Минеральные волокна

Лубяные волокна

• Лен является одним из самых старых текстильных волокон, но его использование уменьшилось с момента изобретения вращающегося механизма для получения хлопка.
• Волокна рами имеют длину от 10 до 15 см. Волокна белее и мягче льна. Рами плохо принимает красители, если только он не подвергается сухой чистке. Хотя натуральное волокно рами сильное, однако оно не обладает устойчивостью, эластичностью и потенциалом удлинения. Волокна рами устойчивы к плесени, насекомым и усадке. Они используются для одежды, оконных драпировок, веревок, бумаги и столового и постельного белья.
• Пеньковая конопля похожа на лен. Волокна имеют длину от 10 до 40 см. Конопля оказывает малое воздействие на окружающую среду: она не требует пестицидов. Она вырабатывает на 250% больше волокна, чем хлопок, и на 600% больше волокна, чем лен, на одном и том же участке земли. Растения конопли можно использовать для извлечения цинка и ртутных загрязнителей из почвы. Конопля используется для веревок, одежды и бумаги. Наркоманы готовы платить чрезмерную цену за одежду из конопли, потому что она связана с марихуаной.
• Джут является одним из самых дешевых и одним из самых слабых целлюлозных волокон. У джута низкая эластичность, удлинение, устойчивость к солнечному свету, устойчивость к плесени и стойкость к цвету. Он используется для производства сахарных и кофейных мешков, коврового покрытия, веревок и настенных покрытий. Мешковина делается из джута.

Листовые волокна

• Волокна «пайна» получают из листьев растения ананаса. Они используются для изготовления легких, чистых, жестких тканей для одежды, сумок и столового белья. Пайна также используется для изготовления матов.
• Абака является членом семьи банановых деревьев. Волокна грубые и очень длинные (до полметра). Это прочное, долговечное и гибкое волокно, используемое для веревок, напольных ковриков, столового белья, одежды и плетеной мебели.

Требования к покрытию

1. ТРЕБОВАНИЯ К ПОКРЫТИЮ

1.1. Покрытие следует применять для огнезащиты конструкций, эксплуатируемых внутри помещений с неагрессивной средой и относительной влажностью воздуха не более 75%.

1.2. Материалы для приготовления состава покрытия, а также технология его нанесения на конструкции должны удовлетворять требованиям, приведенным в обязательном приложении.

1.3. Пределы огнестойкости стальных конструкций в зависимости от толщины слоя покрытия приведены в табл.1.

Таблица 1

1.4. Предельное отклонение толщины нанесенного слоя покрытия от проектной в сторону уменьшения не должно превышать 5%.

1.5. Покрытие не должно иметь трещин, отслоений, вздутий.

1.6. Основные физико-механические показатели покрытия должны соответствовать приведенным в табл.2.

Таблица 2

1.7. Покрытие состоит из следующих компонентов: гранулированного минерального волокна, жидкого стекла и нефелинового антипирена.

1.8. Расход компонентов на 1 мпокрытия с учетом производственных потерь приведен в табл.3.

Таблица 3

1.9. Компонент покрытия – гранулированное минеральное волокно, изготавливаемое в соответствии с п.2.2 обязательного приложения к настоящему стандарту, влажностью не более 2%.

1.10. Компонент покрытия – калиевое жидкое стекло с модулем 2,6-2,8 по нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке, или натриевое жидкое стекло с модулем 2,6-2,8 по ГОСТ 13078-81.

1.11. Компонент покрытия – нефелиновый антипирен в виде мелкодисперсного порошка по нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке.

1.12. Компоненты покрытия должны поставляться: жидкое стекло – в металлических бочках, минеральное волокно и антипирен – в полиэтиленовых или бумажных мешках, а храниться в соответствии с требованиями нормативно-технической документации, утвержденной в установленном порядке.

Волокнистые наполнители

Базой для такого вида наполнителей являются длинные или короткие элементарные волокна, как гибкие, так и хрупкие. Как правило, волокнистые композиты получают для придание высокомолекулярному соединению особых прочностных свойств. Для этого используют высокопрочные волокна из стекла, углерода (в числе углеродные нановолокна или нанотрубки), бора, полимерные волокна, реже металла, карбидов, нитридов, оксидов и других неорганических соединений. Также применяются органические волокна растительного происхождения, например упомянутое ранее хлопковое волокно.

