Изолировать печь или камин — это сложный и ответственный момент. Ведь речь идет о пожарной безопасности дома. И при этом нужно выбрать экологичную изоляцию, чтобы при нагреве не выделялось никаких токсичных и вредных веществ. А это уже напрямую связано со здоровьем!
Статья адресована тем, кто строит дом, коттедж, баню, устанавливает, меняет печь или тем, кому требуется противопожарная профилактика имеющейся изоляции.
Какие наиболее важные моменты при выборе высокотемпературной изоляции?
Основным показателем теплоизоляционного материала является коэффициент его теплопроводности. Коэффициент позволяет оценить, насколько материал изолирует горячую поверхность от соприкосновения с предметами и тем самым обеспечивает пожаробезопасность.
Теплопроводность – это способность материала проводить тепло. Если внутри тела имеется разность температур, то тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Передача тепла происходит за счет передачи энергии при столкновении молекул вещества. Происходит это до тех пор, пока температура внутри тела не станет одинаковой.
Для количественной оценки теплопроводности существует коэффициент теплопроводности материалов. Этот коэффициент отражает свойство вещества проводить тепловую энергию. Чем больше значение коэффициента теплопроводности материала, тем лучше он проводит тепло.
Если мы собираемся изолировать печь, то надо выбирать материалы с наименьшим значением коэффициента теплопроводности. Чем он меньше, тем лучше.
Сейчас рынок высокотемпературной изоляции представлен материалами из стекловаты, базальта, асбеста, керамики и кремнезема.
Стекловата или стеклянная вата получается при расплавлении оксидов SiO2, CaO, Al2O3 с различными добавками. Также в ее состав входят известняк, песок, доломит, сода. Сырье плавят при температуре 1400 °С. Затем этот расплав поступает на центрифугу. Под воздействием мощных потоков воздуха образуются тонкие стеклянные нити, выравниваемые затем на конвейере. Они обрабатываются смолой для связывания волокон, которая потом полимеризуется. Получившееся полотно нарезается или сворачивается в рулон.
В результате такого смешанного расплава стекловата приобретает особую структуру с колючими волокнами и желтоватым оттенком. Толщина волокон стекловаты составляет от 5 до 15 микрон, длина колеблется в пределах 15-50 миллиметров. Именно за счет них утеплитель получается таким прочным и упругим. Этот вид имеет низкую теплопроводность, рабочая температура стекловолоконного утеплителя составляет 450-500 градусов Цельсия. Утеплитель из стекловаты способен гасить вибрации. Он хорошо работает на сжатие, что делает его более компактным при транспортировке.
Этот материал получил широкое распространения в строительстве благодаря доступной стоимости. Но работать с ним сложно и опасно, необходимо использовать при работе с ним средства защиты - респиратор, перчатки, спецодежду.
Базальтовая или каменная вата — это класс теплоизоляционных материалов, минеральная вата, изготовленная на основании базальтовых горных пород (базальта). По сути базальт — это застывшая на поверхности земли магма, состоящая из различных пород, характерных для мантии Земли. Для производства базальтовой ваты используются габбро-базальтовые горные породы с добавлением доломита и известняка. Чтобы повысить огнестойстойкость базальтового утеплителя и для удержания структуры базальтовых волокон используют определенные добавки, смолы, например, фенолформальдегидную смолу, которая надежно фиксирует волокна в виде «ковра».
Полимеризация и получение окончательной формы происходит в специальной камере. На заключительном этапе утеплитель подвергается термической обработке, в результате которой становится более прочным. Так же утеплитель проходит обработку гидрофобными составами. Однако, при нагреве эти вещества выделяются в воздух и могут быть небезопасны для здоровья.
Базальтовая вата и базальтовый утеплитель имеют низкие показатели теплопроводности, обладают устойчивостью к воздействию механических нагрузок и вибрации, не горючи и имеют низкое влагопоглощение.
Температура плавления базальтовой ваты достигает 600-700 градусов Цельсия.
Асбестовая изоляция производится из асбеста, который добывают из месторождений в виде белых тонких волокон, его называют иногда горным льном. Свойства этого теплоизоляционного материала таковы, что волокна асбеста отличаются температурной устойчивостью до 700ºС. Поскольку при нагревании асбест показывает отличные результаты, его активно применяют при строительстве, в том числе частных домов. Асбест чаще всего встречается на крышах домов в составе асбестоцементного шифера, трубы на его основе широко применяют для прокладки инженерных коммуникаций.
