Минеральная вата - Mineral wool

"Rockwool" перенаправляется сюда. Для получения информации о производителе см. Rockwool International .
Минеральная вата крупным планом
Покрытие из минеральной ваты, нанесенное на стальную трубу для испытания на огнестойкость

Минеральная вата - это любой волокнистый материал, образованный прядением или вытяжкой расплавленных минеральных или горных материалов, таких как шлак и керамика .

Применения минеральной ваты включают теплоизоляцию (как структурную изоляцию, так и изоляцию труб , хотя она не такая огнестойкая, как высокотемпературная изоляционная вата ), фильтрацию , звукоизоляцию и гидропонную среду для выращивания.

Именование

Минеральная вата также известна как минеральное волокно , минеральная вата , минеральное волокно , искусственное минеральное волокно (MMMF) и искусственное стекловидное волокно (MMVF).

Специфические продукты из минеральной ваты - это каменная вата и шлаковая вата . В Европе также есть стекловата, которая вместе с керамическим волокном является полностью искусственным волокном.

История

Шлаковая вата была впервые произведена в 1840 году в Уэльсе Эдвардом Парри, «но, похоже, не было предпринято никаких усилий, чтобы ограничить шерсть после производства; следовательно, она плавала по заводу при малейшем ветре и стала настолько вредной для людей, что процесс пришлось отказаться ». Метод производства минеральной ваты был запатентован в Соединенных Штатах в 1870 году Джоном Плейером и впервые коммерчески произведен в 1871 году в Георгсмариенхютте в Оснабрюке, Германия . Процесс включал продувку сильного потока воздуха через падающий поток жидкого железного шлака, который был похож на естественное возникновение тонких нитей вулканического шлака из Килауэа, называемых волосами Пеле, созданных сильными ветрами, разносящими шлак во время извержения.

Общие области применения изоляции в многоквартирном доме

Американский инженер-химик Чарльз Коридон Холл в 1897 году разработал технологию преобразования расплавленной породы в волокна и положил начало производству изоляционных материалов из минеральной ваты в Америке.

По словам производителя минеральной ваты, первая минеральная вата, предназначенная для высокотемпературных применений, была изобретена в Соединенных Штатах в 1942 году, но не была коммерчески жизнеспособной примерно до 1953 года. В 1970-х и 1980-х годах стало доступно больше форм минеральной ваты.

Минеральная вата высокотемпературная

Промышленная печь с модулями из высокотемпературной минеральной ваты
Промышленная печь в эксплуатации, укомплектованная высокотемпературной минеральной ватой.

Высокотемпературная минеральная вата - это разновидность минеральной ваты, созданная для использования в качестве высокотемпературной изоляции и обычно определяемая как устойчивая к температурам выше 1000 ° C. Этот тип изоляции обычно используется в промышленных печах и литейных цехах. Поскольку производство высокотемпературной минеральной ваты является дорогостоящим и ограниченным, она почти исключительно используется в высокотемпературных промышленных применениях и процессах.

Определения

Классификационная температура - это температура, при которой определенная величина линейного сжатия (обычно от двух до четырех процентов) не превышается после 24-часовой термообработки в электрически нагреваемой лабораторной печи в нейтральной атмосфере. В зависимости от типа продукта стоимость не может превышать двух процентов для плит и фасонных изделий и четырех процентов для матов и бумаги.

Температура классификации указывается с шагом 50 ° C, начиная с 850 ° C и до 1600 ° C. Классификационная температура не означает, что продукт можно использовать постоянно при этой температуре. В полевых условиях температура непрерывного нанесения аморфной высокотемпературной минеральной ваты ( AES и ASW ) обычно на 100–150 ° C ниже температуры классификации. Изделия из поликристаллической шерсти обычно можно использовать до температуры классификации.

Типы

Существует несколько видов высокотемпературной минеральной ваты из разных минералов. Выбранный минерал приводит к различным свойствам материала и классификационным температурам.

Щелочноземельная силикатная вата (шерсть AES)

Вата AES состоит из аморфных стекловолокон, которые производятся путем плавления комбинации оксида кальция (CaO-), оксида магния (MgO-) и диоксида кремния (SiO 2 ). Изделия из шерсти AES обычно используются в непрерывно работающем оборудовании и в бытовых приборах. Преимущество шерсти AES в том, что она биологически растворима - она ​​растворяется в жидкостях организма в течение нескольких недель и быстро выводится из легких.

Алюмосиликатная вата (ASW)

Алюмосиликатная вата, также известная как тугоплавкое керамическое волокно (RCF), состоит из аморфных волокон, полученных плавлением комбинации оксида алюминия (Al 2 O 3 ) и диоксида кремния (SiO 2 ), обычно в массовом соотношении 50:50 (см. также VDI 3469, части 1 и 5, а также TRGS 521). Изделия из алюмосиликатной ваты обычно используются при температурах применения выше 900 ° C для оборудования, которое работает с перебоями и в критических условиях эксплуатации (см. Технические правила TRGS 619).