В составе наполнителей используются рубленые коротко- и длинноволокнистые и непрерывные волокна. Ввиду этого волокнистый композит может обладать свойствами похожими на материал с применением дисперсного вида, так и сильно отличаться от последних и иметь резко выраженные армированные или усиленные. При применении рубленых волокон полученные материалы обычно без труда перерабатываются стандартными методами переработки пластмасс, например экструзией и литьем под давлением. При использовании длинноволокнистого наполнителя такие методы не всегда доступны. Применение некоторых видов волокон может повысить механические свойства готового композита в десятки и сотни по сравнению с исходным полимером.

Рис.1. Изделие технического назначения из ПА, наполненного стекловолокном

Самым популярным волокнистым наполнителем в области переработки пластмасс является стекловолокно. В промышленности выпускается много различных марок стеклянных волокон, которые различаются по геометрии, химсоставу и прочностным характеристикам, однако в большинстве своем они достаточно доступны по стоимости. Стекловолокно используется почти со всеми крупнотоннажными термопластичными пластиками, например полиамидом, полиэтиленом, полипропиленом, поликарбонатом, поливинилхлоридом и т.д.  При этом стекловолокно также активно применяется для усиления термореактивных полимеров, например материалов на основе эпоксидных и фенолформальдегидных смол, ненасыщенных полиэфиров и т.д.

Термопласты обычно наполняют до 40% стекловолокна, реже до 70%. Реактопласты наполняют стекловолокном в количестве до 80%. Стекловолокно имеет и недоставки – это его высокая хрупкость и снижающие адгезию к полимерной матрице аппретирующие покрытия, применяющиеся при производстве волокна.

Текст

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСоциалистическихРеспублик 947112(088.8) Дата опубликования описания 30,07,82 ФС, 10, Гоберис, О, Н. Нупьман, Б, В, Лужа; Б,;Б. Пиктис,Н. И, Пятигорская, Н, Г. Самойлова, В, К, Ящни Г. П. ПРоскУРинзВсесоюзный научно-исследовательский институт”теплоизоля 4 яциных и акустических строительных материалов и изделий и Научноисследовательский институт строительных материалов и изделий(54) МИНЕРЛЛЫ 1 ОЕ ВОЛОКНО ГеОз Гео МО Сао МО КО Недостатком 0,8 -120,1-4,00,5-1,08-204,5-210,1-55известных составов явпяИзобретение относится к производству теппоизопяционных материалов, а именно к составам дпя изготовления минерального волокна из силикатного расплава,Известен состав стекла дпя изготовления минерального волокна .1 , включаюший, мас,%:5 01 44,5-48,0 АСОз 7,0-10,0 Сао 17,0-32,0 М 00 2,0-4,0Гео 0,3-1,1Ге аО 0,06-0,1 9Мт 0 6,0-1 9,0ИО 0,5-1,5Т 0 0,1-1,0Гя О 0,05-0,0 ОНаиболее близким к предлагаемому является минеральное волокно 21, вкпючаюшее, мас,%:50 27-61Ае 2 о, 8-23Т 02 О; 30 ются высокая температура плавления шихты 1250-1400 С, а также недостаточновысокая химическая стойкость полученного из него волокна-модуль киспотности(Мк) 1,6-2,38, Кроме того, минеральное волокно изготавливают цз двух нпиболее компонентов шихты, что удорожает шихтоподготсвитепьные отделения, снижает гомогенность расплава и качествоминераловатных изделий. Иепь изобретения – снижение температуры плавления, повышение химической гостойкости н снижение себестоимости.Гоставле нная це пь дости гас тся тем,что минеральное волокно вкп июшее 50, АЕ.О .Г Г, Г Л;м,3 04711 СаО, МО, ЙО дополнительно содержит РО при следующем соотношении компо, нентов, вес,%2ИОа 41,8 45,0АбкО 6,2-14,7Т О 1,7-3,4РегОЭ 5,9-17,0ГеО 13,2-14,4Ми О 0,08-0,2СаО 4,3-7,8 омр 8,5-13,11,1-2,8Р О 0,3-2,1Конкретные составы минерального волокна и их свойства приведены в таблице. и,Юля получения расплавов используют шлам коренных руд,.в частности сильно- магнитной фракции коренной руды и маг- нитной фракции коренной руды.Способ получения расплава дпя изготовления силикатных волокон осуществляется следующим образом. Берут один из составов, подсушевают его в сушнпьыом 2 4барабане до влажности 3-5% и прй помощи поршневого или шнекового загрузчика подают в варочную зону ванной Мчи.Использование отходов обогащения коренных,титановых руд позволит получить минеральное волокно повышенной химической стойкости. Пониженная температура плавления отходов обогащения коренных титановых руд обеспечит проведение технологических процессов плавления при сниженных температурах в рабочем пространстве печи. Это позволит снизить удельный расход тепла на получение 1 кг расплава, а также увеличить межремонтный период работы плавильных агрегатов, так как коррозия огнеупорных материапов снижается при снижении температуры расплава.Экономический эффект, получаемый при использовании расплава, можно рассчитать по снижению расхода топлива на 15% и капитальных вложений на оборудование отделения подготовки шихты.фермула Минеральное волокно, включающее 10 й, А 10 Т 10, ГеО, РеО, МиО, СаО, МО, ИО, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью снижения температуры плавления, повышения химической стойкости и снщкения себестоимости, оно дополнительно содержит Р 0 при следующем соотношении компонентов, вес.%: 1 О%0 41,8-45,0АВО 6,2-1 4,7Т, Оя

