Минеральная и стеклянная вата и изделия на их основе

 

6. Основные  свойства продукции

   Стеклянное волокно для теплоизоляции применяют в виде изделий следующих видов: гибкие – маты штучные или в рулонах, шнуры или жгуты; полужесткие – плиты, полуцилиндры, сегменты; жесткие – плиты.

   Гибкие изделия. Маты выпускаются как со связующим так и без него. Их прошивают или формуют на металлической сетке. В матах с короткими волокнами используются связующие – фенолформальдегидные или карбамидные смолы. Пропитка происходит в камере волокноосаждения. Шнуры имеют оплетку из металлической проволоки или стеклянной нити.                        

Полужесткие изделия изготавливают с применением синтетических связующих. При получении жестких плит из супертонкого волокна применяют отливку из суспензии. В других случаях связующее вводят методом пролива с вакуумированием.

  Области применения минеральной ваты.

Теплоизоляционные свойства минеральной ваты обеспечиваются большим количеством практически неподвижного воздуха между многочисленными минеральными волокнами очень маленького диаметра. При заданной плотности наиболее эффективным теплоизолятором является вата с хаотически расположенными и беспорядочно ориентированными волокнами. Чем ниже коэффициент теплопроводности λ, тем выше сопротивление теплопередаче – тем меньшая толщина утеплителя необходима.

   Так как исходным сырьем для получения минеральной ваты служат тугоплавкие материалы габбро-базальтовой группы, одним из важнейших ее свойств является огнестойкость. Минеральная вата относится к классу негорючих материалов, температура спекания волокон составляет около 1000 ºС, а рекомендуемая температура применения варьирует от -180 до +400 ºС у плит и до +700 ºС у матов, правда, при условии отсутствия механических воздействий, способных изменить форму изделия, так как связующий компонент разрушится уже при +250 ºС. Тем не менее даже при полном разрушении связующего компонента неповрежденные и связанные между собой волокна эффективно препятствуют распространению пламени и могут применяться для противопожарной защиты металлических конструкций и теплоизоляции производственных печей.

    Благодаря  волокнистой структуре минеральная  вата хорошо усиливает затухание  звуковых волн и обеспечивает звукоизоляцию в помещении, поглощая шум в широком диапазоне частот (поэтому ее так любят использовать для перегородок), а также благодаря высокой упругости и жесткости защищает от ударного шума (при применении для полов).

      Как известно, влага может серьезно  нарушить теплоизоляцию. Минеральная  вата негигроскопична, при нормальных условиях эксплуатации содержание влаги в изделиях из нее всего 0,5 % по объему. Тем не менее обычно их еще дополнительно пропитывают водоотталкивающими кремнийорганическими соединениями или специальными маслами. Гидрофобизированным изделиям из минеральной ваты будут не страшны ни хранение на открытой строительной площадке, ни монтаж в условиях повышенной влажности (влага будет стекать с утеплителя, сохраняя его свойства), ни морозные зимы, при которых влага внутри утеплителя может замерзнуть, расшириться и повредить его структуру. Кроме того, минеральная вата обладает высокой паропроницаемостью – влага из воздуха не будет конденсироваться среди волокон, ослабляя теплоизоляцию.  

     Минеральная  вата является химически пассивной средой  - она не вызовет коррозию контактирующих с ней металлов, не будет гнить, останется равнодушной к воздействию масел, растворителей и ультрафиолета Изделия из минеральной ваты экологически безопасны, под воздействием огня не дымят и не выделяют токсичные газы.

    Изделия  из минеральной ваты обеспечивают  высокую сопротивляемость к механическим воздействиям, упругость, прочность на сжатие или разрыв. Хаотично расположенные под разными углами волокна противостоят механической деформации и дают очень малую усадку со временем. Это гарантирует отсутствие мостиков холода, которые в противном случае возникли бы на стыках изоляционных плит. Однако чем выше в минеральной вате вертикально ориентированных волокон, тем больше прочность на сжатие она демонстрирует и тем более низкой плотности минеральную плиту можно применять. Несмотря на такую стойкость к деформациям утеплители из минеральной ваты легко монтируются.

   Изделия  из минеральной ваты долговечны, срок их эксплуатации превышает 50 лет, обеспечивая промышленному оборудованию и трубопроводам беспроблемную эксплуатацию, а домам тепло и уют.

