Стекловата

Стекловата для теплоизоляции

Производство стекловаты

Стеклова́та (стеклянное волокно) — это минеральный изоляционный материал, представляющий собой разновидность волокнистой структуры. Данный продукт относится к категории минеральной ваты. В процессе изготовления стеклянных нитей применяются идентичные компоненты, что и при производстве обычного стекла, а также могут использоваться побочные продукты стекольных предприятий.

Характерными свойствами стеклянного волокна являются высокая устойчивость к химическим воздействиям и сравнительно низкая масса. В неуплотнённом состоянии его плотность не превышает показателя 130 кг/м3^[1].

При работе с данным материалом следует соблюдать осторожность. Фрагменты волокон представляют опасность, так как способны проникать в кожные покровы, подниматься в воздух и попадать в органы зрения и дыхательную систему. Попав в лёгкие, частицы остаются там на протяжении всей жизни человека и могут стать причиной возникновения ряда серьёзных патологий.

Производственный процесс

Работа со стекловатой

Стекловата под микроскопом

Основными компонентами для изготовления стеклянного волокна служат песок, сода, доломит, известняк, а также бура или этибор. Современные предприятия активно используют стеклобой, доля которого может достигать 80 % от общего объёма сырья^[2].

Технологический цикл начинается с загрузки исходных материалов в специальный бункер. Далее следует этап плавления массы. Дозирующие устройства подают компоненты в плавильную печь согласно строгой рецептуре. При достижении температуры 1400 °C расплав приобретает необходимые механические характеристики для формирования тончайших нитей. Образование волокон происходит путём раздува паром расплавленной стекломассы, выходящей из центрифуги.

В процессе формирования волокна осуществляется его обработка полимерными аэрозолями. В качестве связующего вещества применяются водные растворы фенол-альдегидного полимера с добавлением мочевины. Обработанное волокно поступает на валки, после чего проходит несколько стадий выравнивания на конвейере. В результате формируется однородное стеклополимерное полотно.

Следующим этапом является полимеризация при температуре 250 °C. Высокая температура способствует образованию полимерных связей. Одновременно в термокамере испаряется остаточная влага, полученная вместе с аэрозолем. После завершения процесса полимеризации волокна затвердевают и приобретают характерный янтарно-жёлтый оттенок.

Затем материал проходит стадию охлаждения до температуры окружающей среды, после чего поступает на раскрой. Продольные фрезерные станки и поперечные пилы разделяют непрерывную ленту на маты и рулоны.

Полученный теплоизоляционный материал обладает значительным объёмом из-за наличия воздушных прослоек. Для оптимизации транспортировки и хранения готовую продукцию подвергают прессованию. Согласно европейским стандартам, допускается шестикратное сжатие. Упругие свойства теплоизоляции обеспечивают полное восстановление первоначальных размеров после снятия нагрузки.

Характеристики материала

Диаметр отдельных волокон стеклянной ваты варьируется в пределах 3-15 мкм, при этом их длина превышает аналогичный показатель каменной ваты в 2-4 раза. Данная структурная особенность обуславливает повышенную эластичность и прочность изделий на основе стеклянного волокна^[3].

Одним из преимуществ стеклянной ваты является практически полное отсутствие неволокнистых включений. Кроме того, материал характеризуется высокой устойчивостью к вибрационным воздействиям.

Теплоизоляционные свойства стеклянного волокна определяются коэффициентом теплопроводности, который находится в диапазоне от 0,030 до 0,052 Вт/м·К.

Важной эксплуатационной характеристикой является температуростойкость — стеклянная вата способна выдерживать нагрев до 450 °C без потери своих функциональных свойств.

Влияние на организм человека

Основным недостатком стеклянного волокна является высокая хрупкость его структуры, приводящая к образованию мелкодисперсной пыли с острыми краями. Частицы такой пыли способны проникать в кожные покровы, вызывая раздражение, зуд, аллергические реакции и дерматиты. Одежда, загрязнённая этими частицами, с трудом поддаётся очистке^[4]. Для минимизации данных рисков рекомендуется использовать стеклянное волокно в виде матов, герметично упакованных в прочную синтетическую ткань.

При попадании в дыхательную систему фрагменты волокон не выводятся естественным путём, что может привести к необратимым повреждениям лёгочной ткани. Длительное воздействие этих частиц способно спровоцировать развитие обструктивного и хронического бронхитов, бронхиальной астмы, пневмокониоза, фиброза лёгких и злокачественных новообразований в лёгких^[5].

Контакт волокон с органами зрения может вызвать раздражение, слезотечение, гиперемию склер и конъюнктивы, блефароспазм, а в некоторых случаях — острый болевой синдром. В связи с этим при работе с материалом необходимо использовать защитные очки.

Дополнительную опасность представляют фенолформальдегидные связующие вещества, входящие в состав стеклянного волокна. Они способны выделять фенол и формальдегид — высокотоксичные соединения.

Учитывая вышеизложенное, при работе со стеклянным волокном следует применять комплексные средства индивидуальной защиты: плотную спецодежду, закрывающую все участки тела, брезентовые рукавицы, защитные очки и респиратор. Необходимо избегать резких движений с материалом во избежание высвобождения волокон в воздух. Более безопасной альтернативой являются маты из стеклянного волокна, полностью инкапсулированные в прочную синтетическую ткань.

Ряд экологов и медицинских специалистов выступает за полный запрет производства и использования стеклянного волокна, минеральной ваты и асбеста из-за их негативного, в том числе канцерогенного, воздействия на здоровье человека^[6].

Первая помощь при контакте со стеклянным волокном

При попадании стеклянного волокна на кожные покровы категорически запрещается расчёсывать поражённые участки, так как это способствует более глубокому проникновению частиц в эпидермис.
Для удаления волокон с волосистой части головы рекомендуется наклонить голову над ванной (без воды), закрыть глаза и осторожно встряхивать волосы.
Следует принять холодный душ с сильным напором воды, не применяя моющих средств. Использование мочалок, губок и горячей воды противопоказано, так как последняя расширяет поры кожи.
После водных процедур не рекомендуется вытираться полотенцем. Необходимо дать телу высохнуть естественным путём, после чего повторно принять холодный душ с применением мыла.
При попадании частиц в глаза следует промыть их интенсивным потоком холодной воды. Если симптомы раздражения сохраняются, необходимо незамедлительно обратиться к офтальмологу, предпочтительно в специализированную клинику, или вызвать бригаду скорой медицинской помощи.
В случае ингаляции фрагментов волокон, сопровождающейся непрекращающимся кашлем или затруднённым дыханием, требуется немедленная консультация врача.
Одежду, контаминированную стеклянным волокном, рекомендуется утилизировать. Даже многократная тщательная стирка не гарантирует полного удаления волокон.

Разновидности стекловаты

Теплоизоляционные материалы на основе стеклянного волокна представлены в нескольких вариантах^[7]:

мягкие маты и плиты;
полужёсткие плиты;
жёсткие плиты на синтетическом связующем.

Жёсткие плиты, покрытые стекловойлоком, обладают хорошими ветрозащитными свойствами. Некоторые виды плит имеют шпунтовое соединение по длинным сторонам, обеспечивающее надёжную фиксацию и отсутствие зазоров. Мягкие стекловолокнистые материалы обычно выпускаются в виде рулонов. Благодаря высокой эластичности они быстро восстанавливают форму после распаковки.

Возможно производство изделий с дополнительными слоями: фольгой для пароизоляции или стеклохолстом для защиты от ветра и предотвращения разлёта волокон.

Сферы использования

Стекловолокнистые материалы применяются для тепло- и звукоизоляции в строительных и инженерных конструкциях, трубопроводах. Они эффективны при облицовке неровных поверхностей и в конструкциях сложной формы. Области применения во многом совпадают с минеральной ватой, но стекловолокно обладает лучшими изолирующими характеристиками при меньшей устойчивости к высоким температурам и влажности.

Строительная стекловата подразделяется на три категории^[7]:

Кровельная — для горизонтальных поверхностей без нагрузки, чердачных помещений и полов на лагах. Выпускается в виде плит и рулонов. Характеризуется низкой прочностью.
Стеновая — обладает повышенной прочностью, используется для теплоизоляции стен.
Под стяжку — применяется для шумоизоляции напольных покрытий. Отличается наибольшей прочностью и плотностью среди всех типов.

При выборе материала для жилых помещений следует учитывать экологические характеристики связующих веществ.

Преимущества материала

экономическая эффективность;
удобство транспортировки;
высокая адаптивность к неровным поверхностям;
обеспечение сплошного изоляционного покрытия;
негорючесть.

Недостатки материала

потенциальная опасность при работе;
склонность к усадке, особенно в условиях повышенной влажности.

Соблюдение правил хранения стеклянного волокна имеет критическое значение. Материал должен содержаться в сухих помещениях и иметь надлежащую упаковку. Приобретение стеклянного волокна с признаками увлажнения является нерациональным расходованием средств. После высыхания такой материал утрачивает свои эксплуатационные характеристики и становится непригодным для применения по назначению^[7].

Пожарные характеристики

Материал не поддерживает горение. При температурах 250-450 °C происходит выгорание связующих смол, что приводит к потере эксплуатационных свойств. При достижении 500-550 °C наблюдается спекание материала^[8].

Проблемы утилизации

Стеклянное волокно не подвержено естественному разложению. Оно устойчиво к воздействию микроорганизмов, влаги, солнечного излучения и других факторов окружающей среды. Попадание стеклянных волокон в почву приводит к её долгосрочному загрязнению. Дополнительную опасность представляют фенол и формальдегид, постепенно выделяющиеся из связующих веществ^[9].

Утилизация стеклянного волокна вместе с бытовыми или строительными отходами запрещена. Для его переработки применяются следующие методы:

захоронение на специализированных полигонах;
использование в дорожном строительстве;
применение в производстве кирпича;
переработка для получения новых стекловолокнистых материалов.

Для осуществления утилизации привлекаются специализированные службы.

Примечания

[1] Моисеев О. Н., Шевырев Л. Ю., Иванов П. А. Строительное материаловедение (практикум). Учебное пособие / под общ. ред. О. Н. Моисеева. — Москва — Берлин: DirectMEDIA, 2018. — С. 112—113. — 2018 p. (неопр.).

[2] Стекловолокно: полное руководство о свойствах и ... (неопр.).

[3] Как делают стекловату — Всё о теплоизоляции (неопр.).

[4] Применение стекловаты в качестве утеплителя. О современных технологиях кровли. Строительный портал. (неопр.).

[5] Подмогильная К.В., Федякина В.В., Горблянский Ю.Ю., Сакольчик М.А. (2018). Современное представление о рисках интерстициальных профессиональных заболеваний легких. Occupational Health and Industrial Ecology. 7: 45—50. (неопр.).

[6] Минвата: смертельно опасный утеплитель.. (неопр.).

[:0-7] {Перейти обратно: 7,0} ^7,1 ^7,2 Утеплители из стекловолокна: особенности, виды ... (неопр.).

[8] Из чего делают стекловату, горит ли она и вредна ли для здоровья? (неопр.).

[9] Is Fiberglass Recyclable? Conserve Energy Future (неопр.).

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]