La lana mineral es cualquier fibroso material formado por hilado o dibujo fundidas minerales materiales o de roca, tales como escoria y cerámica . [1]
Las aplicaciones de la lana mineral incluyen aislamiento térmico (como aislamiento estructural y aislamiento de tuberías , aunque no es tan resistente al fuego como la lana aislante de alta temperatura ), filtración , insonorización y medio de cultivo hidropónico .
Nombrar
La lana mineral es también conocido como fibra mineral , algodón mineral , fibra mineral , fibra mineral hecha por el hombre (MMMF), y fibra de vidrio artificiales (MMVF).
Los productos específicos de lana mineral son la lana de roca y la lana de escoria . Europa [ ¿quién? ] también incluye la lana de vidrio que, junto con la fibra cerámica , son fibras completamente sintéticas.
Historia
La lana de escoria fue fabricada por primera vez en 1840 en Gales por Edward Parry, "pero no parece que se haya hecho ningún esfuerzo para confinar la lana después de la producción; en consecuencia, flotó por la fábrica con la más mínima brisa y se volvió tan dañina para los hombres que el proceso tuvo que ser abandonado ". [2] Un método para fabricar lana mineral fue patentado en los Estados Unidos en 1870 por John Player [3] y se produjo por primera vez comercialmente en 1871 en Georgsmarienhütte en Osnabrück, Alemania . El proceso implicó soplar una fuerte corriente de aire a través de un flujo descendente de escoria de hierro líquida que era similar a la aparición natural de finas hebras de escoria volcánica de Kilauea llamadas pelo de Pele creado por fuertes vientos que soplan la escoria durante una erupción. [3]
El ingeniero químico estadounidense Charles Corydon Hall en 1897 desarrolló una tecnología para convertir la roca fundida en fibras e inició la industria del aislamiento de lana mineral en Estados Unidos.
Según un fabricante de lana mineral, la primera lana mineral destinada a aplicaciones de alta temperatura se inventó en los Estados Unidos en 1942, pero no fue comercialmente viable hasta aproximadamente 1953. Más formas de lana mineral estuvieron disponibles en las décadas de 1970 y 1980. [4]
Lana mineral de alta temperatura
La lana mineral de alta temperatura es un tipo de lana mineral creada para su uso como aislamiento de alta temperatura y generalmente se define como resistente a temperaturas superiores a 1000 ° C. Este tipo de aislamiento se suele utilizar en hornos industriales y fundiciones. Debido a que la lana mineral de alta temperatura es costosa de producir y tiene una disponibilidad limitada, se utiliza casi exclusivamente en aplicaciones y procesos industriales de alta temperatura. [ cita requerida ]
Definiciones
La temperatura de clasificación es la temperatura a la que no se excede una cierta cantidad de contracción lineal (generalmente de dos a cuatro por ciento) después de un tratamiento térmico de 24 horas en un horno de laboratorio calentado eléctricamente en una atmósfera neutra. Dependiendo del tipo de producto, el valor no puede exceder el dos por ciento para tableros y productos moldeados y el cuatro por ciento para tapetes y papeles.
La temperatura de clasificación se especifica en pasos de 50 ° C a partir de 850 ° C y hasta 1600 ° C. La temperatura de clasificación no significa que el producto se pueda utilizar de forma continua a esta temperatura. En el campo, la temperatura de aplicación continua de lana mineral amorfa de alta temperatura ( AES y ASW ) es típicamente de 100 ° C a 150 ° C por debajo de la temperatura de clasificación. Los productos hechos de lana policristalina se pueden utilizar generalmente hasta la temperatura de clasificación. [ cita requerida ]
Tipos
Hay varios tipos de lana mineral de alta temperatura elaborados a partir de diferentes tipos de minerales. El mineral elegido da como resultado diferentes propiedades del material y temperaturas de clasificación.
