какую температуру выдерживает асбокартон
СТРОИМ С НАМИ
Применение асбокартона и его технические характеристики
Содержание:
Промышленное производство всегда связано с потреблением энергии. Для снижения затрат на производство и проводится теплоизоляция строительных объектов и оборудования. Как следствие, снижение затрат на получаемую энергию приводит к повышению рентабельности производства. На рынке представлен целый спектр теплоизоляционных материалов. Однако, несмотря на многообразие, большинство утеплителей имеют большие ограничения в применении. В состав большинства утеплителей входят горючие составляющие или токсичные полимеры. Что не позволяет использовать их в конструкциях, где требуется повышенная огнестойкость.
Для проведения теплоизоляции и создания огнезащиты целесообразно использовать асбестовый картон. Применение данного изоляционного материала позволит сократить расход топлива/энергии. Появляется возможность уменьшить затраты на теплоэнергетическое оборудование, так как можно уменьшить его мощность и повысить производительность за счёт проведения качественной теплоизоляции.
Характеристики асбокартона
Асбокартон – изоляционный листовой материал, обладающий огнестойкими свойствами. Состоит он на 98-99% из хризолитового асбеста и на 1-2% из крахмала пропитанного бакелитом.
Асбокартон, наряду с огнестойкостью, обладает целым рядом отличительных характеристик от других изоляционных материалов, это его:
Асбестовый лист марки KAOH-1 применяется для теплоизоляции оборудования и объектов с температурой не выше 500°C. Марка KAOH-2 используется в качестве уплотнителя разъёмных соединений аппаратов и трубопроводов под давлением до 600 КПа.
Плотность асбокартона марок KAOH-1 и KAOH-2 находится в диапазоне: 1000 – 1400кг/м3.
Предел прочности KAOH-1, при испытании на растяжение перпендикулярно направлению волокон: 600 КПА и более, KAOH-2 – 900 КПа и более.
Предел прочности KAOH-1, при испытании на растяжение вдоль направления волокон: 1200 КПА и более, KAOH-2 – 1500 КПа и более.
Массовая доля влаги: KAOH-1 – не более 7%; KAOH-2– не более 10%.
Листы асбокартона имеют толщину от 3 до 10 миллиметров.
Потеря массы при прокаливании составляет не более 15% для обеих марок.
Область применения асбокартона
Асбокартон применяется для теплоизоляции оборудования, объектов и коммуникаций. В том числе тех, где необходима защита от возгораний и пожаров. Асбокартон негорючий материал. Физические и механические свойства асбестовых листов почти не изменяются при их нагревании. Асбокартон можно использование на поверхностях оборудования и коммуникаций с температурой до 500 С°. Отсутствуют токсичные выделения при нагревании.
Практично применять данный материал в качестве теплоизоляции печей и котлов, на предприятиях промышленности. Использование асбестовых листов снижает теплоотдачу изолированных объектов, значительно понижается температура поверхности оборудования, улучшаются санитарные условия в рабочей зоне, снижается количество тепла, которое расходуется на нагрев кладки. Как следствие, снижается инерционность. Что актуально в первую очередь для оборудования, которое необходимо часто останавливать. Снижение инерции позволяет сократить не только потери тепла, но и время на разогрев и охлаждение.
Листовым асбестом выравнивают воздуховоды и газопроводы, выравнивают поверхности под кладку. Выполняют теплоизоляцию между футеровкой и наружным кожухом в печах. Изолируют блоки каркаса от обмуровки в котлах. Использую как выравнивающий слой под стеклоткань при изоляции труб.
В машино/приборостроении и радиоэлектронике из асбокартона изготавливают звукоизоляционные и электроизоляционные материалы. Такие материалы негорючие и нетоксичные.
Асбокартоном марки KAOH-2 уплотняют разъёмные аппаратов, приборов, трубопроводов, работающих под давлением не более 600 КПа.
Ограничения асбокартона по допустимым температурам:
В гражданском строительстве асбокартон применяют как дешёвый и практичный противопожарный, огнезащитный материал.
Монтаж асбокартона
Примечательной особенностью асбокартона является простота использования, это неоспоримое преимущество теплоизолятора перед другими материалами. Монтаж листового асбеста выполняется без использования специального инструмента. Также не требуется особых навыков и специфического обучения персонала, производящего работы по теплоизоляции. Подгонка и укладка не вызывают затруднений. Материал легко поддаётся распиливанию, сверлению и другим видам механической обработки.
Наиболее рациональный способ покрытия поверхности асбестовыми листами – укладка с предварительным замачиванием. Благодаря пластичности и высокой степени адгезии картон плотно прилегает к поверхности, надёжно фиксируясь на ней после высыхания. Используя такой приём, можно качественно покрывать как гладкие поверхности, так и объекты со сложной пространственной конфигурацией. Пластичность увлажнённого асбокартона даёт возможность обеспечить плотное прилегание на углах, неровностях и изломах поверхности. Форма, сформированная в процессе укладки, сохраняется, картон не деформируется и не корежится во время сушки.
Увлажнённый асбестовый картон быстро сохнет, соответственно сокращаются интервалы между строительно-монтажными работами, что позволяет снизить непроизводственные потери и минимизировать время на проведение работ.
