Минераловатные и стекловолокнистые изделия

Штучные, рулонные и шнуровые неорганические утеплители, получаемые в результате заключения минераловатного (стекловатного) слоя в эластичные обкладки или формования с применением различных связующих веществ. Производство изделий осуществляется в едином потоке с получением минеральной (стеклянной) ваты, при этом основными технологическими признаками являются наличие в составе связующих веществ и необходимость тепловой обработки.

К изделиям, не требующим тепловой обработки относятся прошивные маты и теплоизоляционные шнуры.

Прошивные маты представляют собой материал, состоящий из слоя минеральной ваты, заключенного с одной или двух сторон в обкладки из металлической сетки, стеклоткани, бумаги и т. п. и прошитого проволокой, нитями, шпагатом. Прошивка матов осуществляется на специальных станках, которые устанавливаются сразу за камерами волокноосаждения, либо отдельно от потока при использовании заготовок из рулонированной товарной ваты. Иногда маты изготавливают без обкладок.

Теплоизоляционные шнуры представляют собой материал, состоящий из минеральной (стеклянной) ваты, заключенной в оплетку из стальной проволоки, стеклянных, капроновых или хлопчатобумажных нитей. Оплетка предварительно разрыхленной ваты производится непрерывно на специальных машинах.

Для получения изделий из минераловатного ковра, пропитанного связующими, предусматривается тепловая обработка, необходимая для удаления влаги и отверждения связующего. Температурный и гидродинамический режим распространения теплоты и газовых потоков при тепловой обработке зависят от вида связующего, способа его введения и плотности изделий.

В качестве связующих при производстве минераловатных (стекловолокнистых) изделий используют в основном органические вещества (синтетические смолы и олигомеры, битумы, крахмал) и их композиции. Для высокотемпературной изоляции применяют минеральные вяжущие вещества (цементы, глины, жидкое стекло, фосфатные связующие) и их композиции с добавками органического происхождения.

Смешивание минеральной ваты со связующими веществами осуществляется следующими способами:

1. Диспергированием связующих в виде растворов, эмульсий, суспензий или порошков в камере волокноосаждения через паровые или воздушные сопла;
2. Подачей связующего под давлением в трубопровод энергоносителя или перед струей силикатного расплава в процессе его раздува;
3. Пропиткой минераловатного ковра жидкотекучим связующим за камерой волокноосаждения методами окунания или полива с последующим отжимом и вакуумированием;
4. Пульверизацией связующего на тонкие слои ваты, которые затем набираются до заданной толщины;
5. Приготовлением гидромасс в смесителях в присутствии большого количества воды;
6. Пропусканием паров связующего через минераловатный ковер в специальных камерах.

Применяя способы 1, 2, 4 и 6, получают рулонные материалы, а способами 3 и 5 изготавливают жесткие и твердые изделия.

Мягкие и полужесткие плиты на битумном связующем представляют собой изделия, состоящие из волокон минеральной ваты, склеенных между собой затвердевшим нефтяным битумом. Изготавливаются они на конвейерных линиях, в состав которых входят: вагранка, узел волокнообразования, камера волокноосаждения, узел приготовления и подачи разогретого до жидкого состояния битума, уплотняющие устройства, камеры тепловой обработки и охлаждения, ножи продольной и поперечной резки ковра, упаковочный узел.

При производстве мягких плит тепловой обработки не требуется, по выходе из камеры волокноосаждения они могут быть разрезаны и скатаны в рулон с бумажной обкладкой. При получении полужестких плит минераловатный ковер дополнительно подпрессовывается и проходит обработку дымовыми газами при температуре 200°С.

Жесткие плиты на битумном связующем (минеральная пробка) изготавливаются из приготовленных в смесителях гидромасс путем формования в вакуум-фильтр-прессах с последующей обработкой в туннельных сушилках при температуре 150-200°С. В состав гидромасс входят предварительно разрыхленная минеральная вата и битумное связующее, содержащее в качестве эмульгаторов диатомит, трепел, глину и др.

