Каменная вата

Каменная вата — тепло- звукоизоляция, изготовленная преимущественно из расплава изверженных горных пород. Разновидность минеральной ваты.

Исходным сырьем для производства волокна каменной ваты служат габбро-базальтовые горные породы.

Сырье

В качестве одного из основных компонентов сырья для производства каменной ваты выступают горные породы, как правило, это изверженные породы габбро-базальтовой группы и подобные им по химическому составу метаморфические горные пород, а также мергели.

Примерный химический состав сырья:

• SiO2 45-65 %

• Al2O3 10-20 %

• CaO 5-15 %

• MgO 5-10 %

• Fe2O3 + FeO 10-15 %

• Na2O + K2O 1-3 %

Один из основных показателей качества волокна каменной ваты является модуль кислотности — соотношение между кислыми и основными окислами.

Наиболее качественна каменная вата может быть получена из горных габбро-базальтовых пород, с введением добавок карбонатных пород для регулирования модуля кислотности.

По значению модуля кислотности каменную вату можно классифицировать согласно ГОСТ 4640-93 «Вата минеральная. Технические условия», следующим образом (3 типа):

• А — модуль кислотности св. 1,6

• Б — модуль кислотности св. 1,4 до 1,6

• В — модуль кислотности св. 1,2 до 1,4

Вата с большим модулем кислотности является более водостойкой и, следовательно, более долговечной.

Одним их компонентов изоляции из каменной ваты является связующее, которое скрепляет волокна между собой, тем самым обеспечивает изделиям заданные параметры формы и плотности. Виды связующего:

1. Битумные связующие
2. Синтетические связующие. Как правило это фенолоспирты, фенолоформальдегидные, карбамидные смолы.
3. Композиционные связующие (связующие состоящие из нескольких компонентов).
4. Бентонитовые глины.

В настоящее время наиболее распространено использование композиционного синтетического связующего состоящего из фенолоформальдегидных смол, гидрофобизирующих и пластифицирующих добавок. В готовом изделии фенол и формальдегид находятся в связном состоянии, связующее инертно по отношению к окружающей среде.

Технология производства каменной ваты

Методика производства волокна из камня была «подсмотрена» у природы: после вулканических извержений на Гавайских островах были найдены так называемые «Волосы Пеле» — вата из тонких нитей вулканических пород, которые и оказались «предшественниками» современного материала. Впервые вату из горных пород получили в США в 1897 г. Современное производство каменной ваты основано на принципе действия схожим с работой вулкана: В печи, где температура достигает примерно 1500 ºС, из горных пород получают огненно-жидкий расплав, который затем вытягивают в волокно различными способами:

• Дутьевой способ
• Центробежно-валковый способ
• Центробежно-дутьевой способ
• Центробежно-фильерно-дутьевой способ
• Иные модифицированные способы

Производство изделий: После процесса волокнообразования вводится связующее путем распыления связующего на волокна, полива ковра из каменной ваты или приготовления гидромасс. Ковер из каменной ваты с нанесенным на волокна связующим подвергается термообработке, где теплоноситель с температурой 180—230 °С провоцирует реакцию поликонденсации связующего. Содержание органических веществ в готовой продукции, как правило, составляет примерно 3 % по массе. Затем происходит резка изделий на необходимые размеры, упаковка и складирование.

Свойства

Каменная вата является негорючим материалом. Волокна каменной ваты способны выдерживать температуру, не плавясь до 1000 ºС. Изделия из каменной ваты обладают тепло- звукоизоляционными свойствами благодаря открытой пористости. Коэффициент теплопроводности каменной ваты находится в пределах 0,035 — 0,039 Вт/м•К. Воздух, заключенный в порах ваты, обладает низкой теплопроводностью и находится в статичном состоянии, именно это определяет ее отличные теплоизоляционные качества. Благодаря открытой пористости каменная вата — паропроницаемый материал, паропроницаемость равна примерно 0,25 — 0,35 мг/м•ч•Па. Плотность теплоизоляции может колебаться в широких пределах от примерно 30 кг/м³ до 220 кг/м³, следовательно, отличаются и физико-механические характеристики, так жесткие плиты способны выдерживать распределенную нагрузку в 70 кПа (7000 кг/м²!). Изделия могут выпускаться с покрытием из алюминиевой фольги, крафт-бумаги, стеклохолстом и т. д.

Применение

Применение каменной ваты в качестве утеплителя получило широкое распространение с начала 20-го столетия в виду того, что этот натуральный материал (примерно на 95 % состоящий из камня) является негорючим и долговечным. Основное распространение каменная вата получила в качестве утеплителя для ограждающих конструкций зданий (фасадов, кровли). Благодаря своим теплоизоляционным способностям материал позволяет предотвращать теплопотери через поверхности в холодное время года и сохранять прохладу помещения в течение теплого периода года. В настоящее время каменная вата широко применяется для следующих конструкций:

• Стены. В вентилируемых фасадных системах, фасадах с тонким или толстым штукатурным слоем, легких внешних каркасных конструкциях.

• Перегородки. Внутри помещения в качестве звукоизоляции в межкомнатных перегородках.

• Полы. Для утепления (или звукоизоляции) полов по лагам или плитам перекрытия, с возможностью устройства стяжек.

• Кровли (скатные, плоские). Возможна укладка утеплителя на плоские кровли по железобетонным плитам или профилированному настилу с дальнейшей гидроизоляцией битумными материалами или ПВХ-мембранами.

Изоляция оборудования и трубопроводов. Благодаря негорючести и высокой температуре плавления волокон каменной ватой можно изолировать поверхности с температурой до +700 ºС.

Для изоляции криволинейных поверхностей могут применяться цилиндры, сегменты или маты (для больших радиусов).

Литература

1. Ю. П. Горлов «Технология теплоизоляционных и акустических материалов и изделий».
2. ГОСТ Р 52953-2008 (ЕН ИСО 9229:2004) Материалы и изделия теплоизоляционные. Термины и определения.
3. ГОСТ 4640-93

Ссылки

Для улучшения этой статьи желательно?: Викифицировать статью. Викифицировать список литературы, используя шаблон {{книга}}, и проставить ISBN. Добавить иллюстрации. Проставить интервики в рамках проекта Интервики.