CS235643B1

CS235643B1 - Inorganic fiber insulation elements

Info

Publication number: CS235643B1
Application number: CS906783A
Authority: CS
Inventors: Josef Pridal; Vladimir Franc; Karel Komarek; Jan Kyral
Original assignee: Josef Pridal; Vladimir Franc; Karel Komarek; Jan Kyral
Priority date: 1983-12-05
Filing date: 1983-12-05
Publication date: 1985-05-15

Abstract

Vynález se týká izolačních prvků odolných vůči vysokým teplotám. Účelem vynálezu je dosáhnout vysokou manipulační pevnost a dostatečnou soudržnost a odolnost vůči působení prostředí během provozu. Tohoto účelu je podle vynálezu dosaženo tím, že prvky sestávají ze 70 až 98 hmotových % anorganických vláken, 0,5 až 9 hmotových % škrobu nebo jeho derivátů, 0,05 až 10 hmotových % oxidu křemičitého, aplikovaného ve formě koloidního roztoku, 0,5 až 9 hmotových % buničiny, 0,2 až 2 hmotová % anorganického flokulantu a 0,005 až 0,5 hmotových % organického flokulačního činidla, s výhodou na bázi polyakrylamidu.The invention relates to insulating elements resistant to high temperatures. The purpose of the invention is to achieve high handling strength and sufficient cohesion and resistance to environmental influences during operation. This purpose is achieved according to the invention in that the elements consist of 70 to 98% by weight of inorganic fibers, 0.5 to 9% by weight of starch or its derivatives, 0.05 to 10% by weight of silicon dioxide, applied in the form of a colloidal solution, 0.5 to 9% by weight of pulp, 0.2 to 2% by weight of inorganic flocculant and 0.005 to 0.5% by weight of organic flocculant, preferably based on polyacrylamide.

Description

Vynález se týká izolačních prvků z anorganických vláken připravených postupným odvodňováním, formováním a sušením vodné suspenze vláken, zejména minerálních nebo hlinitokřemičitých, a pojiv.The invention relates to insulating elements of inorganic fibers prepared by successive dewatering, forming and drying of an aqueous suspension of fibers, in particular mineral or aluminosilicate, and binders.

Anorganická vlákna ve formě volné vlny, plstí, rohoží nebo tuhých desek, případně tvarovek se používají pro nejrůznější Izolační a požárně ochranné účely. Speciální použití vzhledem k tepelné odolnosti asi do 1 260 °C mají hlinitokřemičitá vlákna. Nízká objemová hmotnost spolu s vysokou izolační schopností v žáru umožnily příkladně zcela nové, netradiční řešení vyzdívek průmyslových pecí a tepelných agregátů.Inorganic fibers in the form of loose wool, felt, mats or rigid slabs or shaped pieces are used for various insulation and fire protection purposes. Aluminosilicate fibers have special applications due to their heat resistance up to about 1,260 ° C. The low bulk density, together with the high thermal insulation capacity, made it possible, for example, to provide a completely new, unconventional solution for the lining of industrial furnaces and heat units.

Pro přípravu plstí a zejména tuhých desek je však třeba použít vhodná pojivá, jejichž druh a množství jsou dány především charakterem aplikace výsledných prvků a požadavky, které při daném použití musejí tyto prvky splňovat, a to jak z hlediska jejich fyzikálně mechanických vlastností, tak i z hlediska výrobní technologie.However, suitable binders must be used for the preparation of felt and especially rigid boards, the type and quantity of which are determined mainly by the nature of the application of the resulting elements and the requirements which these elements must meet in their application. production technology.

Pro udělení manipulačních nebo montážních pevností výrobkům bez nároku na jejich zachování v žáru je možno používat příkladně jen organická pojivá, jež se po zabudování prvku při pracovních teplotách rozkládají nebo vyhořívají. Tam, kde mají prvky z anorganických vláken vykazovat dostatečnou pevnost a soudržnost za vysokých teplot, je třeba používat vhodná anorganická pojivá, která zachovávají svoji pojivou schopnost i v těchto podmínkách a jsou aplikovaná vesměs při tváření prvků z vodných suspenzí složek.For the purpose of conferring handling or assembly strengths on products without the need to preserve them in the heat, only organic binders which decompose or burn at operating temperatures, for example, can be used. Where inorganic fiber elements are to exhibit sufficient strength and cohesiveness at high temperatures, suitable inorganic binders should be used which retain their bonding properties even under these conditions and are generally applied when forming the elements from the aqueous suspension of the components.

Pro některé účely je vhodné používat prvky s dobrými manipulačními pevnostmi, které zabraňují poškozování při dopravě a zejména montáži, přičemž po zabudování a v provozu nemusí být tato vysoká pevnost zachována. Pro tento účel je vhodné použít kombinace anorganických a organických pojiv. Ta první zajištují požadovanou pevnost a soudržnost za provozu, zatímco ta druhá udělují prvkům potřebné pevnosti pro manipulaci. Tento způsob umožňuje rovněž snížit množství aplikovaných anorganických pojiv, což je výhodné z hlediska ekonomického. Je však žádoucí, aby takový kombinovaný pojivý systém umožňoval 1 dobré zpracování vodné suspenze složek z hlediska odvodňování a vysoušení mokrého koberce i recirkulace podsítových vod, nebyl zatížen migrací pojivých složek, nevyvolával provozní obtíže z hlediska čištění sít apod.For some purposes, it is advisable to use elements with good handling strengths, which prevent damage during transport and especially assembly, while this high strength may not be maintained after installation and in operation. Combinations of inorganic and organic binders are suitable for this purpose. The former provide the required strength and cohesion during operation, while the latter provide the elements with the necessary strength for handling. This method also makes it possible to reduce the amount of inorganic binders applied, which is economically advantageous. However, it is desirable that such a combined binder system allow for a good treatment of the aqueous suspension of the components in terms of drainage and drying of the wet carpet and recirculation of the underwater water, not burdened with migration of the binder components,

Uvedenou problematiku řeší a uvedeným požadavkům vyhovují izolační prvky z anorganických vláken podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že prvky sestávají ze 70 až 98 hmotových procent anorganických vláken, 0,5 až 9 hmotových procent škrobu nebo jeho derivátů, 0,05 až 10 hmotových procent oxidu křemičitého, aplikovaného ve formě koloidního roztoku, 0,5 až 9 hmotových procent buničiny, 0,2 až 2 hmotových procent anorganického flokulantu a 0,005 až 0,5 hmotových procent organického flokulačního činidla, s výhodou na bázi polyakrylamidu. Prvky mohou dále obsahovat přísadu až 10 hmotových procent jemně disperzních anorganických plniv, například úletověho oxidu křemičitého.The inorganic fiber insulating elements according to the invention, which consist of 70 to 98% by weight of inorganic fibers, 0.5 to 9% by weight of starch or its derivatives, 0.05 to 10 by weight of silica applied in the form of a colloidal solution, 0.5 to 9% by weight of pulp, 0.2 to 2% by weight of inorganic flocculant, and 0.005 to 0.5% by weight of an organic flocculant, preferably based on polyacrylamide. The elements may further comprise up to 10% by weight of finely dispersed inorganic fillers, for example fumed silica.

Výhodou izolačních prvků podle vynálezu je vysoká manipulační pevnost a i dostatečná soudržnost a odolnost Izolací během provozu, zejména vůči vyšším rychlostem proudění plynů při relativně nízké spotřebě ekonomicky náročných anorganických pojiv. Dále je výhodou zlepšení procesu formování prvků při kontinuální velkokapacitní produkci papírenskou technologií.The advantage of the insulating elements according to the invention is the high handling strength and also sufficient cohesion and resistance of the Insulation during operation, especially against higher gas flow rates with relatively low consumption of economically demanding inorganic binders. Further, it is an advantage to improve the process of forming elements in continuous high-volume papermaking technology.

