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.

Плиты древесноволокнистые применяют для тепло - и звукоизоляции ограждающих конструкций. Изготовляют их из распущенной древесины или иных растительных волокон – неделовой древесины, отходов, лесоперерабатывающей промышленности, костры, соломы, камыша, хлопчатника. Наибольшее распространение получили древесноволокнистые плиты, получаемые из отходов древесины. Процесс производства изоляционных древесноволокнистых плит состоит из следующих основных операций: дробления и разлома древесного сырья, проклеивания волокнистой массы, формования и тепловой обработки. Для уменьшения сгораемости древесноволокнистые плиты пропитывают специальными огнезащитными составами - антипиренами, а для придания водостойкости в состав волокнистой массы вводят парафиновые, смоляные, масляные и другие эмульсии.

Изоляционные древесноволокнистые плиты имеют объемную массу 250 , предел прочности на изгиб - 1,2 МПа и коэффициент теплопроводности – не более 0,07 Вт/(м·°С), длину 1200-3000, ширину 1200-1600 и толщину 8-25 мм. Наряду с изоляционными применяют плиты изоляционно-отделочные, имеющие лицевую поверхность, окрашенную или подготовленную к окраске.

Камышитовые плиты, или просто камышит, применяют для теплоизоляции ограждающих конструкций зданий HI класса, при постройке малоэтажных жилых домов, небольших производственных помещений, в сельскохозяйственном строительстве. Это теплоизоляционный материал , спрессованный из стеблей камыша в виде плит, которые затем скрепляются стальной оцинкованной проволокой. Для изготовления камышитовых плит используются зрелые однолетние стебли обыкновенного тростника. Наилучшими являются стебли диаметром 7-15 мм, так как они хорошо прессуются. Помимо обыкновенного тростника может быть использован камыш озерный, рогоз и другие растения. Заготовку стеблей этих растений следует делать в осенне-зимний период. Прессование плит осуществляют на специальных прессах. В зависимости от расположения стеблей камыша различают плиты с поперечным (вдоль короткой стороны плит) и продольным расположением стеблей. По объемной массе плиты различают трех марок: 175, 200, 250 с пределом прочности на изгиб – не менее 0,18-0,5 МПа, коэффициентом теплопроводности – 0,06-0,09 МПа, влажностью - не более 18% по массе. Камышитовые плиты производят длиной 2400-2800, шириной 550-1500 и толщиной 30-100 мм.

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 торфяной массы с добавками (или без них) и с последующей сушкой при температуре 120-150°С. В зависимости от начальной влажности торфяной массы различают два способа изготовления плит: мокрый (влажность 90-95%) 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 плитыпо объемной массе делят на М70 и 220 с пределом прочности на изгиб – 0,3 МПа, коэффициентом теплопроводности в сухом состоянии 0,06 Вт/(м·°С), влажностью не более 15%. Цементно- фибролитовые плиты представляют собой теплоизоляционный и теплоизоляционно-конструктивный материал, полученный из затвердевшей смеси ПЦ, воды и древесной шерсти. Древесная шерсть выполняет в фибролите роль армирующего каркаса. По внешнему виду тонкие древесные стружки длиной до 500, шириной 4-7, 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 конструктивного – до 0,4 МПа. После формования плиты пропаривают в течении 24 часов при температуре 30-35°С. По объемной массе цементно-фибролитовые плиты делят на М300,350,400 и 500 с пределом прочности при изгибе соответственно не менее 0,4; 0,5; 0,7; и 1,2 МПа, коэффициентом теплопроводности – 0,09-0,15 Вт/(м·°С), водопоглощением не более 20%. Длина плит 2000-2400, ширина 500-550, толщина 50,75,100 мм.

Фибролитовые плитына ПЦ применяют в качестве теплоизоляционного, теплоизоляционно-конструктивного и акустического материала для стен, перегородок, перекрытий и покрытий зданий. Фибролитовые плиты получают также формованием и тепловой обработкой (или без нее) органического коротковолокнистого сырья. В качестве такого сырья может быть использована дробленая станочная стружка или щепа, сечка соломы или камыша, опилки, костра и др. Вторым компонентом при изготовлении фибролитовых плит является портландцемент. Объемная масса в сухом состоянии составляет 500 , предел теплопроводности в сухом состоянии – не более 0,12 Вт/(м·°С), влажность – не более 20% по массе. Плиты формуют длиной и шириной 500,600 и 700 мм, толщиной 50,60 и 70 мм.

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, растущего в Дальневосточном крае, в Амурской области и на Сахалине. Пробка вследствие высокой пористости и наличия смолистых веществ является одним из наилучших теплоизоляционных материалов. Из неё изготовляют плиты, скорлупы и сегменты. Пробковые теплоизоляционные материалы и изделия могут быть изготовлены с добавкой органического связующего (органического клея, желатины, битума, смол и т.п.) и без него. В первом случае пробковую крупу, покрытую тонким слоем органического клеящего вещества, спрессовывают в виде плит, имеющих длину 500-1000, ширину 500 и толщину 20-80 мм. Такие плиты называют «импрегнированными». Во втором случае плиты изготовляют таких же размеров с запрессовкой пробковой крупы под давлением 0,7 МПа, но без связующих добавок, путем термической обработки при температуре 250-300°С. При этом происходит возгонка смолистых веществ, содержащихся в пробке, вследствие чего пробковая крупа спекается в монолитную массу. Плиты, полученные по второму способу, известны под названием «экспанзита». Остывшие после горячего прессования плиты распиливают на требуемые размеры. Пробковые теплоизоляционные материалы и изделия по объемной массе в сухом состоянии делят на М 150-350 с пределом прочности при изгибе соответственно 0,15-0,25 МПа, коэффициентом теплопроводности в сухом состоянии при температуре 25°С - 0,05-0,09 Вт/(м·°С). К положительным свойствам плит следует отнести также то, что они не горят, с трудом тлеют, не подвержены заражению домовым грибком и не разрушаются грызунами. Пробковые материалы упаковывают в клетки объемом 0,25-0,5 и хранят в сухом закрытом помещении, а перевозят в крытых вагонах.

Теплоизоляционные пенопласты. Теплоизоляционные материалы на основе полимеров в виде газонаполненных пластмасс и изделий, а также минераловатных и стекловатных изделий производят 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 материалом. Теплоизоляционные материалы из пластмасс по виду применяемых для их изготовления полимеров делят на: полистирольные – пористые пластмассы на основе суспензионного (бисерного) или эмульсионного полистирола; поливинилхлорида; фенольные – пористые пластмассы на основе формальдегида. Поризация полимеров основана на применении специальных веществ, интенсивно выделяющих газы и вспучивающих размягченный 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 , азодниитриллы, эфиры азодикарбоновой кислоты, выделяющие смесь абиетиновой кислоты с углекислым кальцием, выделяющая . 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 способомтонкоизмельченный 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 нагревается 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 объемной массе в сухом состоянии делят на М25 и М35 с пределом прочности на изгиб не менее 0,1-0,2 МПа, коэффициентом теплопроводности – 0,04 Вт/(м·°С), влажностью не более 2% по массе. Такие же изделия на эмульсионном полистироле по объемной массе имеют М50-М200 предел прочности на изгиб соответственно не менее 1,0-7,5 МПа, коэффициент теплопроводности не более 0,04-0,05 , влажность не более 1% по массе. Плиты из пористых пластмасс изготовляют длиной 500-1000, шириной 400-700, толщиной 25-80 мм.

Наиболее распространенными теплоизоляционными материалами из пластмасс являются полистирольный поропласт, отпора 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 является его низкая объемная масса и малый коэффициент теплопроводности. Полистирольный поропласт выпускают в виде плит или различных фасонных изделий. Полистирольный поропласт производят объемной массой до 60 , прочностью на 10%-ное сжатие – до 25 МПа и коэффициентом теплопроводности 0,03-0,04 Вт/(м·°С). Наиболее распространенный размер плит 900×650×100 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 с введением парообразующих и других добавок.

Полиэфирный полимеры – это большая группа искусственных полимеров, получаемых при помощи конденсации многоатомных спиртов (гликоля, глицерина, пентаэритрита и др.) и главным образом двухосновных кислот- фталевой, малеиновой и др. Для повышения эластичности изготовляемых изделий во время конденсации многоатомных спиртов и двухосновных кислот приготовляют жирные кислоты или растительные масла. По объемной массе в сухом состоянии маты из пористого полиуретана делят на М35 и М50, коэффициент теплопроводности в сухом состоянии 0,04 Вт/(м·°С), влажность 1% по массе. На основе пористого полиуретана выпускают также твердые и мягкие плиты объемной массы 30-150 , и коэффициентом теплопроводности 0,022-0,03 Вт/(м·°С). Маты из пористого полиуретана изготовляют в виде плит длиной 2000, шириной 1000, толщиной 30-60 мм. Мипора представляет собой пористый материал, получаемый на основе мочевино-формальдегидного полимера. Сырьем для производства мипоры является мочевино-формальдегидный полимер и 10%-ный раствор сульфопафтеновых кислот (контакт Петрова), а также огнезащитные добавки (раствор фосфорно-кислого 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 мочевино-формальдегидного 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 часа. Полученные блоки направляют на 60-80 часов в сушила с температурой 30-50°С. Мипору выпускают в виде блоков объемом не менее 0,005 , пределом прочности при сжатии 0,5-0,7 МПа, удельной ударной вязкостью 0,4 (кг·см)/cм², водопоглощением 0,11% за 24 часа, коэффициентом теплопроводности 0,03 Вт/(м·°С).

Войлок строительный применяют как прокладочный и теплоизоляционный материал для теплоизоляции отдельных мест конструкций (концов балок в каменных стенах, оконных и дверных коробок в наружных стенах, стыков щитов в сборных домах) и поверхностей промышленного оборудования и трубопроводов при температуре до 100°С. Войлок используют для подшивки потолков под штукатурку. Войлок изготовляют в виде штучных изделий прямоугольной формы путем сваливания шерсти, отходов шерстеперерабатывающей и меховой промышленности и других производств и противомольной пропитки. Объемная масса войлока в сухом состоянии 150 коэффициент теплопроводности в сухом состоянии 0,048 Вт/(м·°С), влажность сухого войлока не более 20% по массе. Выпускают войлок в виде полос длиной 1000-2000, шириной 500-2000, толщиной 12 мм. Войлок не горит, но способен тлеть, а также способен поглощать влагу.