الصوف الزجاجي

الصوف الزجاجي مادة عازلة مصنوعة من ألياف زجاجية مُرتبة باستخدام مادة رابطة لتكوين نسيج مشابه للصوف . تعمل هذه العملية على حبس جيوب هوائية صغيرة بين الألياف الزجاجية، مما يُكسب الصوف الزجاجي خصائص عزل حراري عالية. يُنتج الصوف الزجاجي على شكل لفائف أو ألواح، بخصائص حرارية وميكانيكية مختلفة. كما يُمكن إنتاجه كمادة قابلة للرش أو التطبيق المباشر على السطح المراد عزله. ابتكر جيمس سلايتر الطريقة الحديثة لإنتاج الصوف الزجاجي أثناء عمله في شركة أوينز-إلينوي للزجاج ( توليدو، أوهايو ). وقدّم أول طلب للحصول على براءة اختراع لعملية جديدة لإنتاج الصوف الزجاجي عام ١٩٣٣. ^{[ ١ ]}

تتميز الغازات بضعف توصيلها الحراري مقارنةً بالسوائل والمواد الصلبة ^{[ 2 ] [ 3 ]} ، ولذا تُعدّ مواد عازلة جيدة إذا أمكن حصرها داخل المواد بحيث يُجبر جزء كبير من الحرارة المتدفقة عبر المادة على المرور عبر الغاز. ^{[ 4 ]} ولزيادة فعالية الغاز (مثل الهواء)، يمكن تقسيمه إلى خلايا صغيرة لا تستطيع نقل الحرارة بكفاءة عن طريق الحمل الحراري الطبيعي . يعتمد الحمل الحراري الطبيعي على تدفق كمية أكبر من الغاز مدفوعًا بقوة الطفو وفروق درجات الحرارة، وهو غير فعال في خلايا الغاز الصغيرة حيث يكون فرق الكثافة ضئيلاً، كما أن ارتفاع نسبة مساحة السطح إلى الحجم في هذه الخلايا يُعيق تدفق الغاز داخلها بفعل مقاومة اللزوجة .

لتحقيق تكوين خلايا غازية صغيرة في مواد العزل الحراري المصنعة ، يمكن استخدام الزجاج والمواد البوليمرية لحبس الهواء في بنية شبيهة بالرغوة. ويُستخدم المبدأ نفسه المستخدم في الصوف الزجاجي في مواد عازلة مصنعة أخرى مثل الصوف الصخري ، والستايروفوم ، وأقمشة النيوبرين المستخدمة في بدلات الغوص، وأقمشة مثل غور-تكس والصوف القطبي . كما أن خاصية حبس الهواء هي مبدأ العزل المستخدم في الطبيعة في الريش الناعم والشعر العازل مثل الصوف الطبيعي.

يُخلط الرمل الطبيعي والزجاج المُعاد تدويره ويُسخّنان إلى 1450 درجة مئوية (2640 درجة فهرنهايت) لإنتاج الزجاج. يُنتج الألياف الزجاجية عادةً بطريقة مشابهة لصنع حلوى القطن . يُدفع الزجاج المنصهر عبر كوب معدني يدور بسرعة عالية، يُسمى "المغزل". تسحب قوة الطرد المركزي الزجاج عبر ثقوب صغيرة في المغزل. تبرد الألياف المُشكّلة حديثًا عند ملامستها للهواء. ^{[ 5 ]} يُكتسب التماسك والقوة الميكانيكية بوجود مادة رابطة تُثبّت الألياف معًا. توضع قطرة من المادة الرابطة عند كل تقاطع للألياف. ثم تُسخّن حصيرة الألياف إلى حوالي 200 درجة مئوية (392 درجة فهرنهايت) لبلمرة الراتنج ، وتُكبس لإكسابها القوة والثبات. أخيرًا، تُقطع حصيرة الصوف وتُعبأ في لفائف أو ألواح، وتُرصّ على منصات نقالة، وتُخزّن لحين الاستخدام.    

الصوف الزجاجي مادة عازلة حرارية تتكون من ألياف زجاجية متشابكة ومرنة، مما يجعلها قادرة على "تغليف" الهواء، وبالتالي تتميز بكثافة منخفضة يمكن التحكم بها عن طريق الضغط ومحتوى المادة الرابطة (كما ذُكر سابقًا، تُشكل هذه الخلايا الهوائية العازل الفعلي). يمكن استخدام الصوف الزجاجي كمادة سائبة تُنفخ في الأسقف، أو مع مادة رابطة فعالة، يُرش على الجانب السفلي من الهياكل والألواح والصفائح التي تُستخدم لعزل الأسطح المستوية مثل عزل الجدران المجوفة ، وبلاط الأسقف ، والجدران الستائرية ، وقنوات التهوية . كما يُستخدم أيضًا لعزل الأنابيب وعزل الصوت .