 

 

 

7. Технико-экономические  показатели

Высокие показатели теплоизоляционных свойств минеральной  ваты и изделий из нее, недефицитность сырьевых материалов для ее изготовления, сравнительно низкая стоимость определили ее широкое распространение в  строительстве.

Минераловатные  изделия составляют более половины всего выпуска теплоизоляционных  материалов. Они применяются для  тепло- и звукоизоляции в жилых  зданиях, промышленных сооружениях, оборудовании.

   Применение:

в качестве ненагруженной  изоляции горизонтальных, вертикальных и наклонных строительных ограждающих конструкций всех типов зданий.

В системах наружного  утепления штукатурного типа.

В качестве теплоизоляционного слоя в навесных вентилируемых фасадах.

В системах с  утеплителем с внутренней стороны  ограждающей конструкции.

В системах с  утеплителем внутри ограждающей  конструкции (трёхслойные бетонные или железобетонные панели, трёхслойные  сэндвич-панели с металлическими обшивками, слоистая кладка).

В качестве тепловой изоляции промышленного оборудования, резервуаров и трубопроводов тепловых сетей, магистральных нефте- и газопроводов, технологических трубопроводов электростанций, металлургических, нефтехимических и др. промышленных предприятий.

В качестве нижнего  теплозвукоизоляционного слоя в  многослойных покрытиях плоских кровель, в том числе при укладке на поверхность без устройства цементной стяжки.

В качестве теплозвукоизоляционного  слоя в покрытиях плоских кровель, в том числе при укладке  на поверхность без устройства цементной  стяжки.

В качестве верхнего теплозвукоизоляционного слоя в многослойных покрытиях плоских кровель, в том числе при укладке на поверхность без устройства цементной стяжки.

     В  данный момент плиты выпускаются  либо по ГОСТ 9573-96, либо по   техническим условиям производителя.

Основные свойства минеральной ваты и технико-экономические показатели ее получения различными способами:

Показатель	Способ  волокнообразования
	дутьевой  горизонтальный	центробежно-дутьевой	центробежно-валковый	вертикально-фильерно-дутьевой
Средняя плотность, кг/м3	115	98-100	35-87	72-75
Средний диаметр  волокна, мкм	6,2	6,8-8,0	6,5-7,0	5,8-7,8
Коэффициент теплопроводности [Вт/(м К)] при температуре, °С:
25	0,043	0,044	0,043	0,035
100	-	0,057	0,056	0,063
Содержание  неволокнистых включений ("корольков"), %	15,3	17-19	12,9-14,0	1,5-2,2
Влажность, % по массе	0,7	0,7	0,5	1,0
Затраты на получение 1 т ваты:
пар, т	1,0-1,2	1,2-1,6	-	4,0
электроэнергия, кВт ч	-	2-4	13-23	-
Потери расплава при волокнообразовании, % по массе	19,7	23,0	27,0	нет
Производительность, т/ч	0,6-0,9	2,0-2,5	1,5-2,5	0,6

 

Основные  свойства минеральной ваты и технико-экономические  показатели в общем виде:

Показатели	мин. вата
Коэффициент теплопроводности	0,043-0,07
Толщина покрытия	120- 220 мм
Объёмность  перевозок на 100 куб. м.	Учитывая коэффициент  потерь 1,1 100*1,1 = 110 куб. м.
площадь склада на 100 куб.м.	110 куб. м.
Эффективный срок службы	5 лет
Влага, агрессивные  среды	Теплоизоляционные свойства теряются, восстановлению не подлежит
Экологическая чистота	Аллерген
Рабочая температура	350°С
Производительность  бригада - 3 человека	20-50 п. м в  смену
Фактические тепловые потери	Превышение  нормативных после 12 месяцев эксплуатации

 

Сырая вата редко  используется в качестве теплоизоляционного материала по причинам низкой транспортабельности, невозможности механизированной укладки в конструкции и снижения теплозащитных свойств в процессе эксплуатации. Перечисленные недостатки рыхлой ваты в значительной степени устраняются при изготовлении из нее изделий.

 

 

 

8. Заключение

     Минеральная  вата  волокнистый теплоизоляционный материал, получаемый из силикатных  расплавов. Сырьем для ее производства  служат  горные  породы (известняки, мергели, диориты и др.), отходы металлургической промышленности (доменные и топливные шлаки) и промышленности  строительных  материалов (бой глиняного и силикатного кирпича).

