Системы теплоизоляции и огнезащиты на основе базальтового супертонкого волокна «magmawool» для пневматической укладки

В. Г. Есипов; Ю. Е. Зубко; Е. И. Зубко к.ф-м.н.; А. С. Гриценко, к.э.н.

Техника и технология производства теплоизоляционных материалов из минерального сырья: Доклады Х Всероссийской научно-практической конференции 26-28 мая 2010г. (г. Белокуриха).-Бийск: БТИ АлтГТУ, 2010г. С. 60-64.

We describe a new material - «MAGMAWOOL» blown-in insulation. Its production is mastered by «MAGMA INDUSTRY» Co., Ltd., located in Kostopil, Ukraine. The material is based on environmentally friendly product - basalt super fine fiber obtained by the technology of induction basalt melting. It contains no asbestos, formaldehyde or chemical additives. It is non-combustible, noncorrosive, non-smoke development, nontoxic and odour-free. It will not absorb moisture, will not support mould, mildew, or fungus and will not decay or breakdown. Installation of the material can be made with standard commercially available type of pneumatic equipment such as KRENDL or X-FLOC. Dry and wet fibers blowing with inorganic binders are possible. The developed product can be the basis for the development of reliable systems of superior fire, thermal and sound protection in civil and industrial construction, transport, heat and sound insulation of industrial equipment in machine energy, chemical and metallurgical industries.

Практика развитых стран доказывает, что наиболее прогрессивным способом выполнения работ по эффективной теплоизоляции промышленного оборудования и строительных объектов или по созданию надежных систем огнезащиты, является пневматическая укладка минерального волокна с использованием различных связующих или без них. Это может быть стеклянное штапельное волокно толщиной 2-3 мкм, как в случае компаний «Johns Manville», «Owens Corning», «Knauf Insulation», «CertainTeed», либо аналогичное по толщине базальтовое волокно «Amerrock Products». Проведенный нами анализ информации о разработках и результатах работы ведущих мировых производителей минерального волокна свидетельствует, что характерной тенденцией последних лет является заметный рост объемов производства и количества продуктов для пневматической укладки.

Применение пневматической укладки имеет значительные преимущества перед ручной укладкой теплоизоляции. Прежде всего, гораздо более высокая производительность труда, стабильно более высокое качество, низкая стоимость и меньшие сроки выполнения работ. Пневматическая укладка позволяет заполнить любую сложную полость в стене либо в перекрытии непрерывным бесшовным ковром из минеральных волокон, которые естественным способом обволакивают размещенные в стене трубы, кабели, электротехническое и климатическое оборудование и плотно примыкают к поверхностям каркаса. Исследования показывают, что при ручной укладке даже квалифицированными рабочими в объеме утеплителя остается не менее 4% полостей, образуемых швами, областями неплотного прилегания утеплителя к элементам конструкции и другими дефектами. В холодное время года по этим пустотам происходит интенсивная конвекция воздуха, что приводит к снижению эффективности уложенной ручным способом теплоизоляции в среднем на 50% по сравнению с аналогичным слоем бесшовной теплоизоляции, уложенной пневмоукладчиком.

Снижение конвекционных потоков воздуха между холодной и теплой поверхностями приводит к значительному уменьшению конденсации влаги в объеме утеплителя, примыкающего к холодной стенке. Во многих случаях это позволяет отказаться от использования паробарьеров в виде полимерных пленок. Известно, что накопление влаги внутри утеплителя значительно ухудшает его изоляционные свойства и уменьшает срок службы, заметно увеличивает вес сооружения, что даже может служить причиной его обрушения.

Пневматический метод предоставляет возможность укладки волокна в труднодоступные и герметически закрытые полости любых нестандартных геометрических размеров и кривизны, в том числе купольного типа. Также, это наиболее технологичный способ укладки волокна при использовании модернизированных каркасов, не содержащих сквозных элементов конструкции, которые являются мостиками холода и существенно снижают огнестойкость сооружения.

При выполнении работ по пневматической укладке поверхность, на которую укладывается волокно, не требует какой-либо сложной предварительной подготовки. Лишь при выполнении работ по влажной укладке желательно опрыскать напыляемую поверхность раствором связующего вещества либо просто водой.

Технология пневмоукладки позволяет создавать и специальные многослойные покрытия, элементы которых могут отличаться плотностью и химическим составом.

Технология пневматической укладки волокна является полностью безотходной. Любое избыточное количество выдутого материала может быть собрано и использовано повторно.

На строительные объекты вата может поставляться в брикетах с плотностью 135-140 кг/м3. В итоге достигается значительная экономия средств, времени и складских площадей при выполнении погрузочно-разгрузочных работ, а также при транспортировке и хранении волокна.
Качество выполненных работ в большинстве случаев может быть проконтролировано визуально.

