Производство стекловаты

Введение

Стеклянная вата - это материал, представляющий собой минеральное волокно, которое по технологии получения и свойствам имеет много общего с минеральной ватой. Для получения стеклянного волокна используют то же сырье, что и для производства обычного стекла или отходы стекольной промышленности.  
 
По свойствам стекловата несколько отличается от минеральной. Отличия обусловлены, в частности, тем, что волокна стеклянной ваты имеют большую толщину (16-20 мкм) и в 2...3 раза большую длину. Благодаря этому изделия из стеклянной ваты обладают повышенной упругостью и прочностью. Стеклянная вата практически не содержит неволокнистых включений и обладает высокой вибростойкостью.  
 
это продукт, одновременно обеспечивающий тепло и звукоизоляцию.стекловата, применяемая для звукоизоляции, сама по себе не является звукоизоляционным материалом. К волокнистым материалам относятся как стекловата, так и минеральная вата. По своим акустическим характеристикам они находятся примерно на одном уровне. Что касается вспененных полимеров, в частности - полиэтиленов, то это материалы с закрытыми внутренними полостями, и они имеют довольно ограниченную область применения. В основном их используют для снижения уровня ударного шума. Волокнистые материалы, к которым относится стекловата, имеют открытую пористую структуру и предназначены для защиты, как от воздушного шума, так и от ударного.

Производство стекловаты в промышленных масштабах позволило использование в строительстве данного вида материала при   утепление различных конструкций и частей зданий. Благодаря  теплоизоляционным и звукопоглощающим свойствам,а также не горючести, стекловата находит широкое применение в строительстве, преимущественно при проведение работ по тепло и звукоизоляции.

Изделия теплоизоляционные для различных видов теплоизоляций изготавливаются в основном из штапельного стеклянного волокна. В качестве связующего используются широко водорастворимые синтетические смолы с добавлением пластифицирующих добавок ПАВ. Полученные изделия или стекловата, используется при проведение работ по утеплению печей, труб,оборудования, аппаратуры, утеплению стен промышленных и гражданских зданий.

Такой материал используется при изолировании нагретых поверхностей до 180 градусов. При более высоких температурах используется стекловата на основе неорганических связующих или изделия без связующего. В соответствии а принятыми стандартами, стекловата на основе  штапельных стеклянных волокон, которые склеиваются связующим  в зависимости от плотности и назначения подразделяют на марки.

Например марка МС-50.С уменьшением диаметра волокна и увеличением длины,снижается резко жесткость изделия,но  увеличиваются эластичность и гибкость.Изделия изготовленные на основе волокон малого диаметра легко сжимаемы,а плотность можно увеличить посредством небольших нагрузок.

Характеристика стекловаты

Стекловата.

Исходным сырьем для производства стекловаты является: песок, сода, известняк, бура (или этибор). Так же в современном производстве, до 80 процентов, используется стеклобой. Толщина волокон стекловаты составляет 5-15 мкм, а их длина 15-50 мм. Именно такие размеры волокон, сказываются  на характеристиках стекловаты, придавая этому материалу особую прочность и упругость, что почти ни как не сказывается на теплопроводности. Такая характеристика стекловаты как теплопроводность,  находится в пределах: 0,038-0,046 Вт/м·К. Максимальная эксплуатационная температура, которую выдерживают волокна стекловаты, равна 450 °C. Минимальная -60 °C.

Главным недостатком стекловаты можно назвать высокую хрупкость и ломкость волокон. Эти тонкие и острые обломки волокон, с легкостью проникают сквозь одежду, вызывая сильнейший зуд. Так же опасно дышать воздухом, в котором содержаться обломки волокон, которые могут привести к длительному раздражению легких.

При работе с этим материалом необходимо использовать спецодежду из плотной ткани, которую скорее всего потом придется выбросить, потому что ее уже не получиться отчистить от волокон. Также все работы со стекловатой надо производить в рукавицах, респираторе и в защитных очках.

Кроме теплозвукоизоляционных материалов из базальта в строительстве широко применяют материалы из стекловолокна. Этот материал по технологии производства и свойствам имеет много общего с минеральной ватой. Для получения стекловолокна используется та же само сырье, что и для производства обычного стекла. Правда, для специальной теплоизоляции используется каолиновая и кварцевая вата, обладающие повышена термостойкость. Волокна стекловаты связываются с помощью специальной вяжущего вещества (Как правило, фенол-формальдегидной смолы), которая придает материалу необходимую жесткость.