Škrob, tvořící organickou složku použitého pojivového systému, uděluje prvkům vysokou tuhost a pevnost za studená a za zvýšených teplot téměř bezezbytku vyhoří. Může být použit při přípravě výchozí suspenze složek rovněž ve formě mazu, anebo jako kombinace nativního škrobu a škrobového mazu. Koloidní oxid křemičitý představuje anorganickou pojivou složku, udělující prvkům potřebnou soudržnost v žáru. Přísada buničiny zpevňuje strukturu výrobku a zlepšuje soudržnost a houževnatost prvků při manipulaci a montáži. Jako anorganický flokulant se použije s výhodou síran hlinitý.Starch, the organic component of the binder system used, imparts high rigidity and cold strength to the elements and burns almost completely at elevated temperatures. It can also be used in the preparation of the starting suspension of the ingredients also in the form of sebum, or as a combination of native starch and starch sebum. Colloidal silicon dioxide is an inorganic binder component, imparting the necessary heat cohesion to the elements. The pulp additive strengthens the structure of the product and improves the cohesiveness and toughness of the elements during handling and assembly. Aluminum sulfate is preferably used as the inorganic flocculant.

Kombinace flokůlační přísady síranu hlinitého s organickým flokulantem zlepšuje odvod3 ňování suspenzí a průběh vysoušení mokrých prvků, zvyšuje čistotu podsítových vod a retenci jemných podílů. Při výrobě takovýchto prvků se postupuje tak, že buničina, škrob a anorganická plniva se rozmíchají ve vodě na suspenzi, načež se vnese odpovídající množství koloidního roztoku oxidu křemičitého, anorganická vlákna a upraví se koncentrace suspenze; před odvodněním na sítovém zařízení se vnáší roztok síranu hlinitého a organického flokulantu. Po promíchání se suspenze odvodní na sítovém stroji, mokrý koberec případně přilisuje a suší s výhodou za použití propařování pro zmazovatění přítomného škrobu.The combination of the flocculating additive of aluminum sulphate with the organic flocculant improves the drainage of the suspensions and the course of the drying of the wet elements, increases the purity of the underwater water and the retention of fine particles. To produce such elements, the pulp, starch and inorganic fillers are mixed in water to give a suspension, then an appropriate amount of colloidal silica solution, inorganic fibers are added and the suspension concentration is adjusted; prior to dewatering on a sieving device, a solution of aluminum sulfate and organic flocculant is introduced. After mixing, the suspension is dewatered on a sieve machine, the wet carpet optionally pressed and dried preferably using steaming to lubricate the starch present.

Vynález bude dále podrobněji objasněn pomocí příkladů materiálového složení předmětných izolačních prvků a dosažených účinků.The invention will be explained in more detail below by means of examples of the material composition of the insulating elements in question and the effects achieved.

Příklad 1Example 1

Ve 25 1 vody bylo rozmícháno 30 g rozvlákněné sulfátové buničiny, 23 g bramborového škrobu, 67 ml 30% koloidního roztoku oxidu křemičitého a 400 g hlinitokřemičitých vláken; po rozmíchání byly přidány 4 g síranu hlinitého ve formě 10% roztoku a 0,8 g organického flokulantu Percol ve formě 0,1% roztoku. Po opětovném promíchání byla získaná suspenze odvodněna na laboratorním odsávacím zařízení; získaný mokrý koberec o rozměrech 30x30 cm byl uložen na dobu 1 hod. v prostředí nasycené páry za účelem zmazovatění škrobu a pak vysušen při 105 °C. Výsledný prvek vykazoval objemovou hmotnost 222 kg/m^, pevnost v tahu za ohybu 0,79 MPa, po vypálení při teplotě 1 150 °C měl pevnost v tahu za ohybu 0,37 MPa.30 g of pulped kraft pulp, 23 g of potato starch, 67 ml of a 30% colloidal silica solution and 400 g of aluminosilicate fibers were mixed in 25 l of water; after stirring, 4 g of aluminum sulphate in the form of a 10% solution and 0.8 g of organic flocculant Percol in the form of a 0.1% solution were added. After re-mixing, the obtained suspension was dewatered on a laboratory suction apparatus; the obtained 30x30 cm wet carpet was stored for 1 hour in saturated steam to lubricate the starch and then dried at 105 ° C. The resulting element exhibited a bulk density of 222 kg / m 2, a flexural tensile strength of 0.79 MPa, and a bending tensile strength of 0.37 MPa after firing at 1150 ° C.

