, поэтому их предварительно подвергают обработке.
Поскольку использование органических материалов в качестве засыпок малоэффективно в силу неизбежной осадки и способности к загниванию, последние используют в качестве сырья для изготовления плит. В плитах основной материал почти полностью защищен от увлажнения, а следовательно, и от загнивания; кроме того, в процессе производства плит его подвергают обработке антисептиками и антипиренами, повышающими его долговечность.
Теплоизоляционные материалы и изделия из органического сырья. Среди большого разнообразия теплоизоляционных изделий из органического сырья наибольший интерес представляют плиты древесноволокнистые, камышитовые, фибролитовые, торфяные, пробковая теплоизоляция натуральная, а также теплоизоляционные пенопласты.
Рисунок-1. Фибролит
◊ Фибролит — плитный материал, изготовляемый из древесной шерсти и неорганического вяжущего вещества. Древесную шерсть (стружку длиной 200 — 500, шириной 2 — 5 и толщиной 0,3 — 0,5 мм) получают на специальных станках, используя короткие бревна ели, липы, осины или сосны. Вяжущим чаще всего служит портландцемент.( читай далее фибролитовые плиты).
Древесную шерсть предварительно смачивают на вибросите раствором минерализатора — хлористого кальция при помощи дождевальной установки, а затем подают транспортером в смесительный барабан принудительного действия. Туда же поступает через дозировочный шнек цемент. Перемешанную массу укладывают ленточным транспортером в непрерывно передвигающиеся по рольгангу формы. Формы с массой последовательно проходят камеру начеса, прессовочный вал, пост разделки на плиты.
Скомплектованные в штабеля (по 10 — 12 шт.) плиты с пресса направляют в камеру твердения и сушки. Влажность цементно-фибролитовых плит должна быть не более 20% по массе. Плиты выпускают объемной массой 300 — 500 кг/м3, теплопроводностью 0,1 — 0,15 Вт/(м.°С), с пределом прочности при изгибе 0,4 — 1,2 МПа. Толщина плит — 25, 50, 75, 100 мм.
Плиты применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий II и III классов, для устройства перегородок, каркасных стен и перекрытий в сухих условиях. Фибролит хорошо обрабатывается — его можно пилить, сверлить, в него можно вбивать гвозди.
Рисунок-2. Арболитовый стеновой блок
◊ Арболитовые изделия изготовляют из портландцемента и органического коротковолокнистого сырья (древесных опилок, дробленой станочной стружки или щепы, сечки соломы или камыша, костры и др.), обработанного раствором минерализатора. Химическими добавками служат: хлористый кальций, растворимое стекло, сернокислый глинозем.
Применяют теплоизоляционный арболит объемной массой до 500 кг/м3 и конструкционно-теплоизоляционный объемной массой до 700 кг/м3. Прочность арболита при сжатии — 0,5 — 3,5 МПа, растяжение при изгибе — 0,4 — 1,0 МПа; теплопроводность — 0,1 — 0,126 Вт/(м.°С).
Рисунок-3. Древесно-стружечная плита
◊ Древесно-стружечные плиты изготовляют путем горячего прессования массы, содержащей около 90% органического волокнистого сырья (чаще всего применяют специально приготовленную древесную шерсть) и 8 — 10% синтетических смол (феноло-формальдегидной или мочевиноформальдегидной).
Объемная масса изоляционных плит — до 350 кг/м³, теплопроводность — до 0,093 Вт/(м.°С). Для улучшения свойств плит в сырьевую массу добавляют гидрофобизующие вещества, антисептики и антипирены .
Рисунок-4. Древесно-волокнистые изоляционные плиты
◊ Древесно-волокнистые изоляционные плиты производят из неделовой древесины, используют отходы лесопиления и деревообработки, а также бумажную макулатуру, солому, стебли кукурузы. Объемная масса — до 250 кг/м³, теплопроводность — до 0,07 Вт/(м·°С).
На основе растительного сырья изготовляют ряд местных материалов: камышит, соломит, торфяные изоляционные плиты и др.
◊ Камышитовые плиты, или просто камышит, применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций малоэтажных жилых домов, небольших производственных помещений, в сельскохозяйственном строительстве. Это теплоизоляционный материал в виде плит, спрессованных из стеблей камыша, которые затем скрепляются стальной оцинкованной проволокой. Для изготовления камышитовых плит используют зрелые однолетние стебли диаметром 7… 15 мм. Заготовку стеблей следует делать восенне-зимний период.
