a. Khái quát về xơ thủy tinh
Nguyên liệu để sản xuất xơ sợi thủy tinh là cát thạch anh SiO2, đá vôi (CaO), và các hợp chất khác như amoni hydroxit (Al(OH)3, natri carbonat (Na2CO3), và borac đềcahiđrat (Na2B4O7.10H2O). Tỉ lệ giữa các thành phần là tùy theo tính chất của thủy tinh. Loại thủy tinh đơn giản nhất là gồm cát, xút và vôi. Sản phẩm thủy tinh dạng sợi mảnh, có tiết diện tròn hoặc định hình chế tạo bằng cách kéo từ thuỷ tinh silicat nóng chảy qua hệ thống lỗ, hoặc từ các đũa thuỷ tinh (sợi dài liên tục), hoặc bằng phương pháp li tâm hoặc thổi không khí nén vào dòng thuỷ tinh nóng chảy (sợi ngắn, xơ thuỷ tinh). Có hai dạng sợi thủy tinh:
1) Sợi đơn, đường kính 3 - 100 μm;
2) Chùm xơ gồm nhiều sợi có đường kính 0,5 - 20 μm và dài 1 - 50 cm. Phân loại xơ thủy tinh theo hình dạng định hình [59]
Gồm 3 loại:
Xơ thủy tinh dạng cuộn: Khổ rộng 1.2m, chiều dài cuộn 18m, 24m, 32m. Tỷ trọng 10kg/m3
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B 34
Hình 1.16: Xơ thủy tinh dạng cuộn
Nguồn:http://g04.s.alicdn.com/kf/HT1hylpFRlcXXagOFbXq/206053848/HT1hylpF RlcXXagOFbXq.jpg
Xơ thủy tinh dạng ống định hình
Xơ thủy tinh dạng ống – ống định hình bảo ôn là loại sản phẩm cách nhiệt đặt biệt, được đúc kết sẵn trong khuôn, được tạo hình sẵn theo dạng ống, rất thuận lợi cho việc bọc lót cách nhiệt cho hệ thống ống dẫn và đường ống.
Chủng loại : Ống có quấn giấy bạc và không giấy bạc. Tỉ trọng : 56, 64, 80, 96, 120 Kg/m3. Độ dày : 25, 40, 65, 75,100 mm. Loại ống : Ø 25mm đến Ø 219mm. Kích thước : 1 ống = 1m. Nhiệt độ tối đa : 450o
C
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B 35
Nguồn: http://www.rock-wool-insulation.com/sale-1563438-80-kg-m3-glass-wool- air-conditioner-pipe-insulation-non-combustible-oem.html
Ưu điểm: Hấp thụ âm thanh và giảm tiếng ồn. Vật liệu nhẹ; dễ dàng để lắp đặt. Chống lão hóa và chống ăn mòn đường ống. Hấp thu độ ẩm thấp, tính ổn định cao. Hệ số dẫn nhiệt thấp; có khả năng chịu nhiệt độ cao. Xơ ống thủy tinh có lớp bạc A1 ngăn cháy lan.Có khả năng chống chịu lực ép và các lực tác động.
Xơ thủy tinh dạng tấm: Tỷ trọng 10kg/m3, 12kg/m3, 24kg/m, 32/m3…được dùng cách nhiệt chống nóng cho nhà, xưởng các khu công nghiệp, khu chế xuất, các công trình kho cảng…
Hình 1.18: Xơ thủy tinh dạng tấm Nguồn: http://www.gzjianneng.com/html/prl1/t171-222-243.html
Đặc biệt ưu điểm của xơ thủy tinh dạng tấm: Công nghệ độc đáo, phục hồi độ đàn hồi sau khi đóng gói nén lên đến 99,2%. Hấp thụ âm thanh và giảm tiếng ồn, nó có hiệu quả có thể ngăn chặn âm thanh lan rộng. Lớp vật liệu không cháy A1.Dễ dàng xây dựng; cắt theo ý thích. Chống ăn mòn, bảo đảm môi trường lành mạnh. Hấp thu độ ẩm thấp, tính ổn định thể chất.
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B 36
b. Sơ đồ công nghệ sản xuất sản phẩm cách nhiệt từ xơ thủy tinh
Hình 1.19: Quá trình sản xuất tấm xơ thủy tinh cách nhiệt
Nguồn:http://mimg.wixam.com/cms_mimg/wysiwygfile/image/glasswool_productio n.gif
- Công đoạn chính trong sản xuất sợi thủy tinh là nấu thủy tinh từ phối liệu được chuẩn bị trước. Hỗn hợp nguyên liệu gồm nhiều thành phần được pha trộn theo tỉ lệ thích hợp được đưa vào một lò nấu thủy tinh bằng hệ thống băng chuyền.
