Мал. 10.33 SEM кевларових пара-амідних волокон
Мал. 10.34 SEMs волокна карбіду кремнію (A) і ниткоподібних кристалів (B)
штучне скловолокно
Штучне скловолокно (MMVF) зазвичай поділяють на:
1. скляні волокна (скловата або скловолокно, безперервні скляні нитки і скловолокно спеціального призначення)
2. мінеральну вата (мінеральна вата і шлаковая вата) і
3. керамічне волокно (керамічне текстильне волокно і жаропрочное керамічне волокно).
Виробничий процес починається з плавлення сировини з наступним швидким охолодженням, що призводить до утворення некристалічних (або склоподібних) волокон. Деякі виробничі процеси дозволяють отримати різне за розмірами волокно з нижньою межею діаметра менше 1 мкм (рисунок 10.35). Для зміни фізичних і хімічних властивостей - міцності на розтягнення, еластичності, довговічності і теплоізоляційних властивостей - в волокно можуть додаватися стабілізатори (типу, і ZnO) і модифікатори (типу MgO,, BaO, CaO, і).
Мал. 10.35 SEM шлаковати
Скловолокно отримують з двоокису кремнію і різних концентрацій стабілізаторів і модифікаторів. Велика частина скловати виробляється за допомогою ротаційного процесу, в результаті чого виходять окремі волокна із середнім діаметром від 3 до 15 мкм і деяку кількість волокон з діаметром 1 мкм або менше. Волокна скловати зазвичай зв'язуються фенольними і смолами формальдегідів, які потім полімеризуються нагріванням. Залежно від технологічного процесу в волокно можуть додаватися й інші агенти, включаючи пластифікатори та зволожувачі. При виробництві безперервних скляних ниток виходять волокна з меншим розкидом середнього діаметра, ніж у скловати і скловолокна спеціального призначення. Діаметр безперервних скляних ниток виходить в межах від 3 до 25 мкм. Виробництво скловолокна спеціального призначення включає процес полум'яного загасання фібрізаціі, який призводить до утворення волокон із середнім діаметром менше 3 мкм.
Виробництво шлакової і мінеральної вати є процес плавлення і фібрізаціі, відповідно, шлаку від металевої руди і вулканічної породи. У процесі беруть участь барабанний лоток і центрифуга. В результаті виходять окремі волокна із середнім діаметром від 3,5 до 7 мкм, довжина яких може змінюватися в широких межах. У мінеральну вату може додаватися, а може і не додаватися сполучний компонент - в залежності від призначення.
Жароміцне керамічне волокно отримують за допомогою центрифуги або струмені пари з розплавленої каолінової глини, оксиду алюмінію / кремнезему, або двоокису алюмінію / кремнію / цирконію. Середній діаметр волокон складає від 1 до 5 мкм. При нагріванні до температури вище жароміцні керамічні волокна можуть перетворитися в кристалічний кремнезем.
У скловолокна з різним діаметром волокон і хімічним складом налічується понад 35000 застосувань. Скловата використовується в промисловому і цивільному будівництві для звуко- та теплоізоляції, а також в системах кондиціонування повітря. Безперервна скляна нитка використовується в текстильній промисловості і як упрочнитель пластмас, наприклад тих, які застосовуються в автомобілебудуванні. Скловолокно спеціального призначення використовується в тих областях - наприклад, в літакобудуванні - де потрібні високі теплоізоляційні і звукоізоляційні властивості. Мінеральна і шлаковая вата без сполучних компонентів використовується для blown ізоляції і виробництва стельових плиток. Мінеральна і шлаковая вата з єднальними компонентами використовуються у виробництві ізоляційних матеріалів, наприклад, ізоляційних шарів і обгортають покриттів. На жаропрочное керамічне волокно доводиться від 1 до 2% світового виробництва скловолокна. Жароміцне керамічне волокно використовується в спеціалізованих високотемпературних промислових установках, наприклад, в печах для плавлення і випалу матеріалів. Скловата, безперервна скляна нитка і мінеральна вата виробляються у величезних кількостях.
Вважається, що скловолокно менш шкідливо для здоров'я, ніж природні волокнисті силікати (типу азбесту) через свого некристаллического будови і схильності розбиватися на більш короткі волокна. Існуючі дані дають підставу припустити, що найбільш поширене скловолокно, скловата, є найменш небезпечною для здоров'я; за нею йдуть мінеральна і шлаковая вата, потім скловолокно спеціального призначення з підвищеною довговічністю і жаропрочное керамічне волокно. Найбільшу небезпеку щодо можливості інгаляції представляють скловолокно спеціального призначення і жаропрочное керамічне волокно, оскільки їх діаметр становить 3 mм. Скловолокно спеціального призначення (з підвищеною концентрацією стабілізаторів типу) і жаропрочное керамічне волокно також стійки до фізіологічних рідин. Безперервні скляні нитки мають великий розмір і тому не представляють потенційну небезпеку для легких.
Залежно від концентрації і виконуваної роботи у людей може спостерігатися подразнення шкіри, очей і верхніх і нижніх дихальних шляхів. Найбільш часто зустрічається роздратування шкіри, яке змушує до 5% нових працівників, зайнятих у виробництві скловолокна, звільнятися протягом декількох тижнів. Дане явище викликане механічним травмуванням шкіри волокнами діаметром більше 4 - 5 мм. Це можна запобігти за допомогою відповідних заходів охорони навколишнього середовища, в тому числі винятком безпосереднього контакту шкіри з волокнами, носінням вільного одягу з довгими рукавами і окремої пранням робочого одягу. Роздратування верхніх і нижніх дихальних шляхів може відбуватися в надмірно запилених приміщеннях, особливо при виробництві і кінцевому застосуванні скловолокна, а також в житлових приміщеннях при неправильному використанні, установці або ремонті виробів зі скловолокна.
У 1987 році International Agency for Research on Cancer (IARC) класифікував скловату, мінеральну вату, шлаковая вату і керамічні волокна як можливі людські канцерогени (група 2B). Тривалі досліди з тваринами і вивчення захворюваності та смертності працівників, що мають справу зі скловолокном, допоможуть визначити потенційні небезпеки для здоров'я людини. Наявні в даний час дані свідчать про те, що скловолокно набагато менш небезпечно, ніж азбест - з точки зору і захворюваності, і смертності. Переважна більшість досліджень людей проводилися на підприємствах з рівнем концентрації скловолокна в повітрі мене 0,5 - 1 волокно / мл протягом восьмигодинного робочого дня. Відсутність даних про підвищену захворюваності та смертності працівників, пов'язаних з вторинним використанням скловолокна, дає підставу вважати розумним підтримувати концентрацію вдихається волокон нижче цих рівнів за допомогою заходів з охорони навколишнього середовища, відповідних технологій, навчання працівників і програм по захисту органів дихання. Це особливо актуально при контакті з довговічною жароміцної керамікою і спеціальним скловолокном, а також будь-яким іншим типом штучних волокон "вдихуваного" розміру, які є стійкими до біологічної середовищі і тому можуть осідати і накопичуватись в паренхімі легень.