Lana de silicato alcalinotérreo (lana AES)
La lana AES consiste en fibras de vidrio amorfas que se producen al fundir una combinación de óxido de calcio (CaO-), óxido de magnesio (MgO-) y dióxido de silicio (SiO 2 ). Los productos fabricados con lana AES se utilizan generalmente en equipos que funcionan continuamente y en electrodomésticos. La lana AES tiene la ventaja de ser bio-soluble: se disuelve en los fluidos corporales en unas pocas semanas y se elimina rápidamente de los pulmones. [5] [6]
Lana de silicato de aluminio (ASW)
La lana de silicato de aluminio, también conocida como fibra cerámica refractaria (RCF), consta de fibras amorfas producidas al fundir una combinación de óxido de aluminio (Al 2 O 3 ) y dióxido de silicio (SiO 2 ), generalmente en una proporción de peso de 50:50 (ver también VDI 3469 Partes 1 y 5, [7] así como TRGS 521). Los productos hechos de lana de aluminosilicato se utilizan generalmente a temperaturas de aplicación superiores a 900 ° C para equipos que funcionan de forma intermitente y en condiciones críticas de aplicación (consulte las Reglas Técnicas TRGS 619). [ cita requerida ]
Lana policristalina (PCW)
La lana policristalina consiste en fibras que contienen óxido de aluminio (Al 2 O 3 ) en más del 70 por ciento del total de materiales y se produce mediante el método sol-gel a partir de soluciones acuosas de hilado. Las fibras verdes solubles en agua obtenidas como precursor se cristalizan mediante tratamiento térmico. [7] La lana policristalina se utiliza generalmente a temperaturas de aplicación superiores a 1300 ° C y en condiciones de aplicación químicas y físicas críticas.
Kaowool
Kaowool es un tipo de lana mineral de alta temperatura hecha del mineral caolín . Fue uno de los primeros tipos de lana mineral de alta temperatura inventados y se ha utilizado en el siglo XXI. [4] Puede soportar temperaturas cercanas a los 1.650 ° C (3.000 ° F). [8]
Fabricar
La lana de roca es un producto de horno de roca fundida a una temperatura de aproximadamente 1600 ° C a través del cual se sopla una corriente de aire o vapor. Las técnicas de producción más avanzadas se basan en el hilado de roca fundida en cabezales de hilatura de alta velocidad, algo parecido al proceso utilizado para producir algodón de azúcar . El producto final es una masa de fibras finas entrelazadas con un diámetro típico de 2 a 6 micrómetros . La lana mineral puede contener un aglutinante , a menudo un terpolímero , y un aceite para reducir la formación de polvo.
Usar
Aunque las fibras individuales conducen muy bien el calor , cuando se presionan en rollos y láminas, su capacidad para dividir el aire las convierte en excelentes aislantes y absorbentes del sonido . [9] [10] Aunque no es inmune a los efectos de un incendio suficientemente caliente, la resistencia al fuego de la fibra de vidrio , lana de roca, y de cerámica fibras los convierte en comunes materiales de construcción cuando la protección pasiva contra incendios se requiere, se utiliza como spray de protección contra el fuego , en Stud cavidades en conjuntos de paneles de yeso y como materiales de embalaje en cortafuegos .
Otros usos son en paneles adheridos con resina , como relleno en compuestos para juntas , en pastillas de freno , en plásticos en la industria automotriz , como medio filtrante y como medio de crecimiento en hidroponía .
Las fibras minerales se producen de la misma manera, sin aglutinante. La fibra como tal se utiliza como materia prima con fines de refuerzo en diversas aplicaciones, como materiales de fricción, juntas, plásticos y revestimientos .
Material | Temperatura |
---|---|
Lana de vidrio | 230–260 ° C |
Lana de roca | 700–850 ° C |
Lana de fibra cerámica | 1200 ° C |
Hidroponia
Los productos de lana mineral pueden diseñarse para contener grandes cantidades de agua y aire que ayudan al crecimiento de las raíces y la absorción de nutrientes en la hidroponía ; su naturaleza fibrosa también proporciona una buena estructura mecánica para mantener estable la planta. El pH naturalmente alto de la lana mineral la hace inicialmente inadecuada para el crecimiento de las plantas y requiere "acondicionamiento" para producir una lana con un pH estable y apropiado. [12] : 16
Lana mineral de alta temperatura
La lana mineral de alta temperatura se utiliza principalmente para el aislamiento y el revestimiento de hornos industriales y fundiciones para mejorar la eficiencia y la seguridad. También se utiliza para prevenir la propagación del fuego. [5]
El uso de lana mineral de alta temperatura permite una construcción más liviana de hornos industriales y otros equipos técnicos en comparación con otros métodos como los ladrillos refractarios, debido a su alta capacidad de resistencia al calor por peso, pero tiene la desventaja de ser más costoso que otros. métodos.
Seguridad del material
La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) revisó la carcinogenicidad de las fibras minerales artificiales en octubre de 2002. [13] El grupo de trabajo de la monografía de la IARC concluyó que sólo los materiales más biopersistentes permanecen clasificados por la IARC como "posiblemente cancerígenos para los seres humanos" ( Grupo 2B ). Entre ellas se incluyen las fibras cerámicas refractarias, que se utilizan industrialmente como aislamiento en entornos de alta temperatura, como los altos hornos , y determinadas lanas de vidrio para usos especiales que no se utilizan como materiales aislantes. Por el contrario, las lanas de fibra vítrea más comúnmente utilizadas producidas desde 2000, incluida la lana de vidrio aislante, la lana de roca y la lana de escoria, se consideran "no clasificables en cuanto a carcinogenicidad en humanos" ( Grupo 3 ).
Se producen fibras altamente biosolubles que no causan daño a la célula humana. Estos materiales más nuevos han sido probados para determinar su carcinogenicidad y se ha descubierto que la mayoría no son carcinógenos. La IARC decidió no hacer una evaluación general de las fibras recientemente desarrolladas diseñadas para ser menos biopersistentes, como el silicato alcalinotérreo o las lanas con alto contenido de alúmina y bajo contenido de sílice. Esta decisión se tomó en parte porque no se disponía de datos humanos, aunque las fibras que se han probado parecen tener un bajo potencial carcinogénico en animales de experimentación, y porque el Grupo de Trabajo tuvo dificultades para clasificar estas fibras en grupos significativos basados en la composición química ". [14]
El Reglamento Europeo (CE) n ° 1272/2008 sobre clasificación, etiquetado y envasado de sustancias y mezclas actualizado por el Reglamento (CE) n ° 790/2009 no clasifica las fibras de lana mineral como sustancia peligrosa si cumplen los criterios definidos en su Nota Q.
El Consejo Europeo de Certificación de productos de lana mineral, EUCEB, certifica los productos de lana mineral hechos de fibras cumpliendo con la Nota Q asegurando que tienen una baja biopersistencia y para que se eliminen rápidamente del pulmón. La certificación se basa en el asesoramiento de expertos independientes y el control regular de la composición química.
Debido al efecto mecánico de las fibras, los productos de lana mineral pueden causar picazón temporal en la piel. Para disminuir esto y evitar la exposición innecesaria al polvo de lana mineral, la información sobre buenas prácticas está disponible en el empaque de productos de lana mineral con pictogramas o frases. Las hojas de instrucciones de uso seguro similares a la hoja de datos de seguridad también están disponibles de cada productor.
Las personas pueden estar expuestas a las fibras de lana mineral en el lugar de trabajo al respirarlas, al contacto con la piel y con los ojos. La Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA) ha establecido el límite legal (límite de exposición permisible ) para la exposición a la fibra de lana mineral en el lugar de trabajo como 15 mg / m 3 de exposición total y 5 mg / m 3 de exposición respiratoria durante una jornada laboral de 8 horas. El Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha establecido un límite de exposición recomendado (REL) de 5 mg / m 3 de exposición total y 3 fibras por cm 3 durante una jornada laboral de 8 horas. [15]
El registro, la evaluación, la autorización y la restricción de sustancias químicas (REACH) es un reglamento de la Unión Europea del 18 de diciembre de 2006. REACH aborda la producción y el uso de sustancias químicas y sus posibles impactos tanto en la salud humana como en el medio ambiente. Se ha creado un Foro de intercambio de información sobre sustancias (SIEF) para varios tipos de lana mineral. AES, ASW y PCW se han registrado antes de la primera fecha límite del 1 de diciembre de 2010 y, por lo tanto, pueden utilizarse en el mercado europeo.
