Как делать стекловату: производство теплоизоляции из расплавленного стекла
Стекловату делают следующим образом: кварцевый песок и другие компоненты плавят в печи при температуре около 1400 градусов, расплав подают на быстро вращающийся барабан-центрифугу или продавливают через мелкие отверстия фильер. Стекло вытягивается в тончайшие волокна диаметром 3–15 микрометров, волокна хаотично укладываются в ковёр, пропитываются связующим и запекаются в печи полимеризации. На выходе получается лёгкий упругий мат или рулон золотисто-жёлтого цвета.
Из чего состоит стекловата
Основное сырьё — кварцевый песок, составляющий 70–75 процентов шихты. Остальное — известняк, доломит, сода и борный ангидрид. Бор снижает температуру плавления стекла и делает волокна более гибкими и термостойкими. Часть натурального сырья заменяют стеклобоем: вторичное стекло плавится легче, снижает расход энергии и уменьшает количество промышленных отходов. На современных заводах доля стеклобоя в шихте достигает 60 процентов.
Связующее вещество составляет 3–5 процентов от массы готового изделия. Его задача — скрепить волокна в единую структуру, сохранив упругость. Традиционно применяли фенолформальдегидные смолы, однако сейчас крупные производители переходят на акриловые и полиэфирные связующие без свободного фенола и формальдегида: это позволяет выпускать продукцию с более низким классом выделения вредных веществ.
Основные этапы производства
Шихту составляют в точных весовых пропорциях и подают в печь. Стекловаренные печи на производстве стекловолокна работают непрерывно: останавливать их нельзя, поскольку повторный разогрев занимает несколько недель и требует огромных затрат. Температура в рабочем пространстве печи поддерживается на уровне 1350–1450 градусов.
Расплавленное стекло стекает по лотку к узлу волокнообразования. Существуют два основных метода. При штабиковом методе расплав продавливают через платино-родиевые фильеры с отверстиями диаметром 0,8–2 миллиметра, после чего волокна вытягивают механически или раздувают горячим воздухом. При центробежном методе расплав попадает на быстро вращающийся барабан с перфорированными стенками: центробежная сила выбрасывает стекло через отверстия, и оно вытягивается в волокна прямо на лету. Центробежный способ производительнее и даёт более короткое хаотичное волокно, типичное для теплоизоляционных матов.
Волокна оседают на движущийся транспортёр, образуя первичный ковёр. Туда же распыляют связующее. Ковёр подают в камеру полимеризации с температурой 170–220 градусов, где смола отверждается за 2–5 минут. Выходящий из печи ковёр обрезают по ширине и длине, нарезают на плиты, свёртывают в рулоны и упаковывают под давлением для компактности. После распаковки изделие восстанавливает первоначальную толщину.
Свойства стекловаты и области применения
Теплопроводность стекловаты составляет 0,032–0,046 Вт/(м·К) в зависимости от плотности и диаметра волокна. Чем тоньше волокна, тем меньше теплопроводность, поэтому высококачественные марки производят с диаметром волокна 3–4 микрометра. Плотность варьируется от 9 до 50 кг/м³: лёгкие рулоны идут для кровли и перегородок, более плотные плиты применяют для вентилируемых фасадов и промышленных трубопроводов.
Рабочий диапазон температур стекловаты ограничен 350–400 градусами: выше связующее выгорает и волокна теряют структуру. Для высокотемпературной изоляции нужна уже базальтовая вата или керамическое волокно. Звукопоглощение стекловаты велико: плиты плотностью 30 кг/м³ поглощают 0,85–0,95 единиц звуковой энергии в диапазоне средних частот.
Где в России производят стекловату
Производство стекловаты сосредоточено на крупных комбинатах в Московской, Ярославской, Тульской и Свердловской областях. Предприятия эти работают в круглосуточном режиме: стекловаренные печи требуют бесперебойной загрузки. Мощность современного завода составляет 50 000–150 000 тонн изделий в год. Спрос формируется строительным комплексом: жилищное строительство, промышленные объекты и модернизация тепловых сетей потребляют около 80 процентов выпускаемой теплоизоляции из стекловолокна.
