Konieczność izolowania gorących elementów urządzeń jest zrozumiała. Najczęściej chodzi o ograniczenie ucieczki, drogiego przecież, ciepła, a także o ochronę zewnętrznych, nieodpornych na wysoką temperaturę elementów konstrukcji. Sprawa ochrony nas samych też jest oczywiście nie do pominięcia.
Każdy materiał jest właściwie izolatorem. Podział na przewodniki i izolatory to zawsze kwestia punktu odniesienia. W materiałach ogniotrwałych za izolator można uznać już każdy wyrób o przewodności niższej od podstawowego gatunku szamotu. Jednak nawet zwarty szamot może stanowić izolację w grubych obmurzach, np.: mocno obciążonych pieców stalowniczych.
Izolacja w konstrukcjach ogniotrwałych pomaga także w zmniejszaniu naprężeń cieplnych w warstwach roboczych obmurzy. Mniejsze różnice temperatur na przeciwległych powierzchniach warstwy, to mniejsze naprężenia powstające na skutek rozszerzalności cieplnej. Duża część spękań ścian i wyłożeń ochronnych to skutek właśnie naprężeń cieplnych. Jeżeli chcemy zmniejszyć ich poziom, stosujemy w warstwie roboczej lepiej przewodzące materiały, które, aby nie pogarszać parametrów całej przegrody, muszą być wspomagane izolacją.
Z izolacjami wysokotemperaturowymi jest podobnie jak z tymi znanymi z budownictwa, jednak musimy zwracać uwagę na większą ilość czynników. Wiadomo, że podstawową informacją jest zawsze zdolności izolacyjne materiału, czyli współczynnik przewodności. W temperaturach otoczenia wystarczy podać jego wartość i sprawa się na tym kończy. Jednak wartość tego współczynnika nie jest stała w każdej temperaturze. Różne rodzaje materiałów różnie się w tym przypadku zachowują. Podstawowe wypalane wyroby izolacyjne mają często przewodność wyższą od podstawowych materiałów budowlanych, chodzi jednak o priorytet odporności temperaturowej.
Włókniny
Wiadomo, że na „zimno” najlepsze i bardzo praktyczne są materiały włókniste. Oczywiście znane z budownictwa materiały oparte na polimerach (styropian) musimy od razu pominąć. Przewodność włóknin znacząco jednak rośnie wraz z temperaturą. Wiąże się to z tym, że właściwym izolatorem w ich przypadku jest powietrze, dla którego ruchu cieplnego włókna stanowią, wraz ze wzrostem temperatury, coraz mniejszą przeszkodę. Ich racjonalne stosowanie jako tylko izolatora ma więc sens w warstwach o niższej temperaturze, a podawanie dla nich współczynnika przewodności dla temperatury otoczenia jest właściwie nieporozumieniem. Spotykamy się jednak niestety z taką praktyką w przypadku sprzedaży różnych systemów izolacji włóknistej na rynku klienta indywidualnego, dotyczy to w szczególności izolacji tzw. kominkowych.
Warstwy z ogniotrwałych mat włóknistych stosuje się jednak dość często, także w bardzo wysokich temperaturach. Stanowią doskonałą dylatację i osłonę warstw z materiałów o mniejszej odporności termicznej, stanowią dobrą przeszkodę, w porównaniu do pustych szczelin, dla promieniowania cieplnego, które w wysokich temperaturach stanowi znaczącą drogę przenoszenia ciepła. Materiały włókniste mają też coraz większy udział w budowie całych obmurzy pieców – szczególnie grzewczych (piece posiadające komorę do nagrzewania jakiegoś materiału – obróbki cieplnej). Tam, gdzie wnętrze pieca wypełniają tylko gazy lub powietrze i nie ma większych mechanicznych oddziaływań na ściany, cały piec można wykonać z włóknin. Można zamiast ciężkiego łukowego sklepienia, wykonać płaskie podwieszane z lekkich pakietów włóknistych. Bardzo łatwo takie „obmurze” naprawić, bo do demontażu wystarczy … nóż. Jeszcze ważniejszą sprawą, szczególnie przy urządzeniach pracujących okresowo, jest tutaj pojemność cieplna wyłożenia ogniotrwałego pieca. Nie trzeba zużywać już tak dużej ilości energii na samo rozgrzanie pieca, która po wyłączeniu i tak zostałaby bezproduktywnie rozproszona.
Włókniny budowlane, czy nawet te przeznaczone do izolacji wysokotemperaturowych (do 700oC), produkowane są ze szkliw mineralnych. Z tego powodu ich stosowanie jest poważnie ograniczone. Na skutek długotrwałego ogrzewania następuje degradacja zamrożonej struktury (jaką jest szkliwo) – powolny powrót do stanu stabilnego (krystalicznego), co wiąże się niestety z rozpadem włókien. Włókniny ogniotrwałe składają się z włókien wytworzonych z materiałów stabilnych – przeważnie glinokrzemianów, a więc faz, z których składa się większość ceramiki ogniotrwałej. Dzielą się na najczęściej stosowane włókna amorficzne (szkliwa) i włókna krystaliczne – stosowane już w bardzo wysokich temperaturach (powyżej 1430oC). Wyroby te nazywane są z tego powodu czasem włókninami ceramicznymi i najczęściej można je poznać po białym kolorze. Uwaga – są niebezpieczne dla zdrowia – stosuj zawsze ochronę dróg oddechowych.
Materiały izolacyjne zwarte – ceramiczne i betonowe.
Tutaj też podstawową rolę odgrywa powietrze, które jest zawarte w porach wyrobu. Dąży się do tego, żeby nie miało ono możliwości wędrówki i przenoszenia ciepła na drodze konwekcji. Najlepiej więc, jeżeli są to pory zamknięte. W tradycyjnym tworzywie ogniotrwałym wytwarza się je sztucznie na drodze dodawania do mas wypalających się w czasie obróbki cieplnej dodatków, dodawania już porowatych minerałów lub pyłów zawierających puste w środku mikrokulki (mikrosferę), a także na drodze spieniania masy przed wypaleniem. Tradycyjną, zarzucaną już dziś, technologią było mieszanie surowej masy szamotowej z trocinami drewnianymi. Dawało to wyrób może nie najpiękniejszy (de gustibus non est disputandum), ale chemicznie i fizycznie odpowiadający szamotowi. Miał też tę zaletę, że był stosunkowo tani.
Produkuje się także niewypalane betonowe (niewypalane) wyroby izolacyjne, które należy zaliczyć raczej do żaroodpornych. Stosuje się tam prażone ekspandowane („puchnące” przy prażeniu) minerały, takie jak: perlit czy wermikulit. Spaja się je za pomocą cementu lub innych środków wiążących na zimno. Dość dobrym, często spotykanym, izolatorem są też płyty i kształtki wytwarzane z krzemianu wapnia. Podobnie jednak jak w przypadku poprzednich, nie zalicza się ich do materiałów stricte ogniotrwałych, choć odporność temperaturowa niektórych gatunków sięga powyżej 1000oC (patrz: definicja ogniotrwałości).
Maksymalną temperaturę stosowania wyrobów izolacyjnych, ze względu na przeważnie niewielką wytrzymałość mechaniczną, określa się terminem temperatury klasyfikacyjnej. Ten niewinny i niewiele mówiący parametr ma jednak ścisłą definicję, mówiącą, że jest to temperatura, w której zmiana wymiarów liniowych, konkretnie ich zmniejszenie – skurcz – nie przekracza (w określonym czasie) 1,5%. Skurcz w wysokich temperaturach jest charakterystyczną cechą tych materiałów. Czasem podaje się ten skurcz na poziomie 2 – 2,5 %, ale mniejsza o to – to temperatura. w której wyrób się już mocno degraduje.
Przewodność formowanych materiałów izolacyjnych zmienia się nieco inaczej niż w przypadku włóknin. Najczęściej rośnie bardzo nieznacznie wraz z temperaturą. W temperaturze otoczenia nawet najlżejsze gatunki mają przewodność większą niż maty, ale przy temperaturach rzędu 150-200oC już są porównywalne, a w wyższych lepsze pod tym względem.
Produkowane są w podstawowych formatach zgodnych z formatami wyrobów zwartych, więc w postaci prostek, klinów, płytek, kształtek. Najczęściej spotykane to jednak prostki.