Преимущества асбокартона
Хризолитовый асбест имеет высокую механическую прочность. Благодаря этому качеству теплоизолятор, изготавливаемый на его основе, мало подвержен деформации. Как следствие, не меняет свои характеристики при механическом воздействии. Механическая прочность обеспечивается структурой материала. Даже под воздействием высоких температур листы без существенных изменений сохраняют свои физические свойства. Асбест не растворим в воде, не подвержен гниению, устойчив к щелочным средам.
Перечисленные качества асбокартона, позволяют рассматривать его как материал с большим сроком эксплуатации. Долговечность теплоизолятора сравнима со сроком эксплуатации материалов изготовления оборудования и объектов. Естественно при соблюдении правил монтажа и эксплуатации.
По сравнению с другими распространёнными материалами для теплоизоляции, асбестовый картон отличается в лучшую сторону такими характеристиками, как:
Изоляция котлов, а также печей, асбокартоном, даёт возможность минимизировать толщину ограждающих конструкций. Как следствие:
Транспортировка и хранение
Работники, проводящие любые манипуляции с асбокартоном, должны работать в спецодежде и специальной обуви. Обязаны иметь при себе, уметь пользоваться и применять по назначению средства индивидуальной защиты. При выполнении работ необходимо защищать открытые участки кожи дерматологическими средствами. Органы дыхания от асбестовой пыли защищают механическими средствами. Применяется респиратор «Лепесток», либо другие средства обеспечивающие защиту от механических частиц в воздухе.
Каждая партия асбокартона снабжается сертификатом качества. Где указывается:
Также не допускается формирование партии листами разного размера. Общая масса не должна превышать пяти тонн.
Листы при приёмке каждой партии подвергаются внешнему осмотру. Из партии выбирается как минимум десять штук для проведения визуального осмотра. Изделие не должно иметь механических повреждений и инородных включений. Поверхность может иметь продольные канавки или отпечатки прокладочной ткани. Что не считается дефектом. Край листа должен быть прямым. Для марки KAOH-1 допустимы надломы и разрывы кромки длинной до двух сантиметров.
Перевозка возможна как в упакованном виде, так и без упаковки. Рекомендовано использование транспортировочной тары, но по желанию заказчика можно доставлять асбокартон не используя упаковку.
Листы, как правило, сортируют по типоразмеру и хранят в деревянных ящиках. Предварительно упаковав в мешочную бумагу или полимерные мешки. При складировании на поддонах или щитах, паллеты увязываются полимерной либо же стальной лентой.
Хранят данный материал в складских помещениях закрытого типа. Так как на открытых площадках возможно загрязнение листов водой или другими жидкостями.
Гарантийный срок хранения, при соблюдении необходимых условий – десять лет.
Асбокартон. Характеристики, применение
Словом асбест классифицируют различные группы волокнистых минералов, имеющих общие свойства эластичности, огнеупорности и высокой прочности на разрыв. Но не каждый асбест безопасен для здоровья человека. Амфибол-асбесты запрещены и в нашей стране, и во всем мире, как опасные, вредные и канцерогенные.
Хризотил-асбесты содержатся в 60% всех окружающих человека веществ, и волокна хризотилового асбеста признаны учеными на сегодняшний день более безопасными, чем волокна целлюлозы. Хотя в настоящее время разработаны и применяются как заменители асбеста волокна на основе искусственных (стеклофибра, керамоволокно, ПВА-волокно) и натуральных (каменные, базальтовые, целлюлозные волокна), существует одно обстоятельство. До сих пор нет ни одного волоконного материала, способного конкурировать с хризотил-асбестом по совокупным характеристикам. Фрикционные материалы знакомы всем, кто хоть немного связан с автомобилями. Хризотил-цементы знакомы всем, кто знает название шифер. Асбестоцементные кровли и трубы эксплуатируются с 1905 года. Хризотиловые, или белые асбесты признаны безопасными при условии соблюдения норм и правил техники.
Возможны влажные методы монтажа, при этом материал имеет отличное сцепление с поверхностями. Перед монтажом асбокартонные листы замачивают, а затем укладывают на изолируемые конструкции. После увлажнения асбокартон становится очень эластичным и плотно ложится на конструкции любых конфигураций, его несложно уложить на всех неровностях, изломах и углах изолируемых поверхностей, а после просушки созданная форма полностью сохраняется. При этом сцепление с поверхностями отличное, и фиксация асбокартонной массы очень надежная, без деформаций. Сохнет асбокартон быстро. При изоляции мокрым способом вертикальных поверхностей асбокартон не оседает, сохраняет свой объем. Сверху можно наносить негорючую отделку или клеевые составы. Как огнестойкий теплозащитный материал, асбокартон широко применяется в устройстве печей, каминов, систем дымоходов и для огнезащиты котельных частных домов.
Достоинства асбокартона:
Основные показатели асбокартона:
Форма выпуска – листы, панели и плиты, толщины 0,2 – 1,0 см. Монтаж асбокартона несложен и доступен, не требует особой квалификации и специнструментов, или оборудования. Асбокартон вполне технологичен, его можно сверлить и распиливать. Но работа с асбокартоном требует выполнения мер безопасности. Асбестовая пыль, выделяющаяся при механической обработке листов, для здоровья человека вредна. Требуется комплексная защита: респираторы, спецодежда и спецобувь, а также защита открытых участков кожи специальными дерматологическими средствами. Применяется асбокартон в комплексе – в противопожарных целях и в виде теплоизоляционного слоя, прокладок или наполнителей облицовок.
