Анализ характеристик и применения нового биорастворимого волокнистого одеяла для высокотемпературной изоляции

Технология биорастворимых волокнистых одеял в последние годы стала важным направлением развития высокотемпературных промышленных изоляционных материалов. Новое растворимое гидрофобное магниево-силикатное волокнистое одеяло, разработанное на основе растворимых кальций-магниево-силикатных керамических волокон, сочетает в себе высокотемпературную стабильность, биоразлагаемость и превосходные гидрофобные свойства. Обладая максимальной рабочей температурой до 1260℃, биорастворимое волокнистое одеяло представляет собой жизнеспособную альтернативу традиционным алюмосиликатным керамическим волокнам и минеральной вате, способствуя повышению энергоэффективности и экологической безопасности в промышленности.

Современное состояние и ограничения традиционных керамических волокнистых материалов

Решения на основе биорастворимых волокнистых одеял привлекают все больше внимания, поскольку традиционные керамические волокнистые изоляционные материалы сталкиваются с растущими экологическими и медицинскими проблемами. Традиционные керамические волокнистые изделия широко применяются в металлургии, нефтехимической промышленности и строительной изоляции благодаря их высокой пористости и низкой теплопроводности. Благодаря пористости, превышающей 90%, захваченный внутри волокон статический воздух обеспечивает высокую теплоизоляцию и негорючесть класса А.

Однако традиционные алюмосиликатные керамические волокна и связанная с ними минеральная пыль являются инертными неорганическими материалами, которые медленно разлагаются в окружающей среде. Микрочастицы могут взаимодействовать с биологическими клетками и способствовать возникновению долгосрочных экологических рисков. Поскольку нормативные акты в Европе и Северной Америке постепенно ограничивают их использование, промышленность ускоряет переход к более безопасным альтернативам, таким как биорастворимые волокнистые материалы для одеял.

Внимание промышленности к растворимым волокнам из силиката кальция и магния

Биорастворимые волокнистые материалы для одеял, полученные из растворимых керамических волокон из силиката кальция и магния, стали основным направлением исследований в технологии огнеупорной изоляции. Эти волокна сочетают в себе превосходную огнестойкость, теплоизоляционные свойства и механическую прочность с улучшенной экологической совместимостью.

Экспериментальные данные показывают, что изделия, изготовленные методом вакуумного формования из этого волокна, могут непрерывно работать при температуре 1260℃ в течение 24 часов со скоростью усадки менее 3,5%, демонстрируя надежную работу при высоких температурах. Благодаря быстрому биоразложению и минимальному потенциальному воздействию на здоровье человека, этот материал обычно называют растворимым керамическим волокном, зеленым керамическим волокном или биоразлагаемым керамическим волокном.

В процессе производства обычно используются магнезит и волластонит в качестве сырья, которые плавятся, охлаждаются и волокнистые материалы для изготовления волокнистых одеял и плит, пригодных для промышленных изоляционных систем.

Технические характеристики нового биорастворимого волокнистого одеяла

Биорастворимое волокнистое одеяло, разработанное с гидрофобной обработкой, представляет собой гибкий изоляционный материал, специально предназначенный для промышленного терморегулирования. Продукт обладает огнеупорной температурой до 1260℃ и демонстрирует ряд ключевых характеристик:

Низкая теплопроводность с высокой эффективностью изоляции;

Широкий диапазон рабочих температур;

Низкая насыпная плотность, обеспечивающая простоту монтажа;

Длительный срок службы;

Отличные гидрофобные свойства, предотвращающие проникновение влаги.

В промышленных системах теплоизоляции биорастворимое волокно улучшает использование тепловой энергии, одновременно снижая энергопотребление и связанные с этим затраты.

Сравнение характеристик с традиционными материалами из минеральной ваты

Изоляция из биорастворимого волокна обеспечивает улучшенную долговременную стабильность по сравнению с традиционными материалами из минеральной ваты. В промышленных системах теплоизоляции обычно требуется стабильная работа в диапазоне температур от 200℃ до 900℃. Изделия из стекловаты и минеральной ваты обычно работают при температуре около 200℃ и подвергаются росту зерен при длительном нагреве, что увеличивает теплопроводность и снижает эффективность изоляции.

Наблюдения в полевых условиях показали отслоение минеральной ваты на наружных стенках печей предварительного нагрева, что указывает на ограничения в высокотемпературных условиях. В сравнении с ними, материалы из биорастворимого волокна демонстрируют превосходную термическую стабильность и механическую надежность, эффективно устраняя эти недостатки.

Ключевые преимущества включают:

Низкое содержание галогенид-ионов (≤10 ppm) с пониженной коррозионной активностью;

Хорошая механическая прочность и гибкость;

Биорастворимость с быстрым разложением после утилизации и сниженным воздействием на окружающую среду.

Результаты испытаний показывают:

Скорость линейного изменения составляет всего 0,5% после 24 часов при 800℃;

Скорость постоянного линейного изменения составляет 0,6%–1,3% при 1000℃, что обеспечивает долговременную безопасность эксплуатации.

Гидрофобные свойства и преимущества монтажа

Изделия из биорастворимых волокон после гидрофобной обработки поверхности достигают почти 100% водоотталкивающих свойств, предотвращая впитывание влаги и поддерживая стабильные изоляционные характеристики в различных условиях окружающей среды.

Механические испытания показывают:

Прочность на растяжение ≥0,045 МПа для изделий с плотностью 96 кг/м³;

Прочность на растяжение ≥0,05 МПа для изделий с плотностью 128 кг/м³.

Более высокая прочность на растяжение повышает стабильность монтажа и эффективность строительства. Кроме того, биорастворимое волокно не дымит и не имеет неприятного запаха во время использования, сохраняет чистый белый цвет, обладает высокой химической стабильностью и содержит менее 25 ppm хлорид-ионов, что повышает безопасность в промышленности.

Области применения и перспективы развития

Изоляционные материалы из биорастворимых волокон широко применяются в различных высокотемпературных отраслях промышленности, включая:

Металлургическое оборудование и изоляцию трубопроводов;

Подложечная изоляция в энергетике и производстве керамики;

Системы противопожарной защиты в судостроении;

Применение огнезащитной изоляции в зданиях и гражданском строительстве.

Поскольку глобальные требования к энергоэффективности промышленности и защите окружающей среды продолжают расти, ожидается, что материалы из биорастворимых волокон, сочетающие в себе высокие температурные характеристики и биоразлагаемость, получат более широкое распространение, поддерживая устойчивое производство и низкоуглеродное промышленное развитие.