Минеральная вата - Mineral wool

"Rockwool" перенаправляется сюда. Для производителя см. Rockwool International.
Минеральная вата крупным планом
Покрытие из минеральной ваты, нанесенное на стальную трубу для огневое испытание

Минеральная вата есть ли волокнистый материал, образованный прядение или Рисование расплавленный минеральная или горные материалы, такие как шлак и керамика.[1]

Применения минеральной ваты включают теплоизоляция (Как оба структурная изоляция и изоляция труб, хотя он не такой огнестойкий, как высокотемпературная изоляционная вата ), фильтрация, звукоизоляция, и гидропонный питательная среда.

Именование

Минеральная вата также известна как минеральное волокно, минеральная вата, минеральное волокно, искусственное минеральное волокно (MMMF) и искусственное стекловолокно (ММВФ).

Специфические изделия из минеральной ваты: каменная вата и шлаковая вата. Европа[ВОЗ? ] также включает стекловата который вместе с керамика волокна, полностью искусственные волокна.

История

Впервые шлаковата была произведена в 1840 г. в г. Уэльс Эдвардом Парри, «но, похоже, не было предпринято никаких усилий, чтобы ограничить шерсть после производства; следовательно, шерсть плавала по фабрике с легчайшим ветерком и стала настолько вредной для мужчин, что от процесса пришлось отказаться».[2] Метод производства минеральной ваты был запатентован в США в 1870 году Джоном Плеером.[3] и впервые выпущен в продажу в 1871 г. Георгсмариенхютте в Оснабрюк Германия. Процесс включал продувку сильного потока воздуха через падающий поток жидкого железного шлака, что было похоже на естественное возникновение тонких нитей вулканического шлака из Килауэа называется Волосы Пеле создается сильным ветром, разносящим шлак во время извержения.[3]

Общие применения изоляции в жилой дом

Американский инженер-химик Чарльз Коридон Холл в 1897 г. разработал технологию преобразования расплавленного Скала в волокна и положила 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

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.[нужна цитата ]

Определения

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 лабораторная печь 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.

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 применения аморфный высокотемпературная минеральная вата (AES и ASW ) обычно на 100–150 ° C ниже температуры классификации. Изделия из поликристаллической шерсти обычно можно использовать до температуры классификации.[нужна цитата ]

Типы

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

Щелочноземельная силикатная вата (шерсть AES)

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)

Алюмосиликатная вата, также известная как тугоплавкое керамическое волокно (RCF), состоит из аморфных волокон, полученных путем плавления комбинации оксида алюминия (Al2О3) и диоксид кремния (SiO2), обычно в весовом 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).[нужна цитата ]

Поликристаллическая вата (PCW)

Поликристаллическая вата состоит из волокон, содержащих оксид алюминия (Al2О3) в количестве более 70 процентов от общего количества материалов и производится золь – гель метод из водных прядильных растворов. Водорастворимые зеленые волокна, полученные в качестве предшественника, кристаллизуют посредством тепловой обработки.[7] Поликристаллическая вата обычно используется при температурах нанесения выше 1300 ° C и в критических химических и физических условиях нанесения.

Kaowool

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

Производство

Каменная вата - продукт печи расплавленная порода 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, что напоминает процесс, используемый для производства сахарная вата. Конечный продукт представляет собой массу тонких переплетенных волокон с типичным диаметром от 2 до 6. микрометры. Минеральная вата может содержать связующее, часто терполимер, и масло для уменьшения пыления.

Использовать

Совместное строительство с неполным противопожарным слоем из минеральной ваты, который все еще требует герметизации.

Хотя отдельные волокна проводить тепло очень хорошо, когда их спрессовывают в рулоны и листы, их способность разделять воздух делает их отличными изоляторами и звукопоглотители.[9][10] Несмотря на то, что они не защищены от воздействия достаточно горячего огня, огнестойкость стекловолокно, каменная вата и керамика волокна делают их обычными строительные материалы когда пассивная противопожарная защита требуется, используется как спрей огнезащита, в шпилька полости в гипсокартон сборки и как упаковка материалы в противопожарные меры.

Другое использование в панели на связке смолой, как наполнитель в составах для прокладки, в тормозные колодки, в пластмассы в автомобильный промышленность, как фильтрация среда, и как питательная среда в гидропоника.

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[11]
МатериалТемпература
Стекловата230–260 ° С
Каменная вата700–850 ° С
Керамическая вата1200 ° 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. гидропоника; их волокнистая природа также обеспечивает хорошую механическую структуру, удерживающую растение в стабильном состоянии. Естественно высокий pH минеральной ваты делает их изначально непригодными для роста растений и требует «кондиционирования» для получения шерсти с подходящим стабильным pH.[12]:16

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.[5]

Использование высокотемпературной минеральной ваты позволяет сделать конструкцию более легкой. промышленные печи и другое техническое оборудование по сравнению с другими методами, такими как огнеупорные кирпичи, из-за его высокой термостойкости на вес, но имеет недостаток в том, что они более дороги, чем другие методы.

Безопасность материала

Минеральная вата под микроскопом

В Международное агентство по изучению рака (МАИР) рассмотрел канцерогенность искусственных минеральных волокон в октябре 2002 г.[13] Рабочая группа IARC Monograph пришла к выводу, что только более биоперсистент материалы по-прежнему классифицируются МАИР как «возможно канцерогенные 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 стекловата 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 «неклассифицируемыми по канцерогенности для человека» (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. В Управление по охране труда (OSHA) установил законный предел (допустимый предел воздействия ) для воздействия минеральной ваты на рабочем месте как 15 мг / м3 общая экспозиция и 5 мг / м3 респираторное воздействие в течение 8-часового рабочего дня. В Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH) установил рекомендуемый предел воздействия (REL) 5 мг / м3 общая экспозиция и 3 волокна на см3 за 8-часовой рабочий день.[15]

Регистрация, оценка, разрешение и ограничение 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. Вещества, вызывающие очень серьезную 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 - 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 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 высокотемпературная минеральная вата кристаллический кремнезем кристаллы встроены 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.

Смотрите также

Рекомендации

  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 предельным значениям воздействия на рабочем месте для искусственных минеральных волокон (MMMF) без признаков канцерогенности и нигде не указана
  2. ^ Спон, Эрнест. Квитанции мастерской ... Лондон: E. & F. N. Spon, 1883-1892. Стр. 439
  3. ^ а б «Минеральная вата или минеральный хлопок», Ежегодная циклопедия Эпплтона и реестр важных событий 1891 года. New Series vol. 16. Нью-Йорк: 1892. 528. Печать.
  4. ^ а б «ИСТОРИЯ ПРОДУКТОВ HTIW». Архивировано из оригинал на 2018-08-19. Получено 2018-08-08.
  5. ^ а б «Высокотемпературная изоляционная вата - производство, свойства, классификация». insulatioNet.com. Получено 2018-06-24.
  6. ^ "Часто задаваемые вопросы о биоразлагаемости". ICANZ. Получено 2019-01-19.
  7. ^ а б 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. ^ «Конкурсная комиссия« Альтернативы стеклянной минеральной вате » (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2009-09-02. 090820 Competition-commission.org.uk, 2.2 Минеральная вата
  12. ^ Том Александр; Дон Паркер (1994). Лучшее из растущего края. New Moon Publishing, Inc. ISBN  978-0-944557-01-3.
  13. ^ Монографии МАИР по оценке канцерогенных рисков для человека, Том 81 (2002), Искусственные стекловидные волокна (ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ: некоторые производители изоляционных материалов[ВОЗ? ] цитировали этот том, делая ошибочные утверждения о том, что «ученые МАИР подтверждают безопасность изоляции из минеральной ваты». Эти утверждения просто ложны. Результаты этого тома не являются определением неканцерогенности или общей безопасности.)
  14. ^ Монографии МАИР по оценке канцерогенных рисков для человека, Том 81 (2002), Искусственные стекловидные волокна, Общая оценка, стр. 339
  15. ^ «CDC - Карманный справочник NIOSH по химическим опасностям - Минеральное волокно». www.cdc.gov. Получено 2015-11-27.

внешняя ссылка