Поликристаллическая вата (PCW)

Поликристаллическая вата состоит из волокон, содержащих оксид алюминия (Al 2 O 3 ) в количестве более 70 процентов от общего количества материалов, и производится золь-гель методом из водных прядильных растворов. Водорастворимые зеленые волокна, полученные в качестве предшественника, кристаллизуют посредством термической обработки. Поликристаллическая вата обычно используется при температурах нанесения выше 1300 ° C и в критических химических и физических условиях применения.

Kaowool

Kaowool - это высокотемпературная минеральная вата, изготовленная из минерального каолина . Это был один из первых изобретенных видов высокотемпературной минеральной ваты, который использовался в 21 веке. Он может выдерживать температуры, близкие к 1650 ° C (3000 ° F).

Производство

Каменная вата представляет собой продукт печи из расплавленной породы при температуре около 1600 ° C, через которую проходит поток воздуха или пара. Более совершенные производственные технологии основаны на прядении расплавленной породы в высокоскоростных прядильных головках, чем-то напоминающем процесс, используемый для производства сахарной ваты . Конечный продукт представляет собой массу тонких переплетенных волокон с типичным диаметром от 2 до 6 микрометров . Минеральная вата может содержать связующее , часто терполимер , и масло для уменьшения пыления.

Использовать

Строительный шов с неполным противопожарным слоем из минеральной ваты, который все еще требует герметизации.

Хотя отдельные волокна очень хорошо проводят тепло , когда они спрессовываются в рулоны и листы, их способность разделять воздух делает их отличными изоляторами и звукопоглотителями . Несмотря на то, что они не защищены от воздействия достаточно горячего огня, огнестойкость стекловолокна , каменной ваты и керамических волокон делает их обычными строительными материалами, когда требуется пассивная противопожарная защита , которые используются в качестве огнезащиты распылением , в полостях шпилек в сборках гипсокартона и в качестве упаковочные материалы в противопожарных изоляторах .

Другие области применения - это панели , склеенные смолой , в качестве наполнителя в компаундах для прокладок , тормозных колодок , пластмасс в автомобильной промышленности, в качестве фильтрующей среды и в качестве среды для роста в гидропонике .

Минеральные волокна производятся таким же образом, без связующего. Волокно как таковое используется в качестве сырья для его армирующих целей в различных приложениях, таких как фрикционные материалы, прокладки, пластмассы и покрытия .

Термостойкость минеральной ваты
Материал Температура
Стекловата 230–260 ° С
Каменная вата 700–850 ° С
Керамическая вата 1200 ° С

Гидропоника

Продукты из минеральной ваты могут быть сконструированы так, чтобы удерживать большое количество воды и воздуха, что способствует росту корней и усвоению питательных веществ в гидропонике ; их волокнистая природа также обеспечивает хорошую механическую структуру, удерживающую растение в стабильном состоянии. Естественно высокий pH минеральной ваты делает ее изначально непригодной для роста растений и требует «кондиционирования» для производства шерсти с подходящим стабильным pH.

Минеральная вата высокотемпературная

Высокотемпературная минеральная вата используется в основном для изоляции и футеровки промышленных печей и литейных цехов с целью повышения эффективности и безопасности. Он также используется для предотвращения распространения огня.

Использование высокотемпературной минеральной ваты обеспечивает более легкую конструкцию промышленных печей и другого технического оборудования по сравнению с другими методами, такими как огнеупорные кирпичи, из-за ее высокой термостойкости на вес, но имеет недостаток, заключающийся в том, что она дороже, чем другие. методы.

Безопасность материала

Минеральная вата под микроскопом

Международное агентство по изучению рака (IARC) рассмотрел канцерогенности искусственных минеральных волокон в октябре 2002 года рабочая группа МАИР монографии заключены только более biopersistent материалы классифицируются МАИР как «возможно , канцерогенным для человека» ( Группа 2В ). К ним относятся тугоплавкие керамические волокна, которые используются в промышленности в качестве изоляции в высокотемпературных средах, таких как доменные печи , и некоторые специальные стекловаты, не используемые в качестве изоляционных материалов. Напротив, наиболее часто используемые ваты из стекловолокна, производимые с 2000 года, включая изоляционную стекловату, каменную вату и шлаковую вату, считаются «не классифицируемыми по канцерогенности для людей» ( Группа 3 ).

Производятся волокна с высоким содержанием биорастворимых веществ, которые не наносят вреда клеткам человека. Эти новые материалы были протестированы на канцерогенность, и большинство из них оказались неканцерогенными. МАИР решило не проводить общую оценку недавно разработанных волокон, которые должны быть менее биостойкими, таких как силикат щелочноземельного металла или шерсть с высоким содержанием глинозема и низким содержанием кремния. Это решение было принято отчасти из-за отсутствия данных о людях, хотя такие волокна, которые были протестированы, по-видимому, обладают низким канцерогенным потенциалом у экспериментальных животных, а также потому, что Рабочей группе было трудно разделить эти волокна на значимые группы на основе химического состава ».

Европейский Регламент (CE) № 1272/2008 о классификации, маркировке и упаковке веществ и смесей, обновленный Регламентом (CE) № 790/2009, не классифицирует волокна минеральной ваты как опасное вещество, если они соответствуют критериям, определенным в его Примечание Q.