По структуре асбест – волокнистый камень, это и обуславливает высочайшую прочность материалов на его основе. Асбокартон состоит из асбеста на 98%, вяжущее вещество – крахмал.
Известен асбокартон по маркировке производителей. КАОН, или картон асбестовый общего назначения, выпускают двух видов.
Хранят асбокартон под крышей, нельзя допускать, чтобы на листы попадала вода, бензины, масла.
В настоящее время споры о вредности и опасности асбестов не закончены, и разбираться в истоках и причинах информационных войн по поводу асбокартона и асбошнура для частного строителя едва ли достойная идея. Достоверно одно – по свойствам пока еще ни один материал на нашем рынке до асбестов не дотягивает, это мнение специалистов и практиков-печников. Не всегда можно заменить асбест другими термоизоляторами – базальтовым картоном или суперсилом. Но основной минус асбеста – гигроскопичность, и если эксплуатация конструкции предполагает влажность, то замена на базальтовое или суперкремниевое волокно оправдана.
Какую температуру выдерживает асбест
Какую температуру выдерживает асбест
Теплостойкость, т. е. способность выдерживать повышенные температуры, является также важной характеристикой хризотил-асбеста. Асбест несгораем, но высокие температуры вызывают в нем процессы, изменяющие его физические свойства. При длительном нагревании до 500° С хризотил-асбест теряет адсорбционную и химически связанную воду. Химически связанной называют воду, молекулы которой находятся в кристаллографической решетке тела и, следовательно, входят в его состав. Силы, удерживающие молекулы воды в кристаллографической решетке, велики, и поэтому такая вода удаляется лишь при высоких температурах. Вот почему такую воду часто называют высокотемпературной.
Потеря воды хризотил-асбестом при его нагревании вызывает изменение и механической прочности его волокон. Исследованием процесса обезвоживания хризотил-асбеста Баженовского месторождения при нагревании занимались Ф. В. Сыромятников, Б. Я — Меринков, А. С. Огнев и др. Наиболее подробно хризотил-асбест месторождений Канады исследовал Д. Волохов.
Обычно количество воды, выделяемой асбестом при различных температурах, определяют по изменению его веса. Однако при нагревании асбеста, если в нем имеются загрязняющие примеси, происходит не только его дегидратация, но возможны и другие сопутствующие процессы, а именно — переход закисного железа в окисное, выделение углекислоты карбонатами, выделение серы сульфидов и серного ангидрида сульфатов. Количество примесей в асбесте может существенно изменяться, поэтому некоторые данные, опубликованные различными исследователями, не вполне совпадают. На результат определений потери хризотил-асбестом воды существенно влияет не только степень нагрева, но и продолжительность выдерживания его при данной температуре; это обстоятельство подробно исследовал Д. Волохов.
При нагревании хризотил-асбеста, по данным Ф. В. Сыромятни-кова, основная масса адсорбционной воды (около 2/3) выделяется уже при температуре до 110° С, а остальная ее часть — при 110—368° С.
А. С. Огнев изучал влияние нагрева в течение 3 мин на механическую прочность неповрежденной и деформированной «иголки» асбеста.
В то время как нагрев до температуры 420° С почти не повлиял на прочность недеформированной иголки, прочность деформированной иголки снизилась на 44%.
Влияние высокой температуры сказывается не только на прочности волокон хризотил-асбеста. Оно изменяет также и агрегатную связность его волокна. По А. С. Огневу, нагрев хризотил-асбеста до 320° С существенно облегчает его распушку. В результате нагрева до 470° С хризотил-асбест Баженовского месторождения приобретает наибольшую способность к распушке, и объем распушенного после нагрева асбеста почти в два раза превышает объем распушенного на тех же аппаратах асбеста, не подвергнутого нагреву.
Как уже отмечалось, наиболее подробно изучил кинетику процесса обезвоживания хризотил-асбеста при нагревании Д. Волохов. Методика его исследований была следующей: асбест предварительно выдерживали в постоянных температуро-влажностных условиях (температура 21° С, относительная влажность воздуха 65%). Навеску асбеста 10 г закладывали в тигель и помещали в электропечь, в которой автоматический терморегулятор поддерживал заданную температуру в пределах отклонений ±8° С. Максимальная температура нагрева была принята 904° С. Нагретый асбест выдерживали до 20 ч. После нагрева асбест охлаждали в эксикаторе и взвешивали. Асбест имел следующий химический состав в %: SiO2 — 38,5; MgO — 40,3, Al2O3— 3,4; FeO—1,9; Fe2O3 — 0,7; CaO — 0,48; CO2 — 0,2; H2O высокотемпературная — 13,3; H2O адсорбционная — 1,4%.
Данные о потере веса (в %) при нагревании от 110 до 904° С и выдержке в нагретом состоянии от 0,25 до 20 ч приведены в табл. 4.
Таблица 4. Потеря веса при нагревании при температурах от 110 до 904°С*
Рис. 4. Диаграмма потери веса хризотил-асбестом при длительном нагревании
Приведенные в табл. 4 результаты исследований показывают, что при нагреве асбеста до 500° С количество отданной хризотил-асбестом воды почти не зависит от продолжительности нагревания. При нагревании до температуры, превышающей 700° С, дегидратация хризотил-асбеста протекает почти полностью за 30 мин.
