CN1131411A - 矿物纤维组合物 - Google Patents

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Abstract

一种可生物降解的矿物纤维组合物，以下列组成(以重量百分数计)为特征：SiO2 40～＜52，Al2O3＜4，CaO＞25，≤45，MgO 5～15，BaO 0～7，Na2O 2～12，K2O 0～10，Na2O+K2O 2～15，TiO2Fe2O3，MnO 0～5。

Description

矿物纤维组合物
本发明涉及一种能生物降解的矿物纤维组合物。
现有技术描述了一些据说能生物降解的矿物纤维组合物。
矿物纤维组合物的生物降解性是十分重要的，因为许多研究都指出：直径很小，小于3微米的矿物纤维可能是致癌的，而同样直径的能生物降解的矿物纤维无致癌性。
然而，矿物纤维组合物也必须是容易由已知方法，特别是喷射法处理以制备小直径矿棉。这尤其意味着玻璃熔体一种足够大的处理范围，例如80℃和合适的粘度。
而且矿物纤维或由它制成的产品的机械和热性能极为重要。例如，矿物纤维常大量用作绝缘目的。特别是用于工业方面，需要矿物纤维具有足够的耐热性。
本发明主要提供一种新的矿物纤维组合物，其特征是能生物降解，耐热性好且易于加工。
本发明主要基于下列发现：矿物纤维组合物主要含有氧化硅、碱土金属氧化物，也含有氧化钠和/或氧化钾作为熔融加速剂和大量氧化铝来增加耐热性，可解决上述问题。
已经证明，这样的矿物纤维组合物能完全具备所需的性质，即生物降解性，用于工业绝缘的耐热性和良好的加工性，以生产矿棉等产品。这同时意味着熔体的失透性温度上限优选低于1300℃。平均纤维直径有效10微米或更小，尤其为2.5～5微米。
本发明的目的是一种能生物降解的矿物纤维组合物，它以下列组成(按重量百分数)为特征：SiO2               40～＜52
    Al2O3             ＜4CaO                 ＞25，≤45MgO                 5～15BaO                 0～7Na2O               2～12K2O                0～10Na2O＋K2O         2～15TiO2，Fe2O3，MnO 0～5
本发明的矿物纤维组合物尤其可用喷射法拉制，即得到细粒低渣矿棉。
该矿物纤维耐热性至少为730℃。
该矿物纤维具有生物降解性。
加入氧化钠和/或氧化钾可降低熔点，因而改进熔融过程中的加工性。而且，若矿棉组合物中含有钠，则将有利于使用最高达35％的碎废玻璃。
本发明的矿物纤维组合物优选在由矿物燃料，特别是以天然气为燃料的熔炼室内，于1350～1450℃熔炼。这类熔炼室可生产均匀熔体，这是生产质量恒定产品的先决条件。玻璃熔体的均匀性也有助于成纤过程的重复性，因而有助于产品的热性能和机械性能。而且，这样生产出的矿棉的恒定化学组成导致可控的生物降解性。
加入氧化铝尤其能增加矿棉的耐热性。
本发明矿物纤维组合物最好具有下列组成(以重量百分数计)：SiO2              40～51.5Al2O3            2～＜4CaO                 25.5～40MgO                 8～15
    BaO                 0～5
    Na2O              3～8
    K2O               2～10
    Na2O＋K2O        5～10
    TiO2，Fe2O3，MnO 0～3
氧化硅的含量为40～55％(重量)特别优选。
关于碱性氧化物，特别优选5～8％(重量)。氧化铝的含量优选3～4％(重量)。
可用于代替氧化钙或氧化镁的氧化钡的含量≤7％(重量)，优选≤5％(重量)，特别是0.5～3％(重量)。
氧化钠含量优选＞2％(重量)。
氧化铝含量为1～2％(重量)，特别是1.5％(重量)也特别优选。
铁的含量优选0.5～2.5％(重量)。
为评估生物降解性，使用德国玻璃学会的标准粉末试验。这种方法容易进行，当使用模拟生理肺呼吸装置流体于37℃时可给生物降解性给出足够的量度。该方法描述于L.Springer，＂Laboratoriumsbuch fur die Glasindustrie＂，第3版，1950，Halle/S：W.Knapp Verlag。
该矿物纤维的温度行为由“Swedish method”法测定。此法中使用带两端开口的水平工作管的碳化硅管式炉，工作管长350mm，内径27mm。炉中心有小片陶瓷托板(30×20×3mm)用以支持试样。试样尺寸为12×12×12mm或12mmφ×12mm高。堆密度通常为100kg/m3。温升为5K/min。试样高度的变化由读数镜片连续测定。
参考实例，下面将对本发明做更详细的描述。
                  实例1
生产有下列组成(以重量百分数计)的矿棉组合物：
      SiO2               51Al2O3             3