Изделия из стекловаты могут быть покрыты алюминиевой фольгой, скловойлоком, стеклотканью, различными неткаными материалами и т.п.. Стекловата является более прочной, упругой и виброустойчивость. Она не боится огня и относится к категории негорючих материалов. Вместе с тем, термостойкость обычной (без специальных добавок) стекловаты несколько ниже базальтовой, хотя предельная температура использования волокнистой изоляции на основе стеклянной и минеральной ваты обусловлена ​​наличием синтетического связующего и составляет 250 °С. Стекловатные изделия используются наряду с минераловатными для тепловой изоляции строительных конструкций, но кроме этого применяется для изоляции вентиляционных и промышленного оборудования, работающего в условиях вибрации, трубопроводов и транспортных средств. В европейских странах доля стекловолоконных теплоизоляционных материалов достигает 65%, однако в России она несколько ниже.

Стекловатные утеплители отечественными предприятиями не производятся. Возможные последствия для здоровья при работе (обработка и обрезки плит) с минеральной ватой и стекловатой: раздражение кожи и глаз, а также легких, аллергия; дополнительное обеспечения (рукавицы). Минеральная вата обладает меньшей стойкостью в условиях повышенной влажности, поэтому нужно предотвращать намоканию в процессе работы, при складирования и монтажа. Кроме этого, минеральная вата содержит в качестве связки фенолформальдегидные смолы, что влечет длительную эмиссию в воздух свободного формальдегида (0,02 мг/м2 поверхности плит за час).

Если вы строите здание, для которого эстетический вид важнее практического, то обратите внимание на алюминиевые витражи, предлагаемые компанией Лаголит. Они хоть и не обладают теплоизоляционными свойствами стекловолокна, но тем не менее приспособлены для суровых российских зим благодаря специальным вставкам для улучшения термоизоляции материала.

Основные достоинства стекловаты

 Высокая прочность, отсутствие ,деформациймалы, эластичность ,огнеупорность, химическая инертность,Тепло-звукоизоляция

Недостатки утепления стекловатой

К основным недостаткам можно отнести повышенную ломкость и хрупкость волокон. Тонкие и острые обломки материала при неправильном обращении могут легко проникнуть под одежду и вызвать жжение и болезненный зуд.

При вдыхании воздуха с обломками ее волокон может произойти длительное и серьезное раздражение легких. Не менее опасным является и попадание волокон сырья в глаза.

Стекловата - это теплоизоляционный материал, который изготовляется из такого же сырья, как и стекло, либо из отходов стеклянной промышленности. Поэтому материал этот сравнительно НЕДОРОГОЙ. По своим характеристикам стекловата очень схожа с минеральной ватой, но по многим свойствам у них имеются некоторые отличия, которые обусловлены разницей в толщине и длине волокон (у стекловаты волокна толще и длиннее в два-три раза) , что обеспечивает изделиям из стекловаты гораздо большую ПРОЧНОСТЬ и УПРУГОСТЬ. К достоинствам стекловаты можно отнести и высокую ВИБРОСТОЙКОСТЬ материала. Стекловата в силу своей структуры способна удерживать неподвижный воздух, вот почему она обладает целым набором уникальных свойств, что позволяет квалифицировать ее как универсальный ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ материал. Стекловата не способствует выходу тепла из помещения в холодное время года и препятствует нагреву помещения когда на улице стоит жара.  
Помимо термоизоляции материалы из стекловолокна обеспечивают высокую ЗВУКОИЗОЛЯЦИЮ, при этом они абсолютно негигроскопичны и устоййчивы к агрессивным химическим воздействиям.  
Благодаря своим свойствам стекловата нашла широкое применение в строительстве, мягкость и эластичность позволяет использовать ее в теплоизоляции строительных конструкций любой конфигурации, например, с неровными поверхностями. Стекловата отличается высокой эластичностью, но несмотря на это, изделия из нее не подвержены деформации, и при этом очень ДОЛГОВЕЧНЫ. 
Что касается крыс... Грызуны могут жить везде, где тепло и есть еда. Однако в отношении стекловаты есть одна небольшая тонкость: стекловата, в отличие, например, от пенопласта является НЕОРГАНИЧЕСКИМ веществом, и даже в голодные времена не представляет для грызунов никакого гастрономического интереса. Мало того, стекловата не подходит грызунам для создания жилища: это плотный упругий материал, в котором невозможно проделывать ходы и образовывать полости для устройства гнезд.  
Современная стекловата, в отличие от той, что применяли в советскую эпоху — комфортный, легкий, мягкий на ощупь материал, не вызывающий раздражения кожи и слизистых оболочек. Очень важно, что стекловата НЕ ГОРИТ.

Сырье для стекловаты

Исходное сырьё для производства стекловаты — песок, сода, доломит, известняк, бура Современные производства используют до 80 % стеклобоя.

Песо́к — осадочная горная порода, а также искусственный материал, состоящий из зёрен горных пород. Очень часто состоит из почти чистого минерала кварца.Представляет собой сыпучий нерудный материал, который используется практически при любых строительных работах.

Песчаные грунты сложены угловатыми и окатанными обломками минералов, размером от 2 до 0,005 мм (мелкозернистые пески имеют размеры 0,1-0,25 мм). Основная масса песков состоит из кварца и полевых шпатов. В качестве примесей всегда присутствуют другие минералы – силикаты, глинистые и т. д. Пески на поверхности земли имеют широкое распространение, как на суше, так и в морях.

Пористость песков в рыхлом состоянии около 47%, а в плотном – до 37%. Рыхлое сложение легко переходит в плотное при водонасыщении, вибрации, и динамических воздействиях. Плотность песков оценивается по значению коэффициента пористости е: плотное сложение (для мелкозернистых песков е0,75).

За счёт открытой пористости пески всегда водопроницаемы. В плотном сложении пески хорошо воспринимают нагрузки и рассеивают напряжение в основаниях под фундаментами. Модуль деформации мелкозернистых песков колеблется от 30 до 50 Мпа.

Пески в строительстве имеют широкое применение. Они являются надёжным основанием, служат хорошим материалом для изготовления различных строительных изделий, цементных растворов и т. д. Применимость песков, как сырья для производства строительных материалов, находится в зависимости от крупности частиц и основного в количественном отношении минерала, а также от примесей, таких как слюды, соли, гипс, глинистые минералы, гумус. Эти примеси в ряде случаев ограничивают использование песков.

В песке размеры обломков (зерен) колеблются от 0,1 до 1 мм. В зависимости от размеров зерен различают разновидности песка крупнозернистый, пылевидный и глинистый песок.

СОДА

Сода кальцинированная (Na2CO3) представляет собой вещество белого цвета в виде порошка или гранул. Это продукт гигроскопичный, и находясь на открытом воздухе, поглощает углекислоту с последующим образованием кислой соли (NaHCO3). Вследствие хранения на открытом воздухе сода кальцинированная слёживается.Водный раствор соды кальцинированной имеет сильную щелочную реакцию. Выпускается сода кальцинированная, под маркой - А (гранулированная) и под маркой - Б (порошкообразная).

1.1 Техническая кальцинированная  сода должна быть изготовлена  в соответствии с требованиями  настоящего стандарта по технологическому  регламенту,утвержденному в установленном порядке.

1.2 В зависимости от назначения техническая кальцинированная сода должна изготовляться марок А и Б: продукт марки А используется для производства электровакуумного стекла и других целей;  продукт марки Б используется в химической, стекольной и других отраслях промышленности.

1.3. По физико-химическим показателям  техническая кальцинированная сода  должна соответствовать нормам, указанным в таблице.

Доломит

Доломит — минерал из класса карбонатов химического состава CaCO3•MgCO3

Название доломит минерал получил в честь французского минералога Д. Доломье, который его открыл. Другие названия минерала и его разновидностей: траспит, мирикальцит, ридолфит.

Доломит является природным карбонатом кальция и магния.

Физические свойства доломита: 
а) цвет белый, серый, блекло-желтый, 
б) твердость 3,5 - 4, 
в) плотность 2,85 - 3,0, 
г) Хрупок, 
д) Блеск на гранях и по спайности в агрегате - стеклянный, матовый.

Основные месторождения доломита: Испания, Швейцария, США, Мексика, Канада.