Немаловажным представляется нам также и вопрос утилизации использованного волокна. Не содержащее токсичных органических компонентов волокно «MAGMAWOOL» часто может быть использовано повторно, переработано в плиты, картоны или другие изделия повышенной плотности, либо захоронено на полигоне для твердых промышленных отходов. С другой стороны, ужесточение экологических стандартов приводит к постоянному удорожанию стоимости утилизации продуктов, содержащих органические связующие вещества.

В результате, несмотря на то, что продукты для пневматической укладки имеют, как правило, более высокую стоимость, а их инсталляция требует применения дополнительного оборудования, в конечном счете, использование пневматической укладки является оправданным для подавляющего числа случаев выполнения теплоизоляционных работ.

Наиболее распространенными на постсоветском рынке теплоизоляции являются волокнистые утеплители из стекловолокна, шлаковаты, базальта. Как правило, они используются в виде мягких матов для ручной закладки в полости, либо в виде плит различной жесткости для теплоизоляции фасадов, плоских кровель, полов. В большинстве случаев, продукт, который предлагается покупателю, нельзя считать полностью неорганическим материалом, поскольку он содержит в своем составе органические связующие вещества. Содержание связующих веществ колеблется от нескольких процентов, в случае матов, до 10%, в случае жестких плит. Это приводит к тому, что подобные материалы можно лишь условно называть негорючими. При определенных условиях происходит выгорание органического связующего с выделением целого "букета" токсичных соединений. Статистика показывает, что этот токсичный дым является гораздо более опасным фактором, нежели тепло, выделяющееся при сгорании органического связующего. Он угрожает здоровью людей, находящихся в зоне возгорания, и является причиной их гибели в подавляющем числе случаев.

С другой стороны, работы по укладке традиционных материалов в полости при каркасном строительстве или при утеплении фасадов выполняются полностью ручным способом и являются достаточно дорогостоящими. Качество их выполнения плохо поддается контролю, а использование минеральных волокон, содержащих фенолформальдегидные, карбамидоформальдегидные или другие потенциально опасные органические связующие существенно ухудшает качество воздуха внутри помещений и обрекает людей, находящихся внутри дома, на постоянный и многолетний контакт с парами фенола, формальдегида и аммиака. Эти вещества являются сильными аллергенами и канцерогенами, то есть могут способствовать возникновению аллергических реакций, астмы и онкологических заболеваний.

Противоположно другая ситуация имеет место при использовании базальтового супертонкого волокна «MAGMAWOOL» для пневмоукладки. Его производство освоено на предприятии компании «МАГМА ИНДУСТРИЯ» (г. Костополь, Ровенская область, Украина) [1, 2]. Волокно производится из базальтов месторождений Янова Долина и Берестовецкого, без применения корректирующих добавок в виде доломитов и известняков. В процессе производства не используются органические связующие вещества.

Полное отсутствие органических связующих приводит к тому, что волокно «MAGMAWOOL» совершенно не выделяет токсичных соединений ни в процессе обычной эксплуатации, ни при пожаре. К тому же, оно является негорючим. Отсутствие полостей и стыков внутри утеплителя и в области прилегания к элементам каркаса дополнительно препятствует распространению пламени и дыма. Это обеспечивает гораздо более высокую степень защиты людей и зданий при пожаре. Поэтому БСТВ «MAGMAWOOL» для пневмоукладки может быть использовано при строительстве объектов с повышенными требованиями к пожарной и экологической безопасности и даже в системах огнезащиты самого высокого уровня.

Наш опыт работы с использованием стандартных пневмоукладчиков с подачей волокна барабанного типа и системой air-lock показал, что имеется возможность в достаточно широких пределах (35-160 кг/м3) варьировать плотность укладки волокна, использовать сухой, влажный и комбинированный способ пневматической укладки. Правильно подобранные способ и параметры укладки, а также тип связующего, значительно снижают вероятность усадки утеплителя при эксплуатации и обеспечивают пониженный расход и отсутствие потерь связующего при влажной укладке. Качество выполненных работ в большинстве случаев может быть проконтролировано визуально.

Установлено, что наиболее оправданным для теплоизоляции горизонтальных или слабонаклонных поверхностей является способ сухой задувки со средней плотностью волокна 45-70 кг/м3. В случае вертикальных или сильнонаклонных поверхностей предпочтительно использовать влажную либо комбинированную укладку волокна с плотностью 70-80 кг/м3. Были проведены тестовые задувки волокна с использованием как органических (акрил, латекс и ПВА), так и неорганических (натриевое жидкое стекло) водных растворов. Однако в практической работе наши бригады пока используют исключительно водный раствор натриевого жидкого стекла. Возможен также выпуск специальных композиций для влажной укладки, когда волокно смешивается с мелкодисперсным порошком обезвоженного связующего непосредственно в камере волокнообразования. Тогда в процессе укладки используется лишь чистая вода.

Мы пробовали использовать для пневматической укладки БСТВ, полученное по дуплексной технологии, и волокна БТВ без связующего. Эти попытки заканчивались практически мгновенной блокировкой механических узлов пневмоукладчика, для устранения которой необходимо производить разборку блока активаторов и барабанного устройства. Такое волокно можно использовать для пневмоукладки лишь после гранулирования. Однако, известно, что гранулированная теплоизоляция не дает тех стабильных теплоизоляционных параметров, как обычное волокно, вследствие возникновения конвекции воздуха по поверхности гранул, и поэтому имеет ограниченное применение.

Скорость укладки волокна зависит от используемого выдувного оборудования и квалификации работников. Укладка волокна «MAGMAWOOL» производилась с использованием достаточно распространенных в Украине пневмоукладчиков фирм Krendl (США), X-Floc (Германия) или Tornado (Украина, г. Львов). Наш опыт практической работы показывает, что реальная производительность составляет 100-110 кг/час при использовании полупрофессиональных машин типа «KRENDL 450A», «Minifant M99» или «TORNADO 450», и 250-350 кг/час у профессиональных машин нижнего уровня типа «KRENDL 500», «Zellofant M95» или «TORNADO 500». Можно ожидать, что профессиональные машины верхнего уровня покажут среднюю производительность не менее 600 кг/час. Работы выполняются бригадами от 2 до 4 человек, половина из них - подсобные рабочие.
К сожалению, на территории постсоветского пространства из изоляционных материалов, пригодных для пневматической укладки, до настоящего времени присутствовало лишь целлюлозное волокно, производимое в результате переработки макулатуры, а в советское время для обмуровки котлов тепловых электростанций использовались теплоизоляционные смеси на основе асбеста, которые укладывались пневматическим методом.


Базальтовое супертонкое волокно является наиболее привлекательным, поскольку оно обладает рядом ценных преимуществ перед другими волокнистыми материалами, присутствующими на рынке, а именно:

  • значительно более широкой температурной областью применения;
  • большей химической и влагостойкостью;
  • повышенной механической и вибрационной прочностью;
  • базальтовое супертонкое волокно в десять раз меньше абсорбирует влагу из воздуха по сравнению со стекловолокном и в десятки раз меньше, чем шлаковата и целлюлозное волокно;
  • улучшенная звукоизоляция помещений. Базальтовое супертонкое волокно имеет наиболее высокие параметры звукопоглощения по сравнению со всеми присутствующими на рынке системами термо- и звукоизоляции. Это позволяет применять его даже для звукоизоляции студий звукозаписи и транспортных средств;
  • значительно меньшее, чем при укладке целлюлозного утеплителя, загрязнение воздуха в помещении пылью и летающим волокном. при влажной укладке загрязнение воздуха практически отсутствует.

Таким образом, вата для пневматической укладки «MAGMAWOOL» из базальтового супертонкого волокна, приготовленного специальным образом, может служить основой для создания систем термозвукоизоляции и огнезащиты премиум класса в жилищном строительстве, на транспорте и в промышленности. Все изложенные факторы делают обоснованным ее использование для возведения энергетически эффективных и экологически безопасных каркасных домов, бескаркасных зданий типа шале и, так называемых, пассивных домов. Концепция создания пассивных домов предполагает использование в ограждающих конструкциях зданий значительного количества максимально эффективных, недорогих, экологически чистых, долговечных и пожаробезопасных теплоизоляционных материалов, допускающих быструю и качественную механизированную безотходную инсталляцию. Считаем, что по совокупности перечисленных свойств базальтовое супертонкое волокно для пневмоукладки «MAGMAWOOL» не имеет аналогов на рынке и является наиболее оптимальным выбором.

Весьма привлекательна также перспектива использования волокна «MAGMAWOOL» в наиболее современных системах огнезащиты повышенной надежности типа «Amerrock» или «Isolatek International», которые наносятся методом влажной пневмоукладки с использованием неорганических связующих на основе портландцемента и жидкого стекла.

Цена килограмма волокна «MAGMAWOOL» весьма конкурентная и совпадает с ценой присутствующих на рынке Украины стекловолоконных утеплителей «ISOVER» и «Knauf Insulation».




Список литературы

  1. Пневматическая укладка теплоизоляции.
  2. Есипов В.Г., Зубко Ю.Е., Зубко Е.И., Гриценко А.С.
    Современная технология выполнения теплоизоляционных работ в строительстве и промышленности путем пневматической укладки базальтового супертонкого волокна «MAGMAWOOL»
    //Строительное производство. Киев, НИСП, - 2009.-№50, С.56-57.