Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
"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 . [1]

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 [ править ]

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 . Европа [ кто? ] также включает стекловату, которая вместе с керамическим волокном является полностью искусственным волокном.

История [ править ]

Шлаковата 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 фабрике при малейшем ветре и стала настолько вредной для людей, что процесс пришлось отказаться ». [2] Метод производства минеральной ваты был запатентован в Соединенных Штатах в 1870 году Джоном Плейером [3] 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.создается сильным ветром, разносящим шлак во время извержения. [3]

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 до приблизительно 1953 года. В 1970-х и 1980-х годах стали доступны другие формы минеральной ваты. [4]

Минеральная вата высокотемпературная [ редактировать ]

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

Высокотемпературная минеральная вата - это тип минеральной ваты, созданный для использования в качестве высокотемпературной изоляции и обычно определяемый как устойчивый к температурам выше 1000 ° C. Этот тип изоляции обычно используется в промышленных печах и литейных цехах. Поскольку производство высокотемпературной минеральной ваты является дорогостоящим и имеет ограниченную доступность, она почти исключительно используется в высокотемпературных промышленных применениях и процессах. [ необходима цитата ]

Определения [ править ]

Классификационная температура - это температура, при которой определенная величина линейной усадки (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 значение не может превышать двух процентов для плит и фасонных изделий и четырех процентов для матов и бумаги.

Классификационная температура указывается с шагом 50 ° C, начиная с 850 ° C и до 1600 ° C. Температура классификации не означает, что продукт может использоваться непрерывно 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. [ необходима цитата ]

Типы [ править ]

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

Щелочноземельная силикатная вата (шерсть AES) [ править ]

Вата AES состоит из аморфных стеклянных волокон, 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 заключается в том, что она биологически растворима - она ​​растворяется в жидкостях организма в течение нескольких недель и быстро выводится из легких. [5] [6]

Алюмосиликатная вата (ASW) [ править ]

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, [7], 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). [ необходима цитата ]

Поликристаллическая вата (PCW) [ править ]

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. [7] Поликристаллическая вата обычно используется при температурах нанесения выше 1300 ° C и в критических химических и физических условиях.

Kaowool [ править ]

Kaowool - это высокотемпературная минеральная вата, изготовленная из минерального каолина . Это был один из первых изобретенных видов высокотемпературной минеральной ваты, который использовался в 21 веке. [4] Он может выдерживать температуры около 1650 ° C (3000 ° F). [8]

Производство [ править ]

Каменная вата представляет собой продукт печи из расплавленной породы с температурой около 1600 ° C, через которую проходит поток воздуха или пара. Более продвинутые производственные технологии основаны на прядении расплавленной породы в высокоскоростных прядильных головках, что напоминает процесс 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.

Используйте [ редактировать ]

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

Хотя отдельные волокна очень хорошо проводят тепло , когда они спрессованы в рулоны и листы, их способность разделять воздух делает их отличными изоляторами и звукопоглотителями . [9] [10] 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 , используемая в качестве огнезащиты спреем , в стойках полости в гипсокартоне и в качестве упаковочного материала в противопожарных изоляторах .

Другие области применения - это панели , склеенные смолой , в качестве наполнителя для прокладок , тормозных колодок , пластмассы 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 областях, таких как фрикционные материалы, прокладки, пластмассы и покрытия .

Термостойкость минеральной ваты [11]
МатериалТемпература
Стекловата230–260 ° С
Каменная вата700–850 ° С
Керамическая вата1200 ° С

Гидропоника [ править ]

Продукты из минеральной ваты могут быть сконструированы таким образом, 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. [12] : 16

Минеральная вата высокотемпературная [ править ]

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. [5]

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 [ править ]

Минеральная вата под микроскопом

Международное агентство по изучению рака (IARC) рассмотрел канцерогенности искусственных минеральных волокон в октябре 2002 года [13] Рабочая группа МАИР Монография заключена только более biopersistent материалы по- прежнему классифицируется МАИР как «возможно , канцерогенным для человека» ( Группа 2Б ). 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 используется в качестве изоляционного материала. 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, разработанных как менее биостойкие, таких как силикат щелочноземельного металла или шерсть с высоким содержанием глинозема и низким содержанием кремния. Это решение было принято частично из-за отсутствия данных о людях, хотя такие волокна, которые были протестированы, по-видимому, обладают низким канцерогенным потенциалом у экспериментальных животных, и потому, что Рабочей группе было трудно разделить эти волокна на значимые группы на основе химического состава ». [14]

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 www.euceb.org.

Из-за механического воздействия волокон изделия из минеральной ваты могут вызывать временный кожный зуд. Чтобы уменьшить это и избежать ненужного воздействия пыли минеральной ваты, информация о передовых методах доступна на упаковке продукции 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. [15]

Регистрация, оценка, разрешение и ограничение использования химических веществ (REACH) - это постановление Европейского Союза от 18 декабря 2006 г. 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 года 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 о правилах ECHA -REACH Ст. 7
  • Предоставление паспорта безопасности - Правила REACH, ст. 31,1
  • Обязанность сообщать информацию о безопасном использовании или отвечать на запросы клиентов - Положение REACH, ст. 33

Кристаллический кремнезем [ править ]

Аморфная высокотемпературная минеральная вата (AES и ASW) производится из потока расплавленного стекла, который распыляется струей воздуха под высоким давлением или путем попадания потока 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 приложениях, таких как промышленные печи, по меньшей мере одна поверхность может подвергаться воздействию условий, вызывающих частичное расстекловывание волокон. В зависимости от химического состава стекловолокна, а также 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.

См. Также [ править ]

  • Асбест , минерал с естественной волокнистостью
  • Базальтовое волокно , минеральное волокно с высокой прочностью на разрыв.
  • Стекловата
  • Волосы Пеле
  • Заявления о рисках и безопасности

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Искусственное минеральное волокно (MMMF) - это общее название, используемое для описания неорганического волокнистого материала, изготовленного в основном из стекла, горных пород, минералов, шлака и обработанных неорганических веществ. Производимые MMMF являются некристаллическими (стеклообразными, стекловидными, аморфными). " [1] Рекомендация Научного комитета по пределам воздействия на рабочем месте для искусственных минеральных волокон (MMMF) без признаков канцерогенности и нигде не указана.
  2. ^ Спон, Эрнест. Расписки из мастерской ... Лондон: E. & FN Spon, 1883-1892. Страница 439
  3. ^ a b «Минеральная вата или минеральный хлопок», Ежегодная циклопедия Эпплтона и Реестр важных событий 1891 года . New Series vol. 16. Нью-Йорк: 1892. 528. Печать.
  4. ^ a b "ИСТОРИЯ ПРОДУКТОВ HTIW" . Архивировано из оригинала на 2018-08-19 . Проверено 8 августа 2018 .
  5. ^ a b «Высокотемпературная изоляционная вата - производство, свойства, классификация» . insulatioNet.com . Проверено 24 июня 2018 .
  6. ^ "Часто задаваемые вопросы о биоразлагаемости" . ICANZ . Проверено 19 января 2019 .
  7. ^ a b Директива VDI: VDI 3469, часть 1 - Обзор, часть 5 - Высокотемпературная изоляционная вата
  8. ^ "Термокерамика" (PDF) .
  9. ^ Вайнер, Итан. Акустическая обработка и дизайн студий звукозаписи и комнат прослушивания. «Без сомнения, самый эффективный поглотитель для средних и высоких частот - это жесткий стекловолокно». http://www.ethanwiner.com/acoustics.html#rigid%20fiberglass .
  10. ^ Houghton, Мэтт. Звук на звук. «Какова наилучшая плотность для хорошего поглотителя с довольно широким спектром действия? .. Попробуйте поискать минеральную вату в диапазоне 45-75 кг / м3». http://www.soundonsound.com/sos/oct10/articles/qa-1010-2.htm
  11. ^ «Альтернативы Комиссии по конкуренции стеклянной минеральной вате» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 02.09.2009. 090820 Competition-commission.org.uk, 2.2 Минеральная вата
  12. ^ Том Александр; Дон Паркер (1994). Лучшее из растущего края . ISBN New Moon Publishing, Inc. 978-0-944557-01-3.
  13. ^ Монографии МАИР по оценке канцерогенных рисков для людей, Том 81 (2002), Искусственные стекловидные волокна (ПОЖАЛУЙСТА, ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ: некоторые производители изоляционных материалов [ кто? ] Цитировали этот том, делая ошибочные заявления, что «ученые IARC подтверждают безопасность изоляции из минеральной ваты ». Эти утверждения просто ложны. Выводы в этом томе не являются определением неканцерогенности или общей безопасности.)
  14. ^ Монографии МАИР по оценке канцерогенных рисков для людей, Том 81 (2002), Искусственные стекловидные волокна , Общая оценка, стр. 339
  15. ^ "CDC - Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям - Минеральное волокно" . www.cdc.gov . Проверено 27 ноября 2015 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Документы Статистического управления Канады об отгрузках минеральной ваты в Канаде
  • Обзор опубликованных данных о воздействии минеральной ваты во время монтажных работ, проведенный А. Джонсом и А. Санчесом Хименесом, Исследовательский отчет Института медицины труда TM / 11/01
  • Оценка переносимых по воздуху волокон минеральной ваты в жилых домах Дж. Доджсоном и другими. Отчет Института медицины труда TM / 87/18