Из чего делают стекловату, горит ли она и вредна ли для здоровья?

Стекловата — популярный материал, используемый человеком для тепловой и звуковой изоляции с далекого 1873 года.

Это один из самых дешевых и повсеместно доступных видов утеплителей.

Разберемся, какими качествами, характеристиками и особенностями обладает стекловата, и почему она популярна уже второе столетие.

О материале

Это частный случай минеральной ваты — утеплителя, созданного на основе минеральных волокон. Волокна могут быть трех видов:

• стеклянные;
• каменные;
• шлаковые.

Тепловая изоляция обеспечивается наличием неподвижного воздуха между волокнами. Теплопроводность находится в пределах 0,030 – 0,052 Вт/м·К (при измерении в сухом состоянии при температуре 10 °C или 25 °C).

Звукоизоляция получается за счет поглощения волокнами звуковых волн (коэффициент звукопоглощения волокон может составлять 0,8 – 0,92).

Если сравнить термическое сопротивление стекловаты и кирпича, то 5 см толщины первого материала соответствуют 1 м толщины второго.

Характеристики и свойства

Волокна стекловаты располагаются параллельно друг другу, характеризуются значительными:

• длиной — от 15 до 50 мм (это в 2 — 4 раза больше каменных);
• толщиной — от 3 до 20 мкм,

Это придает изделиям из них прочность и упругость — наибольшие среди минеральных ват.

Значение удельной прочности стекловолокон превышает аналогичный показатель стальной проволоки.

Однородность состава определяет высокую устойчивость к вибрациям, а низкая плотность (11 – 45 кг/м³, в сравнении с 30 – 90 кг/м³ у каменной ваты) — минимальное воздействие на строительные конструкции.

Большая сжимаемость (90 %), мягкость и эластичность позволяют качественно изолировать неровные поверхности, конструкции сложной геометрии.

Неорганическая основа делает материал непригодным для поедания грызунами и обустройства гнезд, является неподходящей средой для появления грибка и плесени.

Кроме того, стекловата:

• стабильно держит форму;
• не стареет;
• не деформируется;
• не вызывает коррозию контактирующих с ней металлов;
• сохраняет механические и термоизоляционные свойства на протяжении десятков лет;
• характеризуется морозоустойчивостью (используется в диапазоне от -60 °C).

К недостаткам относят:

• повышенную ломкость волокон — для защиты от мельчайших обломков монтаж следует вести в спецодежде с использованием средств защиты дыхания (например, респираторов), при установке снаружи требуется защита от ветрадля препятствия миграции волокон (например, установка стеклохолстов);
• чрезмерное впитывание влаги (коэффициент поглощения воды для материалов открытой пористости может составлять до 20 % по массе, до 2 % по объему); попавшая внутрь стекловаты влага необратимо меняет структуру на более хрупкую, приводит к потере более 40 % теплоизоляционных свойств;
• появление усадки с течением времени.

Для снижения воздействия влаги вату пропитывают специальными составами (маслами, кремниевыми органическими соединениями), вводят гидрофобизирующие добавки.

Состав

Из чего состоит стекловата? В этом материале есть как основные компоненты, обеспечивающие его свойства как утеплителя, так и связующие, которые позволяют ему сохранить прочность и целостность.

Основные:

• стекло или стеклянный бой;
• природный кварцевый песок;
• известняк (мел);
• кальцинированная сода;
• борная кислота;
• бура (сульфат);
• доломит;
• флюорит.

Связующие:

• полимерная смола;
• глина;
• шпат;
• другие вещества.

Связующие компоненты могут составлять 2,5 – 10 % от массы.

На возникающий у некоторых вопрос, зачем в стекловате стекло, можно ответить следующим образом. Наличием этого компонента обусловлены важные свойства материала, а именно:

• негорючесть;
• непривлекательность для грызунов и плесени;
• прочность и долговечность.

Будь в стекловате на месте стекольных, скажем, древесные волокна, все эти преимущества свелись бы к нулю.

Горит ли стекловата?

Стекловата не поддерживает горения, относится к классу негорючих материалов (НГ).

Такие материалы выдерживают воздействие высоких температур с сохранением целостности структуры, прочности и других свойств, они не воспламеняются.

Материал спекается при температуре от 500 до 550 °C.

Температурный диапазон использования определяется составом, точнее — органическими смолами, входящими в состав в качестве связующего вещества. Для стекловаты верхний предел — от 250 до 450 °C. Превышение этого диапазона можно считать температурой плавления.

При этом верхний предел обуславливается температурой выгорания смол, в результате чего материал теряет связку, а, следовательно, и эксплуатационные свойства.

Под воздействием огня не происходит выделения токсичных и вредных веществ.

Сферы применения

Если говорить об отраслях применения, то это:

• строительство;
• теплоснабжение;
• производство;
• автомобилестроение;
• авиация;
• трубопроводная транспортировка материалов.

Для каждой сферы выбираются разные виды, различающиеся:

• типом волокон,
• их расположением,
• наличием дополнительных покрытий,
• плотностью (максимально возможная — 130 кг/м³).

Самые распространенные варианты исполнения стекловаты — рулоны и мягкие маты.

Утеплитель из стекловолокна выпускается в виде:

• непрерывной нити (рулонов);
• штапельного (резанного) волокна (плит), в том числе отличающихся повышенной жесткостью с облицовкой;
• мягких матов;
• армированных рулонов;
• кэшированной технической изоляции, в том числе в виде фольгированных изделий.

Рулоны давно и успешно применяются для утепления горизонтальных поверхностей — полов, кровли.

