Файл: Rumyantsev_B_M_i_dr_Sistemy_izolyatsii_stroitelnykh_konstruktsiy_2016.pdf

95

С повышением модуля кислотности увеличивается долговечность 

минеральной ваты, так как становится выше ее химическая стойкость 
и, в частности, водостойкость. Однако рост количества кислых компо-
нентов шихты (SiO

2

 + Al

2

O

3

) приводит к возрастанию вязкости, что вле-

чет за собой ухудшение условий волокнообразования. Поэтому при вы-
боре состава шихты необходимо принимать оптимальное решение. 
С одной стороны, не допускать слишком большой вязкости во избежа-
ние нарушения технологического процесса, с другой стороны, не допу-
скать низкого содержания кислых оксидов в ущерб долговечности ми-
неральной ваты.

Производство минеральной ваты включает следующие процессы: 

подготовку сырья, плавление сырьевой смеси и получение расплава, 
переработку расплава в волокно, формирование минераловатного 
ковра. 

Плавление сырьевой смеси осуществляется в вагранках. Вагранка — 

шахтная печь непрерывного действия высотой 3—6 м, диаметром 1,2—
1,5 м, работающая по принципу противотока. Сырьевая смесь загружа-
ется в печь и опускается вниз, превращаясь в расплав при температуре 
1400—1800 °С. Газ, образующийся при сгорании топлива в нижней ча-
сти вагранки, поднимается вверх, обеспечивая нагревание и расплавле-
ние сырья. Для приготовления расплава используются также ванные и 
электродуговые печи.

Для переработки расплава в волокно применяют следующие спо-

собы: дутьевой, центробежно-дутьевой, центробежно-фильерно-
дутьевой. 

Сущность дутьевого способа заключается в том, что на струю жид-

кого расплава, вытекающего из плавильного агрегата, воздействует 
струя энергоносителя, движущаяся с большой скоростью (400—800 м/с). 
Она расщепляет струю расплава и вытягивает образовавшиеся элемен-
ты в волокно. В качестве энергоносителя используются перегретый и 
сухой насыщенный пар, сжатый воздух или горячие продукты сгорания 
топлива.

Центробежно-дутьевой способ основан на превращении струи рас-

плава в пленку и струйки центробежной силой вращающейся чаши, ко-
торые затем вытягиваются в волокно при помощи энергоносителя. Рас-
плав из вагранки с температурой 1300—1350 °С по лотку стекает на вну-
треннюю поверхность боковой стенки чаши центрифуги. При вращении 

96

чаши с частотой 1000—1200 об/мин расплав распределяется по ее пери-
метру и срывается с кромок чаши в виде пленок, струек и капель. Послед-
ние подхватывает поток энергоносителя, и под совместным действием 
центробежных и аэродинамических сил из струек образуются волокна.

При центробежно-фильерно-дутьевом способе тонкие струи форми-

руются за счет центробежной силы вращающейся чаши с отверстиями 
(фильерами) и последующей их обработки горячими газами. Примене-
ние вращающейся чаши с множеством фильер (2000 шт.) диаметром 
менее 1 мм позволяет получать стабильные микроструйки и создавать 
устойчивые и регулируемые условия воздействия аэродинамических 
сил. Этот способ позволяет получать ультратонкое волокно (диаметром 
1—2 мкм).

Формирование минераловатного ковра осуществляется в камере во-

локноосаждения, которая состоит из металлического каркаса, обшитого 
листовой сталью, с тепловой изоляцией. Дном камеры является сетчатый 
или пластинчатый конвейер с шириной, равной ширине камеры. Отсос 
отработанного воздуха из камеры происходит под конвейером, что спо-
собствует осаждению на него волокон ваты. Для обеспыливания и повы-
шения эластичности волокна в камеру волокноосаждения вводят обе-
спыливающие добавки в количестве до 1 %. В качестве обеспыливающей 
добавки применяют водные эмульсии индустриальных масел и мазута.

Для уплотнения выходящего из камеры слоя ваты служит подпрес-

совочный валик. После выхода из камеры волокноосаждения минера-
ловатный ковер закатывается в рулон в случае выпуска сырой (комовой) 
ваты или передается на установку для переработки в изделия.

В зависимости от плотности (кг/м

3

) минеральную (каменную) вату 

изготавливают марок ВМ-35, ВМ-50, ВМ-70.

Высокие теплоизоляционные свойства каменной ваты обусловлены 

наличием большого количества воздушных пор: пористость достигает 
95—96 %. Теплопроводность при температуре 25 °С составляет 0,04—
0,06 Вт/м∙°С. Помимо волокон вата содержит частицы расплава, не вы-
тянутые в волокна (так называемые «корольки»), которые повышают 
теплопроводность минеральной ваты, являясь «мостиками» передачи 
тепла. При увеличении диаметра волокна от 3 до 12 мкм теплопрово-
дность увеличивается на 10 %.

Минеральная вата относится к негорючим материалам (НГ), ее мож-

но применять при температуре 600—700 °С.

97

Водопоглощение минеральной ваты очень велико — до 600 %. Гигро-

скопичность колеблется от 0,2 до 2 %. С повышением влажности растет 
и теплопроводность, поэтому минеральную вату нужно предохранять 
от увлажнения.

Обладая высокой паропроницаемостью, минеральная вата не задер-

живает в себе влагу, поступающую из помещения в виде пара, образо-
ванного в процессе жизнедеятельности человека, и практически всегда 
остается в сухом состоянии. Паропроницаемость минераловатных из-
делий составляет 0,4—0,6 мг/(м·ч·Па).

Минераловатные изделия подразделяются на штучные — плиты, ци-

линдры, полуцилиндры, сегменты; рулонные — маты прошивные и на 
синтетическом связующем; шнуровые — шнуры, жгуты; сыпучие — гра-
нулированная вата.

Минераловатные плиты, цилиндры, полуцилиндры и сегменты из-

готавливают формованием и тепловой обработкой минераловатного 
ковра с введением в него связующего вещества. Связующее (в количе-
стве от 3 до 10 %) обеспечивает скрепление минеральных волокон меж-
ду собой в местах контакта. В качестве связующего применяют водорас-
творимые синтетические смолы. Для повышения влагостойкости из-
делий к связующему добавляют гидрофобизирующие вещества 
(масляные и кремнийорганические композиции).

Раствор связующего в минераловатный ковер вводят следующими 

способами: распылением, или пульверизацией (сухой способ); проли-
вом с последующим отжимом и вакуумированием (для удаления избыт-
ка раствора); приготовлением гидромассы — смеси с высоким содержа-
нием воды, которая удаляется при формовании и тепловой обработке 
(мокрый способ).

Тепловая обработка минераловатного ковра, пропитанного связую-

щим веществом, осуществляется путем пропускания горячих дымовых 
газов или воздуха через слой ковра, когда он проходит по конвейеру 
камеры тепловой обработки. Температура теплоносителя составляет 
140—210 °С. Тепловая обработка обеспечивает удаление влаги, внесен-
ной со связующим, и его отверждение.

Заключительным этапом производства плит является раскрой во-

локнистого ковра и упаковка готовой продукции.

Плиты изготавливают следующих размеров: длина — 1000, 1200 мм, 

ширина — 500, 600 мм и толщина от 50 до 120 мм с шагом в 10 мм. В за-

98

висимости от содержания связующего и степени обжатия ковра при 
формовании получают изделия различной жесткости.

Согласно ГОСТ 9573—2012 [28] в зависимости от плотности и сте-

пени деформации под действием сжимающей нагрузки минераловат-
ные плиты подразделяются на виды. Виды и области применения мине-
раловолокнистых плит для утепления кровель представлены в табл. 1.25.