Мягкие, полужесткие и жесткие плиты на синтетическом связующем изготавливают на конвейерных линиях с применением чаще всего в качестве связующих фенолоспиртов, которые вводятся методом полива или диспергирования. Тепловая обработка изделий проводится в конвейерной сушилке путем продувки горячего теплоносителя через минераловатный слой и занимает 4-18 минут. Температура в начале процесса составляет 250°С, а после удаления влаги из изделий снижается до 180°С. Камера имеет два перфорированных конвейера (нижний и верхний), между которыми находится минераловатный ковер. Перед камерой или в ее начале устанавливаются подпрессовочные валки.

Плиты повышенной жесткости на синтетическом связующем изготавливаются способами:

• ленточного формования;
• горячего прессования;
• мокрым способом на конвейерной линии.

При производстве плит мокрым способом минераловатный ковер на выходе из камеры волокноосаждения разрезают на полосы шириной 0,2-0,3 м, которые подают в смеситель непрерывного действия. Полученной гидромассой заполняют бункер раскладчика, из которого она поступает на сетчатый транспортер, подпрессовывается верхним формующим транспортером, колибруется валком и подвергается вакуум-обработке для удаления излишка связующего. После тепловой обработки дымовыми газами с температурой до 230°С ковер разрезается на изделия.

Плиты на синтетическом связующем с вертикально-ориентированным волокном выпускаются в экспериментальном порядке на установке производительностью 60-75 тыс. м³ в год.

Для изготовления таких изделий минераловатный ковер, содержащий связующее, разрезается продольно и поперечно на заготовки размером 100×100 см, которым заполняются формы карусельной установки с одновременной подпрессовкой до размера 100х100х100 см. После этого осуществляется окончательное прессование полученного куба и продувка его горячим воздухом с температурой 180-200°С. Выпрессованный из формы куб разрезается на изделия поперек волокон. В результате вертикальной ориентации волокон прочность изделий увеличивается не менее, чем в 3 раза.

Цилиндры, полуцилиндры, сегменты получают с применением синтетических связующих методами проката, фрезерования из плит, горячего прессования в матрицах, а также способом навивки минераловатного слоя на специальных станках на перфорированные металлические скалки, которые после уплотнения и калибровки слоя прогревают в сушильных стеллажах при температуре 170-180°С. После тепловой обработки цилиндры разрезают и упаковывают в ящики.

Плиты на крахмальном связующем (акминит, акмигран) используют для устройства подвесных потолков в зданиях с относительной влажностью воздуха, не превышающей 70%. Они могут выпускаться мокрым способом (акминит), но в России более распространен полусухой способ (акмигран) как более экономичный и технологически простой. При производстве плит акмигран технологический процесс включает:

• подготовку сырьевых компонентов, которая заключается в грануляции ваты и приготовлении крахмально-каолинового связующего;
• приготовление формовочной массы в лопастных смесителях непрерывного действия;
• формование заготовок на ленте конвейера или в формах-поддонах с обязательной подпрессовкой массы;
• термообработку в туннельных сушилках при температуре 160-170°С в течение 16-24 часов;
• раскрой заготовок на плиты, механическую обработку и окраску поверхностей.

Минераловатные смеси для мастичной изоляции представляют собой материал, содержащий гранулированную вату, портландцемент, глиноземистый цемент, бентонитовую глину и иногда асбест. Смеси приготавливают в закрытых барабанах-смесителях и непосредственно перед нанесением на изолируемую поверхность затворяют водой в количестве 150-100% от массы сухих составляющих.

Изделия из минеральной и стеклянной ваты широко используют для тепловой изоляции строительных конструкций зданий различного назначения, а также в качестве изоляционного материала тепловых установок, промышленного оборудования и трубопроводов в диапазоне температур от -100° до +600°С.

Таблица 1. Виды и свойства минераловатных стекловолокнистых изделий