2. Неорганічні теплоізоляційні матеріали та вироби.

К неорганічним теплоізоляційним матеріалам відносять мінеральну вату, скловолокно, піноскло, пористі бетони тощо.

Неорганічні матеріали характеризуються низькою теплопровідністю, достатньою вогнестійкістю, низькою гігроскопічністю, стійкістю проти загнивання. Їх застосовують для утеплення будівельних конструкцій, ізоляції гарячих і холодних поверхонь промислового обладнання та трубопроводів.

Найбільше застосовується мінеральна вата завдяки порівняно значній економічності виробництва, зумовленій наявністю доступної сировини, простотою технології. Сировиною є гірські породи: доломіт, вапняк, мергель, базальт, а також шлаки та золи.

Виробництво мінеральної вати складається з двох основних технологічних процесів: отримання силікатного розплаву і перетворення його в тоненькі волокна. Силікатний розплав утворюється в вагранках - шахтних плавильних печах, в які завантажують мінеральну сировину і паливо (кокс). Розплав з температурою 1300-1400⁰С безперервно випускають з нижньої частини печі.

Перетворення розплаву в мінеральне волокно відбувається дуттьовим або відцентровим способом. Сутність дуттьового способу полягає в тому, що на струмінь рідкого розплаву , який витікає з печі, діє струмінь водяної пари чи стислого газу. Центробіжний спосіб базується на використанні центробіжної сили для перетворення струменю розплаву в тоненькі мінеральні волокна товщиною 2-7 мкм і довжиною 2-40 мм.. Отримані волокна осаджуються в камері волокноосадження на стрічку транспортера, яка постійно рухається.

Мінеральна вата – це рихлий матеріал, який складається з тоненьких мінеральних волокон і невеликої кількості склоподібних складових (шариків, циліндрів тощо), які називаються корольками.

Чим менше у ваті корольків, тим вище її якість.

В залежності від густини мінеральна вата поділяється на марки 75. 100, 125, 150. Вона вогнестійка, не піддається гниттю, має невелику гігроскопічність і невисоку теплопровідність.

Мінеральна вата крихка і при її укладанні утворюється багато пилу, тому вату гранулюють, тобто перетворюють в пухкі грудочки – гранули. Їх використовують як теплоізоляційну засипку пустотілих стін і перекриттів.

Здебільшого вату використовують для виготовлення повсті, матів, напівжорстких чи жорстких плит, шкаралуп, сегментів.

Мінеральну повсть випускають листами й рулонами. Для скріплення між собою волокон вату просочують невеликою кіль­кістю синтетичних смол і пресують. Листи й полотнища застосовують для утеплення стін та перекриттів будівель.

Мінеральні мати виготовляють у вигляді килима, який складається із шару вати між двома шарами бітумізованого паперу, склотканини чи металевої сітки. Килим прошивають суворою нит­кою або тонким дротом. Довжина матів до 500 см, ширина 150 см, товщина до 10 см. Середня густина 100...200 кг/м³, коефіцієнт тепло­провідності 0,046...0,058 Вт/(м • К). Мінеральні мати використовують для теплової ізоляції огороджувальних конструкцій будівель, промислового та енергетичного обладнання й трубопроводів.

Мінераловатні напівжорсткі плити виготов­ляють напиленням у шар вати бітуму чи смоли з наступним пресуван­ням та тепловою обробкою для сушіння чи полімеризації. Вироби застосовують для теплової ізоляції будівельних конструкції, промислового обладнання і трубопроводів.

Мінераловатні жорсткі вироби виготовляють із суміші мінеральної вати з бітумною емульсією чи синтетичними смолами. Далі вироби формують, пресують, піддають тепловій обробці для сушіння й полімеризації. Жорсткими плитами утеплюють стіни, перекриття та покриття житло­вих і промислових будівель, холодильників.

Різновидом мінеральної вати є скляна вата. Сировиною для її виробництва є скляний бій або ті самі компоненти, що й для варіння віконного скла. Волокна для вати виготовляють відцентровим чи дуттьовим способами.

Середня густина скляної вати до 125 кг/м³, коефіцієнт теплопровідності до 0,052 Вт/(м • К). На відміну, наприклад, від шлакової вати скляна вата майже не виявляє усадки в теплоізоляційному шарі конструкцій і не руйнується при вібрації, малогігроскопічна, моро­зостійка.

Скловатні мати, напівжорсткі та жорсткі плити, фасонні вироби на синтетичних зв'язках застосовують для теплоізоляції при робочій температурі до 200 °С, а прошивні мати — до 450 °С.

Ніздрювате скло (піноскло) також виробляють із скло-бою з газо утворювачем (подрібненим вапняком). Сировинну суміш засипають у форми і нагрівають в печах до 9000С., при цьому відбувається плавлення частинок і розкладання газоутворювача. Гази, які виділяються спучують скломасу, яка при охолодженні перетворюється в міцний матеріал пористої структури. Ніздрювате скло характеризується водостійкістю, морозостійкістю, хорошим звукопоглинанням, його легко обробляти ріжучим інструментом.

Ніздрювате скло в вигляді плит використовують в будівництві для утеплення стін, перекриттів, дахів і інших частин будинків.

Спучений перліт виробляють дрібненням та наступним випалюванням перліту — гірської породи з групи вулканічних стекол, які містять гідратну воду (3...5 %). Швидке нагрівання до 900... 1200 °С розм'якшує дрібнену породу, вода при цьому переходить у пару й спучує зерна, збільшуючи об'єм у 5—10 разів. Пористість зерен становить 80...90 %. Насипна густина спученого перлітового піску залежно від родовища становить 75...250 кг/м³, а щебеню —до 500 кг/м³. Коефіцієнт теплопровідності 0,046...0,80 Вт/(м • К) при 25 °С.

На основі спученого перлітового піску створюють різні компози­ційні матеріали для теплової ізоляції залежно від зв'язуючої речовини:

► на бітумній зв'язці — бітумоперліт,

► на керамічній — керамоперліт,

► на рідкому склі — склоперліт,

► на синтетичній зв'язці — пластперліт,

► на гіпсі — гіпсоперліт.

Ці композиції застосовують для виготовлення теплоізоляційних виробів — плит, шкаралуп, цегли, сегменту. Цільове призначення матеріалу залежить від температурної стійкості зв'язуючої речовини: від 60 °С для гіпсоперліту до 900 °С для керамоперліту.

Спучений перліт використовують як легкий заповнювач для теплоізоляційних штукатурок та легких бетонів. Спучені перлітові піски та щебінь можна використовувати як теплоізоляційну засипку з робочою температурою до 800 °С, але при цьому слід враховувати, що спучений перліт добре поглинає воду і важко віддає її.

Спучений вермикуліт виготовляють дрібненням і на­ступним прискореним випилюванням природної гідрослюди (гідратований біотит), яка містить зв'язану воду між пластинками слюди. Швидке пароутворення при нагріванні спучує пакети пластинок у 15 — 20 разів порівняно з початковим об'ємом зерна.

Насипна густина спученого вермикуліту при крупності зерен 15... 20 мм становить 80... 150 кг/м³, а в піску зростає до 400 кг/м³, ко­ефіцієнт теплопровідності 0,048...0,100 Вт/(м • К) при температурі 100 °С, а при температурі до 400 °С збільшується і становить 0,14...0,18 Вт/(м • К).

Застосовують спучений вермикуліт як ефективну теплоізоляційну засипку при робочій температурі до 1100 °С, а також як основу для виготовлення теплоізоляційних виробів на різних зв'язках.

Азбестомісткі матеріали та вироби являють собою досить широку гаму видів теплоізоляції. Серед них власне азбестові, які містять азбестові волокна: папір, картон і вироби з них. До складу маси крім волокон добавляють склеювальні речовини (крохмаль, казеїн), а при виготовленні картону вводять наповнювач каолін. Товщина паперу 0,3...1,5 мм, картону —2...10 мм, середня густина 450... 1000 кг/м³, коефіцієнт теплопровідності 0,14... 0,18 Вт/(м • К) при 100 °С, робоча температура в обох випадках до 500 °С.

Азбестомісткі матеріали у вигляді порошків застосовують для засипки чи мастикової ізоляції.