До начала семидесятых годов натуральные асбесты был наиболее распространенным волокном для армирования теплоизоляции благодаря своей превосходной прочности и хорошим тепловым параметрам.

Хотя за прошедшие годы приобрели популярность многие синтетические волокна, асбест, с его более чем 3,000 применений на пике популярности, имел более широкое коммерческое применение, чем какой-либо иной вид волокна до сих пор или впоследствии. В настоящее время наиболее широко используемыми высокотемпературными волокнами являются стекловолокно, щелочноземельные силикатные волокна, огнеупорные керамические волокна, а также углеволокно.

Существует обширная литература о тех последствиях, которые имеет для здоровья человека воздействие асбеста; по другим изолирующим материалам также существуют обширные исследования. В настоящей статье мы сосредоточим внимание на пяти продуктах, служащих примерами, каждый из которых имеет в составе различные типы волокна или зернистости.

Высокотемпературная теплоизоляция

Основы промышленной гигиены

На протяжении первых трех четвертей двадцатого века один из лучших волоконных изоляционных материалов был и самым вредным. Речь идет об асбесте. Амфибольный асбест, распространенными формами которого являются коричневый (амозит) и синий (крокидолит), является хорошо известной причиной возникновения  мезотелиомы, редкой разновидности рака легких, у рабочих, которые подвергались воздействию асбеста. Серпентиновый асбест, который обычно называется белым асбестом (хризотилом), также связан с возникновением рака легких у рабочих, подвергавшихся воздействию асбеста, в первую очередь, при наличии амфибольных волокон. В настоящее время, после более чем восьми десятилетий исследования асбеста и четырех десятилетий регулирования его использования, многие продукты, которые содержат другие волокна, подвергаются в высшей степени тщательному изучению из-за усилившейся озабоченности общественности потенциальными угрозами здоровью человека, которые связаны с применением асбеста.

Когда инженер-конструктор выбирает изоляционный материал для современного применения в области теплоизоляции, он, скорее всего, учитывает способность материала представлять угрозу для здоровья человека. Обычная процедура включает изучение листов технических данных производителя по безопасности материала (MSDS), в которых обобщена вся важная информация относительно токсичности и прочих угроз. Авторы данной статьи серьезно предупреждают своих читателей о том, что изучение MSDS, а также технических статей общего характера (таких, как эта) ни в коей мере не заменяет программы обеспечения безопасности работающих, которая разрабатывается квалифицированным специалистом-практиком.

Несмотря на то, что MSDS, как правило, предоставляет достаточный объем информации о потенциальных угрозах здоровью человека, связанных с данным продуктом, только этот источник не является достаточным для того, чтобы осуществить оценку рисков для здоровья для конкретного применения. Для того чтобы уменьшить риск, специалист по промышленной гигиене должен использовать MSDS, а также технические справочные материалы, а также свое образование и опыт работы для того, чтобы разработать соответствующий план контроля воздействия и защиты работающих. Этот процесс предполагает наличие трех этапов:

•Предвидение и распознавание;
•Оценка;
•Управление.

Предвидение и распознавание

Первым этапом реализации программы оценки, созданной специалистом по промышленной гигиене, является “предвидение” и “распознавание” угроз. Если при погрузке/разгрузке или же использовании продукта высвобождаются волокна или частицы, необходимо определить, достаточно ли они малы для того, чтобы перемещаться по воздуху и попадать в дыхательные пути. Реальная возможность вдыхания на этой стадии не измеряется, здесь только подтверждается или отвергается возможность вдыхания на основе определения размера частицы (например, нельзя вдохнуть шарикоподшипники, но можно вдохнуть частицы порошка талька). Если частицы могут попадать в дыхательные пути, следующим существенным фактором является вопрос о том, остаются ли они в легких или же выводятся оттуда, и, если они там остаются, насколько быстро может произойти повреждение тканей.

Оценка

В ходе этапа “оценки”, рассматриваются возможные пути воздействия (вдыхание, проглатывание, проникновение через кожу) для предполагаемого использования продукта. Самыми важными этапами являются оценка или измерение воздействия (например, количества материала), осуществляющегося всеми возможными путями, и оценка частоты реализации каждого из видов воздействия. Информацию о токсичности материала и тех рисках, которые он может представлять для работающих, можно получить из двух источников: экспериментов на животных и эпидемиологических исследований (отслеживание состояния работающих). Также можно пользоваться соответствующими стандартами OSHA и прочими руководствами по защите здоровья, такими как Значения пороговых пределов (TLV), которые были опубликованы  Американской конференцией государственных специалистов в области промышленной гигиены (ACGIH).