В температурном интервале 555—632° С высокотемпературная вода выделяется крайне медленно, и количество выделенной воды определяется не в меньшей степени продолжительностью нагрева, чем его температурой. Действительно, из таблицы следует, что примерно равное количество воды выделяется: за 0,5 ч при 604° С, за 1 ч при 555° С и за 20 ч при 493° С.
Чтобы найти предельную температуру, при длительном воздействии которой хризотил-асбест еще сохраняет основную часть прочности при растяжении, Д. Волохов исследовал кинетику процесса обезвоживания хризотил-асбеста на протяжении 300 суток при 493, 510, 526, 527 и 555° С. Результаты этих исследований приведены в виде диаграмм на рис. 4, из которых следует, что такой предельной температурой являются 500° С.
* D. Wolochov umd W. Harold. White Termal studies of asbestos. Canadian Journal of research. B. 13, 19, 1941.
Асбест распушивают в две стадии. На первой стадии ослабляется связь между тончайшими волоконцами асбеста. Для этой цели применяют бегуны. На второй стадии, уже в голлендере или в другом аппарате, асбест разделяют на тончайшие волоконца.
При обработке на бегунах микротрещины волокон асбеста распространяются на всю длину волокна.
Кроме того, появляются новые трещины. В результате обмятые бегунами волокна асбеста представляют собой раздавленные пучки тонких волоконец, связь между которыми сильно ослаблена.
На бегунах можно обрабатывать как сухой, так и увлажненный асбест.
Какой температурный экстремум может выдержать асбестовый лист?
Второй способ более эффективен. Это объясняется следующим. Асбест представляет собой гидрофильное (легко смачиваемое водой) тело, а между волоконцами есть очень тонкие трещины.
Вода, проникая в эти микротрещины и трещины, образовавшиеся в результате давления на волокна тяжелых катков бегуна, оказывает на их стенки давление, величина которого зависит от расстояния между стенками: чем оно меньше, тем с большей силой давит на стенки вода. Это воздействие на волокна значительно ускоряет процесс разрушения взаимной связи тончайших волоконец и сокращает необходимую продолжительность обработки асбеста бегунами.
Описанное воздействие усиливается, если в воде есть поверхностно-активные вещества, к которым относится гидрат окиси кальция, всегда находящийся в отработанной на формовочной машине воде.
Увлажняют асбест в специальном смесителе-увлажнителе или в чаше бегунов. Количество воды, вводимой на 1 кг смачиваемого асбеста, зависит от конструкции бегунов, сортамента и текстуры асбеста и находится в пределах 0,5—0,6 л.
При излишнем количестве воды асбест начинает комковаться и не приминается катками, а рассыпается. Этого допускать нельзя, так как катки бегунов, катясь по тонкому слою асбеста, сильно его истирают.
Способ распушки увлажненного асбеста называется мокрым в отличие от сухого.
Следовательно, при мокром способе распушки используются два вида воздействия на волокна асбеста — физико-химический и механический, приводящие к разделению волокна на более тонкие волоконца. При механическом воздействии волокна асбеста не только расщепляются, но и рвутся, т. е. Длина их несколько уменьшается.
При физико-химическом воздействии длина волокон полностью сохраняется. Возможность использования этого воздействия, позволяющего сократить сроки механической обработки асбеста, составляет огромное преимущество мокрого способа распушки перед сухим. Наша промышленность использует этот способ уже более 30 лет.
Он широко применяется и в зарубежной асбестоцементной промышленности.
На рис. 19, а приведена схема обработки асбеста по мокрому способу, а на рис. 10, б — по сухому.
Рис. 19. Схема распушки асбеста
а — мокрым способом:
1 — склад асбеста;
2 — участок для составления смески асбеста;
3 — весовой дозатор;
4 — бегуны с увлажнением асбеста;
5 — голлендер;
б — сухим способом:
1 — склад асбеста;
2 — участок для составления смески асбеста;
3 — бегуны;
4 — дезинтегратор (пушитель);
5 — эксгаустер;
6 — камера распушенного асбеста;
7 — весовой дозатор;
8 — голлендер
Из сопоставления этих схем видно, что при сухом способе требуется более сложная аппаратура.
В этом случае асбест из бегунов поступает в дезинтегратор («пушитель»), разделяющий волокна на более тонкие волоконца, связь между которыми была нарушена при обмятии на бегунах. Для этой цели используют дезинтеграторы различной конструкции, но все они работают по принципу ударного воздействия на волокна быстровращающихся бил. Разгрузочное окно дезинтегратора с помощью патрубка соединено с эксгаустером, создающим в нем разрежение воздуха.
Под влиянием этого разрежения воздух с асбестом устремляется во внутреннюю полость дезинтегратора, где волокна асбеста подвергаются ударам бил, после чего воздушным потоком выносятся через разгрузочное окно и патрубок в эксгаустер и далее по трубопроводу направляются в камеры распушенного асбеста. В камерах создается запас распушенного асбеста для последующей его загрузки в голлендер или другой аппарат, где приготавливают асбестоцементную массу.
При мокром способе асбест из бегунов направляется непосредственно в голлендер или другой распушивающий асбест аппарат, минуя все промежуточные стадии.
