CS207063B1 - Žáruvzdorný vláknitý izolační prvek - Google Patents

Description

Vynález se týká žáruvzdorného vláknitého tepelně izolačního prvku na bázi tepelně odolných anorganických vláken, zejména žáruvzdorných vláken a pojiv.

Je známo použití žáruvzdorných vláken ve formě volné vlny, plstí, rohoží anebo tuhých desek, pro nejrůznější účely, při nichž je požadována vysoká tepelně izolační schopnost za teplot do 1260 °C a výše. Náleží sem zejména obložení tepelných agregátů, například vnitřních prostor různých druhů pecí, spalovacích komor, reaktorů, dále odlévacích forem, žlabů pro dopravu tavenin apod. Nízká objemová hmotnost spolu s vysokou tepelně, izolační schopností a dostatečnou pevností prvků v žáru umožňuje příkladně nový, netradiční přístup k řešení konstrukcí pecí vzhledem k podstatnému snížení hmotnosti vyzdívek.

Žáruvzdorná vlákna se připravují ponejvíce rozvlákňováním tavenin křemičitanů hlinitých a obsahují — pomineme-li přítomnost malého množství příměsí — zhruba 40 až 60 % AI2O3 a 60 až 40 % S1O2. Tepelná odolnost těchto vláken je přibližně do 1250 °C. Zvýšením obsahu Al₂0;j, případně použitím přísad určitých dalších kysličníků je možno tepelnou odolnost vláken dále zvyšovat až nad 1600 °C. Podle použitého technologického procesu při výrobě vláken, zejména způsobu rozvláknění se získají vlákna o různé délce, mikronáži, obsahu granálií atp, což má význam zejména při dalším zpracování na výrobky.

Pro dosažení vyšších pevností, nežli může poskytnou prosté zplstění samotných vláken je třeba použít přísady pojiv. Z hlediska přípravy homogenních, stejnoměrně propojených prvků, zejména desek o rovnoměrné tloušťce a fyzikálně-mechanických vlastnostech, je účelné použít formování za mokra ze zředěných vodných suspenzí žáruvzdorných vláken a pojiv, které se odvodní v sítových formách, na sítovém bubnu, anebo na nekonečném sítovém pásu a vzniklý mokrý prvek se po předchozím předlisování vysouší. Podle druhu a obsahu pojivá, zadrženého v koberci se tak získají prvky o různé tuhosti, případně až pevné desky, které zachovávají svoji pevnost i při vysokých pracovních teplotách.

Jako pojivá se při formování prvků ze žáruvzdorných vláken používají různá anorganická nebo organická pojivá, případně jejich kombinace. Druh a množství pojiv jsou dány především charakterem aplikace výsledných prvků ze žáruvzdorných vláken a požadavky, které při daném použití musejí tyto prvky splňovat, zejména z hlediska fyzikálně-mechanických vlastností. Pro udělení manipulačních nebo montážních pevností výrobkům bez nároků na jejich zachování v žáru je možno používat příkladně jen organická pojivá, jež po zabudování prvků při pracovních teplotách vyhoří.

Tam, kde mají prvky ze žáruvzdorných vláken vykazovat dostatečnou pevnost v žáru je třeba používat pojivá, jež zachovávají svoji pojivou schopnost i za vysokých teplot, jmenovitě vhodná anorganická pojivá. Pro tyto účely se osvědčily zejména koloidní kysličník křemičitý, koloidní kysličník hlinitý apod. Obvykle aplikovaný kysličník křemičitý se používá, zejména ve formě vodných stabilizovaných koloidních roztoků — solů o velikosti částic přibližně v rozmezí 10 až 100 milimikronů.

Nevýhodou koloidního roztoku kysličníku křemičitého je, že je poměrně nákladný a při jeho použití lze jen obtížně zabránit určitým ztrátám v odpadních vodách, takže pro některé aplikace, kde se nevyžadují vysoké pevnosti při působení maximálních pracovních teplot, tj. přibližně 1200 až 1250 °C, je jeho použití neekonomické.

Bylo proto navrženo použít jako anorganickou složku pojivého systému vysokoprocentní, vysoce jemný kysličník křemičitý o velikosti primárních částeček pod 1 mikrometr, nacházející se v nekrystalické formě, jenž vzniká při výrobě krystalického křemíku následkem zpětné oxidace v plynné fázi. Tento úletový kysličník křemičitý vykazuje v odvodněném a vysušeném koberci žáruvzdorných vláken určité pojivé účinky již za normální teploty a zejména v žáru uděluje prvkům potřebnou soudržnost a pevnost. Pro zvýšení manipulačních pevností za studená byl jako druhá složka pojivého systému použit škrobový maz, jenž navíc zlepšuje retenci jemně disperzních složek při odvodňování suspenze vláken.