- Sau đó hỗn hợp được nấu chảy hoàn toàn ở nhiệt độ cao đến khoảng 4000oC, hỗn hợp lúc này có hình dạng như dung nham.
- Tia chất chảy lỏng sau khi ra khỏi bể chứa dung dịch chảy lỏng được bộ phận tăng nhiệt và bộ phận kéo sợi ly tâm để hình thành sợi. Sợi được bộ phận quạt hút và sau khi được phủ chất kết dính sợi lắng xuống bề mặt băng tải phía dưới.
- Tốc độ biến đổi của băng tải cho phép thay đổi mật độ sợi và kéo theo sự thay đổi mật độ của tấm xơ thành phẩm.
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B 37 - Các màng xơ khi đi qua bộ phận ép màng xơ được ép lại để hình thành
tấm phẳng.
- Băng tải mang tấm xơ đi vào buồng sấy để chất kết dính đông lại làm chặt cấu trúc của tấm xơ.
- Hệ thống máy cắt gồm thiết bị cắt dọc 2 bên tấm xơ và cắt ngang để tạo thành tấm xơ có kích thước theo yêu cầu.
- Các phế phẩm được thu gom và tái sử dụng. - Sản phẩm được đóng gói và lưu kho.
c. Thành phần sản xuất xơ thủy tinh cách nhiệt
Nguyên liệu dùng sản xuất thủy tinh chia làm 2 nhóm: Nhóm nguyên liệu chính và nhóm nguyên liệu phụ. Nhóm nguyên liệu chính gồm các hợp chất thiên nhiên hoặc nhân tạo có khả năng cung cấp cho thủy tinh các ôxyt kiềm, kiềm thổ, ôxyt axit. Đó là những thành phần cơ bản để tạo ra các loại thủy tinh đang được sử dụng rộng rãi trong thực tế.
Nhóm nguyên liệu liệu phụ gồm các hợp chất hóa học cho vào thủy tinh với mục đích tạo cho thủy tinh những tính chất đặc trưng hay tạo những điều kiện cần thiết cho công nghệ như chất nhuộm màu, chất gây đục, chất khử bọt …
Thông thường lượng nguyên liệu phụ trong phối liệu nhỏ hơn so với lượng nguyên liệu chính rất nhiều.
Thực tế để nấu thủy tinh người ta thường sử dụng các loại nguyên liệu : Cát, đá vôi, trường thạch,đôlômit, sô đa, bo rat…và trong nhiều trường hợp có cả các ôxyt tinh khiết [10].
Nguyên liệu cung cấp SiO2: SiO2 > 90%.
Nguyên liệu cung cấp B2O3 Borax (Na2B4O7.10H2O): B2O3> 35%, Fe2O3 <0,01%, Na2SO4 <0.02%.
Nguyên liệu cung cấp Al2O3 là trường thạch: Al2O3> 15%, SiO2 <70%, Fe2O3 <0,3%, R2O> 10%.
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B 38 Nguyên liệu cung cấp MgO đôlômit: MgO> 20%, CaO <32%, Fe2O3 <0,15.
Nguyên liệu cung cấp CaO sôđa nung: Na2CO3> 98%, NaCl <1%, Na2SO4 <0,1%, Fe2O3 <0,1%.
Đá vôi: CaO≥50%, Fe2O3≤0.15%.
Thủy tinh vụn: Các phế liệu thủy tinh [61].
d. Tính chất của xơ thủy tinh
Xơ sợi thủy tinh có một phần tính chất của vật liệu thủy tinh và ngoài ra xơ thủy tinh còn có những tính chất khác:
- Xơ thủy tinh thuộc nhóm xơ nặng với khối lượng riêng 2,4-2,6 g/cm3, tương đương nhôm.
- Độ bền hóa học cao, nói chung là với kiềm và các loại axit trừ axit hydrofluoric.
- Độ mềm mại và co giãn kém. Xơ càng mảnh càng mềm mại và càng bền. Độ giãn đứt chỉ khoảng 2%.
- Độ bền nhiệt cao, bị mềm khi nhiệt độ quá 700oC. Xơ thủy tinh là xơ không cháy. Xơ thủy tinh có thể chịu được nhiệt độ -4oC lên tới 350oC đối với xơ thủy tinh không phủ màng nhôm, và -4oC lên tới 120oC đối với xơ thủy tinh có phủ màng nhôm.