      Fe2O3             0.3CaO                 31MgO                 10Na2O               5
      K2O                0.1
此组合物可用喷射技术，在1300～1400℃拉伸温度下，很好加工成平均直径为2.0～10微米的矿物纤维。
按德国玻璃学会的标准粉末研究，得到40mg/Kg的值，因而具有高的生物降解性。
由Swedish method法对温度行为的测定，得到在735℃时耐热性下降5％，这可从单次拉制举例所示的相应图上清楚看出。
               实例2
生产有下列组成(以重量百分数计)的矿棉组合物：SiO2         46.5
     Al2O3       3.5CaO            35MgO            10Na2O          5
此组合物可用喷射技术，在1300～1400℃拉伸温度下，很好加工成平均直径为2.0～10微米的矿物纤维。
接德国玻璃学会的标准粉末研究，得到35mg/Kg的值，因而具有高的生物降解性。
由Swedish method法对温度行为的测定，得到在800℃时耐热性下降5％。
本例表明，氧化铝含量高的玻璃具有优良的耐热性，这本身又是产品耐燃性的标准。
                  实例3
生产有下列组成(以重量百分数计)的矿棉组合物：SiO2              50
     Al2O3            2.8
    Fe2O3           0.9
    CaO                25.6MgO                9.7Na2O             4.9
    K2O              1.0
    BaO               4.9
此组合物可用喷射技术，在1300～1400℃拉伸温度下，很好加工成平均直径为2.5～10微米的矿物纤维。
                 实例4
生产有下列组成(以重量百分数计)的矿棉组合物：
    SiO2                  51Al2O3                2.6Fe2O3                1.1CaO                     27.9MgO                     10.4Na2O                   3.2K2O                    0.6
    BaO                     3.1
此组合物可用喷射技术，在1300～1400℃拉伸温度下，很好加工成平均直径为2.5～10微米的矿物纤维。
               实例5
生产有下列组成(以重量百分数计)的矿棉组合物：    SiO2            50.9Al2O3          2.6Fe2O3          1.1CaO               30MgO               10.4Na2O             2.2
K2O              1.6
BaO               1.1
此组合物可用喷射技术，在1300～1400℃拉伸温度下，很好加工成平均直径为2.5～10微米的矿物纤维。

Claims (6)

1.一种能生物降解的矿物纤维组合物，以下列组成(以重量百分数计)为特征：SiO2                40～＜52Al2O3              ＜4CaO                  ＞25，≤45MgO                  5～15BaO                  0～7Na2O                2～12
    K2O                 0～10
    Na2O＋K2O          2～15
    TiO2，Fe2O3，MnO  0～5
2.权利要求1的矿物纤维组合物，以下列组成(以重量百分数计)为特征：
    SiO2             40～51.5Al2O3           2～＜4CaO               25.5～40
    MgO               8～15
    BaO               0～5
    Na2O             3～8
    K2O              2～10
      Na2O＋K2O             5～10TiO2，Fe2O3，MnO     0～3
3.权利要求1或2的任何一种矿物纤维组合物，其特征是碱性氧化物的含量为5～8％(重量)。
4.权利要求1到3的任何一种矿物纤维组合物，其特征是氧化铝的含量为3～4％(重量)。
5.权利要求1到4的任何一种矿物纤维组合物，其特征是铁的含量为0.5～2.5％(重量)。
6.权利要求1到5的任何一种矿物纤维组合物，其特征是氧化钡的含量为0.5～4％(重量)。
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