Прессование плит осуществляют на специальных прессах. В зависимости от расположения стеблей камыша различают плиты с поперечным (вдоль короткой стороны плиты) и продольным расположением стеблей. Плиты выпускают длиной 2400× 2800 мм, шириной 550…1500 мм и толщиной 30…100 мм, марками по плотности Д 175, 200 и 250, с пределом прочности при изгибе не менее 0,18…0,5 МПа, теплопроводностью 0,06…0,09 Вт/ (м· °С), влажностью не более 18% по массе.
◊ Торфяные теплоизоляционные изделия изготовляют в виде плит, скорлуп и сегментов и используют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий III класса и поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре от —60 до +100°С. Сырьем для их производства служит малоразложившийся верховой торф, имеющий волокнистую структуру, что благоприятствует получению из него качественных изделий путем прессования.
Плиты изготовляют размером 1000×500×30 мм путем прессования в металлических формах с последующей сушкой при температуре 120…150°С. В зависимости от начальной влажности торфяной массы различают два способа изготовления плит: мокрый (влажность 9О…95%) и сухой (влажность около 35%).
При мокром способе излишняя влага в период прессования отжимается из торфяной массы через мелкие металлические сетки. При сухом способе такие сетки в формы не закладываются. Торфяные изоляционные плиты по плотности делят на марки Д170 и 220 с пределом прочности при изгибе 0,3 МПа, теплопроводностью в сухом состоянии 0,6 Вт/(м·°С), влажностью не более 15%.
◊ Цементно-фибролитовые плиты представляют собой теплоизоляционный материал, полученный из затвердевшей смеси портландцемента, воды и древесной шерсти. Древесная шерсть выполняет в фибролите роль армирующего каркаса. По внешнему виду тонкие древесные стружки длиной до 500 мм, шириной 4…7 мм, толщиной 0,25…0,5 мм приготовляют из неделовой древесины хвойных пород на специальных древесношерстяных станках.
Шерсть предварительно высушивают, пропитывают минерализаторами (хлористым кальцием, жидким стеклом) и смешивают с цементным тестом по мокрому способу или с цементом по сухому (древесная шерсть посыпается или опыляется цементом) в смесительных машинах различного типа. При этом следят, чтобы древесная шерсть была равномерно покрыта цементом.
Формуют плиты двумя способами: прессованием и на конвейерах, где фибролит формуют в виде непрерывно движущейся ленты, которую затем разрезают на отдельные плиты (подобно вибропрокату железобетонных изделий). При прессовании плит удельное давление для теплоизоляционного фибролита принимают до 0,1 МПа, а для конструктивного — до 0,4 МПа. После формования плиты пропаривают в течение 24 ч при температуре З0…35°С. Цементно-фибролитовые плиты выпускают длиной 2400…3000 мм,шириной 600… 1200 мм, толщиной 30, 50, 75, 100 и 150 мм.
Цементный фибролит выпускают трех марок по плотности: Ф300, 400 и 500, теплопроводностью 0,09…0,15 Вт/(м· °С), водопоглощением не более 20%. Фибролитовые плиты марки Ф300 применяют в качестве теплоизоляционного материала, марки Ф 400 и 500 — конструкционно-теплоизоляционного материала для стен, перегородок, перекрытий и покрытий зданий.
◊ Пробковые теплоизоляционные материалы и изделия (плиты,скорлупы и сегменты) применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий, холодильников и поверхностей холодильного оборудования, трубопроводов при температуре изолируемых поверхностей от —150 до +70 °С, для изоляции корпуса кораблей.
Изготовляют их путем прессования измельченной пробковой крошки, которую получают как отход при производстве закупорочных пробок из коры пробкового дуба или так называемого бархатного дерева. Пробка вследствие высокой пористости и наличия смолистых веществ является одним из наилучших теплоизоляционных материалов и служит для производства плит, скорлуп и сегментов.
Теплоизоляционные пластмассы
Синтетические связующие широко применяют в жестких и гибких изделиях из минеральных и органических волокон, используют также газонаполненные пластмассы — сотопласты и ячеистые.
Сотопласты изготовляют путем склейки гофрированных листов бумаги, стеклянной или хлопчатобумажной ткани, пропитанных полимером. Они служат эффективным утеплителем в трехслойных панелях. Теплоизоляционные свойства сотопласта повышаются при заполнении ячеек крошкой из мипоры.
Читай далее на http://stroivagon.ru конструкционные материалы
Ячеистые пластмассы подразделяются в зависимости от характера пор на пенопласта и поропласты. Пенопласты имеют преимущественно закрытые поры в виде ячеек, разделенных тонкими перегородками. К поропластам относятся ячеистые пластмассы с сообщающимися порами. Имеются материалы со смешанной структурой.
Рисунок-5. Ячеистый поликарбонат
В ячеистых пластмассах поры занимают 90 — 98 % объема материала, а на стенки приходится всего лишь 2 — 10 %, поэтому ячеистые пластмассы очень легки и малотеплопроводны (теплопроводность 0,026 — 0,058 Вт (м·°С). В то же время они водостойки, не загнивают; жесткие пено- и поропласты достаточно прочны, гибки и эластичны. Особенностью теплоизоляционных пластмасс является ограниченная температуростойкость. Большинство из них горючи, поэтому необходимо предусматривать конструктивные меры защиты пористых пластмасс от непосредственного действия огня.
Ячеистые пластмассы в виде плит и скорлуп применяют для утепления стен и покрытий, теплоизоляции промышленного оборудования и трубопроводов при температурах до 60 °С.
Теплоизоляционный слой пенопласта толщиной 5 — 6 см, имеющий массу около 2 — 3 кг/м³, эквивалентен слою 14 — 16 см из минеральной ваты или ячеистого бетона. Поэтому масса 1 м² трехслойной панели, утепленной ячеистой пластмассой, снижается на 20 — 50 кг.
Пористые пластмассы можно пилить, резать обычными способами, а также проволокой, нагреваемой электрическим током. Они хорошо склеиваются с бетоном, асбоцементом, металлом, древесиной. Это значительно упрощает изготовление крупных панелей ограждающих конструкций.
Пенополистирол — жесткий пластик, изготовляемый из полистирола с порообразователем. Применяют прессовый и беспрессовый методы производства пенополистирола.
Рисунок-6. Пенополивинилхлорид
Пенополивинилхлорид выпускают жесткий и эластичный. Жесткий пенополивинилхлорид — теплоизоляционный материал, незначительно изменяющий свои свойства при изменении температуры от + 60 до — 60°С. Он менее горюч по сравнению с пенополистиролом.
Мипору изготовляют путем вспенивания мочевиноформальдегидной смолы, отверждения отлитых из пеномассы блоков и их последующей сушки. Мипора наиболее легкий (10 — 20 кг/м³) и наименее теплопроводный из всех теплоизоляционных материалов — Я=0,026 — 0,03Вт/(м.°С).
Рисунок-7. Листовой пенополиуретан
Пенополиуретан получают в результате химических реакций, протекающих при смешении исходных компонентов (полиэфира, диизоцианата, воды, катализаторов и эмульгаторов). Изготовляют жесткий и эластичный полиуретан как непрерывным, так и периодическим методом. Жесткий пенополиуретан применяют в виде плит и скорлуп с учетом его горючести. Эластичный пенополиуретан служит для герметизации стыков панелей.
Разработаны рецептуры заливочных композиций, которые могут вспениваться даже на холоде.
Пенопласты на основе феноло-формальдегидных полимеров выпускают на основе чистого полимера (ФФ), с введением в него стеклянного волокна (ФС) или каучука (ФК), а также каучука и газообразователя в виде алюминиевой пудры (ФК-А).
Пенопласты получают по беспрессовому методу из готовой смеси компонентов путем вспенивания смеси при нагреве и последующего охлаждения. Регулируя рецептуру исходной смеси и технологические условия, можно получить пенопласты с каучуком, выдерживающие длительное время действие высоких температур (200 — 250°С). Эти полимеры устойчивы к влиянию вибрации.
Теплоизоляционные пенопласты
◊ Теплоизоляционные пенопласты в виде газонаполненных пластмасс, а также минераловатных и стекловатных изделий изготовляют на полимерном связующем. По физической структуре газонаполненные пластмассы могут быть разделены на три группы: ячеистые или пенистые (пенопласты), пористые (поропласты) и сотовые (сотопласты).
Пенопласты и сотопласты на основе полимеров являются не только теплоизоляционным, но и конструктивным материалом . Теплоизоляционные материалы из пластмасс по виду применяемых для их изготовления полимеров делят: на полистирольные — пористые пластмассы на основе суспензионного (бисерного) или эмульсионного полистирола; поливинилхлоридные — пористые пластмассы на основе поливинилхлорида; фенольные — пористые пластмассы на основе формальдегида.
Поризация полимеров основана на применении специальных веществ, интенсивно выделяющих газы и вспучивающих размельченный при нагревании полимер. Такие вспучивающиеся вещества могут быть твердыми, жидкими и газообразными. К твердым вспенивающим веществам, имеющим наибольшее практическое значение, относятся карбонаты, бикарбонаты натрия и аммония, выделяющие при разложении СО2 и NH3. К жидким вспенивающим веществам относятся бензол, легкие фракции бензола, спирт и т. п.
К газообразным вспенивающим веществам относятся воздух, азот, углекислый газ, аммиак. Для придания эластичности пористым пластмассам в полимеры вводят пластификаторы — фосфаты, фталаты и др.
◊ Пористые и ячеистые пластмассы можно получать двумя способами: прессовым и беспрессовым. При изготовлении пористых пластмасс прессовым способом тонкоизмельченный порошок полимера с газообразователем и другими добавками спрессовывается под давлением 15…16 МПа, после чего взятую навеску (обычно 2…2,5 кг) вспенивают, в результате чего получают материал ячеистого строения.
При изготовлении пористых пластмасс беспрессовым способом полимер с добавками газообразователя, отвердителя и других компонентов нагревают в формах до соответствующей температуры. От нагревания полимер расплавляется, газообразователь разлагается и выделяющийся газ вспенивает полимер.
Образуется материал ячеистого строения с равномерно распределенными в нем мелкими порами.Плиты, скорлупы и сегменты из пористых пластмасс применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий и поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре до 70°С.
Изделия из пористых пластмасс на суспензионном полистироле по плотности в сухом состоянии делят на марки Д 25 и 35 с пределом прочности при изгибе не менее ОД…0,2 МПа, теплопроводностью 0,04 Вт/(м· °С), влажностью не более 2% по массе.
Такие же изделия на эмульсионном полистироле по плотности имеют марки Д50…200, предел прочности при изгибе не менее 1,0…7,5 МПа, теплопроводность не более 0,04…0,05 Вт/(м· °С), влажность не более 1 % по массе. Плиты из пористых пластмасс изготовляют длиной 500…1000 мм, шириной 400…700 мм, толщиной 25…80 мм.
Наиболее распространенными теплоизоляционными материалами из пластмасс являются полистирольный поропласт, мипора и др.
◊ Полистирольный поропласт — отличный утеплитель в слоистых панелях, хорошо сочетающийся с алюминием, асбестоцементом и стеклопластиком. Широко применяется как изоляционный материал в холодильной промышленности, судостроении и вагоностроении для изоляции стен, потолков и крыш в строительстве.
Полистирольный поропласт, изготовленный из бисерного (суспензионного) полистирола, представляет собой материал, состоящий из тонкоячеистых сферических частиц, спекшихся между собой. Между частицами имеются пустоты различных размеров. Наиболее ценными свойствами полистирольного поропласта являются его низкая плотность и малая теплопроводность. Полистирольный поропласт выпускают в виде плит или различных фасонных изделий, его производят плотностью до 60 кг/м3, прочностью при 10%-ном сжатии до 0,25 МПа и теплопроводностью 0,03…0 04 Вт/(м· °С). Наиболее распространенный размер плит 1200×1000×100(50) мм.
◊ Поропласт полиуретановый применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий и поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре до 100°С. Получают его из полиэфирных полимеров в введением порообразующих и других добавок. Полиэфирные полимеры — это большая группа искусственных полимеров, получаемых с помощью конденсации многоатомных спиртов (гликоля, глицерина, пентаэритрита и др.) и главным образом двухосновных кислот — фталевой, малеиновой и др.
По плотности в сухом состоянии маты из пористого полиуретана делят на марки Д35 и 50, теплопроводность их в сухом состоянии 0,04 Вт/(м· °С), влажность не более 1% по массе. На основе пористого полиуретана выпускают также твердые и мягкие плиты плотностью 30… 150 кг/м3 и теплопроводностью 0,022…0,03 Вт/(м· °С). Маты из пористого полиуретана изготовляют в виде плит длиной 2000 мм, шириной
1000 мм, толщиной 30…60 мм.
◊ Мипора представляет собой пористый материал, получаемый на основе мочевиноформальдегидного полимера. Сырьем для производства мипоры является мочевиноформальдегидный полимер и 10%-ный раствор сульфанофтеновых кислот (контакт Петрова), а также огнезащитные добавки (раствор фосфорнокислого аммония 20%-ной концентрации).
Мипору применяют для теплоизоляции строительных конструкций, промышленного оборудования и трубопроводов при температуре до 70°С. Для получения мипоры в аппарат с мешалкой загружают водный раствор мочевиноформальдегидного полимера и вспениватель, которые энергично перемешивают. Полученную пену спускают в металлические формы, которые направляют в камеры, где масса при температуре 18…22°С отвердевает за 3…4 ч.
Полученные блоки направляют на 60…80 ч в сушила с температурой З0…50°С. Мипору выпускают в виде блоков объемом не менее 0,005 м3, пределом прочности при сжатии 0,5…0,7 МПа, удельной ударной вязкостью 400 МПа, водопоглощением 0,11% за 24 ч, теплопроводностью 0,03 Вт/(м· °С).