- Độ dẫn nhiệt thấp và độ cách điện cao.
- Xơ thủy tinh kỵ nước, không hút một chút nước nào.
- Xơ thủy tinh bền cơ học và do những liên kết hóa trị ngang giữa các phân tử. Và do đó, xơ thủy tinh có độ bền cơ học cao hơn nhiều so với thủy tinh cùng loại.
- Ăn mòn theo thời gian không đáng kể. - Không mùi, kháng nấm mốc và vi khuẩn.
e. Ứng dụng của sản phẩm cách nhiệt từ xơ thủy tinh
Với công trình công nghiệp: Xơ thủy tinh chủ yếu dùng trong chống nóng mái tole, chống nóng vách, bảo ôn các lò sấy (lò sấy hoa quả), bảo ôn đường ống
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B 39 nước nóng, bảo ôn các ống dẫn nóng, dẫn lạnh, cách âm các hệ thống máy điều hoà trung tâm các nhà máy sản xuất, nhà xưởng khu công nghiệp. .
Với công trình dân dụng: Xơ thủy tinh dùng trong hệ thống thang máy, hộp kỹ thuật, hệ thống điều hòa trung tâm để cách nhiệt và chống cháy lan.
g. Sự ảnh hưởng của xơ sợi thủy tinh đối với sức khỏe con người
Sợi xơ thuỷ tinh không bốc hơi trong không khí hay hoà tan trong nước. Chúng không bị tan rã thành các hợp chất khác trong môi trường và nó sẽ tồn tại hầu như không thay đổi trong một thời gian dài. Cuối cùng, sợi xơ thuỷ tinh sẽ bị phân huỷ nếu nước hoặc đất có độ axit hoặc kiềm hoá cao. Các sợi này có thể bay vào trong không khí, rơi trong nước và đất từ nơi sản xuất, sử dụng và nơi huỷ các vật liệu chứa sợi bông xơ thuỷ tinh. Các sợi với đường kính nhỏ sẽ dễ dàng lơ lửng trong không khí hơn các sợi dày và gió có thể phát tán chúng tới nhiều nơi. Sợi xơ thuỷ tinh không di chuyển trong đất.
Nếu các vật liệu chứa sợi xơ thuỷ tinh như tấm cách điện hoặc tấm cách nhiệt ở trần nhà hoặc nơi làm việc bị hỏng hay rơi xuống, sợi xơ thuỷ tinh có thể trở thành bụi trong không khí. Khi những sợi này lơ lửng trong không khí, khiến cơ thể người có thể sẽ bị phơi nhiễm sợi xơ thuỷ tinh ở mức nhẹ do hít phải. Da và mắt cũng có thể bị dính sợi này nếu tiếp xúc với tấm cách nhiệt hoặc cách điện nếu không sử dụng các thiết bị bảo hộ lao động như găng tay, kính bảo vệ và mặt nạ.
Nguy cơ phơi nhiễm sợi xơ thuỷ tinh tổng hợp cao nhất là đối với các công nhân sản xuất hoặc sử dụng các sản phẩm chứa dạng sợi này. Nhân viên tại các các nhà máy nơi sản xuất sợi xơ thuỷ tinh tổng hợp cũng như công nhân, những người thường xuyên phải tiếp xúc với dạng vật liệu này có nguy cơ bị phơi nhiễm cao. Các công nhân làm các công việc liên quan tới phá huỷ cũng như bảo dưỡng, sửa chữa toà nhà có nguy cơ phơi nhiễm sợi xơ thuỷ tinh tổng hợp ở mức cao hơn nhiều một khi những vật liệu này bị phát tán ra. Các xơ bền và dài nằm trong khu vực trao đổi khí của phổi có thể dẫn tới viêm nhiễm lâu ngày, xơ hoá phổi, ung thư phổi hoặc u trung biểu mô. Mức sợi xơ thuỷ tinh tổng hợp trong phòng và ngoài trời và ở
NGUYỄN THỊ PHƯƠNG HÒA KHÓA 2012B 40 hầu hết các nơi làm việc thường ở mức thấp và có thể gây ra chứng viêm phổi thuận nghịch hoặc mức sợi xơ thuỷ tinh tổng hợp khó phân huỷ sẽ gây ra xơ hoá phổi, ung thư phổi hoặc u trung biểu mô [58].