Асбесты и материалы на их основе

Асбесты это группа минералов волокнистого строения. Наиболее распространенным является хризолит, представляющий собой магнийсиликатные соединения общей формулы 3MgO∙3SiО₂∙2Н₂О или Н₄Mg₃Si₂О₉. Данные минералы залегают в каменной породе в виде жил, состоящих из параллельных друг другу волокон. Длина волокна, равная толщине жил, колеблется от десятых долей миллиметра до нескольких сантиметров; чем длиннее волокно, тем выше сорт асбеста и тем он дороже. Длинноволокнистый асбест встречается в природе сравнительно редко. При добыче минералов особо длинное волокно выбирают вручную во избежание его повреждения; основная масса коротковолокнистого асбеста извлекается механизированным путем. В нашей стране имеются значительные месторождения этих минералов, в частности на Урале.

Преимуществом асбеста перед волокнистыми органическими материалами является высокая нагревостойкость и прочность. Он хорошо впитывает влагу и отдает ее при нагревании. При 400 - 500 °С из минерала удаляется кристаллизационная вода, изменяется его структура и сильно снижается механическая прочность. Термостойкость асбеста при длительном нагреве составляет 500 °С и 700 °С - кратковременном. Температура плавления выше 1150 °С. Предел прочности при растяжении достигает 30 - 40 МПа. Асбест обладает хорошей гигроскопичностью, которая уменьшается при пропитке смолами, битумами и т. п. Хризолитовый асбестовый минерал растворяется в кислотах, даже слабых; но некоторые, сравнительно редкие виды асбестов имеют повышенную кислотостойкость. В асбесте часто встречаются различные примеси, в частности соединения железа. Высокая концентрация магнетита Fe₃O₄ является вредной. «Распущенным» называется асбест, в котором волокна деформированы и перепутаны между собой. Из асбеста производят пряжу, шнуры, ленты, ткани, бумаги, картоны и другие изделия. Они сравнительно грубые, жесткие и толстые по сравнению с аналогичными материалами из органических волокон. Толщина лент при ширине равной 25, 27 и 30 мм составляет соответственно 0,4 - 0,5 мм; тканей - 1,6 - 2,9 мм и бумаги - 0,2 - 1,0 мм. Шнуры асбестовые выпускаются трех типов: простые (до 250 – 500 °С), магнезиальные (350 °С) и пуховые (200 - 500 °С). Они применяются для защиты горячих трубопроводов малых диаметров, фасонных частей и вибрирующих участков различных систем. Изоляция из шнуров легко демонтируется. Диаметр шнуров составляет от 1 до 30 мм. Ткань изготавливается из асбестовых нитей на ткацких станках. Марки AT-1 - АТ-9, толщина 1,5 - 3,5 мм, допустимая рабочая температура лежит в интервале 250 - 500 °С. Ткань используется в качестве теплоизоляционного и прокладочного материала для фланцев арматуры и оборудования, сальниковых компенсаторов и в качестве оплетки изоляционных матрацев. Асбестовый картон представляет собой огнестойкий листовой материал из хризолитового асбеста. Он применяется в качестве температуростойких прокладок, для уплотнения фланцевых соединений, теплоизоляции арматуры поверхностей до 600 °С, выпускается двух типов марок общего назначения (КАОН-1 и КАОН-2) в виде листов толщиной 2-10мм. Картон в сухом состоянии ломкий. Перед укладкой на криволинейные поверхности его следует увлажнить.

Асбозурит (асбестодиатомит) на 70 - 85 % состоит из диатомитового порошка и 30 - 15 % распушенного асбеста. Его допустимая выдерживаемая температура равна 900 °С. Он используется в виде мастичной изоляции сложных поверхностей, где необходима повышенная прочность, а также для промазки швов при изоляции трубопроводов.

Совелит это порошкообразный теплоизоляционный материал, изготавливаемый из смеси углекислых солей магния и кальция (80 %) и распушенного асбеста (20 %). Его предельная рабочая температура равна 500 °С. Он поставляется в виде скорлуп, сегментов и плит. Совелит используют как наполнитель теплоизоляционных матрацев, в растворе в качестве мастичной изоляции.

Ньювель (магнезия) представляет собой сыпучий теплоизоляционный материал углекислой магнезии (85 %) и распушенного асбеста (15 %). Предельная температура равна 330 °С. Он применяется как заполнитель теплоизоляционных матрацев и для мастичной изоляции.

Вулканитовые изделия на основе диатомита (60 %), извести (20 %) и асбеста (20 %) производят посредством формования, автоклавной обработки и сушки. Выпускаются плоские и лекальные плиты, скорлупы и сегменты для изоляции горячих поверхностей с температурой не выше 600 °С.

Вермикулит вспученный это порошкообразный зернистый материал чешуйчатого строения. Он получается в результате обжига природных гидратированных слюд (K₂O∙3Al₂O₃∙6SiO₂∙2H₂O или H₄K₂Al₆Si₆O₂₄). Асбестовермикулитовые изделия производят формованием из вспученного вермикулита, асбеста и связующих веществ и последующим высушиванием (плиты, скорлупы, сегменты). Предельная рабочая температура достигает не более 600 °С.

Перлитоцементные изделия вырабатывают формованием, твердением и сушкой массы из вспученного перлитового песка (карбид железа), асбеста и цемента. Их производят в виде плит, скорлупы и сегментов. Предельная температура, которую они выдерживают, составляет не выше 500 °С.

Паронит представляет собой материал, изготовленный из асбеста, каучука и наполнителей. Его плотность составляет 1,6 - 2,0 г/см³. Его выпускают в виде листов размером 400∙300, 500∙500 мм² и толщиной 0,4 - 6,0 мм. Он выдерживает температуру до 450 °С. Из паронита производят кольца, которые используют в качестве прокладок для фланцевых соединений трубопроводов пара и горячей воды.

Асбестовая бумага и ткань также являются основой слоистых пластиков - асбогетинакса и асботекстолита.

Асботекстолит содержит от 38 до 43 % связующего, остальное асбестовая ткань. Он является конструкционным, фрикционным и термоизоляционным материалом. Наиболее высокой теплостойкостью обладает асботекстолит на кремнийорганическом связующем (300 °С), а механическая прочность выше у фенольных асбопластиков. Такие текстолиты в течение 1 - 4 ч выдерживают температуру от 250 до 500 °С и кратковременно 3000 °С и выше и поэтому применяется в качестве теплозащитного и теплоизоляционного материала. Из них делают лопатки ротационных бензонасосов, фрикционные диски, тормозные колодки.

Еще одним материалом на основе асбеста является асбоцемент, в котором в качестве связующего применяется цемент. В процессе производства распушенное асбестовое волокно смешивают с цементом и водой. При этом под действием воды цемент затвердевает и прочно соединяет волокна асбеста. Полученную массу прессуют при нормальной температуре. Асбоцемент выпускается в виде досок толщиной 4 - 40 мм, труб и фасонных изделий. Он имеет неплохие механические свойства и высокую нагревостойкость, искро- и дугостоек. Для уменьшения гигроскопичности и улучшения электроизоляционных свойств асбоцементные детали пропитывают различными маслами. Перед данной операцией изделия сушат при 150 °С. Пропитка льняным маслом заключается в выдержке в нем при высокой температуре, деталь вынимается только после полного охлаждения. Далее ее прогревают при доступе воздуха и 105 °С для запечки масла. При пропитки битумом асбоцементные изделия выдерживают в его расплаве при 200 °С в течение 1 - 2 ч на миллиметр своей толщины, после чего их вынимают и дают стечь избытку пропитывающего растворителя. Асбоцемент применяют в производстве распределительных досок и щитов, стенок искрогасительных камер и перегородок.