Таблица 1.25

Виды, марки и области применения минераловолокнистых плит

Вид плиты

Плотность, кг/м

3

Область применения

Мягкая ПМ 

40
50

Ненагруженная тепло-, звукоизоляция скатных 
крыш, перекрытий

Полужесткая 
ППЖ

60
70
80

Ненагруженная тепло-, звукоизоляция скатных 
крыш, потолков

Жесткая ПЖ

100
120
140

Теплоизоляционный слой в трехслойных пане-
лях для стеновых и кровельных конструкций

Повышенной 
жесткости 
ППЖ

160
180
200

Тепло-, звукоизоляция, подвергающаяся нагруз-
ке в плоских кровлях из профилированного на-
стила или железобетона без устройства цемент-
ной стяжки или выравнивающего слоя

Твердая ПТ

220
250
300

Тепло-, звукоизоляция, подвергающаяся нагруз-
ке в плоских кровлях из профилированного на-
стила или железобетона без устройства упроч-
няющей стяжки или выравнивающего слоя

Применяют также плиты двойной плотности, которые состоят из 

жесткого верхнего (наружного) и более легкого нижнего (внутреннего) 
слоев. Благодаря этому плиты обладают уменьшенным весом, удобны 
при монтаже.

Ламельные плиты — теплоизоляционные плиты, изготовленные из 

волокнистых материалов, у которых общая ориентация волокон пер-
пендикулярна к основным поверхностям изделия. Такие плиты отлича-
ются большой эластичностью и в несколько раз большей прочностью 
на отрыв слоев. С их помощью удобно утеплять криволинейные поверх-
ности. Размеры ламельных плит меньше, чем обычных: длина 120 см, 
ширина 20—40 см, толщина 4—20 см.

99

Укладка минераловатного утеплителя производится сухим методом, 

что дает возможность проводить работы при отрицательных темпера-
турах. Каменная вата не дает усадочных деформаций. Принимая во вни-
мание высокое водопоглощение минеральной ваты и изделий из нее, 
при выполнении работ нельзя допускать намокание утеплителя. Для 
защиты утеплителя от возможного попадания влаги необходимо при-
менять защитные покрытия (например полиэтиленовую пленку).

Каменная вата полностью отвечает критериям биологической и хи-

мической безопасности, а равномерная связка волокон делает материал 
практически не пылящим.

Стеклянная вата и изделия из нее

Стеклянная вата — разновидность минеральной ваты. Стеклянные 

волокна получают из расплава сырьевой смеси, основными компонента-
ми которой являются кварцевый песок, известняк, кальцинированная 
сода, борная кислота, а также стеклобой. Существует несколько способов 
получения стекловолокна: фильерно-дутьевой, центробежно-фильерно-
дутьевой и др. Особенностями стеклянной ваты являются бо´льшая длина 
волокон (до 50 см), меньшее содержание неволокнистых включений, по-
вышенная эластичность, гибкость и влагостойкость. Применяемая в 
строительстве стекловата имеет насыпную плотность 20—60 кг/м

3

.

Стеклянное волокно для теплоизоляции применяют в виде изделий 

следующих видов: гибкие — маты, шнуры, жгуты; полужесткие — пли-
ты, полуцилиндры, сегменты; жесткие — плиты. Плотность изделий из 
стеклянной ваты: 35—50 кг/м

3

 (маты на синтетическом связующем); 

50—75 кг/м

3

 (плиты полужесткие); 100—150 кг/м

3

 (плиты жесткие). Те-

плопроводность — 0,035—0,05 Вт/м∙°С.

Физико-механические характеристики кровельных 

теплоизоляционных материалов на основе 

минеральной ваты и области применения

Все минераловатные материалы, рассматриваемые в данном разделе, 

представляют собой негорючие, гидрофобизированные изделия, изго-
товленные из каменной ваты на основе горных пород базальтовой груп-
пы на низкофенольном связующем.