В современном мире единственный разрешенный вид асбеста, хризотиловый, признан не несущим вреда для здоровья человека при контролируемом использовании. Это означает, если асбестовое волокно находится в связанном состоянии, оно утрачивает природную летучесть. Однако, устанавливать в баню теплоизоляцию из асбестовой ваты не стоит, лучше использовать более экологичные огнестойкие виды изоляции.
Керамические волокна представляют собой малоразмерные нити или волокна, состоящие из керамического материала, с включениями элементов Al2O3, SiO 2, Zr 2 O 3 , TiB 2 , BN, MgO и BC.
Керамические силикатные волокна изготавливаются из чистых оксидов кремния и алюминия путем плавки в высокотемпературной электрической печи и последующим раздувом волокон. Эти волокна имеют композиционный состав. При композиционном составе в наименовании огнеупора на первое место ставится преобладающий компонент. Эксплуатационные свойства керамических изделий главным образом определяет минерал муллит. Поэтому изделия из керамики часто называют муллито-кремнеземными (не путайте с кремнеземными). Именно муллит обеспечивает высокие показатели полученного керамического волокна по огнеупорности, плотности, химической стойкости и механической прочности. Муллит редко встречается в природе, в- основном, это синтетический минерал, и при производстве керамической изоляции вводят специальные добавки, которые способствуют образованию муллита при 1000-1100°С.
Керамические волокна могут быть произведены во многих формах, включая одеяла, войлок, вакуумно-формованные или литые формы, бумагу и текстиль в зависимости от конечного использования.
Керамические изделия находят широкое применение, в том числе в изделиях авиационной и ракетно-космической техники, металлургии благодаря своим высоким показателям термостойкости и химостойкости, а также превосходным механическим и электрическим свойствам. Керамическое волокно обеспечивает исключительную устойчивость к высоким температурам, обычно выдерживая температуры до 1260 °C или выше.
Однако, керамическое волокно не поддается биологическому разложению и может оставаться в легких при вдыхании, потенциально вызывая проблемы с дыханием при длительном воздействии. Некоторые организации здравоохранения классифицируют его как потенциальный канцероген.
Наиболее экологичным огнестойким материалом для использования в быту и строительстве является кремнеземное волокно.
Материалы на основе кремнеземных волокон производятся путем выщелачивания стеклянных волокон в растворах минеральных кислот. В результате количество SiO2 в волокне увеличивается до 95-96%. Кремнеземное волокно и изделия из него не представляют опасности для легких, т.к. производятся из сырья с высоким содержанием оксида кремния, средний диаметр кремнеземного волокна имеет 6-9µ. Такой размер волокна является безопасным для дыхания, а химическая структура -экологичной, не выделяющей при нагревании вредные вещества.
Кремнеземная изоляция отличается от аналогов внешне и органолептически. Структура керамических или стекловолоконных утеплителей может быть рыхлая, колкая на ощупь, оставлять микрочастицы на коже, у кремнеземных волокон структура не колкая, более гладкая, эластичная и гибкая.
Уникальные теплофизические свойства, высокая термостойкость, огнестойкость в сочетании с отличными диэлектрическими характеристиками, стойкость к различным химическим средам и биоцидному излучению обусловили широкое использование кремнеземных материалов в различных отраслях промышленности.
Они эффективно работают в качестве тепло- и электроизоляции, теплозащиты и т.д., при высоких температурах, в условиях высокой влажности, агрессивных сред и повышенной радиации, вакуума и низких температур, а также являются великолепной экологически чистой заменой асбеста или керамики.
Так какая же «правильная» огнестойкая изоляция?
Исходя из вышеизложенного в зависимости от температуры применения и целей изоляции могут быть применимы все виды изоляционных материалов.
Керамика и асбест широко применяются в промышленности, стекловата, базальтовая и кремнеземная изоляция в металлургии, при строительстве.
Однако, для бытовых целей и задач, связанных с обеспечением пожаробезопасности, экологичности использования, огнестойкости безусловным лидером является кремнеземная изоляция, основные преимущества которой суммарно - высокий коэффициент теплопроводности при температурах более 400 град.С, отсутствие связующих веществ, волокно толщиной от 6 мкм, срок работы более 20 лет в условиях до 800 град. С без ограничения количества термоциклов (рабочая температура 1100 град. С.).