Особенности образования. Кристаллизуется в тригональной сингонии, образуя ромбоэдрические кристаллы, грани которых имеют форму ромбов и параллельны направлениям его совершенной спайности.

В отличие от более распространенного карбоната кальция (кальцита) доломит не образует скаленоэдры. Кристаллы доломита часто "седловидные", с искривленными гранями. Порошок доломита вскипает в холодной соляной кислоте, куски в ней растворятся очень медленно, но легко растворимы в горячей кислоте.

Доломит - широко распространенный жильный минерал гидротермальных месторождений. Образуется также в результате замещения кальцита под воздействием магматогенных или грунтовых вод.

Доломит царапается стальной иглой и отличается от известняка меньшей растворимостью и более сильным блеском.

Достоверно определить доломит можно лишь путем химического анализа. Содержание кальцита сильно варьирует, так что существует переходный ряд между доломитом и известняком.

Некоторые доломиты имеют включения ископаемых организмов, как правило, различимых простым глазом. Органические остатки встречаются в них гораздо реже, чем в известняках, что, вероятно, обусловлено разрушением органогенных структур при доломитизации. Пока еще нет единого мнения о происхождении доломита.

Карбонаты кальция и магния не извлекаются из морской воды живыми организмами, не удается их осадить в лабораторных условиях, максимально приближенных к природным.

Не исключено, что по большей части доломиты образуются в результате замещения известняков, которое происходит под воздействием морской воды, просачивающейся сквозь слой известкового ила на морском дне. Такое замещение может происходить также под влиянием грунтовых или даже магматогенных вод, фильтрующихся через более древние известняки.

Применения доломита. Доломит распространен почти также широко, как известняк, и используется в большинстве случаев для тех же целей. Кроме того, он служит одним из источников получения металлического магния и употребляется при производстве стали, в основном в мартеновских печах (в качестве сырья для огнеупоров и флюса).

Известня́к— осадочная горная порода органического, реже хемогенного происхождения, состоящая преимущественно из карбоната кальция (CaCO3) в виде кристаллов кальцита различного размера

Известняк является достаточно древним материалом природного происхождения, это осадочная горная порода, которая обычно полностью состоит из такого материла как кальцит.

Что касается его особенностей, то это камень, который по своей структуре достаточно мягкий, обычно встречается в белом цвете, очень редко можно найти его с оттенками серого. Не смотря на свою мягкость или пористостью он является достаточно прочным, устойчивым и долговечным.

Известняк обладает достаточно неоднородными физико-механическими свойствами, которые зависят от текстуры и структуры самой породы.

По своей структуре разделяют:

1). обломочно- кристаллический (т.е. смешанная структура); 2). органогенно-обломочный;3). травертин (натёчный).

Макротекстура известняка достаточно разнообразна:

1). тонкоплитчатый; 2). толстоплиточный; 3). трещиноватый; 4).комковатый; 5). Наклоннослоистый ;6). массивный;7). горизонтальнослоистный;                 8). Стилолитовый ;9). фунтиковый; 10). подводно-оползневый.

Благодаря такой характеристики как пористость известняк является достаточно морозостойким материалом (для кристаллического известняка — до 400 циклов).

Огромным плюсом является физическая характеристика- структура, так как известняк состоит из мелких зерен кристаллов, поэтому обработка известняка не составляет проблем (известняк — ракушечник за счет свой структуры — легко распиливается и обтесывается, а известняк кристаллической структуры — отлично поддается полировке).

Материал является химически устойчивым и достаточно долговечным. Плотность известняка колоблется  от 2700 кг/ м3 до 2900 кг/ м3. Сам по себе материал является прочным, граничные показатели 0,4 МПа, при использования ракушечника, 300 МПа- показатель плотности кристаллического известняка.

Преимуществами это материала является:

1. отличная звукоизоляция;

2. стены изготовленные из известняка отлично пропускают влагу и пар;

3. достаточно экологичен, не наносит вреда здоровью человека;

4. здания в строительстве которых использовался известняк способны выдержать сейсмическую активность в 8 баллов;

5. не в зависимости от времени  эксплуатации сохраняет свои  природные свойства и не теряет  свой эстетический вид;

6. предотвращает излишний нагрев  помещения, создает благоприятную  среду для человека;

7. по параметрам сравним с деревом.

