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]
Газы обладают плохими свойствами теплопроводности по сравнению с жидкостями и твердыми телами [2] [3] и, таким образом, являются хорошим изоляционным материалом, если их 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 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.
Природный песок и переработанное стекло смешивают и нагревают до 1450 °C 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 для полимеризации смолы и каландрируется для придания ему прочности и стабильности. Наконец, шерстяной коврик разрезается и упаковывается в рулоны или панели, укладывается на поддоны и хранится для использования.
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, который задувается на чердаки или вместе с активным связующим распыляется на нижнюю сторону конструкций, листов и панелей, которые 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 предварительно нарезается, тогда как одеяла доступны в непрерывных рулонах. 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, 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, для обеспечения оптимальной работы войлока требуется тщательная утепление и установка пароизоляции . Инфильтрацию воздуха также можно уменьшить, добавив поверх материала слой сыпучего целлюлозного наполнителя.
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 в производстве, установке и использовании 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 программа токсикологии 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 опасностей 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]
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )