CS240078B1

CS240078B1 - Fibrous thermal insulation elements

Info

Publication number: CS240078B1
Application number: CS462184A
Authority: CS
Inventors: Josef Pridal; Vladimir Franc; Jaromir Snuparek; Josef Knezek; Karel Komarek
Original assignee: Josef Pridal; Vladimir Franc; Jaromir Snuparek; Josef Knezek; Karel Komarek
Priority date: 1984-06-18
Filing date: 1984-06-18
Publication date: 1986-02-13

Abstract

Izolační materiály z anorganických Vláken připravované mokrou technologií a určené pro prostředí s vysokými pracovními teplotami, účelem je zvýšit soudržnost výrobku v žáru při potřebné ohebnosti jednotlivých prvků a zlepšit jejich chování při pracovních teplotách, jimž jsou tyto prvky vystaveny. Tohoto je dosazeno tím, že obsahují přísadu koloidního roztoku oxidu křemičitého ve spojení s vhodnými polymerovými pojivý do výchozí suspenze složek. Jako organické pojivo je vhodné použít vodné disperze polymerů poskytujících elasticky film, příkladně styrenbutadienového kopolymeru s nižším obsahem styrenu, dále termoreaktivní kopolymerní disperze akrylátového, styren-butylakrylátového nebo butylakrylát-akrylnitrilového typu s absahem některých dalších složek.Inorganic Insulating Materials Fibers prepared by wet technology a designed for high work environments temperatures, the purpose is to increase cohesion the product in the heat with the necessary flexibility of the individual elements and improve their behavior at the working temperatures these are elements exposed. This is done by that they contain a colloidal solution additive silica in conjunction with appropriate polymer binders to the initial suspension ingredients. It is suitable as an organic binder to use aqueous dispersions of polymers providing elastically a film, for example styrene-butadiene of a lower copolymer styrene, thermoreactive copolymer acrylate, styrene-butyl acrylate dispersion or butyl acrylate-acrylonitrile of some other ingredients.

Description

Vynález se týká vláknitých tepelněizolaóních prvků z anorganických vláken, zejména vláknitých prvků připravovaných mokrou technologií a určených k izolacím za vysokých teplot.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to fibrous heat-insulating elements of inorganic fibers, in particular to fibrous elements prepared by wet technology and intended to be insulated at high temperatures.

Je známo použití anorganických vláken, jako skleněných, minerálních, hlinitokřemičitých a^pod., pro tepelně izolační účely, a to ve formě volné vlny, plstí, rohoží nebo desek, popřípadě tvarovek. Pro přípravu uvedeného sortimentu vláknitých izolačních výrobků se používají vhodná pojivá, jejichž druh a množství jsou dány především charakterem aplikace výsledných prvků a požadavky, které při daném použití musejí tyto prvky splňovat, a rovněž použitou technologií. Pro přípravu oh^říých, rolovatelných plstí, papíru a měkkých desek z anorganických vláken se používají organická pojivá, jež se po zabudování těchto výrobků při pi-acovních teplotách rozkládají či vyhořívají. Vzhledem k mokrému výrobnímu procesu těchto prvků, pracujícímu s vodnými suspenzemi složek, se jako pojivá obvykle aplikují vodné disperze syntetických polymerů, volených z hlediska zajištění po.třebné ohebnosti, případně pružnosti konečných výrobků, jež je nezbytná zejména u rolová těLných materiálů. Tato pojivá byla dosud používána rovněž pro výrobu měkkých ďesek, tj. plošných výrobků konečného formátu o relativně nízké objemové hmotnosti, vyznačující se potřebnou tvarovatelností a schopností přizpůsobení tvaru izolovaného povrchu. Při některých aplikacích těchto měkkých desek se projevila jako nedostatek nízká soudržnost v žáru jež byla příčinou relativně snadného porušování příkladně již prouděním spalných plynů. Snížená délka vláken v důsledku krácení při mokrém výrobním procesu je výhodná pro dosažení dobrého zplstě ní a homogenity výrobků, nestačí však v těchto případech zajistit potřebnou soudržnost prvků po vyhoření organického pojivá.It is known to use inorganic fibers, such as glass, mineral, aluminosilicate and the like, for thermal insulation purposes, in the form of loose wool, felt, mats or slabs or shaped pieces. Suitable binders are used in the preparation of the above-mentioned range of fibrous insulating products, 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 a given application as well as the technology used. Organic binders are used to prepare heated, scrollable felt, paper, and soft sheets of inorganic fibers, which decompose or burn at the reaction temperatures upon incorporation of these products. Due to the wet manufacturing process of these elements, working with aqueous suspensions of the components, aqueous dispersions of synthetic polymers are generally applied as binders, chosen to provide the necessary flexibility or flexibility of the end products, which is particularly necessary for roll body materials. These binders have hitherto been used for the production of soft plates, i.e., finished-size finished products of relatively low bulk density, characterized by the necessary formability and the ability to adapt to the shape of the insulated surface. In some applications of these soft plates, the lack of heat cohesiveness has proven to be a deficiency which has caused relatively easy breakage, for example by the combustion gas flow. The reduced fiber length due to shortening in the wet manufacturing process is advantageous for achieving good felting and homogeneity of the products, but in these cases it is not sufficient to ensure the necessary coherence of the elements after the organic binder burns out.

240 078240 078

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny u vláknitých tepelně izolačních prvků podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že prvky sestávají ze 88,5 až 9θ»0 hmot.% anorganických vláken, *The above-mentioned disadvantages are eliminated with the fibrous heat-insulating elements according to the invention, which consists in that the elements consist of 88.5 to 9% by weight of inorganic fibers *

1,0 až 5,0 hmot.% elastického kopolymeru, 0,1 až 1,5 hmot.$ koloidního oxidu křemičitého, 0,5 až 6,0 hmot.% síranu hlinitého a 0,05 až 0,5 hmot.$ organického flokulantu. Prvky mohou dále obsahovat přísadu odpěňovače.1.0 to 5.0 wt.% Elastic copolymer, 0.1 to 1.5 wt.% Colloidal silica, 0.5 to 6.0 wt.% Aluminum sulfate, and 0.05 to 0.5 wt. organic flocculant. The elements may further comprise a defoamer additive.

Bylo zjištěno, že ořísada malého množství koloidního roztoku oxidu křemičitého Ve spojeni s vhodnými polymerovými pojivý do výchozí suspenze složek při výrobě vláknitých tepelně izolačních prvků, příkladně měkkých a polotuhých desek mokrým způsobem znatelně zlepší soudržnost konečných výrobků v žáru, aniž by výrazně potlačila potřebnou ohebnost těchto desek, Koloidní roztok oxidu křemičitého, stejně jako jiná anorganická pojivá, bývá vzhledem k nevelké pojivé mohutnosti obvykle aplikován při výrobě prvků z anorganických vláken ve větších množstvích až několika desítek hmotnostních procent a poskytuje výrobky tvrdé až křehké, bez schopnosti ohýbání či tvarování. Malé množství koloidního oxidu, použité vedle vhodného hlavního pojivá na bázi polymerové disperze umožňuje zvýšení soudržnosti výrobku v žáru při potřebné ohebnosti prvků a zlepšit tak jejich chování při pracovních teplotách, kterým je izolace v provozu vystavena.It has been found that the addition of a small amount of colloidal silica solution in conjunction with a suitable polymeric binder to the initial suspension of the components in the manufacture of fibrous heat insulating elements, for example soft and semi-rigid boards, wetly improves the cohesiveness of the finished products without significantly suppressing the required flexibility. The colloidal silica solution, like other inorganic binders, is usually applied in large quantities of up to several tens of weight percent in the manufacture of inorganic fiber elements due to the low binding strength and provides hard to brittle products without the ability to bend or shape. The small amount of colloidal oxide used in addition to a suitable polymeric dispersion-based main binder makes it possible to increase the cohesiveness of the product in the heat with the necessary flexibility of the elements and thus improve their behavior at the operating temperatures to which the insulation is exposed.