Příklad 2Example 2

Ve 25 1 vody bylo rozmícháno 30 g rozvlákněné sulfitové buničiny, 23 g bramborového škrobu, 27 g úletu z výroby krystalického křemíku, 67 ml 30% koloidního roztoku oxidu křemičitého a 400 g hlinitokřemičitých vláken, nato byly přidány 4 g síranu hlinitého ve formě 10% roztoku a 0,8 g organického flokulantu Percol ve formě 0,1% roztoku a po promíchání byla získaná suspenze odvodněna na laboratorním odsávacím zařízení; získaný 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 objemovou hmotnost 235 kg/m^, pevnost v tahu za.ohybu 0,86 MPa, po vypálení při teplotě 1 150 °C měl pevnost v tahu za ohybu 0,42 MPa.In 25 liters of water 30 g of pulped sulphite pulp, 23 g of potato starch, 27 g of fumed silicon production, 67 ml of 30% colloidal silica solution and 400 g of aluminosilicate fibers were mixed, followed by 4 g of 10% aluminum sulphate. solution and 0.8 g of Percol organic flocculant as a 0.1% solution, and after stirring, the suspension obtained was dewatered in a laboratory suction apparatus; the obtained wet carpet was stored for 1 hour in a saturated steam environment and then dried at 105 ° C. The suspension dewatering proceeded rapidly, the resulting element exhibiting a bulk density of 235 kg / m 2, a tensile strength of 0.86 MPa. the bake at 1,150 ° C had a flexural tensile strength of 0.42 MPa.

Příklad 3Example 3

Ve 25 1 vody bylo rozmícháno 25 g rozvlákněné sulfitové buničiny, 20 g pšeničného škrobu, 25 g úletu z výroby krystalického křemíku, 100 ml 30% koloidního roztoku oxidu křemičitého, 400 g hlinitokřemičitých vláken a před odvodněním byly přidány 4 g síranu hlinitého ve formě 10% roztoku a 0,8 g organického flokulantu ve formě 0,1% roztoku. Suspenze byla odvodněna, mokrý koberec propařen a vysušen jako v předchozích příkladech. Výsledný prvek vyka3 zoval objemovou hmotnost 230 kg/m , pevnost v tahu za ohybu 0,74 MPa, po vapálení při teplotě 1 150 °C měl pevnost v tahu za ohybu 0,55 MPa.In 25 l of water, 25 g of pulped sulphite pulp, 20 g of wheat starch, 25 g of drift from the production of crystalline silicon, 100 ml of a 30% colloidal silica solution, 400 g of aluminosilicate fibers were mixed and 4 g of aluminum sulphate were added. % of solution and 0.8 g of organic flocculant in the form of a 0.1% solution. The suspension was dewatered, the wet carpet was steamed and dried as in the previous examples. The resulting element exhibited a bulk density of 230 kg / m < 2 >, a bending tensile strength of 0.74 MPa, and a bending tensile strength of 0.55 MPa after firing at 1150 [deg.] C.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Insulating elements of inorganic fibers, prepared by the successive dewatering, forming and drying of an aqueous suspension of fibers, in particular mineral or aluminosilicate, and binders, characterized in that they consist of 70 to 98% by weight of inorganic fibers, 0.5 to 9% by weight of starch or a derivative thereof, 0.05 to 10% by weight of silica applied as a colloidal solution, 0.5 to 9% by weight of pulp, 0.2 to 2% by weight of inorganic flocculant, and 0.005 to 0.5% by weight of organic flocculant, with preferably based on polyacrylamide.

2. Insulating elements according to claim 1, characterized in that they contain an additive of up to 10% by weight of finely dispersed inorganic fillers, preferably fumed silica.