Управление

Последним этапом является “управление”, которое включается замену продукта и техническое управление процессом (например, расположение  пылеулавливающих колпаков поблизости от места выработки частиц), а также обеспечивает информирование работающих, которые могут заниматься данными материалами. Если принятые меры управления представляются неэффективными или неэкономичными, может все же потребоваться оборудование для индивидуальной защиты (PPE), такое как респираторы на пол-лица с картриджами для фильтрации частиц. Для подтверждения эффективности мер технического контроля может потребоваться дополнительный этап до завершения подтверждения, и может быть все же предписано использование PPE.

Боковая вставка: Словарь терминов

Токсичность: от природы присущее свойство вещества/химиката, которое делает его способным оказывать вредное воздействие.

Угроза: Способность воздействия вещества/химиката осуществлять определенное вредное воздействие.

Риск: Вероятность или возможность осуществления вредного воздействия при воздействии на лицо или группу лиц определенной концентрации или дозировки вещества/химиката.

Возможные угрозы для здоровья

В основе мер, принимаемых специалистом по промышленной гигиене для защиты здоровья работающих, лежит представление токсиколога о тех угрозах здоровью, которые связаны с различными воздействиями при осуществлении производственной деятельности. Мы вновь предупреждаем читателей, что приведенная далее информация не является исчерпывающей, она лишь показывает потенциальные проблемы, связанные с охраной здоровья человека.

Огнеупорные керамические волокна (RCF)

Национальный институт по охране труда и промышленной гигиене (NIOSH) недавно опубликовал обзор информации об огнеупорных керамических волокнах, имеющейся в исследованиях RCF[1] по токсикологии, эпидемиологии, медицине профессиональных заболеваний и промышленной гигиене. В этом отчете NIOSH рекомендует, чтобы дозировка воздействия RCF на работающих на рабочих местах была менее 0.5 волокна на кубический сантиметр воздуха (в/куб. см). Исследование вдыхания на животных показало, что хроническое и сильное воздействие RCF повышает заболеваемость мезотелиомой у хомяков и раком легких у крыс. Эпидемиологические исследования на работающих не выявили связи между воздействием передаваемых по воздуху RCF в ходе профессиональной деятельности и превышением уровня заболеваемости легочным фиброзом, раком легких или же мезотелиомой.

Тем не менее, опыт работы с асбестом показал, что для того, чтобы создать адекватную оценку рисков возникновения рака легких и мезотелиомы, необходим длительный период наблюдения за большим количеством работающих. В настоящее время не осуществлялось последующего врачебного наблюдения за работающими с RCF на протяжении достаточно продолжительного периода времени для того, чтобы должным образом оценить риски возникновения рака. Учитывая эти факты, следует рассмотреть введение разумных процедур контроля воздействия, включая использование PPE и прочих средств управления воздействием, при работе с продуктами, содержащими RCF.

Щелочноземельный силикат (AES)

В 2001 году Международное агентство по исследованию раковых заболеваний (IARC) опубликовало заключение о том, что некоторые волокна AES (которые можно определить как минеральную шерсть, шлаковую шерсть или каменную шерсть) должны быть понижены с “возможно канцерогенных для человека” до “не поддающихся классификации с точки зрения канцерогенности для человека”. Европейским критерием, который отличает волокна AES от RCF, является наличие щелочи или же щелочноземельных оксидов в материале. Если в сумме содержание оксидов натрия, калия, магния, кальция и бария превышает 18%, то у материала больше шансов на растворение жидкостями организма и выведение из ткани легких, поэтому их называют “биологически растворимыми”.

Микропористый оксид алюминия

“Микропористым” (также известным как “коллоидный” или “выделяющий газы”) оксидом кремния называют аморфный, некристаллический, стеклообразный материал, которые состоит из двуокиси кремния. Как уже отмечалось ранее в отношении RCF, длительное воздействие высоких температур на аморфный оксид кремния может привести к переориентации молекул и формированию кристобалита. Тем не менее, по имеющимся данным, крохотный размер частиц микросфер препятствует росту зерна.

Композит, армированный углеволокном (CFC)

Графит не занесен в перечень канцерогенных материалов ни IARC, ни OSHA, тем не менее, есть основание подозревать, что небольшие волокна графита или пыль могут представлять угрозу для вдыхания. Графит вызывает доброкачественный пневмокониоз (графитоз). Симптомами пневмокониоза (симптомы, “связанные с запылением легких”) из-за воздействия графита являются: одышка, кашель, черная слюна, бронхит и нарушение легочной функции.

Вермикулит

Вермикулит представляет собой листовой силикатный минерал, который расширяется (расщепляется) для улучшения его изолирующих свойств. Сам по себе вермикулит не считается высокотоксичным материалом, но в прошлом, реализовавшийся на рынке вермикулит иногда содержал следовые количества  асбестоподобных материалов. Расщепленный вермикулит также может содержать небольшие количества кристаллической окиси кремния, поэтому необходимо контролировать продолжительное воздействие большой концентрации пыли.