ألواح العزل الحراري مُقطّعة مسبقًا، بينما تتوفر البطانيات على شكل لفائف متصلة. ضغط المادة يقلل من فعاليتها. تقطيعها لتناسب صناديق الكهرباء وغيرها من العوائق يسمح للهواء بالمرور بحرية عبر تجويف الجدار. يمكن تركيب ألواح العزل الحراري في طبقتين على أرضية العلية غير المُشطّبة، بشكل متعامد، لزيادة فعاليتها في منع الجسور الحرارية . يمكن للبطانيات تغطية العوارض الخشبية والأعمدة بالإضافة إلى المساحة بينها. قد يكون تعليق ألواح العزل الحراري تحت الأرضيات بين العوارض أمرًا صعبًا وغير مريح؛ يمكن استخدام أشرطة أو دبابيس قماش أو شبكة سلكية لتثبيتها على العوارض.

قد تُصبح الفجوات بين ألواح العزل (الممرات الجانبية) مواقع لتسرب الهواء أو تكثفه (مما يُقلل من فعالية العزل)، لذا فهي تتطلب عناية فائقة أثناء التركيب. وبالمثل، يلزم توفير حماية دقيقة من العوامل الجوية وتركيب حواجز بخارية لضمان الأداء الأمثل لألواح العزل. كما يُمكن الحد من تسرب الهواء بإضافة طبقة من مادة السليلوز السائبة فوق المادة.

يُسبب الألياف الزجاجية تهيجًا للعينين والجلد والجهاز التنفسي. تشمل الأعراض المحتملة تهيج العينين والجلد والأنف والحلق، وضيق التنفس، والتهاب الحلق، وبحة الصوت، والسعال. ^{[ 6 ]} يبدو أن الألياف الزجاجية المستخدمة في عزل الأجهزة تُسبب أمراضًا بشرية مشابهة لداء الأسبستوس . ^{[ 7 ]} تُشير الأدلة العلمية إلى أن تصنيع الألياف الزجاجية وتركيبها واستخدامها آمن عند اتباع ممارسات العمل الموصى بها للحد من التهيج الميكانيكي المؤقت. ^{[ 8 ]} مع ذلك، لا تُتبع هذه الممارسات دائمًا، وغالبًا ما تُترك الألياف الزجاجية مكشوفة في الأقبية التي تُسكن لاحقًا. وفقًا لجمعية الرئة الأمريكية، لا ينبغي أبدًا ترك عزل الألياف الزجاجية مكشوفًا في منطقة مأهولة.

في يونيو/حزيران 2011، أزال البرنامج الوطني لعلم السموم في الولايات المتحدة (NTP) جميع أنواع الصوف الزجاجي القابل للذوبان بيولوجيًا، المستخدم في عزل المنازل والمباني وفي المنتجات غير العازلة، من تقريره عن المواد المسرطنة . ^{[ 9 ]} وبالمثل، نشر مكتب تقييم مخاطر الصحة البيئية في كاليفورنيا (OEHHA)، في نوفمبر/تشرين الثاني 2011، تعديلًا على قائمة المواد المسرطنة بموجب قانون كاليفورنيا رقم 65، ليقتصر على "ألياف الصوف الزجاجي (القابلة للاستنشاق والمستمرة بيولوجيًا)". ^{[ 10 ]} ويعني إجراء البرنامج الوطني لعلم السموم في الولايات المتحدة ومكتب تقييم مخاطر الصحة البيئية في كاليفورنيا أن وضع ملصق تحذيري من السرطان على مواد عزل المنازل والمباني المصنوعة من ألياف زجاجية قابلة للذوبان بيولوجيًا لم يعد مطلوبًا بموجب القانون الفيدرالي أو قانون ولاية كاليفورنيا. وقد أعادت الوكالة الدولية لأبحاث السرطان (IARC) تصنيف جميع أنواع الصوف الزجاجي الشائعة الاستخدام في العزل الحراري والصوتي في أكتوبر/تشرين الأول 2001، على أنها غير مصنفة من حيث قدرتها على التسبب بالسرطان لدى البشر (المجموعة 3). ^{[ 11 ]}

الألياف الزجاجية نفسها مقاومة للعفن. إذا وُجد العفن داخل الألياف الزجاجية أو عليها، فمن المرجح أن يكون مصدره المادة الرابطة، لأن المواد الرابطة غالبًا ما تكون عضوية وأكثر امتصاصًا للرطوبة من الصوف الزجاجي. في الاختبارات، وُجد أن الصوف الزجاجي مقاوم جدًا لنمو العفن. لم يحدث نمو العفن إلا في ظروف استثنائية: رطوبة نسبية عالية جدًا، 96% فأكثر، أو تشبع الصوف الزجاجي بالرطوبة، مع العلم أن الصوف الزجاجي المشبع بالرطوبة لا يُظهر إلا نموًا متوسطًا للعفن. ^{[ 12 ] [ 13 ]}

• الألياف الزجاجية
• الألياف الزجاجية
• الصوف المعدني