Европейский совет по сертификации изделий из минеральной ваты, EUCEB, сертифицирует изделия из минеральной ваты, изготовленные из волокон, в соответствии с примечанием Q, гарантируя, что они имеют низкую биостойкость и быстро выводятся из легких. Сертификация основана на консультациях независимых экспертов и регулярном контроле химического состава.


Из-за механического воздействия волокон изделия из минеральной ваты могут вызывать временный кожный зуд. Чтобы уменьшить это и избежать ненужного воздействия пыли из минеральной ваты, информация о передовых методах доступна на упаковке продуктов из минеральной ваты с пиктограммами или фразами. Листы с инструкциями по безопасному использованию, подобные паспорту безопасности, также доступны от каждого производителя.

Люди могут подвергаться воздействию волокон минеральной ваты на рабочем месте при вдыхании, контакте с кожей и глазами. Управление по безопасности и гигиене труда (OSHA) установило юридический предел ( допустимый предел воздействия ) для воздействия минеральной ваты на рабочем месте, равный 15 мг / м 3 общего воздействия и 5 мг / м 3 респираторного воздействия в течение 8-часового рабочего дня. Национальный институт профессиональной безопасности и здоровья (NIOSH) установила предел рекомендуемой экспозиции (REL) от 5 мг / м 3 общей экспозиции и 3 волокон на см 3 в течение 8-часового рабочего дня.

Регистрация, оценка, разрешение и ограничение использования химических веществ (REACH) - это постановление Европейского Союза от 18 декабря 2006 года. REACH касается производства и использования химических веществ и их потенциального воздействия как на здоровье человека, так и на окружающую среду. Форум по обмену информацией о веществах (SIEF) был создан для нескольких типов минеральной ваты. AES, ASW и PCW были зарегистрированы до первого крайнего срока 1 декабря 2010 года и, следовательно, могут использоваться на европейском рынке.

  • ASW / RCF классифицируется как канцероген категории 1B.
  • AES исключен из классификации канцерогенов на основании результатов краткосрочного исследования in vitro.
  • Шерсть PCW не классифицируется; Самоклассификация привела к выводу, что ЗХО не опасны

13 января 2010 г. некоторые из алюмосиликатных огнеупорных керамических волокон и алюмосиликатных циркониевых огнеупорных керамических волокон были включены в список кандидатов в вещества, вызывающие особую озабоченность . В ответ на опасения, возникшие в связи с определением и досье, на веб-сайте ECHA были размещены два дополнительных досье для консультаций, в результате чего в список кандидатов были внесены две дополнительные записи. Эта фактическая ситуация (наличие четырех записей для одного вещества / группы веществ) противоречит предусмотренной процедуре REACH. Помимо этой ситуации, опасения, высказанные в течение двух периодов консультаций, остаются в силе.

Независимо от поднятых опасений, включение вещества в список кандидатов немедленно влечет за собой следующие юридические обязательства производителей, импортеров и поставщиков изделий, содержащих это вещество в концентрации выше 0,1% (мас. / Мас.):

  • Уведомление в соответствии с Регламентом ECHA -REACH Ст. 7
  • Предоставление паспорта безопасности - Регламент REACH, ст. 31,1
  • Обязанность сообщать информацию о безопасном использовании или отвечать на запросы клиентов - Положение REACH, ст. 33

Кристаллический кремнезем

Аморфная высокотемпературная минеральная вата (AES и ASW) производится из потока расплавленного стекла, который распыляется струей воздуха под высоким давлением или путем попадания струи на прядильные колеса. Капли втягиваются в волокна; масса как волокон, так и оставшихся капель охлаждается очень быстро, так что кристаллические фазы не могут образоваться.

Когда аморфная высокотемпературная минеральная вата устанавливается и используется в высокотемпературных применениях, таких как промышленные печи, по меньшей мере одна поверхность может подвергаться воздействию условий, вызывающих частичное расстекловывание волокон. В зависимости от химического состава стекловолокна, времени и температуры, которым подвергаются материалы, могут образовываться различные стабильные кристаллические фазы.

После использования высокотемпературные кристаллические кристаллы кремнезема минеральной ваты встраиваются в матрицу, состоящую из других кристаллов и стекол. Экспериментальные результаты по биологической активности высокотемпературной минеральной ваты после использования не продемонстрировали какой-либо опасной активности, которая могла бы быть связана с любой формой диоксида кремния, который они могут содержать.

Заменители минеральной ваты в строительстве

Из-за неразложимости минеральной ваты и потенциальных рисков для здоровья разрабатываются материалы-заменители: изоляторы из конопли , льна , шерсти , дерева и пробки являются наиболее заметными. Биоразлагаемость и профиль здоровья - главные преимущества этих материалов. Их недостатки при сравнении с минеральной ватой являются их существенно ниже , устойчивостью к плесени, выше , горючесть , и немного выше теплопроводность (изоляция пеньки: 0,040 Wm -1 K -1 , изоляция из минеральной ваты: 0.030-0.045 Wm -1 K -1 ).

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки