Стекловата — это изоляционный материал, изготовленный из стекловолокна , уложенного с помощью связующего в текстуру, похожую на шерсть . В процессе между стеклом образуется множество небольших воздушных карманов, и эти небольшие воздушные карманы обеспечивают высокие теплоизоляционные свойства. Стекловата производится в рулонах или пластинах с различными термическими и механическими свойствами. Она также может быть произведена как материал, который можно распылять или наносить на место, на изолируемую поверхность. Современный метод производства стекловаты был изобретен Геймсом Слэйтером , когда он работал в Owens-Illinois Glass Co. ( Толедо, Огайо ). Он впервые подал заявку на патент на новый процесс производства стекловаты в 1933 году. [1]
Газы обладают плохими теплопроводными свойствами по сравнению с жидкостями и твердыми телами [2] [3] и, таким образом, являются хорошим изоляционным материалом, если их можно задержать в материалах так, чтобы большая часть тепла, протекающего через материал, принудительно протекала через газ. [4] Для того чтобы еще больше повысить эффективность газа (например, воздуха), его можно разбить на небольшие ячейки, которые не могут эффективно передавать тепло посредством естественной конвекции . Естественная конвекция подразумевает больший объемный поток газа, движущийся под действием плавучести и разницы температур, и она плохо работает в небольших газовых ячейках, где существует небольшая разница в плотности, чтобы ее приводить в движение, а высокое отношение площади поверхности к объему небольших ячеек замедляет объемный поток газа внутри них посредством вязкого сопротивления .
Для того, чтобы добиться образования небольших газовых ячеек в искусственной теплоизоляции , стекло и полимерные материалы могут использоваться для удержания воздуха в пенообразной структуре. Тот же принцип, который используется в стекловате, используется и в других искусственных изоляторах, таких как минеральная вата , пенополистирол , неопреновые вспененные ткани для гидрокостюмов и такие ткани, как Gore-Tex и флис . Свойство удержания воздуха также является принципом изоляции, используемым в природе в пуховых перьях и изолирующих волосах, таких как натуральная шерсть.
Природный песок и переработанное стекло смешивают и нагревают до 1450 °C (2640 °F) для получения стекла. Стекловолокно обычно производят методом, похожим на производство сахарной ваты . Расплавленное стекло продавливают через быстро вращающуюся металлическую чашку, называемую «спиннером». Центробежная сила протягивает стекло через небольшие отверстия в спиннере. Вновь созданные волокна охлаждаются при контакте с воздухом. [5] Когезия и механическая прочность достигаются за счет наличия связующего, которое «склеивает» волокна вместе. Капля связующего помещается на каждое пересечение волокон. Затем волокнистый мат нагревают примерно до 200 °C (392 °F) для полимеризации смолы и каландрируют , чтобы придать ему прочность и устойчивость. Наконец, шерстяной мат разрезают и упаковывают в рулоны или панели, укладывают на поддоны и хранят для использования.
Стекловата — это теплоизоляционный материал, состоящий из переплетенных и гибких стеклянных волокон, что заставляет его «упаковывать» воздух, что приводит к низкой плотности , которая может изменяться за счет сжатия и содержания связующего вещества (как отмечено выше, эти воздушные ячейки являются фактическим изолятором). Стекловата может быть насыпным материалом, задуваемым на чердаках, или вместе с активным связующим веществом, распыляемым на нижнюю сторону конструкций, листов и панелей, которые могут использоваться для изоляции плоских поверхностей, таких как изоляция полых стен , потолочная плитка , навесные стены и воздуховоды . Она также используется для изоляции трубопроводов и для звукоизоляции .
Вату предварительно разрезают, тогда как одеяла поставляются в рулонах. Сжатие материала снижает его эффективность. Резка для размещения электрических коробок и других препятствий позволяет воздуху свободно проходить через полость стены. Можно установить вату в два слоя поперек неотделанного чердачного пола, перпендикулярно друг другу, для повышения эффективности предотвращения тепловых мостиков . Одеяла могут покрывать балки и стойки, а также пространство между ними. Вату может быть сложно и неприятно подвешивать под полом между балками; ремни или скрепляющая ткань или проволочная сетка поперек балок могут удерживать ее.
Зазоры между плитами (обходы) могут стать местами инфильтрации воздуха или конденсации (оба фактора снижают эффективность изоляции) и требуют особого внимания во время установки. По той же причине требуется тщательная герметизация и установка пароизоляции , чтобы обеспечить оптимальную работу плит. Инфильтрацию воздуха можно также уменьшить, добавив слой целлюлозной насыпной засыпки поверх материала.
Стекловолокно раздражает глаза, кожу и дыхательную систему. Возможные симптомы включают раздражение глаз, кожи, носа и горла, одышку (затрудненное дыхание), боль в горле, осиплость 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 для производства, установки и использования 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, стекловолоконная изоляция никогда не должна оставаться открытой в жилой зоне.
В июне 2011 года Национальная токсикологическая программа США (NTP) удалила из своего Отчета о канцерогенах всю биорастворимую стекловату, используемую в изоляции домов и зданий, а также для неизоляционных продуктов. [9] Аналогичным образом, Калифорнийское управление по оценке опасности для здоровья окружающей среды («OEHHA») в ноябре 2011 года опубликовало изменение в своем списке Предложения 65, включив в него только «Волокна стекловаты (вдыхаемые и биостойкие)». [10] Действия NTP США и OEHHA Калифорнии означают, что предупреждающая этикетка о раке для биорастворимой стекловолоконной изоляции домов и зданий больше не требуется в соответствии с федеральным или калифорнийским законодательством. Все стекловолоконные ваты, обычно используемые для тепло- и звукоизоляции, были переклассифицированы Международным агентством по изучению рака (IARC) в октябре 2001 года как не подлежащие классификации по канцерогенности для человека (Группа 3). [11]
Стекловолокно само по себе устойчиво к плесени. Если плесень обнаружена в стекловолокне или на нем, то, скорее всего, источником плесени является связующее вещество, поскольку связующие вещества часто являются органическими и более гигроскопичными, 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 стекловолокно будет иметь лишь умеренный рост. [12] [13]
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )