Izolacje wysokotemperaturowe. Charakterystyka

Izolacje wysokotemperaturowe, nazywane też izolacjami gorących powierzchni, znajdują zastosowanie głównie w aplikacjach przemysłowych, gdzie zmniejszają lub zatrzymują przepływ ciepła przez osłanianą konstrukcję. Wykonuje się je z materiałów, które są zdolne ograniczać emisję ciepła ze źródła do otoczenia, znajdując się w bezpośrednim kontakcie z gorącymi mediami, a nawet z ogniem.

Podział materiałów na izolacje wysokotemperaturowe

Do budowy izolacji wysokotemperaturowych wykorzystuje się materiały, które charakteryzują się dużym oporem cieplnym, a więc o możliwie najniższym współczynniku przewodzenia ciepła λ. Wśród nich wyróżnia się surowce organiczne i mineralne, z których produkowane są wyroby o zróżnicowanej strukturze. Struktura wewnętrzna surowca, z którego wykonano izolację, jest najważniejszym kryterium podziału materiałów termoizolacyjnych. I tak wyróżnia się:

• materiały termoizolacyjne włókniste: z włókien ceramicznych, z włókien krzemionkowych, wełna szklana, wełna skalna;
• materiały termoizolacyjne spienione: aerożele, szkło piankowe, pianki z tworzyw sztucznych;
• materiały termoizolacyjne ziarniste: wermikulit, perlit, krzemiany wapnia, proszki mineralne, glinki ogniotrwałe.

Poszczególne materiały izolacyjne wykazują różną odporność na oddziaływanie wysokich temperatur. Podczas gdy wyroby z włókien ceramicznych mogą być stosowane przy maksymalnej temperaturze 1800^oC, izolacje z tworzyw sztucznych można stosować wyłącznie w miejscach, gdzie temperatura nie przekracza 200^oC – wyjaśnia ekspert z przedsiębiorstwa Europolit. O izolacji wysokotemperaturowej możemy mówić w sytuacji, gdy dany materiał stanowi barierę cieplną dla emisji ciepła z mediów o temp. zaledwie 50^oC. Izolacje, których zakres wytrzymałości temperaturowych przekracza 800^oC, zaliczane są do ogniotrwałych.

Charakterystyka wybranych surowców wysokotemperaturowych

Do produkcji izolacji wysokotemperaturowych dla przemysłu najczęściej stosuje się surowce włókniste. Wysokotemperaturowe włókna szklane (krzemiany alkaliczne) mogą być stosowane w szerokim zakresie temperatur, w zależności od warunków termicznych i chemicznych otoczenia. W środowisku naturalnym produkowane z nich płótna, sznury i taśmy szklane zachowują swoje właściwości w max. temp. 800-1200^oC. Znacznie większą odporność termiczną wykazują włókna ceramiczne, wykorzystywane do produkcji mat, sznurów, taśm i papieru izolacyjnego. Dzięki zawartości tlenków metali, wyroby z włókien ceramicznych mogą być stosowane w temperaturach dochodzących 1800^oC, a więc zaliczane są do ogniotrwałych. Współczynnik λ izolacji ceramicznych uzależniony jest m.in. od średnicy i gęstości włókien i mieści się w zakresie 0,05 do 0,032 W/(mK). Spośród surowców ziarnistych na szczególną uwagę zasługuje wermikulit eksfoliowany o gęstości 60–200 kg/m³, z którego wytwarzane są płyty izolacyjne. Trójwarstwowy minerał (krzemian glinowo-magnezowy) w warunkach szybkiego wzrostu temperatury powyżej 700^oC zwiększa swoją objętość nawet 30-krotnie, tworząc ultralekki granulat. Płyty wermikulitowe wytwarzane są przez prasowanie minerałów ze spoiwami nieorganicznymi.