Nevýhodou škrobového mazu je, že může být použit pouze v omezeném množství, jelikož zpomaluje odvodňování suspenze složek na sítovém stroji a prodlužuje vysoušení mokrého koberce, což snižuje výkon zařízení. Pro vyšší manipulační pevnosti výrobků, jejichž dosažení vyžaduje zvýšené množství škrobového pojivá, není tedy škrobový maz vhodný.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje žáruvzdorný vláknitý izolační prvek připravovaný z vodné suspenze žáruvzdorných hlinitokřemičitých vláken a pojiv podle vynálezu, jehož podstata je v tom, že obsahuje 9,75 až

97.5 hmot. dílů žáruvzdorných vláken, 0,2 až

29.5 hmot. dílů úletu z výroby krystalického křemíku, 0,2 až 9,75 hmot. dílů škrobu a 0,001 až 0,02 hmot. dílů flokulačního činidla s výhodou polyakrylamidu, případně do 1 hmot. dílu fungicidního přípravku, s výhodou bistributylcínoxidu, případně do 29,25 hmot.

dílů jílu, s výhodou kaolinu, do 9,75 hmot. dílů celulózy.

Použití škrobu v nezmazovatělé formě nevyvolává výše zmíněné obtíže s odvodňováním a vysoušením koberce vláken a snižováním výkonu linky; v této formě se rovněž dobře zachycuje v odvodňovaném koberci vláken, což zlepšuje využití pojivá a zvyšuje čistotu podsítových vod. Je možno použít bramborový nebo obilný škrob s dobrými pojivými vlastnostmi. Pojivá schopnost škrobu se v odvodněném koberci aktivuje propařením.

Je rovněž možno použít nezmazovatělý tzv. nativní škrob, v kombinaci s malým množstvím škrobového mazu tak, aby nedocházelo ke zpomalení odvodňování a vysoušení mokrého koberce vláken a pouze se zlepšila retence disperzních složek při odvodňování.

Pro některé účely je možno použít přísadu jílových složek jako plniv vykazujících rovněž určité pojivé vlastnosti, zejména kaolinu, jenž neovlivňuje teplotní mez použití výsledných prvků. Je možno případně použít dále přísadu malého množství rozvlákěného celulózového materiálu (celulóza, papírenský sediment), který rovněž zlepšuje retenci jemně disperzních složek v koberci a manipulační pevnosti výrobku.

Přísada flokulačního prostředku zlepšuje odvodňování suspenze a čistotu podsítových vod.

Pro zabezpečení odolnosti vůči mikrobiologické infiltraci je možno přidávat vhodné antifungální přípravky, na příklad na bázi bis-tributylcín-oxidu, chlorovaných derivátů fenolu apod.

Příklady

1. Ve 25 1 vody bylo rozmícháno 400 g hlinitokřemičitých vláken, 20 g úletu z výroby krystalického křemíku a 20 g bramborového škrobu. Suspenze byla odvodněna na laboratorním odsávacím zařízení, a mokrý koberec byl uložen na dobu 1 hod. v prostředí nasycené páry a pak vysušen při 105 °C. Odvodňování suspenze probíhalo rychle, výsledný prvek vykazoval při objemové hmotnosti 240 kg, m³, pevnost v tahu za ohybu 0,64 MPa, po vypálení při teplotě 1150 °C měl pevnost v tahu za ohybu 0,41 MPa.

2. Ve 25 1 vody bylo rozmícháno 400 g hlinitokřemičitých vláken, 80 g úletu z výroby krystalického křemíku, 20 g bramborového škrobu a 50 ml 0,1 %ního‘ roztoku polyakrylamidu. Suspenze byla odvodněna a mokrý koberec propařen a vysušen jako v předchozím příkladu. Výsledný prvek vykazoval při objemové hmotnosti 262 kg/'m³ pevnost v tahu za ohybu 0,71 MPa, po vypálení při teplotě 1150 °C měl pevnost v tahu za ohybu 0,69 MPa.

Claims (3)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Žáruvzdorný vláknitý izolační prvek, připravovaný z vodné suspenze žáruvzdorných hlinitokřemičitých vláken a pojiv, vyznačující se tím, že obsahuje 9,75 až 97,5 hmot. dílů žáruvzdorných vláken, 0,2 až 29,25 hmot. dílů úletu z výroby krystalického křemíku, 0,2 až 9,75 hmot. dílů škrobu a 0,001 až 0,02 hmot. dílů flokulačního činidla, s výhodou polyakrylamidu, případně do 1 hmot. dílu fungicidního přípravku, s výhodou bistributylcínoxidu.
2. 2. Žáruvzdorný prvek podle bodu 1, vyznačující se tím, že obsahuje přísadu do 29,25 hmot. dílů jílu, s výhodou kaolinu.
3. 3. Žáruvzdorný prvek podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že obsahuje přísadu do 9,75 hmotnostních dílů celulózy.