Свойства

Таблица 1: Избранные данные из литературы производителей (листы технических данных и данных по безопасности).

В Таблице 1 приводится техническая информация из листов технических данных пяти теплоизоляционных продуктов, реализуемых в настоящее время на рынке.[2] Эти пять материалов не исчерпывают всего многообразия, включающего сотни имеющихся на рынке изоляционных продуктов, но они охватывают три из основных форм и несколько типов волокна или гранул.

Продукт A представляет собой исключительно высокотемпературный (2900˚F) покровный продукт из RCF, который производится из высокочистого волокна окиси алюминия. У продукта малая масса и низкая теплопроводность. Рекомендуется соответствие нормам для кристаллической окиси кремния, поскольку продукт может генерировать вдыхаемую пыль и волокна.

Продукт B представляет собой патентованный покровный продукт из AES, имеющий состав, аналогичный составу продуктов из шлаковой или каменной шерсти. Он характеризуется как продукт с “низкой биологической сохранностью” за счет своей рецептуры из щелочноземельной окиси кремния. Воздействия этого материала могут вызывать раздражения дыхательных путей, и ими необходимо управлять для недопущения концентраций в воздухе свыше 1 в /куб. см.

Продукт C представляет собой армированный волокном микропористый досочный продукт из окиси кремния с исключительно низкой теплопроводностью. Как и для любых материалов, содержащих окись кремния, которые могут попадать в высокотемпературные условия, здесь необходимо учитывать возможность образования кристобалита. Воздействия этого материала должны контролироваться для того, чтобы концентрации в воздухе не превышали 1 в /куб. см.

Продукт D представляет собой произведенный вакуумным формованием продукт с графитовым волокном, разработанный для того, чтобы выдерживать температуры и механические воздействия в вакуумных печах быстрого охлаждения. Он обладает высокой прочностью и размерной стабильностью, но имеет более высокую теплопроводность, чем материалы на основе окиси кремния. Имеется лишь ограниченное количество исследований воздействия углеволокна на здоровье человека. Представляется разумным избегать воздействия концентраций выше 1 в /куб. см.

Продукт E представляет собой умеренно высокотемпературный жесткий блок продукт, который производится из гранул вермикулита и связывающих веществ. Он обладает высоким пределом прочности при сжатии, высокой прочностью до тепловой обработки, и является пористым на 93%. Этот материал может вызывать раздражения при повышении его концентрации в воздухе. Некоторые источники вермикулита исторически содержали следовые концентрации асбеста, поэтому необходимо подтверждение того, что продукт не содержит асбеста.

Заключение

Хотя теплоизоляция является жизненно важным компонентом программы энергосбережения, создатели печей и их пользователи должны осознавать те возможные угрозы для здоровья, которые связаны с использованием изоляционных материалов. Были описаны пять уникальных теплоизоляционных продуктов, и была приведена определенная информация о потенциальных угрозах для здоровья человека, которые возникают при использовании данных продуктов. Волокна и гранулы могут представлять угрозу при вдыхании, если они переносятся по воздуху и достаточно малы для того, чтобы их можно было вдохнуть. Раковые заболевания дыхательной системы и пневмокониоз являются наиболее серьезными последствиями, которые могут иметь место в результате превышающего нормы воздействия исторически используемых изоляционных материалов, содержащих асбест. Тем не менее, на основе имеющихся данных можно заключить, что риск появления рака от воздействия пяти изоляционных материалов, описанных ранее, будет ниже. Остаются некоторые сомнения относительно рисков, возникающих при использовании изоляции из RCF, поскольку не проводилось последующего врачебного наблюдения в течение достаточно длительного периода времени за работниками, которые производили и использовали этот материал для того, чтобы дать надежную оценку рисков появления раков системы дыхания с латентными периодами в тридцать и более лет. IH

Дел Малзан, сертифицированный специалист по промышленной гигиене, является старшим ведущим ученым Медико-санитарного исследовательского центра общественного здравоохранения и промышленной гигиены Exponent, Фармингтон Хиллз, Мичиган. Джеффри Хикс, сертифицированный специалист по промышленной гигиене, является ведущим ученым Медико-санитарного исследовательского центра общественного здравоохранения и промышленной гигиены Exponent, Оукланд, Калифорния. Д-р Патрик Шиан является ведущим ученым в Медико-санитарном научно-исследовательском центре по изучению воздействия и определению доз Exponent, Оукланд, Калифорния.

С анализом российского рынка теплоизоляции Вы можете познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок теплоизоляционных материалов в России».

www.newchemistry.ru