- ASW / RCF está clasificado como carcinógeno de categoría 1B
- AES está exento de la clasificación de carcinógenos según el resultado de un estudio in vitro a corto plazo
- Las lanas PCW no están clasificadas; La autoclasificación llevó a la conclusión de que los PCW no son peligrosos.
El 13 de enero de 2010, algunas de las fibras cerámicas refractarias de aluminosilicato y fibras cerámicas refractarias de aluminosilicato de zirconia se han incluido en la lista de sustancias candidatas de muy alta preocupación . En respuesta a las preocupaciones planteadas con la definición y el expediente, se publicaron dos expedientes adicionales en el sitio web de la ECHA para su consulta y dieron como resultado dos entradas adicionales en la lista de candidatos. Esta situación real (con cuatro entradas para una sustancia / grupo de sustancias) es contraria al procedimiento REACH previsto. Aparte de esta situación, las preocupaciones planteadas durante los dos períodos de consulta siguen siendo válidas.
Independientemente de las preocupaciones planteadas, la inclusión de una sustancia en la lista de candidatos desencadena inmediatamente las siguientes obligaciones legales de los fabricantes, importadores y proveedores de artículos que contienen esa sustancia en una concentración superior al 0,1% (p / p):
- Notificación al Reglamento ECHA -REACH Art. 7
- Suministro de la ficha de datos de seguridad - Reglamento REACH Art. 31,1
- Deber de comunicar información de uso seguro o dar respuesta a las solicitudes de los clientes -Reglamento REACH Art. 33
Sílice cristalina
La lana mineral amorfa de alta temperatura (AES y ASW) se produce a partir de una corriente de vidrio fundido que se aerosoliza mediante un chorro de aire a alta presión o dejando que la corriente incida sobre las ruedas giratorias. Las gotitas se transforman en fibras; la masa de ambas fibras y las gotitas restantes se enfrían muy rápidamente de modo que no se pueden formar fases cristalinas.
Cuando se instalan y utilizan lana mineral amorfa de alta temperatura en aplicaciones de alta temperatura, como hornos industriales, al menos una cara puede estar expuesta a condiciones que provoquen la desvitrificación parcial de las fibras. Dependiendo de la composición química de la fibra vítrea y del tiempo y temperatura a los que se exponen los materiales, pueden formarse diferentes fases cristalinas estables.
Después de su uso, los cristales de sílice cristalino de lana mineral de alta temperatura se incrustan en una matriz compuesta por otros cristales y vidrios. Los resultados experimentales sobre la actividad biológica de la lana mineral de alta temperatura después de su uso no han demostrado ninguna actividad peligrosa que pudiera estar relacionada con cualquier forma de sílice que puedan contener.
Sustitutos de la lana mineral en la construcción
Debido a la no degradabilidad de la lana mineral y a los posibles riesgos para la salud, se están desarrollando materiales sustitutos. Los aislamientos de cáñamo , lino , lana , madera y corcho son los más destacados entre ellos. La biodegradabilidad y el perfil sanitario son las principales ventajas de estos materiales. Sus inconvenientes en comparación con la lana mineral son su resistencia al moho sustancialmente menor, mayor combustibilidad y conductividad térmica ligeramente superior (aislamiento de cáñamo: 0,040 Wm -1 k -1 , aislamiento de lana mineral: 0,030-0,045 Wm -1 k -1 ). [dieciséis]
Ver también
- Amianto , un mineral naturalmente fibroso
- Fibra de basalto , una fibra mineral que tiene una alta resistencia a la tracción.