Таким образом, положительной стороной мокрого способа помимо простоты является возможность легко механизировать работу заготовительного отделения и оздоровить условия труда обслуживающего персонала (значительно уменьшается образование пыли).
Основное же преимущество мокрого метода распушки проявляется при использовании коротковолокнистого асбеста.
Дезинтеграторы, которые при сухом способе являются основным распушивающим аппаратом, плохо распушивают коротковолокнистый асбест 6-го сорта.
Использование же мокрого метода распушки позволило нашей асбестоцементной промышленности вырабатывать асбестоцементные листовые изделия, применяя также и 6-й сорт асбеста.
К недостаткам мокрого метода распушки относятся повышенная пористость вырабатываемых изделий, пониженный соответственно объемный вес и повышенная водопоглощаемость.
Основной предпосылкой для выработки продукции равномерного качества является постоянство (при данной смеске асбеста) соотношения количеств асбеста и цемента в асбестоцементной массе.
Поэтому точность дозировки как асбеста, так и цемента — основное условие, обеспечивающее правильное ведение технологического процесса.
При мокром способе распушки асбеста дозировать загружаемый в голлендер асбест сложно, так как при этом потребовалось бы непрерывно проверять его влажность.
Результаты не были бы точными, поскольку в отдельных взятых для этого определения небольших количествах асбеста влажность может существенно различаться.
Поэтому при данном способе асбест дозируют перед его загрузкой в бегуны, и эта же порция асбеста после ее обработки из бегунов непосредственно загружается в голлендер.
При производстве асбестоцементных изделий, поверхность которых подвергается механической обработке (водопроводных труб и муфт, а также электроизоляционных досок), некоторые положительные стороны имеет сухой способ распушки.
В этом случае удается выделить находящуюся в асбесте галю (мелкие куски горной породы), которая выкрашивается при обточке концов труб, расточке муфт или при обработке поверхности электроизоляционных досок.
Асбестом называют минералы группы серпентина и амфиболы, обладающие рядом общих свойств, а именно: способностью расщепляться на тонкие и гибкие волокна, скручиваться в нить и т.д.
Минералы, относящиеся к асбесту, встречаются в виде правильно волокнистых и путано-волокнистых образований и делятся на две группы: серпентина и амфибола.
По химическому составу асбестовые минералы являются гидросиликатами магния, железа и отчасти кальция и натрия.
Наибольшее промышленное значение по объему потребления имеет хризотил-асбест, на долю которого приходится почти 95 % мировой добычи асбеста.
Свойствами асбестовых минералов, определяющими их промышленную ценность, являются длина волокна, эластичность, способность при механическом воздействии распадаться на тончайшие волокна, химическая стойкость при воздействии на них кислот и щелочей, способность выдерживать без существенных изменений своих физических свойств высокие температуры.
Для некоторых производств важное значение имеет адсорбционная активность распушенных асбестов, способность в распушенном состоянии образовывать гомогенные водные суспензии. При применении асбеста в электроизоляционных материалах важное значение приобретают его диэлектрические свойства.
Х р и з о т и л — а с б е с т является единственным представителем группы серпентина; группа амфибола включает большое число разновидностей асбеста, к которым относятся крокидолит, амозит, тремолит, антофиллит и актинолит.
Хризотил-асбест является магнезиальным гидросиликатом, химический состав которого теоретически выражается формулой 3MgO.2SiO2.2H2O, что определяет содержание окислов в следующих соотношениях: MgO – 43–45 %; SiO2 – 43,5 %; H2O – 13,05 %.
Фактический состав хризотил-асбеста отличается от теоретического содержанием железа и некоторых других элементов.
Двухвалентное железо (FeO) частично изоморфно замещает в кристаллической решетке окись магния. Трехвалентное железо (Fe2O3) и прочие элементы являются загрязняющими минеральными примесями и не входят в кристаллическую решетку хризотил-асбеста.
Электронно-микроскопическими исследованиями Бадола, Ягодзинского и Багхи установлено, что волокна хризотила являются полыми и обнаруживают большое сходство с трубочками.
Внутренний диаметр трубочек равен 130 оА, а их средний внешний диаметр 260 оА. Трубочки расположены с высокой степенью параллельности. Показатель преломления хризотил-асбеста Nпр = 1,53–1,57. Удельный вес составляет 2,49–2,53 г/см3. Твердость вдоль волокон равна 2, поперек – 2,5. Температура плавления равна 1550 °С. Кислотоупорность асбеста слабая, коэффициент теплопроводности мал, что обусловливает его высокие термоизоляционные свойства.
По механическим свойствам хризотил-асбест разделяют на три разновидности (табл.7.3).
Таблица 7.3 Механические свойства хризотил-асбеста
| Разновидность | Сопротивление на разрыв, кг/мм2 | |
| волокно не деформировано | волокно, подверженное одному излому | волокно, скрученное на 5 оборотов |
| Нормальной прочности | ||
| Пониженной прочности | ||
| Ломкий | Не выдерживает |
Пучок волокон ломкого асбеста (толщиной 0,5–1 мм) после второго-третьего изгиба под прямым углом ломается.
Волокно пониженной прочности той же толщины, согнутое до 180°, не ломается и при освобождении выпрямляется, т.е. обладает упругостью.