     Производство  минеральной ваты состоит из  двух основных технологических  процессов: получение силикатного  расплава и превращение этого  расплава в тончайшие волокна. Силикатный расплав образуется  в вагранках шахтных плавильных печах, в которые загружают минеральное сырье и топливо (кокс). Расплав с температурой 1300-1400°С непрерывно выпускают из нижней части печи.

     Существует  два  способа  превращения расплава  в минеральное волокно: дутьевой и центробежный. Сущность дутьевого способа заключается в том, что на струю жидкого расплава, вытекающего из летки вагранки, воздействует  струя водяного пара или сжатого газа . Центробежный способ основан на использовании центробежной силы для превращения струи расплава в тончайшие минеральные волокна толщиной 2-7 мкм и длиной 2-40 мм. Полученные волокна осаждаются в камере  волокна осаждения на движущуюся  ленту  транспортера. Минеральная  вата это рыхлый материал, состоящий из  тончайших переплетенных минеральных волокон и небольшого количества стекловидных включений ( шариков, цилиндриков и др.), так называемых корольков.

Чем меньше  в  вате  корольков, тем  выше   ее  качество.

      Минеральная   вата  хрупка, и при ее  укладке  образуется  много  пыли, поэтому вату  гранулируют  т.е. о превращают в рыхлые комочки - гранулы. Их используют в качестве  теплоизоляционной  засыпки  пустотелых  стен  и  перекрытий. Сама минеральная  вата  является  как  бы  полуфабрикатом,  из которого  выполняют разнообразные теплоизоляционные  минераловатные  изделия: войлок, маты, полужесткие и жесткие плиты, скорлупы, сегменты и др.

    Стеклянная вата  и  изделия  из нее. Стеклянная  вата  материал, состоящий из  беспорядочно  расположенных  стеклянных  волокон, полученных из расплавленного сырья. Сырьем для производства стекловаты служит сырьевая шахта  для  варки  стекла (кварцевый песок, кальцинированная сода и сульфат натрия) или  стекольный  бой. Производство  стеклянной  ваты  и изделий из нее состоит из следующих технологических процессов :  варка  стекломассы  в  ванных печах  при  1300-1400 °С,  изготовление  стекловолокна и формование изделий.

Стекловолокно из расплавленной  массы  получают способами вытягивания или дутьевым. Стекловолокно вытягивают штабиковым (подогревом стеклянных палочек до расплавления с последующим их вытягиванием в стекловолокно, наматываемое на вращающиеся  барабаны) и фильерным (вытягиванием волокон из расплавленной стекломассы через небольшие отверстия-фильтры  с последующей намоткой волокон на вращающиеся барабаны) способами. При дутьевом способе расплавленная стекломасса распыляется под действием струи сжатого воздуха или пара.

      В зависимости от  назначения  вырабатывают  текстильное  и теплоизоляционное (штапельное) стекловолокно. Средний диаметр текстильного волокна 3-7 мкм, а теплоизоляционного 10-30 мкм.

      Стеклянное  волокно значительно  большей длины, чем волокна  минеральной ваты и  отличается  большими  химической  стойкостью  и  прочностью. Плотность стеклянной  ваты 75-125 кг/м3, теплопроводность  0,04-0,052 Вт/(м/°С), предельная температура  применения  стеклянной  ваты 450 °С. Из стекловолокна  выполняют маты, плиты, полосы и другие изделия, в том  числе тканые.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  использованных источников

 

1. Строительное материаловедение: Учеб. пособие для строит. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 2002. – 701 с.; ил.
2. Строительные материалы: учебно-справочное пособие. 4-е изд. (Айрапетов Г.А.)
3. Современные строительные материалы (Жуков А. Д.)
4. Строительные материалы: Учебник/Под общем ред. В. Г. Микульского –М.: Изд-во АСВ, 2000. – 536 с., илл.
5. Справочник по строительным материалам и изделиям. Издание 5 (Основин В. Н., Шуляков Л. В., Дубяго Д. С.)
6. Воробьев В. А., Комар А. Г. Строительные материалы. Учебник для вузов: Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Стройиздан, 1976, 475 с.
7. Электронные базы выпусков журнала «Строительные материалы» (http://ejournal.rifsm.ru) так же с сайта (http://ru.wikipedia.org/wiki)