- Lana de vidrio
- Pelo de pele
- Declaraciones de riesgo y seguridad
Referencias
- ^ "Fibra mineral sintética (MMMF) es un nombre genérico utilizado para describir un material fibroso inorgánico fabricado principalmente a partir de vidrio, roca, minerales, escoria e inorgánico procesado. Los MMMF producidos son no cristalinos (vítreos, vítreos, amorfos). " [1] Recomendación del Comité Científico sobre Límites de Exposición Ocupacional para fibras minerales artificiales (MMMF) sin indicación de carcinogenicidad y no especificada en otra parte
- ^ Spon, Ernesto. Recibos del taller ... Londres: E. & FN Spon, 18831892. Página 439
- ^ a b "Lana mineral o algodón mineral", Cyclopedia anual de Appleton y Registro de eventos importantes del año 1891 . Nueva Serie vol. 16. Nueva York: 1892. 528. Imprimir.
- ^ a b "HISTORIA DE PRODUCTOS HTIW" . Archivado desde el original el 19 de agosto de 2018 . Consultado el 8 de agosto de 2018 .
- ^ a b "Lana aislante de alta temperatura - Producción, Propiedades, Clasificación" . insulatioNet.com . Consultado el 24 de junio de 2018 .
- ^ "Preguntas frecuentes sobre biosolubilidad" . ICANZ . Consultado el 19 de enero de 2019 .
- ^ a b Directriz de VDI: VDI 3469 Parte 1 - Descripción general Parte 5 - Lana de aislamiento de alta temperatura
- ^ "Cerámica Térmica" (PDF) .
- ^ Weiner, Ethan. Tratamiento y Diseño Acústico para Estudios de Grabación y Salas de Escucha. "Sin lugar a dudas, el absorbente más eficaz para frecuencias medias y altas es la fibra de vidrio rígida". http://www.ethanwiner.com/acoustics.html#rigid%20fiberglass .
- ^ Houghton, Matt. Sonido sobre sonido. "¿Cuál es la mejor densidad para un buen absorbente de espectro bastante amplio?... Intente buscar lana mineral en la región de 45-75 kg / m3". http://www.soundonsound.com/sos/oct10/articles/qa-1010-2.htm
- ^ "Alternativas de la Comisión de Competencia a la lana mineral de vidrio" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 2009-09-02. 090820 competition-commission.org.uk, 2.2 Lanas minerales
- ^ Tom Alexander; Don Parker (1994). Lo mejor de Growing Edge . New Moon Publishing, Inc. ISBN 978-0-944557-01-3.
- ^ IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, Volume 81 (2002), Man-made Vitreous Fibers (TENGA EN CUENTA: Algunos fabricantes de productos aislantes [ ¿quién? ] Han citado este volumen al hacer afirmaciones erróneas de que "los científicos de IARC confirman la seguridad de aislamiento de lana mineral ". Estas afirmaciones son simplemente falsas. Los hallazgos en este volumen no son una determinación de no carcinogenicidad o seguridad general.)
- ^ Monografías de la IARC sobre la evaluación de riesgos cancerígenos para los seres humanos, volumen 81 (2002), Fibras vítreas artificiales , Evaluación general, p. 339
- ^ "CDC - Guía de bolsillo de NIOSH sobre peligros químicos - Fibra de lana mineral" . www.cdc.gov . Consultado el 27 de noviembre de 2015 .
- ^ Lekavicius, V .; Shipkovs, P .; Ivanovs, S .; Rucins, A. (1 de febrero de 2015). "Propiedades de aislamiento térmico de productos a base de cáñamo" . Revista Letona de Física y Ciencias Técnicas . 52 (1): 38–51. doi : 10.1515 / lpts-2015-0004 . ISSN 0868-8257 . Consultado el 25 de abril de 2021 .
enlaces externos
- Documentos de Statistics Canada sobre envíos de lana mineral en Canadá
- Revisión de los datos publicados sobre la exposición a la lana mineral durante el trabajo de instalación por A Jones y A Sanchez Jimenez, Institute of Occupational Medicine Research Report TM / 11/01
- Evaluación de fibras de lana mineral en suspensión en el aire en viviendas por J Dodgson y otros. Informe de investigación del Instituto de Medicina del Trabajo TM / 87/18