Ломкий асбест отличается от нормального химическим составом: у него меньше содержание H2O и MgO и больше содержание закисного железа и кремнезема.
Хризотил-асбест при интенсивном нагревании теряет конституционную воду, при этом волокна теряют механическую прочность и легко разрушаются в порошок.
Изменение его механических свойств при нагревании начинается еще до выделения конституционной воды (не с 400 °С, а с 70 °С).
При 700 °С происходит полное разрушение хризотил–асбеста и образование форстерита.
Волокно хризотил-асбеста обладает низкой электропроводностью, которая зависит от содержания в нем примеси магнетита и FeO, изоморфно замещающей MgO.
Резко выраженная адсорбционная способность, явление гистерезиса в отношении кристалло-адсорбционной воды может поставить асбест в ряд с органическим волокном.
Хризотил-асбест обладает способностью набухания, т.е.свойством поглощения воды. Более длинное волокно имеет меньшую степень набухания. Коэффициент набухания равен 1,08–1,63.
Щелочи, даже крепкие, хризотил-асбест не разрушают, но он не кислотостоек и даже слабые органические кислоты (уксусная) извлекают из него окись магния, от чего прочность и гибкость волокон резко падают.
А м ф и б о л — а с б е с т содержит такие минералы, как крокидолит, амозит, антофиллит, тремолит и актинолит.
Наибольшее промышленное значение имеют крокидолит, амозит, антофиллит.
Основным достоинством этой группы является их высокая кислостойкость.
К р о к и д о л и т — а с б е с т хорошо расщепляется на тонкие, гибкие и прочные волокна. Толщина их достигает 0,9–1,8 мкм. По механической прочности он не уступает хризотил-асбесту и является наиболее прочным среди амфибол-асбестов.
При нагревании прочность его понижается. Температура плавления равна 930–1 150 °С, удельный вес составляет 3,2–3,3 г/см3.
Длина волокон равна 20 мм, иногда достигает 50 мм и более.
А м о з и т — а с б е с т имеет очень длинные волокна (100–250 мм).
Толщина волокна равна 0,7–0,2 мкм. Расщепляется он хуже хризотил-асбеста.
Прочность на разрыв недеформированных волокон составляет 300 кг/мм2, температура плавления – 1 100–1 200 °С.
А н т о ф и л л и т — а с б е с т имеет удельный вес 3,02 г/см3.
Асбестотехнические изделия
Расщепление и механическая прочность у него хуже, чем у хризотил-асбеста. Из всей группы амфибол-асбеста он наиболее кислостоек.
Температура плавления равна 1 300 °С. Длинные цельные волокна у антофиллит-асбеста встречаются редко. Отличается он наибольшей по сравнению с другими разновидностями асбеста теплостойкостью, кислотоупорностью, щелочестойкостью.
В подавляющем большинстве асбестовых изделий используется хризотил-асбест, удельный вес амфиболовых асбестов в асбестообрабатывающей промышленности не превышает 4–5 %. Последние применяются в изделиях, к которым предъявляются требования повышенной кислотостойкости.
Применение асбеста основано на использовании его свойств:
Асбестотекстильная промышленность.Основную массу асбестовых текстильных материалов составляют огнезащитные ткани и костюмы, тормозные ленты, уплотняющие прокладки и набивки, электроизоляционные ленты и шнуры, тканые диски сцепления.
Основная масса асбестовых текстильных изделий вырабатывается из хризотил-асбеста высших сортов.
Крокидолит и амозит применяют для выработки изделий, к которым предъявляют требования кислотостойкости, или как добавку к хризотил-асбесту.
Асбестоцементная промышленность.Эта промышленность, в основном, использует механические свойства волокон асбеста и исключительно хризотил-асбест от 3-го до 6-го сорта.
Изготавливаются асбоцементные кровельные и стеновые плитки, листы, плиты и фасонные детали, облицовочные и отделочные листы и плиты, зонты для вестибюлей метро, вентиляционные каналы, мусоропроводы, трубы для водопроводов, канализации и газопроводов, электроизоляционные доски и детали.
Асбестокартонная и асбестобумажная промышленность.
Она производит асбестовый картон, бумагу, диски сцепления, фильтры, кислотостойкие фильтры и прокладки. Применяется хризотил-асбест 4, 5, 6-го сортов и антофиллит-асбест 3, 4, 5-го сортов.
Асбесторезиновая промышленность. Изготавливает асбесторезиновые листы, уплотняющие прокладки. Применяют хризотил-асбест 3, 4, 5-го сортов жесткой и полужесткой текстуры.
Асбестовые термоизоляционные материалы и изделия.
Этот вид материалов разделяется на две группы: чисто асбестовые и асбестовые композиции.
Чисто асбестовые материалы – это асбестовый пух-шнур, гофрированный асбестовый картон и сегменты (применяют 3-й, 4-й сорта асбеста). К композиционным асбестовым материалам относятся асбесто-магнезиальные и асбесто-доломитовые материалы (применяют 5, 6, 7-й сорта асбеста) и полуломкий хризотил-асбест мягкой текстуры.
Асбесто-битумные материалы.Представляют собой рубероид, дорожные покрытия, асбоасфальтные плитки.
Введение тонко распушенного асбеста в битум повышает температуру его размягчения, увеличивает вязкость и снижает хрупкость при низких температурах. Используют 5-й, 6-й сорта асбеста.
