PRACA ORYGINALNA
Zastosowanie metod fizycznych w celu określenia rodzaju sztucznych włókien mineralnych długotrwale użytkowanych jako izolacja termiczna
1
Zakład Szkodliwości Biologicznych i Immunoalergologii, Instytut Medycyny Pracy i Zdrowia Środowiskowego w Sosnowcu
Kierownik Zakładu: dr P.Z. Brewczyński, Dyrektor jednostki: mgr K. Kuźniewski
Autor do korespondencji
Med Srod. 2016;19(3):47-57
SŁOWA KLUCZOWE
włókniste materiały termoizolacyjnesztuczne włókna mineralnewspółczynnik załamania światłametoda mikroskopii polaryzacyjnej
STRESZCZENIE
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.
Materiał i metody:
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). 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 działania 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
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.
Materiał i metody:
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). 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 działania 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
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.
Material and Methods:
Bulk samples of thermal insulating fibrous material were investigated in this study. One sample was unknown. 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
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.
Material and Methods:
Bulk samples of thermal insulating fibrous material were investigated in this study. One sample was unknown. 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
REFERENCJE (24)
1.
Ustawa z dnia 19 czerwca 1997 r. o zakazie stosowania wyrobów zawierających azbest. Dz.U. 1997; Nr 101, poz. 628.
2.
Szeszenia-Dąbrowska N (red.). Właściwości azbestu. Rodzaje i charakterystyka materiałów zawierających azbest. zużycie azbestu i zanieczyszczenie środowiska. Instytut Medycyny Pracy, Łódź 2007, p. 5-19.
3.
Afsset (Agence française de sècuritè sanitaire de l’environnement et du travail): Les fibres minerals artificielles. Raport final relative aux fibres ceramiques refractaires et aux fibres se verre a usage special. Afsset, Paris 2007, p. 290.
4.
Witek J i wsp. Ocena własności fizyko-chemicznych odpadów zawierających nieorganiczne włókna sztuczne. Karbo 2002;10:1-11.
5.
Clauß B.: Fibers for ceramic matrix composites [w:] Krenkel W. (red.). Ceramic matrix composites. Fiber rainforced ceramic and their applications. Willey-VCH Verlag GmbH and Co, Weinheim 2008, p. 1-20.
6.
Mazurkiewicz P. Regulacje w sprawie materiałów ogniotrwałych z włókien ceramicznych i przyszłość wysokotemperaturowych włókien izolacyjnych. Piece przemysłowe i kotły 2014, p. 5-6, 28-32.
7.
Tarkowski S i wsp. Sztuczne włókna mineralne występujące w materiałach izolacyjnych stosowanych w budownictwie. IMP, Łódź 2007, p. 5-14.
8.
Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 6 czerwca 2014 w sprawie najwyższych dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku pracy. Dz.U. 2014; Nr 0, poz. 817.
9.
Baron PA. NIOSH Manual of Analytical Method. Measurements of Fibers. NIOSH, Philadelphia 2003, p. 143-166.
11.
Crane DT. Polarized light microscopy of asbestos. OSHA method number ID-191. OSHA, Washington 1995, p. 1-24.
12.
Stroszejn-Mrowca G. Identyfikacja azbestu w próbkach materiałów z zastosowaniem mikroskopu optycznego polaryzacyjnego i kontrastu fazowego (MOP), prezentacja metody i wyników jej zastosowania. Med Pr 2003;6:56-572.
13.
PN-EN ISO 9229:2007 Izolacja cieplna. Słownik. (w oparciu o Normę PN-89/B-04620. Materiały i wyroby termoizolacyjne. Terminologia i klasyfikacja.).
15.
EPA: Qualitative analysis of natural or man-made fiber types. SCAQMD Method 317-93. EPA, South Coast 1996, p. 8.
16.
Wojtczak J. Narażenie na włókna ceramiczne w środowisku pracy. Cz. 1. Produkcja, rodzaje włókien ceramicznych, zmiany zachodzące w strukturze tych włókien, wstępne badania w środowisku pracy. Med Pr 1994;6:479-486.
17.
Buck RL. Man-made vitreous fibers. Navy Environmental Health Center, Norfolk 1997, p. 110.
18.
Hartman RD i wsp. AGY Technical paper. High strength glass fibers. AGY, Aiken South Carolina 2006, p. 1-12.
19.
WHO: IARC Monographs on the evaluation of carcinogenic risk to humans. Vol. 81: Man-made vitreous fibers. IARC, Lion 2002, p. 385.
20.
Jørgensen O i wsp. Fibre alternatives to asbestos in the nordic countries. Nordic Counsil of Ministers, Kopenhaga 1994, p. 83.
21.
Lee J i wsp. Optimal treatment condition for changing characteristic of naturally occurring asbestos. AAQR 2015;15:2332-2345.
22.
Parker J. Asbestos analysis presentation. RSK 2013, (http:// www.sobra.org.uk, dostęp 7.04.2016).
23.
Perkins RL, Harvey BW. EPA/600/R-93/116 Test method. Method for the determination of asbestos in bulk building materials. EPA 1993 p. 61.
24.
Woźniak H, Więcek E. Pyły włókien ceramicznych. Podstawy i Metody Oceny Środowiska Pracy 2000;24:61-104.
| eISSN: | 2084-6312 |
| ISSN: | 1505-7054 |
Przetwarzamy dane osobowe zbierane podczas odwiedzania serwisu. Realizacja funkcji pozyskiwania informacji o użytkownikach i ich zachowaniu odbywa się poprzez dobrowolnie wprowadzone w formularzach informacje oraz zapisywanie w urządzeniach końcowych plików cookies (tzw. ciasteczka). Dane, w tym pliki cookies, wykorzystywane są w celu realizacji usług, zapewnienia wygodnego korzystania ze strony oraz w celu monitorowania ruchu zgodnie z Polityką prywatności. Dane są także zbierane i przetwarzane przez narzędzie Google Analytics (więcej).
Możesz zmienić ustawienia cookies w swojej przeglądarce. Ograniczenie stosowania plików cookies w konfiguracji przeglądarki może wpłynąć na niektóre funkcjonalności dostępne na stronie.
Możesz zmienić ustawienia cookies w swojej przeglądarce. Ograniczenie stosowania plików cookies w konfiguracji przeglądarki może wpłynąć na niektóre funkcjonalności dostępne na stronie.
