Zastosowanie metod fizycznych w celu określenia rodzaju sztucznych włókien mineralnych długotrwale użytkowanych jako izolacja termiczna

Background. Asbestos and artificial mineral (ceramic, glass and rock) fibers are used as thermal insulating materials; both are agents harmful to human health. The current exposure limit values for respirable ceramic fibers are twice sharper than for glass- and rock fibers. Fibrous materials used for a long time at elevated temperatures wear out and require replacement. The aim of the study was to establish physical characteristics enabling identification of the types of thermally destroyed man-made mineral fibers. No such data are available in the literature. Materials. Bulk samples of thermal insulating fibrous material were investigated in this study. One sample was unknown. Methods. Microscopic determination of artificial mineral fibers was performed by assessment of a number of physical properties, such as crystallinity and refractive index. Crystallinity of fibrous materials was estimated using an X-ray diffractometer. Morphological and optical observations were achieved with a phase contrast and a polarized light microscope. The refractive index of fibers was assessed by observing relief and Becke line. It was evaluated by using immersion liquids controlled with an Abbe refractometer. Results. Compared to new man-made mineral fibers, those which had been used at high temperature for long time performance changed color and gloss, and their refractive indices were increased. So was their fragility. Conclusions. Optical properties alone may not be sufficient to distinguish between non-crystalline glass or ceramic man-made fibers. Identification requires significant operator training and experience.

Wstęp. Do izolacji termicznej urządzeń przemysłowych są stosowane, oprócz azbestów, sztuczne włókna mineralne, także niebezpieczne dla zdrowia ludzi. Obowiązujące wartości najwyższych dopuszczalnych stężeń włókien respirabilnych dla włókien ceramicznych są dwukrotnie ostrzejsze niż dla włókien szklanych i bazaltowych (skalnych). Po wielu latach użytkowania w podwyższonych temperaturach materiały włókniste zużywają się i wymagają wymiany. Celem pracy było znalezienie cech fizycznych, pozwalających na identyfikację rodzajów zużytych włókien mineralnych, innych niż azbestowe. W piśmiennictwie brak takich danych. Materiały. Próbka warstwy włókien z izolacji rurociągu ciepłowniczego od zleceniodawcy i próbki masowe materiałów włóknistych do termoizolacji zgromadzone w Instytucie Medycyny Pracy i Zdrowia Środowiskowego (IMPiZŚ). Metody. dyfrakcja rentgenowska, mikroskopia świetlna z wykorzystaniem mikroskopu polaryzacyjnego i z kontrastem fazowym. Wyniki. W porównaniu z włóknami nowymi, długotrwałe użytkowanie w wysokiej temperaturze sztucznych włókien mineralnych zmieniło ich barwę i połysk oraz współczynnik załamania światła. Wzrosła również ich kruchość. Wnioski. Współczynnik załamania światła sztucznych włókien mineralnych pod wpływem wieloletniego dzia- łania temperatury około 500°C zwiększa się i nie jest już charakterystyczny dla danego rodzaju. Brak wyraźnych różnic we właściwościach morfologicznych i optycznych zużytych włókien ceramicznych i szklanych może uniemożliwić ich rozróżnienie, jeśli analityk nie dysponuje dużą wiedzą i doświadczeniem.