Асбесто-бакелитовые изделия и материалы.
Пластмассовые изделия из асбеста и бакелита вырабатываются двух сортов: кислотостойкие и теплостойкие (кислотостойкие прокладки, материал для кислотостойкой аппаратуры и прессованные тормозные колодки).
Применяют антофиллит-асбест 4, 5, 6-го сортов, хризотил-асбест 4-го, 5-го сортов.
Применение асбеста
Существуют тысячи способов применения асбеста. Наиболее широкое применение асбест находит в производстве композиционных материалов. Главным компонентом этой группы является разновидность цемента, то есть асбоцемент. К другим изделиям, имеющим большую ценность, относятся фрикционные материалы, изоляционный картон и бумага, усиленные пластмассы, поливиниловые плитки и листы.
Из асбеста можно изготовлять пряжу и ткать ткани. Произведенные таким образом текстильные изделия могут проходить дальнейший процесс переработки во фрикционные материалы, упаковки и пластмассы или могут найти прямое применение в изоляционных тканях и защитной одежде, огнестойких и изоляционных материалах
Изделия из асбеста
Основными видами материалов, производимых на основе асбеста, являются: порошкообразный асбест; асбестовые бумаги (точнее — картоны), получаемые методами отлива по бумажной технологии; асбестовые пряжа, шнуры, жгуты, ткани; асбопластики, в том числе фрикционные материалы (т.
е. материалы для тормозных накладок); асбоцементные изделия. В производстве бумаг и картонов используется фракция с длиной волокон до 8 мм. Фракция, состоящая из волокон длиной более 12 мм, применяется в производстве текстильных материалов.
Асбест и изделия на его основе применяются практически без ограничений в России и Канаде. В промышленной теплоизоляции применяют асбопухшнур, асбесто-известковые изделия, вулканит, ньювель, совелит, а так же сухие смеси на основе распушенного асбеста, затворяемые водой на месте производства работ и наносимые на изолируемые поверхности в виде мастик.
Пеноасбест. Получается путём первоначальной тонкой механической распушки первых сортов асбеста мягкой текстуры с последующей дополнительной диспергацией волокна химическими реагентами.
В результате получают один из самых лёгких теплоизоляционных материалов со средней плотностью 25-60 кг/куб.м и теплопроводностью 0.028-0.45 Вт/мК. Предельная температура применения 400°С.
Асбокартон (ГОСТ 2850-95). Содержание асбеста 98-99%. Размер листа 1000×800 мм. Толщина от 2 до 6 мм. Выдерживает температуру до 500°С. Гарантийный срок хранения — 10 лет со дня изготовления.
Асбестовая ткань (ГОСТ 6102-94). Используется для пошива жароизоляционной одежды, теплоизоляции печей и нагревательных приборов. Температура рабочей среды до 500°С. Ткань марки АТ-4 (ГОСТ 6102-78Е) соответствует требованиям «Правил пожарной безопасности в РФ ПБ-01-93» и относится к первичным средствам пожаротушения небольших очагов при воспламенении веществ, горение которых не может присходить без доступа воздуха.
Асбестовый шнур (ГОСТ 1779-83). Используется в тепловых агрегатах и теплопроводящих системах при температуре до 400°С.
Рабочая среда: газ, пар, вода. Поступает в бухтах. Масса 1 бухты 17-22 кг. Гарантийный срок хранения — 5 лет со дня изготовления.
Асбест сухой (ГОСТ 12871-93). Применяется для теплоизоляции печей и нагревательных приборов, обмуровки паровых котлов, газовых турбин. Поставляется в мешках. Масса 1 мешка около 50 кг.
Применение асбеста в России
В России имеются месторождения асбестов серпентиновой и амфиболовой группы. Производится и применяется в промышленности только хризотиловый асбест.
Во взаимосвязанных производствах на 41 предприятии (3 асбестовых горно-обогатительных и 24 асбестоцементных комбината, 9 асбестотехнических заводов, 2 асбокартонных фабрики и 3 технологических института) занято 38,5 тысяч человек промышленно-производственного персонала. Значительная часть комбинатов является градообразующими предприятиями.
С учетом этого, участие в производстве асбестсодержащей продукции затрагивает социальные интересы более 400 тысяч человек.
Более двух третей выпускаемого в России асбеста используется для производства асбестоцементных изделий (шифер и трубы). Асбестоцемент является композиционным материалом, в состав которого входят портландцемент (80-90 %), хризотиловый асбест (10-20 %) и вода. В производстве цветного шифера в массу вводят красящие вещества в количестве 2,3-4,2 % от общей массы смеси.
В качестве красящих материалов применяют окись хрома, железный сурик и редоксайд. Следующее по значению потребление асбеста – производство тканей, тормозных изделий. Производство асбестотехнических и асбестотекстильных изделий (АТИ) – тормозных колодок, прокладок, нитей, полотна, шнура, ленты, являлось до недавнего времени одним из наиболее распространенных среди многочисленных отраслей асбестообрабатывающей промышленности, как в нашей стране, так и за рубежом, а также тепло- и звукоизоляционных материалов.
Следует особо отметить, что в отличие большинства развитых зарубежных стран (США, многих европейских стран) в России при строительстве и отделочных работах в жилых и общественных зданиях, других объектах непроизводственного назначения практически не применялись хрупкие, легко разрушающиеся в процессе эксплуатации асбестсодержащие материалы.
