Стекловата
Стекловата — это изоляционный материал, изготовленный из стекловолокна , соединенного с помощью связующего вещества с текстурой, похожей на шерсть . В результате этого процесса между стеклом задерживается множество небольших воздушных карманов, которые обеспечивают высокие теплоизоляционные свойства. Стекловата производится в рулонах или плитах с различными тепловыми и механическими свойствами. Его также можно производить в виде материала, который можно распылять или наносить на изолируемую поверхность. Современный метод производства стекловаты был изобретен Геймсом Слейтером, когда он работал в компании Owens-Illinois Glass Co. ( Толедо, Огайо ). Впервые он подал заявку на патент на новый процесс производства стекловаты в 1933 году. [1]
Принципы функционирования
[ редактировать ]Газы обладают плохой теплопроводностью по сравнению с жидкостями и твердыми телами. [2] [3] и, таким образом, сделать хороший изоляционный материал, если его можно удержать в материалах, так что большая часть тепла, проходящего через материал, вынуждена проходить через газ. [4] Чтобы еще больше повысить эффективность газа (например, воздуха), его можно разделить на мелкие ячейки, которые не могут эффективно передавать тепло посредством естественной конвекции . Естественная конвекция предполагает более крупный объемный поток газа, вызванный плавучестью и разницей температур, и она не работает хорошо в небольших газовых ячейках, где разница в плотности невелика, а большое отношение площади поверхности к объему маленьких ячеек замедляет объем. течение газа внутри них осуществляется за счет вязкого сопротивления .
Чтобы добиться образования небольших газовых ячеек в искусственной теплоизоляции , можно использовать стекло и полимерные материалы для улавливания воздуха в пенообразную структуру. Тот же принцип, который используется в стекловате, используется в других искусственных изоляторах, таких как минеральная вата , пенополистирол , неопреновые вспененные ткани для гидрокостюмов, а также такие ткани, как Gore-Tex и флис . Свойство улавливания воздуха также является изоляционным принципом, используемым в природе в пуховых перьях и изолирующих волосах, таких как натуральная шерсть.
Производственный процесс
[ редактировать ]Природный песок и переработанное стекло смешивают и нагревают до 1450 °C (2640 °F) для производства стекла. Стекловолокно обычно производится методом, аналогичным изготовлению сладкой ваты . Расплавленное стекло проталкивается через быстро вращающуюся металлическую чашку, называемую «вертушкой». Центробежная сила протягивает стекло через маленькие отверстия в вращателе. Вновь созданные волокна охлаждаются при контакте с воздухом. [5] Когезия и механическая прочность достигаются за счет присутствия связующего, которое «склеивает» волокна вместе. На каждое пересечение волокон наносится капля связующего. Затем волокнистый мат нагревается примерно до 200 °C (392 °F) для и каландрируется полимеризации смолы для придания ему прочности и стабильности. Наконец, шерстяной коврик разрезается и упаковывается в рулоны или панели, укладывается на поддоны и хранится для использования.
Использование
[ редактировать ]Стекловата представляет собой теплоизоляционный материал, состоящий из переплетенных и гибких стекловолокон, что заставляет его «упаковывать» воздух, что приводит к низкой плотности , которую можно изменять за счет сжатия и содержания связующего (как отмечалось выше, эти воздушные ячейки являются настоящим изолятором). ). Стекловата может представлять собой сыпучий материал, задуваемый на чердаки или вместе с активным связующим, распыляемый на нижней стороне конструкций, листов и панелей, который можно использовать для изоляции плоских поверхностей, таких как изоляция полых стен , потолочная плитка , занавески. стены и воздуховоды . Его также используют для изоляции трубопроводов и звукоизоляции .
Войлок и одеяла из стекловолокна
[ редактировать ]
Войлок предварительно нарезается, тогда как одеяла доступны в виде непрерывных рулонов. Сжатие материала снижает его эффективность. Разрезание его для размещения электрических коробок и других препятствий позволяет воздуху свободно проходить через полость стены. Можно уложить войлок в два слоя на незавершенном чердачном этаже, перпендикулярно друг другу, для повышения эффективности предотвращения образования тепловых мостов . Одеяла могут закрывать балки и стойки, а также пространство между ними. Вешать ватки под пол между балками может быть сложно и неприятно; ремни, штапельная ткань или проволочная сетка на балках могут удержать его.
Зазоры между рейками (обводные каналы) могут стать местами проникновения воздуха или конденсации (и то, и другое снижает эффективность изоляции) и требуют строгого внимания при установке. Кроме того, тщательная утепление и установка пароизоляции для обеспечения оптимальной работы войлока требуется . Инфильтрацию воздуха также можно уменьшить, добавив поверх материала слой сыпучего целлюлозного наполнителя.
Проблемы со здоровьем
[ редактировать ]Стекловолокно раздражает глаза, кожу и дыхательную систему. Потенциальные симптомы включают раздражение глаз, кожи, носа и горла, одышку (затруднение дыхания), боль в горле, охриплость голоса и кашель. [6] Стекловолокно, используемое для изоляции приборов, по-видимому, вызывает у человека заболевание, похожее на асбестоз. [7] Научные данные показывают, что стекловолокно безопасно производить, устанавливать и использовать при соблюдении рекомендуемых методов работы для уменьшения временного механического раздражения. [8] К сожалению, эти методы работы не всегда соблюдаются, и стекловолокно часто остается открытым в подвалах, которые позже становятся жилыми. По данным Американской ассоциации легких, изоляцию из стекловолокна никогда нельзя оставлять открытой в жилых помещениях.
В июне 2011 года Национальная токсикологическая программа США (NTP) исключила из своего отчета о канцерогенах всю биорастворимую стекловату, используемую в изоляции домов и зданий, а также для неизоляционных изделий. [9] Аналогичным образом, Калифорнийское управление по оценке рисков для здоровья окружающей среды («OEHHA») в ноябре 2011 года опубликовало изменение к своему списку Предложения 65, включив в него только «волокна стекловаты (вдыхаемые и биостойкие)». [10] Действия NTP США и OEHHA Калифорнии означают, что маркировка с предупреждением о раке для изоляции домов и зданий из биорастворимого стекловолокна больше не требуется в соответствии с федеральным законодательством или законодательством штата Калифорния. Все волокна из стекловолокна, обычно используемые для тепло- и звукоизоляции , были реклассифицированы Международным агентством по исследованию рака (IARC) в октябре 2001 года как не поддающиеся классификации в отношении канцерогенности для человека (Группа 3). [11]
Стекловолокно само по себе устойчиво к плесени. Если плесень обнаружена внутри или на стекловолокне, более вероятно, что источником плесени является связующее, поскольку связующие часто являются органическими и более гигроскопичны, чем стекловата. В ходе испытаний было обнаружено, что стекловата обладает высокой устойчивостью к росту плесени. Только исключительные обстоятельства приводили к росту плесени: очень высокая относительная влажность, 96% и выше, или насыщенная стекловата, хотя насыщенное стекловата будет иметь лишь умеренный рост. [12] [13]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Патент США № 2133235: Способ и устройство для изготовления стекловаты. [ мертвая ссылка ] Первый патент на стекловату Slayter, 1933 год.
- ^ Лондервиль, Стивен; Баукал, Чарльз Э. младший (25 марта 2013 г.). Справочник Коэна и Хэмворти по горению: основы энергетики, морского и промышленного применения . ЦРК Пресс. ISBN 9781439873335 .
- ^ К, ДУТТА, БИНАЙ (01 января 2000 г.). ТЕПЛОПЕРЕНОС: ПРИНЦИПЫ И ПРИМЕНЕНИЕ . PHI Learning Pvt. ООО ISBN 9788120316256 .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Гурр, Кевин (2004). Технический дайвинг: снизу вверх . издательства Periscope Publishing Ltd. ISBN 9781904381204 .
- ^ «Стекловолоконный спиннер» . Проверено 17 января 2024 г.
- ^ Труда, Департамент США (2005 г.), Управление по охране труда и здоровья, Информация о химических пробах, Регистрационный номер CAS: 65997-17-3 (волоконное стекло).
- ^ Килберн, Х.; Пауэрс, Д; Уоршоу, Р.Х. (1 октября 1992 г.). «Легочные последствия воздействия тонкого стекловолокна: неравномерные помутнения и небольшая обструкция дыхательных путей» . Профессиональная и экологическая медицина . 49 (10): 714–720. дои : 10.1136/oem.49.10.714 . ПМЦ 1012147 . ПМИД 1419860 .
- ^ Североамериканская ассоциация производителей изоляции («NAIMA»), Факты об изоляции № 62 «Факты о здоровье и безопасности для стекловолокна», Pub. № N040, май 2012 г.
- ^ Департамент здравоохранения и социальных служб (2011 г.), Национальный институт наук о гигиене окружающей среды, Национальная токсикологическая программа, информационный бюллетень, «Отчет о канцерогенах», июнь 2011 г. (PDF) , получено 5 февраля 2013 г.
- ^ 46-Z Реестр нормативных уведомлений Калифорнии, P.1878 (18 ноября 2011 г.).
- ^ Пресс-релиз IARC, 24 октября 2001 г. ( http://www.iarc.fr/en/media-centre/pr/2001/pr137.html. Архивировано 19 декабря 2013 г. в Wayback Machine ).
- ^ Блок, СС (1953). «Требования к влажности для роста плесени» . Прикладная микробиология . 1 (6): 287–293. дои : 10.1128/АЕМ.1.6.287-293.1953 . ПМК 1056928 . ПМИД 13105287 .
- ^ Owens Corning (2007), Термобатарея из стекловолокна, Техническое описание продукта (PDF) , заархивировано из оригинала (PDF) 24 декабря 2012 г. , получено 23 февраля 2012 г.