1,7-3,4 7 947112 8изобрете ния ЕеО 5,9 17,ОРеО 1 3,2-14,4МиО ( ),08-0,2СаО 4,3-7,83 Р 8,5-13, 11, 1-2,80,3-2,1Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМо 581104, кл, С 03 С 13/00, 1976,2

Авторское свидетельство СССРМо 649670, кл, С 03 С 13/00, 1977.Составитель И, Ильиных Редактор В, Петраш Техред Т,фанта Корректор Е. Рошко Заказ 5515/35 Тираж 508 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по репам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП “Патент”, г, Ужгород, ул, Проектная, 4

Смотреть

Базальтовые супертонкие и тонкие штапельные волокна. Области применения.

Благодаря низкой себестоимости производства материалы из базальтовых штапельных тонких волокон имеют широкое применение.

Промышленное гражданское строительство – теплоизоляция ограждающих конструкций, перекрытий, крыш, фасадное утепление зданий.Системы противопожарной защиты зданий, сооружений металлоконструкций.Теплоизоляция паропроводов и теплотрасс. Теплоизоляция в промышленности – печи и термическое оборудование.

Благодаря низкой себестоимости производства материалы из базальтовых штапельных тонких волокон имеют широкое применение.

Применение базальтового супертонкого волокна и материалов БСТВ

Энергетика – атомные, тепловые электростанции, турбины, теплоцентрали, паровые котлы, теплотрассы; тепло и звукоизоляция термического оборудования.

Противопожарные материалы систем противопожарной защиты: брандмауэры, защита ответственных металлоконструкций, противопожарные двери, кабельные проходки и др.

Производство керамики, фарфора, строительных материалов – теплоизоляция печей и оборудования при производстве керамических и фарфоровых изделий (посуды, ваз, сантехнических изделий и др.), печи для производства кирпича, керамической плитки.

Машиностроение – теплоизоляция термического оборудования, нагревательных, закалочных печей, тепловых магистралей.

Авиационная промышленность – теплозвукоизолирующие маты, обшитые гидроизолирующей тканью для теплозвукоизоляции двигателей и фюзеляжа. В космических кораблях «Союз» использовалось  БСТВ. Материалы подтвердили высокое качество.  

Судостроение – теплоизоляционные плиты на неорганическом связующем для теплозвукоизоляции судовых установок, оборудования, корпусов кораблей, переборок.

Криогенная техника и оборудование – утеплительные материалы при производстве сжиженных газов, жидкого кислорода и др.

Металлургия – материалы для теплоизоляции различных видов технологических печей и термического оборудования, регенераторов, рекуператоров, трубопроводов, коммуникаций.

Химическая и нефтехимическая промышленность – теплоизоляция термического оборудования, нагревательных печей, сушильных камер, паровых котлов, паропроводов, теплотрасс; негорючие, огнестойкие материалы для противопожарной защиты оборудования и объектов.

Производство строительных материалов и конструкций – утепленные панели для сборных домов и конструкций, перекрытий; подвесные потолки, противопожарные переборки, брандмауэры, огнестойкие двери, строительные пластики.

Фильтры. БСТВ широко применяется для производства фильтровальных материалов и изделий, фильтров тонкой очистки воздушных и жидких сред, высокотемпературных фильтров. БСТВ, произведенное при температуре 1400 – 1500°С, является идеальным материалом для гидропоники при выращивании бактериальных культур, рассады растений и др.

Бытовая техника – теплоизоляция газовых и электрических плит, духовок, электрических печей.

