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.

materiały ogniotrwałe

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 1800oC, izolacje z tworzyw sztucznych można stosować wyłącznie w miejscach, gdzie temperatura nie przekracza 200oC – 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 50oC. Izolacje, których zakres wytrzymałości temperaturowych przekracza 800oC, 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. 800-1200oC. 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 1800oC, 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 700oC zwiększa swoją objętość nawet 30-krotnie, tworząc ultralekki granulat. Płyty wermikulitowe wytwarzane są przez prasowanie minerałów ze spoiwami nieorganicznymi.