Jako organické polymerové pojivo je vhodné použít v daném vAs an organic polymeric binder, it is suitable to use in the art

případě vodné disperze sítujících nebo předem sesítěných polymerů, poskytující elastický film, příkladně disperze styren-butadienového kopolymeru s nižším obsahem styrenu, dále termoreaktivní kopolymerní dis p^ze akryíátového styren-butylakrylátového anebo butylakrylát-akrylonitrilového typu s obsahem některých dalších složek. Síran hlinitý, organický flokulant a případně odpěňovač, vin the case of an aqueous dispersion of crosslinking or pre-crosslinked polymers providing an elastic film, for example a styrene-butadiene copolymer having a lower styrene content, a thermoreactive styrene-butyl acrylate or butyl acrylate-acrylonitrile-type acrylate copolymer containing some other components. Aluminum sulphate, organic flocculant and possibly antifoam, v

zajištují retenci pojiv a dobrý průběh odvodnovacího procesu včetně Čistoty podsítových vod. Je výhodné použít flokulant např. na bázi polyakrylamidu.ensure binder retention and good drainage process performance including underwater purity. It is advantageous to use a flocculant, for example based on polyacrylamide.

Při přípravě vláknitých tepelně izolačních prvků podle vynálezu se postupuje tak, že se anorganická vlákna rozmíchají v přebytku vody na suspenzi o koncentraci 1 až 6 hmot.%, jež seIn the preparation of the fibrous heat insulating elements according to the invention, the inorganic fibers are mixed in an excess of water to a suspension having a concentration of 1 to 6% by weight.

240 078 případně podrobí separaci granálií. Do suspenze se dávkuje polymerová disperze, koloidní roztok oxidu křemičitého, roztok síranu hlinitého a případně odpěnovač; před odvodněním se vnáší roztok organického flokulantu. Po odvodnění na sítovém stroji následuje sušení a úprava rozměrů, desek.240 078 optionally subjected to granular separation. The polymer dispersion, the colloidal silica solution, the aluminum sulfate solution and optionally the defoamer are metered into the suspension; before dewatering, an organic flocculant solution is introduced. Dewatering on the sieve machine is followed by drying and adjustment of the dimensions and plates.

Příklady provedeníExamples

Příklad 1Example 1

Byla připravena vodná suspenze' hlinitokřemičitých vláken o koncentraci 2,0 hmot./o, do níž^býl* přidán karboxylovaný anlomnický styren-butadienový latex s obsahem 42 hmot.% styrenu, o teplotě skelnatění - 30 °C, y.množství 2 % sušiny, vztaženo na celkový obsah pevných složek, dále koloidní roztok oxidu křemičitého v množství 0,5 hmot.%, roztok síranu hlinitého v množství 1,0 hmot.% a roztok flokulantu v množství 0,25 hmot./ó. Po promíchání byla suspenze odvodněna na sítovém zařízení a mokrý koberec vysušen při teplotě 130 °C. .Získaná měkká deska vykazovala v porovnání s kontrolním vzorkem, připraveným bez přísady sólu SiO^, po vyžíhání pozorovatelně zlepšenou soudržnost. Příklad 2An aqueous slurry of aluminosilicate fibers at a concentration of 2.0 w / w was prepared to which a carboxylated anlomnic styrene-butadiene latex containing 42 wt% styrene was added, with a glassy temperature of -30 ° C, and an amount of 2%. the solids content, the colloidal silica solution at 0.5% by weight, the aluminum sulfate solution at 1.0% by weight, and the flocculant solution at 0.25% w / w. After mixing, the suspension was dewatered on a sieve and the wet carpet was dried at 130 ° C. The obtained soft plate exhibited a noticeably improved consistency after annealing compared to a control prepared without addition of SiO 2 sol. Example 2