Кэшированный вид — для изоляции высокотемпературных трубопроводов, узлов и емкостей.

Маты и плиты используются для теплоизоляции различных помещений и конструкционных элементов, а именно:

• фасадов;
• оконных и дверных проемов;
• межэтажных и других перекрытий;
• внутренних и внешних перегородок зданий;
• звуковой и тепловой изоляции кабин.

Вату следует крепить так, чтобы обеспечить свободное положение (для максимального расправления) и одновременно плотную посадку без щелей.

Производство

Производство начинается с введения исходных компонентов в плавильную печь. В результате воздействия температуры 1400 °C, центробежных сил центрифуг и раздувания паром получают стеклянные нити.

Для получения на выходе тончайших нитей с необходимыми механическими свойствами требуется строгое соблюдение рецептурного состава.

Обработанные связующими растворами полимеров (модифицированной мочевиной, фенол-альгидными полимерами) нити отправляются на конвейерное выравнивание для формирования однородного стекловолокнистого полотна.

Далее следует этап полимеризации — температура 250 °C становится катализатором образования полимерных связей и удаления излишней влаги.

Охлаждение, раскрой пилами и фрезами, затем — прессование (сжимают в 5-6 раз), упаковка в полиэтилен — получаем готовые к транспортировке рулоны и плиты.

Отдельного внимания заслуживает использование в качестве основного компонента стеклобоя.

Современные технологии позволяют добавлять до 80 % стеклянного порошка, полученного дроблением и помолом отходов товарного стекла.

Состав стеклобоя регламентируется национальными стандартами — ГОСТом Р 52233-2004. Согласно положениям документа, данное вторичное сырье может быть 1 или 2 сорта и одной из пяти марок в соответствии с цветом (БС, ПСТ, ПСЛ, ЗС, КС).

Стекловата, полученная в результате утилизации и переработки бытовых и промышленных отходов стекла, отвечает всем требованиям, предъявляемым к данным изделиям.

При этом продукт, изготовленный из вторичного сырья, отличается более низкой себестоимостью производства в сравнении с традиционной технологией, и, как следствие, более доступной для потребителя ценой.

Производством стекловаты по этой технологии занимается множество компаний, в их числе:

• Isover;
• URSA;
• Knauf.

Стандарт изготовления

Производство стекловаты регламентируется рядом нормативных документов. Основным считается ГОСТ 19170 2001.

В нем описываются:

• способы производства;
• охранные меры при работе с материалом;
• сфера применения.

Допускается изготовление согласно собственным, утвержденным в соответствующем порядке ТУ.

Плюсы и минусы как утеплителя

Исходя из свойств стекловаты, можно выделить как положительные, так и отрицательные качества.

К плюсам относят:

• хорошие тепло- и шумоизоляционные свойства;
• пожаробезопасность;
• устойчивость к биологическим воздействиям (вредителям, бактериям);
• малый вес;
• легкость транспортировки;
• низкую стоимость (700 – 2100 рублей).

К минусам:

• гигроскопичность (потребность в дополнительной пароизоляции);
• неудобство монтажа (необходимость использования средств защиты);
• появление усадки после 8 – 10 лет службы.

Есть ли вред для здоровья человека?

В данном вопросе присутствует информационный хаос.

Производители, реализующие стекловату, говорят о ее безвредности, в то время как конкуренты, предлагающие другие утепляющие материалы, твердят о неблагоприятном воздействии.

Спорить не станем, сообщим лишь факты.

Стекловата может быть опасна и представлять угрозу исключительно в процессе ее установки — существует вероятность попадания стеклянной пыли на кожу и в органы дыхания.

Для защиты необходимо использовать спецодежду, респираторы.

В данном вопросе имеется хорошая новость — современные технологии позволяют выпускать материалы, не распространяющие стеклянную пыль.

По окончании монтажа стекловатный утеплитель становится абсолютно безвредным.

Спецодежду очищают:

• стряхиваем;
• обработкой пылесосом;
• стиркой с 3-4-кратным ополаскиваем;
• повторной обработкой пылесосом после просушивания.

При попадании частиц стекловаты на кожу следует принять прохладный душ с сильным напором без применения моющих средств.

Почему прохладный? Потому что горячая вода способствует расширению пор, а, следовательно, и проникновению частиц стекла.

Утилизация

Стекловату можно получать путем повторной переработки стеклобоя. А как утилизируется она сама?

На сегодняшний день существует три варианта:

1. Захоронение на специальных полигонах.
2. Измельчение в чистом виде и повторное использование в дорожном строительстве, производстве кирпича.
3. Использование в виде шихты — твердого остатка, образующегося при сжигании мусора. При этом стеклянная составляющая может достигать 78 % общего объема, почти 20 % приходится на глину, 2 % — на силикат натрия.

Цена услуги утилизации по утилизации стекловаты колеблется в пределах от 400 до 1 000 рублей за тонну.

Существуют также установки (мельницы) для переработки (глубокого измельчения до размеров 0,1 – 100 мкм) производственных отходов стекловолокна и его возврата в технологический процесс.

Видео по теме

Очень интересное видео о процесе производства стекловаты:

https://www.youtube.com/watch?v=IJNzjKVQTQw

Вывод

Главными критериями выбора теплоизоляционного материала являются: экологичность, устойчивость к воздействию высоких температур и экономичность. Первым двум требованиям отвечают все минеральные утеплители, а вот экономическая составляющая — себестоимость с монтажом — самая низкая у стекловаты.

Исходя из вышеуказанных суждений, выбор в пользу стекловаты можно назвать наиболее практичным.