На таких объектах применялись только относительно небольшие объёмы асбестоцементных изделий, выделение из которых свободных волокон асбеста в условиях нормальной эксплуатации маловероятно.
Заменители асбеста
Теперь более подробно о применении асбеста и возможностях его замены. Теплоизоляция нагревательных и нагреваемых устройств, трубопроводов и аппаратов. Для этих целей используются порошкообразный асбест, жгуты, толстые картоны и ткани.
Теперь же для этих целей с успехом используются материалы на основе полимерных термостойких волокон, углеродных и неорганических волокон (например нетканые материалы из волокон оксида алюминия, являющихся достаточно дешевыми; из них также производят маты и бумаги со свойствами не хуже, а часто лучше асбестовых).
Асбестовые бумаги и картоны используются как фильтрующие материалы для очистки жидких сред.
Высокая поверхностная активность и малые размеры игольчатых кристаллов (а соответственно малые эффективные размеры пор) позволяют производить высококачественную очистку от примесей.
Однако в настоящее время для этой цели применяются нетканые материалы на основе ультратонких химических волокон, которые в значительной степени вытеснили асбест.
Асбестовые ткани много лет служили в качестве защитных материалов для защитной одежды пожарных, накидок и других спасательных средств. Однако они неудобны в применении — тяжелые, негибкие. Сегодня для этих целей широко применяются защитные средства (в первую очередь костюмы) на основе многослойных пакетов, включающих полимерные термостойкие ткани с теплозащитными слоями, алюминированные снаружи для достижения высокой отражательной способности.
Костюмы для работы в экстремальных условиях при действии открытого огня сегодня — это сложные конструкции, позволяющие длительно работать в контакте с открытым пламенем. Таким образом, применение асбеста в этих целях уже — анахронизм.
Уплотнительные шнуры для валов и других движущихся деталей традиционно изготавливались на основе асбеста в сочетании с другими видами волокон. Сегодня они с успехом и большей работоспособностью заменены на текстильные структуры из углеродных и фторволокрон, являющиеся более надежными и долговечными в химически агрессивных средах.
Асбопластики
В конструкционных асбопластиках в качестве армирующего компонента используются асбестовые волокна (асбоволокнит), бумаги (асбогетинакс) и ткани (асботекстолит). Связующими в асбопластиках служат обычно термореактивные смолы — фенольные, меламино-формальдегидные и др., а также термопласты. Из термореактивных асбопластиков изготавливают различные детали или изделия, в том числе электроизоляционные детали и изделия для низковольтной аппаратуры, фрикционные изделия (тормозные накладки и колодки), детали химического оборудования (например роторы насосов) и другие.
Асбоволокнит (фаолит) используется для футеровки хемостойкой аппаратуры. Асботекстолиты применяются, в основном, в изделиях электротехники. Эти материалы в настоящее время теряют свое значение и заменяются стекло- или углепластиками.
Широко известным материалом является листовой паронит на основе волокон асбеста, других наполнителей и каучуков, применяемый для уплотнительных прокладок. Он сегодня с успехом заменяется материалами, содержащими углеродные и алюминийоксидные волокна.
Фрикционные материалы традиционно изготавливаются на основе асбеста с использованием термостойких связующих — фенольных, модифицированных фенольных с содержанием каучуков и других ингредиентов. К фрикционным материалам предъявляются очень высокие требования, и их сегодня нелегко подбирать. Они должны обладать стабильным коэффициентом трения (от 0,25 до 0,5), высокой износостойкостью, термостойкостью. Контртело при трении должно иметь минимальный износ. Температура на поверхности трения достигает 400–500оС, а иногда до 600оС и в объеме материала 200–250оС.
Сегодня изготовление тормозных накладок и колодок, дисков и муфт сцепления для средств наземного транспорта, прессового оборудования, швейных машин и других устройств и механизмов, требующего быстрой и надежной остановки или плавного запуска в действие, осуществляется с применением углеродных, арамидных, стеклянных, базальтовых высокомодульных волокон.
Таким образом, в настоящее время замена асбеста во фрикционных материалах решена.
Асбоцементные изделия и трубы из него являются важными широко применяемыми материалами в строительстве, электротехнике и некоторых других областях.
Сегодня его замена на более дешевые маатериалы решается с применением стеклянных и базальтовых волокон.
Готовый материал и изделия безопасны. Дешевизна и доступность асбоцемента затрудняет его замену. Однако, например, в электротехнике он успешно заменяется стеклотекстолитом и другими пластиками. Заканчивая, следует еще раз остановиться на проблеме токсичности асбеста. Сам асбест, уже входящий в состав различных материалов, не обладает вредными свойствами.
Однако асбестовая пыль, как уже говорилось, весьма опасна для здоровья человека.
Она выделяется в больших количествах при добыче и сортировке асбеста, его переработке и при износе фрикционных устройств. Именно поэтому применение асбеста во многих странах законодательно запрещено, а в России и странах СНГ систематически проводятся работы по замене асбеста.
Важной проблемой является замена асбестсодержащих фрикционных накладок. Образуя асбестовую пыль при износе, такие материалы вредны для людей. Поэтому, например, ввоз автомашин с фрикционными деталями на основе асбеста в ряде стран запрещен.