Известняк пользуется спросом у компаний, предприятий, которые специализируются на изготовлении известнякового щебня, а так же соды и портландцемента. Щебень из известняка отлично подходит для облицовки помещений, зданий, для благоустройства территории.

Бура́ 

Бура (тетраборат натрия) Na2B4O7 . H2O — соль тетраборной кислоты.

Кристаллизуется в моноклинной сингонии, моноклинно-призматический. Цвет белый, блеск стеклянный, твёрдость 2—2,5. Плотность 1,71. Спайность средняя по (100) и (110).

Образует короткопризматические кристаллы, по форме напоминающие кристаллы пироксенов, а также сплошные зернистые массы и прожилки в глинистых породах. Типичный минерал эвапоритов. На воздухеразрушается, теряя воду, и покрывается коркой тинкалконита или кернита, либо превращается в них целиком.

Используется как сырьё для получения бора.

Формула:  Na2B4O7 • 10H2O

Физико-химические показатели: 

 Продукция соответствует  ГОСТ 8429-77

Бура является источником оксида бора во многих стекольных производствах, в том числе борсиликатных стекол специального назначения, изоляционного и текстильного стекловолокон. Оксид бора влияет на свойства конечного продукта, выполняя одновременно роль флюса и связующего. Бура также служит источником натрия. При необходимости контроля в стекле соотношения «бор-натрий» используется в сочетании с борной кислотой.

В технологическом процессе производства стекла специального назначения бура способствует плавлению шихты, уменьшает вязкость расплава, препятствует расстеклованию, что приводит к увеличению прочности, стойкости к механическому, химическому и термическому воздействию конечного продукта.

При производстве стекловолокна и стеклоткани применение буры способствует процессу волокнообразования, что приводит к упрочнению стекловолокна, химической устойчивости, улучшению тепло- и звукоизоляционных характеристик.

Стекло

Стекло́ — вещество и материал, один из самых древних и, благодаря разнообразию своих свойств, — универсальный в практике человека. Структурно — аморфно, изотропно; все виды стёкол при формировании преобразуются в агрегатном состоянии — от чрезвычайной вязкости жидкого до так называемого стеклообразного — в процессе остывания со скоростью, достаточной для предотвращения кристаллизации расплавов, получаемых плавлением сырья (шихты) [1][2]. Температура варки стёкол, от 300 до 2500 °C, определяется компонентами этих стеклообразующих расплавов (оксидами, фторидами, фосфатами и др.)[2]. Прозрачность(для видимого человеком излучения) не является общим свойством для всех видов, существующих как в природе, так и в практике стёкол.

К важнейшим свойствам стекла можно отнести плотность, прочность, твердость, хрупкость, теплопроводность, термическую устойчивость, оптические свойства.

Плотность — это отношение массы тела к его объему. Она зависит от химического состава стекла и бывает от 2,2 до 7,5 г/см3. В некоторой степени плотность стекла зависит от температуры, с повышением которой плотность стекла уменьшается.

 Прочность —способность материала выдерживать нагрузку на сжатие, растяжение и т. д. Предел прочности на сжатие колеблется от 500 до 2000МШ, на растяжение от 35 до 100 МПа.

Твердость — способность стекла оказывать сопротивление проникновению в него более твердого материала. Твердость стекла по шкале Мооса равна 7. Некоторые виды стекол бывают твердостью 5—6 по шкале Мооса.

Теплопроводность — это способность материала, в данном случае стекла, проводить тепло без перемещения вещества этого материала. У стекла коэффициент теплопроводности равен 0,0017—0,032 кал/(см-с-град). У оконных стекол эта цифра равна 0,0023. Как видно, коэффициент теплопроводности стекла весьма незначителен.

Тепловое расширение — это увеличение линейных размеров тела при его нагревании. У стекла оно незначительное и равняется 88• 10~7.

Термическая устойчивость — способность стекла выдерживать резкие изменения температуры не разрушаясь. Термическая устойчивость играет большую роль в строительных работах, так как выстроенные различные сооружения могут иметь весьма большую разницу в температуре внутри и снаружи. Термостойкость оконных стекол равняется 80—90°С. Термостойкость стекла во многом зависит от его химического состава. Следует указать, что кварцевое стекло выдерживает резкий перепад температур, который достигает до 1000°С.

