Базальтовая теплоизоляция

Базальтовая вата
Сравнительные характеристики

В настоящее время около 60% всей применяемой теплоизоляции представлено волокнистыми материалами - стеклянной, минеральной и базальтовой ватой на основе тонкого и супертонкого волокна.

Для получения стеклянной ваты смешивают песок, соду, известняки, некоторые химические добавки и получают шихту. Расплавленная шихта в процессе производства становится стеклом, из которого получают волокно. Затем в него вводят связующее вещество и формируют изделия из стекловолокна.
Шлаковата производится путем плавления доменных шлаков с различными добавками, а также с добавлением связующего вещества. Для получения минеральной ваты используют некоторые минеральные ископаемые (глины, доломиты и т.п.) с улучшающими добавками (горными породами: базальтами, габбро, диабазами и пр.). В минеральное волокно также вводят связующее вещество.

Базальтовая вата получается из расплава собственно базальта, а также некоторых близких к нему горных пород базальтовой группы без каких либо дополнений в виде синтетических или минеральных веществ.

Однако, для придания большей текучести базальтовых тонких волокон в расплав добавляют от 10 до 35 % известняка или заменяющего его материала (шихты), что делает волокно ослабленным к воздействию агрессивных сред и высоких температур. Такое волокно уже нельзя называть базальтовым, и его зачастую называют минеральным волокном или минеральной ватой.

Тонкое волокно получается короче и толще. У базальтовых супертонких волокон (БСТВ) - толщина элементарного волокна 1 - 3 микрона, длина - более 50 мм , у базальтовых тонких волокон - толщина элементарного волокна 5 - 15 микрон, длина - до 50 мм . Стекловолокно, шлаковолокно и минеральное волокно также относят к тонким, так как средний диаметр этих волокон от 4 до 12 мкм. Такая структура тонких волокон лишает изделие прочности. Поэтому для связки тонких волокон применяются фенолформальдегидные или другие органические смолы в процентном содержании от 2 до 10%.

Соответственно, минеральное волокно, стекловолокно, шлаковолокно и тонкое "базальтовое" волокно при эксплуатации из-за меньшей эластичности по сравнению с БСТВ со временем разрушается.

Базальтовый утеплитель из БСТВ имеет высокую температуру применения. Минераловатная, стекловатная теплоизоляция из тонкого базальтового волокна с использованием связующего применяются до температуры 400 - 600°С, теплоизоляционные материалы из базальтового супертонкого волокна имеют температуру длительного применения - 750°С, краткосрочного - до 1000 °С.

Изделия из БСТВ при смене температур, при повышении температуры и при циклическом воздействии температур не разрушаются и сохраняют свои характеристики и геометрические формы в отличие от изделий из минерального, шлако- и стекловолокна и изделий и базальтового тонкого волокна.

Процент структурных изменений различных волокон при одностороннем нагреве в течение 3-х часов при вибрации с v=50 Гц, А=1мм показан в следующей таблице:

Базальтовая вата БСТВ устойчива к вибрациям. Из таблицы видно, что ее потери в массе при вибро-термической обработке до 900°С составляют лишь 0,35%. Такой показатель вибростойкости ваты БСТВ определяется прежде всего ее длинноволокнистой структурой (то есть качество ваты напрямую зависит от длины волокон), а также характером кристаллизации, обуславливающем достаточное сохранение эластичных и прочностных свойств ваты.

У базальтовой ваты БТВ ниже вибростойкость. Потери в массе этой ваты при трехчасовой вибрации в исходном состоянии равны 2% и до 600°С не изменяются. Но при повышении температуры до 900°С эти потери резко возрастают и достигают 12%. Таким образом, вата с коротковолокнистой структурой не виброустойчива.

Минеральная вата, стекловата и шлаковата практически полностью теряют свою массу, кроме того, стеклянные волокна полностью теряют прочность при 400-450°С, так как спекаются, а шлаковатные спекаются еще при температуре 250°С.

Существует зависимость коэффициента теплопроводности от диаметра волокна. При изменении диаметра от 0,6 до 20 мкм теплопроводность возрастает от 0,0237 до 0,375 при t =25°С. Поэтому, для базальтовой ваты БСТВ оптимальная плотность набивки в теплоизоляционной конструкции должна быть 80-110 кг/м 3 , для БТВ - 140 кг/м 3 , для стекловаты 150-160 кг/м 3 , а для шлаковаты порядка 200 кг/м 3 . Таким образом, для достижения одних и тех же характеристик по теплопроводности изделий из базальтового супертонкого волокна требуется в несколько раз меньше, чем из базальтового тонкого волокна, стекловолокна, шлаковолокна. Вследствие чего снижаются общие затраты на теплоизоляционные материалы, уменьшается общий габарит изолируемого изделия, снижаются затраты труда на теплоизоляционные работы.

Для установления возможности использования базальтовой ваты в качестве хладоизоляционного материала исследовалось изменение прочности на разрыв элементарных волокон ваты БСТВ после обработки в жидком азоте (t = -196°С). Результаты исследования показали, что после пребывания базальтовой ваты в жидком азоте в течение 40ч. не отмечается снижения прочности, в то время как у тонкого волокна снижение прочности произошло на 75%.

Основные отличительные характеристики шлако-, стекло-, минеральной ваты, базальтовой ваты БСТВ и БТВ приведены в следующей таблице:

Для сравнения в следующей таблице приведены теплофизические показатели различных типов теплоизоляционных материалов:

На основании вышеизложенной сравнительной характеристики можно сделать вывод о том, что теплоизоляционные изделия на основе материала базальтовая вата БСТВ являются лидером по спектру применения в теплоизоляции.