Минеральная и стеклянная вата и изделия на их основе

     Шлаковая вата не долговечна при повышенной влажности, сильно повышенных или пониженных температурах. В настоящее время ее еще используют только в дачном строительстве или при возведении временных сооружений. Поэтому далее мы будем говорить, прежде всего, именно о каменной вате, применяемой в строительстве «на десятилетия».

    Минеральная вата представляет собой очень тонкие волокна, тесно переплетенные между собой. Между волокнами удерживается воздух, благодаря чему теплопроводность минеральной ваты близка к лучшему теплоизолятору на свете – воздуху в неподвижном состоянии.

    Для получения минеральных волокон сначала получают расплав, как правило, в ванных печах или шахтных плавильных печах - вагранках. Вязкость расплава и температура его получения непосредственно определяют качество ваты и ее стоимость. Потом из этого расплава дутьевым, центробежным или центробежно фильерно-дутьевым способами вытягивают тонкие волокна диаметром до 8 мкм и длиной от 2 до 10 мм. В процессе образования волокон к ним добавляют связующий неорганический компонент и водоотталкивающие составы. В специальных камерах волокноосаждения волокна охлаждаются и спрессовываются в полотна. Наиболее тонкие волокна при почти полном отсутствии неволокнистых включений получают при центробежно фильерно-дутьевым способе – вата из них по качеству считается самой лучшей. В целом же содержание неволокнистых включений (частиц размером более 0,25 мм) в зависимости от марки ваты должно быть не более 12-25 %.

5. Основные технологические  процессы и оборудования

 

Схема производства минеральной ваты из огненно-жидких шлаков.

 

 

 

1- бункер для песка; 2 - питатель; 3 - наклонный шнек; 4- тарельчатый  питатель; 5 - сушильный барабан; 6 - конвейер; 7 - тельфер; 8- шнек-питатель; 9 - копер  для пробивки шлаковой корки; 10 - шлаковый ковш; 11 - желоб для слива шлака в печь-шлакоприемник; 12 - печь-шлакоприемник; 13 - печь-питатель; 14- камера волокноосаждения; 15- дымосос с системой очистки воздуха от пыли.

 

 

 

 

 

 

6. Основные свойства  продукции

   Рассмотрим отличительные особенности минеральной ваты, определяющие область ее применения:

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: мягкие плиты режутся ножом, а более жесткие — ножовкой.

   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

        Вата минеральная предназначена для изготовления теплоизоляционных и звукоизоляционных изделий, а также в качестве теплоизоляционного материала в строительстве и промышленности для изоляции поверхностей с температурой до + 700 °C. Необходимо помнить, что в изделиях из минеральной (каменной) ваты на синтетическом связующем (фенолформальдегидные смолы) при температуре около 300-350 °С начинается процесс деструкции связующего, что приводит к невозможности ее использования при вибрационных нагрузках, т.к. она будет рассыпаться на волокна без связующего.

   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

 

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.