Требования к применению средств

индивидуальной защиты работающих

1. Средства индивидуальной  защиты работающих, применяемые в производстве и переработке стекловолокна, должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.4.011.

2. Работающие должны быть обеспечены средствами индивидуальной защиты и защитной спецодеждой в соответствии с Типовыми отраслевыми нормами бесплатной выдачи рабочим и служащим спецодежды, специальной обуви и других средств индивидуальной защиты, утвержденными Постановлением Министерства труда и социального развития Российской Федерации от 22.07.1999 N 26 (пункт 439), [45] и нормами, действующими на каждом предприятии.

При выборе средств индивидуальной защиты работников следует руководствоваться соответствующими стандартами Системы стандартов безопасности труда по конкретным видам защиты и [46].

3. Средства защиты органов  дыхания должны соответствовать  требованиям ГОСТ 12.4.034 и ГОСТ 12.4.041.

Для защиты органов дыхания от пыли шихты, стекла, базальта, стеклянного, базальтового, кремнеземного, кварцевого волокна используют респиратор ШБ-1 "Лепесток" по ГОСТ 12.4.028 и ГОСТ 12.4.041 или респираторы У-2К, РПБ "Парус", Ф-62 Ш, РПА, изготовленные по нормативным документам, или средства индивидуальной защиты органов дыхания по ГОСТ Р 12.4.191, ГОСТ Р 12.4.193, ГОСТ Р 12.4.194.

Для защиты органов дыхания от паров кислот следует применять респираторы РПГ-67-В по ГОСТ 12.4.004 или фильтрующие полумаски по ГОСТ Р 12.4.191, а при аварийной ситуации - промышленные фильтрующие противогазы по ГОСТ 12.4.121.

4. Защитная одежда работающих, средства защиты ног и рук  должны соответствовать требованиям  ГОСТ 12.4.103.

Работающие в цехах выработки и текстильной переработки стекловолокна должны быть обеспечены халатами по ГОСТ 12.4.131, ГОСТ 12.4.132 или хлопчатобумажными костюмами по ГОСТ 29057 или ГОСТ 29058, или хлопчатобумажными полукомбинезонами по ГОСТ 12.4.100; в отделениях приготовления кислотных составов работающие на участке производства кремнеземных материалов - костюмами по ГОСТ Р 12.4.248, лавсано-хлопковыми костюмами по ГОСТ 29057 и ГОСТ 29058 или халатами марки К203Ми по ГОСТ 12.4.131 и ГОСТ 12.4.132 и дополнительно - брезентовыми фартуками типа А по ГОСТ 12.4.029; работающие на участках приготовления шихты - хлопчатобумажными костюмами из пылезащитной ткани по ГОСТ 29057 и ГОСТ 29058; работающие в цехах стекловарения - хлопчатобумажными костюмами с огнезащитной пропиткой типов А и Б по ГОСТ 12.4.045. Для защиты рук работающих на участках составления шихты необходимо использовать хлопчатобумажные рукавицы с накладками из парусины - Ми или эластоискожи-Т по ГОСТ 12.4.010; на участках приготовления замасливателей и составов для химической обработки - резиновые перчатки по ГОСТ 20010, латексные перчатки, хлопчатобумажные перчатки, применяемые в комбинации с первыми (х/б непосредственно на руки) и изготовленные по нормативным документам; на участке производства кремнеземных материалов - резиновые перчатки по ГОСТ 20010, специальные рукавицы по ГОСТ 12.4.010, хлопчатобумажные перчатки по ГОСТ 1165; при работах со стеклошариками - хлопчатобумажные перчатки по ГОСТ 1165. Для защиты ног работающие в отделениях составления шихты, цехах стекловарения и на участке производства кремнеземных материалов должны быть снабжены ботинками по ГОСТ 28507 или по ГОСТ 12.4.137, тапочками по ГОСТ 1135 и резиновыми сапогами по ГОСТ 12265 или по ГОСТ 12.4.072; в цехах текстильной переработки - обувью, изготовленной по нормативным документам; в отделениях приготовления замасливателей и химических составов - кожаными ботинками по ГОСТ 12.4.137 или кожаными тапочками, изготовленными по нормативным документам.