Влияние расположения волокон на характеристики теплоизоляционных изделий

В процессе производства изделий из стеклянных и минеральных волокон используются синтетические или минеральные вещества (связующие) для придания им формы, защиты от влаги, повышения механических характеристик и биостойкости (другими словами, для исправления свойств самих волокон). Теплоизоляционные материалы из базальтового волокна ТМ «БАТИЗ» получают из расплава базальта без каких-либо дополнений.

Тончайшие базальтовые волокна в изделиях ТМ «БАТИЗ» расположены хаотично в горизонтальном и вертикальном направлениях под различными углами друг к другу (см. рисунок №1). Благодаря такому расположению, изделия приобретают уникальные свойства, которые мы и рассмотрим далее.

Рис.1. Структура волокна ТМ «Батиз»

Одним из наиболее важных свойств теплоизоляции является коэффициент теплопроводности. Низкий коэффициент теплопроводности изделий ТМ «БАТИЗ» обусловлен двумя основными причинами. Одна из причин – это хаотичное переплетение волокон в изделии. Так, в процессе полета после волокнообразования волокна хаотично переплетаются при укладке на конвейер, и в результате образуется холст с пространственно рыхлой структурой с большим количеством воздушных промежутков (микропор), препятствующих конвективному переносу тепла. Также на коэффициент теплопроводности оказывает влияние диаметр волокна. Чем тоньше волокно, тем меньше площадь контакта между волокнами, что повышает сопротивление материала передаче тепла. Поэтому теплоизоляция из базальтового супертонкого волокна ТМ «Батиз» имеет меньший коэффициент теплопроводности по сравнению с изделиями из стекло- и минерального волокна.

В изделиях ТМ «БАТИЗ» базальтовые волокна хаотично переплетены между собой и скрепляются силами естественного сцепления без ввода связующих веществ. Поэтому теплоизоляцию ТМ «БАТИЗ»  можно применять в более широком температурном диапазоне по сравнению с изделиями из стекло- и минерального волокна. Связующие вещества, используемые в производстве изделий из стекловолокна, начинают испаряться при  температуре до +400оС, в то время как теплоизоляционные материалы ТМ «БАТИЗ» могут использоваться при температуре от -200º до +1000оС без потери теплозащитных свойств (см. таблица №1).

Таблица 1.

Температурные характеристики. 

Характеристика

Стекловолокно

Минеральное волокно

БСТВ

Температура применения оС

-60…+250

-180…+450

-250…+700

Коэффициент теплопроводности, Вт/моС

0,038…0,042

0,04…0,047

0,031…0,034

Температура спекания, оС

600

850

1100

При циклическом воздействии температур изделие со связующим веществом теряет свои прочностные характеристики, так как связующее улетучивается и связь между волокнами нарушается. Благодаря тому, что в процессе производства теплоизоляции ТМ «БАТИЗ» не используются связующие вещества, а базальтовые волокна хаотично переплетаются друг с другом, изделия приобретают еще одно важное преимущество – устойчивость к циклическому воздействию температур.

Технология производства изделий ТМ «БАТИЗ» позволяет получить волокна длиной от 7 см. Хаотичное расположение этих длинных базальтовых волокон придает теплоизоляции устойчивые деформативные характеристики и, следовательно, высокую устойчивость утеплителя к оседанию. Утеплители из минерального и стекловолокна со временем подвергаются усадке, что отрицательно сказывается на их теплоизоляционных свойствах, в то время как базальтовые утеплители ТМ «БАТИЗ» при правильном монтаже и эксплуатации не теряют своих свойств на протяжении более чем 50 лет.

Не менее важным показателем, влияющим на долговечность изоляции, является вибростойкость. Вибрационным нагрузкам подвергаются и строительные конструкции, и технологическое оборудование и, в особенности, транспортные средства. Вследствие хаотичного расположения длинных волокон, скрепление их друг с другом происходит за счет сил естественного сцепления. Таким образом, изделия ТМ «БАТИЗ» обладают лучшей устойчивостью к вибрациям, что также показано в таблице №2.

Таблица 2.

Вибростойкость волокон. 

Характеристика

Стекловолокно

Минеральное волокно

БСТВ

ТМ «БАТИЗ»

Виброустойчивость, (потеря веса при вибровоздействии), % при температуре:

200 оС

12

40

-

450 оС

41

75

0,01

900  оС

100

100

0,35

Устойчивость к вибрациям изделий из базальтовых супертонких волокон определила их исторически первую область применения – аэрокосмический комплекс и судостроение. В настоящее время благодаря высокой виброустойчивости базальтовая теплоизоляция широко используется в промышленности и на АЭС для изоляции термонагруженных машин и виброагрегатов.   

Благодаря хаотичному расположению базальтовых волокон и силам естественного сцепления, в производстве матов ТМ «БАТИЗ» отсутствует необходимость использовать связующие или любые другие органические вещества. Поэтому изоляция ТМ «БАТИЗ» в процессе эксплуатации не выделяет  вредных, пожароопасных и взрывоопасных веществ, что обеспечивает безопасность для окружающей среды, обслуживающего персонала и находящихся в помещениях людей.

В отличие от экологически безопасных матов ТМ «БАТИЗ», изделия из стекло- и минерального волокна имеют в своем составе связующие вещества, испарение которых отрицательно влияет на экологическую обстановку возле агрегатов и конструкций тепловой изоляции.

Имея хаотичное расположение волокон и высокоразвитую волокнистую структуру с большим количеством микропор, теплоизоляционные маты из базальтового супертонкого волокна ТМ «БАТИЗ» обладают высокими звукопоглощающими свойствами. Высокий коэффициент звукопоглощения связан с тем, что при прохождении звуковой волны через толщу материала она приводит воздух, заключенный в его порах, в колебательное движение, а мелкие поры создают большее сопротивление потоку воздуха, чем крупные. Поэтому изделия ТМ «БАТИЗ» отвечают требованиям СНиП II-12-77 «Защита от шума» и обладают превосходным звукоизоляционным эффектом. Коэффициент звукопоглощения изделий ТМ «Батиз» при частоте волны 1000 Гц равен 0,95, что выше аналогичного показателя изделий из стекло- и минеральной ваты. Более подробно коэффициенты звукопоглощения различных материалов представлены в таблице №3.

Таблица 3.

Сравнительная характеристика коэффициента звукопоглощения волокнистой теплоизоляции. 

Диапазон частот

Толщина волокна 50 мм.

БСТВ ТМ «БАТИЗ»

Стекловолокно

Минеральная теплоизоляция

Низкочастотный, 125 Гц

0,20

Нет данных

0,18

Среднечастотный, 1000 Гц

0,95

0,8

0,76

Высокочастотный, 2000 Гц

0,94

Нет данных

0,79

Подводя итог вышесказанному, еще раз отметим, что хаотичное расположение волокон придает базальтовой теплоизоляции ТМ «БАТИЗ» уникальные свойства:

1.       стабильные деформативные и прочностные характеристики;

2.       низкая теплопроводность;

3.       отличные звукопоглощающие характеристики;

4.       экологичность,

5.       большой  температурный предел использования;

6.       вибростойкость.

Уникальные свойства материалов из базальтового волокна ТМ «БАТИЗ» делают возможным их применение в самых различных областях, таких как строительство, производство электробытовых товаров, энергетика, транспорт, авиация, космическая и криогенная техника и многое другое.