См. также:Технологии и оборудование производства супертонкого базальтового волокнаТехнологическое оборудование производства теплоизоляционных плит

Предыдущая – Следующая >>

Сфера применения

Для изготовления минваты используется расплав стекла, доменных шлаков, горных пород вулканического происхождения. При помощи центрифуги из расплава получают волокна, которые смешивают со связующим веществом синтетического происхождения. Из получившейся массы формуют плиты минераловатные, которые различаются по размерам, плотности и жесткости.

Теплоизоляционные плиты из минеральных волокон применяются для тепло- и шумоизоляции:

• перекрытий;
• скатных и плоских крыш;
• кровель из трехслойных панелей;
• полов;
• потолков;
• перегородок;
• трехслойных стен облегченного типа из блочных материалов (минвата закладывается в середину конструкции);
• каркасных стен;
• фасадов (при утеплении под штукатурку и в составе вентилируемых навесных фасадов).

Пример пирога стены с применением минваты

Характеристики тканных наполнителей для полимерных композиционных материалов

Характерным параметром для описания тканых материалов является ее плотность, которая характеризует количество нитей на единицу ширины (по основе) или длины (по утку) ткани. Плотность ткани характеризует частоту расположения нитей в ткани. Чем дальше расположены нити одна от другой, тем плотность меньше, т. е. ткань реже. Чем ближе расположены нити одна к другой, тем плотность больше, т. е. ткань плотнее.

Толщина ткани зависит от толщины нитей или от номера пряжи, из которой она выработана, и от ее строения. Толщина колеблется от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров.

Физико-механические свойства ткани характеризуются разрушающим напряжением и удлинением. Разрушающую нагрузку, предел прочности определяют как по основе, так и по утку. Удлинение – увеличение длины образца при действии на него растягивающей нагрузки. Обычно удлинение выражается в процентах от начальной длины образца.

Определение механических характеристик волокнистых наполнителей (нитей, жгутов, тканей) проводят по ГОСТ 6943.10–79

Неуравновешенность тканых наполнителей

Ткани саржевого и сатинового переплетения неуравновешены по рисунку переплетения, так как на одной поверхности полотнища (лицевой стороне), например, в направлении основы, преобладают прямолинейные нити основы, на противоположной поверхности (изнаночной стороне) в том же направлении – поперечные уточные нити. Если ткань такой структуры пропитать связующим и отпрессовать из нее однослойную пластинку, то она после охлаждения и извлечения из под плит пресса изогнется, так как лицевая и изнаночная стороны пластинки имеют различные термоупругие свойства.

Для тканей любого переплетения, изготовленных из сильно крученых нитей, характерна неуравновешенность по крутке. Крутящие моменты, заложенные в каждую нить, вызывают закручивание ткани и приводят к потере плоскостности тонкостенных пластинок, изготовленных из материалов, наполненных такими тканями.

Деформационные  характеристики тканых наполнителей

Тканые наполнители являются упругими пористыми материалами. При формовании наполнитель подвергается деформированию, при этом изменяется толщина пакета, его пористость, а в волокнах накапливаются упругие деформации и соответствующие им напряжения. Поэтому для получения изделий определенных размеров и монолитного материала с заданным соотношением компонентов необходимо знать о деформационных свойствах наполнителя.

Основной деформационной характеристикой тканых наполнителей является эффективная жесткость, которая зависит от типа использованных для изготовления тканей волокон и порядка их организации. Эффективную жесткость определяют при растяжении наполнителей в направлении основы или утка, а также при сжатии перпендикулярно плоскости наполнителя. Чаще всего величину жесткости определяют по экспериментальному графику давление–толщина. По данной деформационной кривой можно определить изменение пористости материала при увеличении давления.

Способность к пропитке тканых наполнителей

Важнейшей особенностью листовых и объемных наполнителей, в первую очередь тканей, является резко выраженная зависимость их способности к пропитке и смачиванию жидкими композициями от текстуры и направления в плоскости (по утку или основе).

Кювета для определения смачиваемости тканных наполнителей

Рисунок 2: Кювета для определения смачиваемости наполнителя:

1 – кювета;2 – полоски наполнителя; 3 – связующее; 4 – крышка кюветы; 5 –уплотнительная прокладка;

 Способность к смачиванию характеризуется предельной высотой поднятия жидкости по наполнителю и временем достижения предельной высоты.

Другие виды наполнителей

Прочие виды рассматриваемых добавок для полимеров применяются реже. Тканые наполнители состоят в основном из стеклянных, хлопчатобумажных и углеродных тканей. Они применяются для изготовления высокопрочных пластиков с анизотропными свойствами. Тканые наполнители чаще всего сочетают с термореактивными полимерами. Связующим для таких пластиков могут быть эпоксидные олигомеры, ненасыщенные полиэфиры, но может быть и полиамид. Количество наполнителя в таком композите достигает 40-85%.

Рис. 2. Декоративный слоистый пластик

Также применяются нетканые наполнители, которые нельзя отнести к волокнистым или дисперсным.  К ним относятся различные сетки, картон, бумага, войлочные маты, и пр. Как правило эти материалы пропитывают растворами связующего (чаще всего реактопластов). Затем полученный композит сушат для испарения растворителя и перерабатывают в готовую продукцию методом холодного прессования. Таким образом производят слоистые пластики. Метод был популярен в 20-м веке, однако в последние годы уступает более производительным технологиям переработки пластмасс, таким как экструзия.

Минеральное волокно

Минеральное волокно изгшилляют в основном путем раздува расплава горных пород ли шлаков паром или сжатым воздухом, а также центробежни-дутьевым методом. Стеклянное волокно является разновидностью минерального волокна. Стеклянные волокна обычно длиннее и тоньше волокон минеральной ваты, а Содержание корольков значительно меньше.
 

Минеральные волокна ( вату) получают из расплавов горных пород ( базальта, перлита, андезита, гранита и др.) или из доменных шкалов. Волокна имеют стеклообразное состояние. Длина отдельных штапельных волокон составляет от 2 до 60 мм. Диаметр минеральных волокон может составлять в зависимости от качества от 2 до 50 мкм. Содержание неволокнистых включений – корольков должно быть ограничено.
 

Минеральные волокна – асбест, стеклянное и металлическое волокно – применяются преимущественно для технических целей, например, для несгораемых тканей, и реже – для бытовых изделий.
 

Асбест – минеральное волокно, применяющееся в виде размолотого порошка шестого и седьмого сортов, придает армирующие свойства битуму. Мастика с асбестом не стекает при нанесении ее на трубу. Недостатком наполнителя из асбеста является трудность равномерного ( его распределения в общей массе битума. Поэтому при изготовлении мастики с асбестом необходимо производить хо – – рошее перемешивание.
 

Асбест – минеральное волокно, применяемое в виде размолотого порошка ( пыли), придает армирующие свойства битуму. Мастика с асбестом не стекает при нанесении ее на трубу.
 

Процесс получения минерального волокна из силикатного расплава состоит в превращении струи расплава в тонкие минеральные волокна.
 

Процесс получения минерального волокна из силикатного расплава состоит в превращении струи расплава в тонкие минеральные волокна путем распыления струи паром, сжатым воздухом, газом или использования центробежной силы вращающегося диска, на который падает струя силикатного расплава. Сырье для изготовления минеральной ваты должно содержать минимальное количество соединений железа, серы и марганца.
 

При образовании минерального волокна кроме вязкости силикатного расплава имеет большое значение его поверхностное натяжение. Для понижения поверхностного натяжения и образования более тонких и длинных волокон вводится небольшое количество парафинового масла, которое обволакивает тончайшей пленкой частички расплава, вытягиваемые в волокна.
 

Процесс получения минерального волокна этим способом состоит в том, что силикатный расплав раздувается газовой струей, имеющей скорость 500 – 600 м / сек и температуру 700 – 800 С. Высокая температура газовой струи по сравнению с паровой ( 160 – 170 С) создает лучшие условия для вытягивания волокон.
 

Встречающиеся в природе минеральные волокна типа асбеста существуют в виде поликристаллической структуры, которая имеет склонность расщепляться в продольной плоскости, образуя более тонкие волокна с более высоким соотношением длина / толщина, токсичность которых потенциально более высока. Огромное большинство искусственных волокон имеет некристаллическую или аморфную структуру и расщепляется перпендикулярно продольной плоскости на более короткие волокна.
 

Центробежный способ получения минерального волокна относится к 1940 – 1943 гг. и основан на использовании центробежной силы вращающегося диска, на который падает струя силикатного расплава.
 

Одной из разновидностей минерального волокна является базальтовое волокно, производство которого освоено сравнительно недавно. Базальтовое волокно отличается весьма малым диаметром волокон, малой объемной массой и теплопроводностью, более высокой эластичностью по сравнению с обычной минеральной ватой. Основным сырьем для него служат породы габбро-базальтового типа, химический состав которых близок к составу шихт для производства минеральной ваты.
 

Технологический процесс получения минерального волокна из силикатного расплава состоит в превращении струи расплава в тонкие минеральные волокна. Существуют три способа получения минерального волокна: дутьевой, центробежный и комбинированный.