Byla připravena výchozí suspenze složek jako v příkladě 1 s tím rozdílem, že byl jako organické pojivo použit termoreaktivní akrylátový kopolymer o složení Sl hmot.% butylakrylátu, 5 hmot.% akrylonitrilu, 4 hmot./ó N-rnethylolakrylamidu, 8 hmot.% ethylenglykoldimethakrylátu a 2 hmot./ó kyseliny akrylové; koloidní roztok oxidu křemičitého byl přidán v množství 0,25 hmot.%. V porovnání s kontrolním vzorkem, připraveným bez přísady oxidu křemičitého, vykazovala výsledná deska po vyžíhání podstatně lepší soudržnost při zachování dobré ohebnosti nevyžíhané, vysušené desky.A starting suspension of the ingredients as in Example 1 was prepared except that a thermoreactive acrylate copolymer of S1 wt% butyl acrylate, 5 wt% acrylonitrile, 4 wt /% N-methyl acrylolacrylamide, 8 wt% ethylene glycol dimethacrylate was used as the organic binder. and 2 w / w acrylic acid; the colloidal silica solution was added in an amount of 0.25 wt%. Compared to a control sample prepared without the addition of silica, the resulting board showed, after annealing, a significantly better consistency while maintaining good flexibility of the unleaded, dried board.

Příklad 3Example 3

Byla připravena výchozí suspenze složek jako v příkladě 2 s tím rozdílem, že koloidní roztok oxidu křemičitého byl přidán v množství 0,8 hmot.%. Byla získána polotuhá deska o dobré soudržnosti v žáru, schopná přizpůsobení mírně zakřivenému izolovanému povrchu.An initial suspension of the ingredients as in Example 2 was prepared except that the colloidal silica solution was added in an amount of 0.8% by weight. A semi-rigid plate of good cohesiveness in heat was obtained, capable of adapting to a slightly curved insulated surface.

240 078240 078

Příklad 4Example 4

Byla připravena výchozí suspenze složek jako v příkladě 2 s tím rozdílem, že byl jako organické pojivo použit akrylátový elastomer o složení 92 hmot./ž ethylakrylátu, 7 hmot./& ethylenglykoldimethakrylátu a 1 hmot./» kyseliny akrylové. Vysušená nevyžíhaná deska vykazovala dobrou ohebnost, po vyžíhání dobrou soudržnost .An initial suspension of the ingredients as in Example 2 was prepared except that an acrylic elastomer of 92 w / w ethyl acrylate, 7 w / w ethylene glycol dimethacrylate and 1 w / w acrylic acid was used as the organic binder. The dried non-annealed board exhibited good flexibility, after annealing good cohesion.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

240 078

Fiber heat-insulating elements of inorganic fibers, in particular fibrous elements prepared by wet technology and intended for high temperature insulation, characterized in that they consist of 88.5 to 98.0 w / w of inorganic fibers, 1 to 5 wt. (1) an elastic copolymer, 0.1 to 1.5% by weight of colloidal silica, 0.5 to 6% by weight of aluminum sulphate and 0.05 to 0.5% by weight of organic flocculant,

2. The fibrous heat-insulating element of claim 1 wherein the elastic copolymer is a carboxylated styrene-butadiene copolymer having a styrene content below 50 [deg.] C.

3. The fiber insulating element of claim 1, wherein the elastic copolymer is a thermoreactive copolymer containing from 70 to 88% w / butyl acrylate, from 3 to 11% w / w acrylonitrile. 5 to 15 wt.% Ethylene glycol dimethacrylate, 0.5 to 6 wt.% N-methylolacrylamide and 0.1 to 4 wt.% Thermoreactive monomer.

4. The fibrous heat-insulating element of claim 1, wherein the elastic copolymer is a thermoreactive copolymer containing from 25 to 29% w / w styrene, from 56 to 62% w / w butyl acrylate, 8 to 12% w / w methacrylamide, 2 to 4% w / w. ./ »N-butoxymethacrylamide and

1 to 2% by weight of acrylic acid.

5. The fibrous heat-insulating element of claim 1, wherein the elastic copolymer is an acrylate copolymer containing from 85 to 98 w / w acrylic acid ester and an aliphatic alcohol containing from 2 to 8 carbon atoms, 1 to 15 w / w acrylic diester, or mothskrylic and bifunctional alcohol;

5 wt.% Of acrylic or methacrylic acid.

6. The fibrous heat-insulating element according to claim 1, characterized in that it comprises up to 0.5% w / w of an antifoam.