CZ264598A3

CZ264598A3 - Umělá minerální vlákna

Info

Publication number: CZ264598A3
Application number: CZ982645A
Authority: CZ
Inventors: Svedn Grove Rasmussen; Soren Lund Jensen; Vermund Rust Christensen; Marianne Guldberg
Original assignee: Rockwool International A/S
Priority date: 1996-02-29
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1999-07-14
Also published as: WO1997031870A1; CZ288389B6; PL328711A1; ES2157554T3; US6156683A; HUP9902430A3; RU2178776C2; HUP9902430A2; GB9604264D0; PL186135B1; AU1879897A; SK282859B6; EP0883581B1; ATE200774T1; HU223309B1; SK118998A3; DE69704659D1; EP0883581A1; DE69704659T2

Description

Oblast techniky

Tento vynález se týká umělých minerálních vláken (man-made vitreous fibres - MMVF), která jsou trvanlivá, a u kterých je možno prokázat výhodné biologické vlastnosti.

Dosavadní stav techniky

Umělá minerální vlákna jsou vyráběna z taveniny, jako je tavenina minerálů, strusky, skla nebo jiných anorganických látek. Tato tavenina je připravována tavením směsi anorganických látek vhodného složení. Tato směs se obecně připravuje míšením minerálů nebo anorganických látek v takovém poměru, aby bylo dosaženo žádaného složení. Často odpovídá složení této směsi, udané formou obsahu oxidů, alespoň 32 % S1O2, maximálně 30 % AI2O3 a alespoň 10 % CaO. Obsah prvků ve směsi je udáván ve hmotnostních procentech a vyjadřován ve formě oxidů. Oxidy železa mohou být směsí FeO a Ρε2θβ, obsah železa je však v tomto dokumentu udáván jako FeO.

Aby tvorba taveniny v peci a výroba vláken z této taveniny byla snadná a nepříliš nákladná, je nutné aby příslušná směs měla vhodnou teplotu likvidu a vhodnou viskozitu během procesu vytváření vláken. Tento požadavek omezuje výběr složení směsi používané pro tvorbu taveniny.

Přestože neexistují důkazy o tom, že by existovalo zdravotní riziko spojené s výrobou a použitím minerálních vláken, obchodní důvody vedly výrobce těchto vláken k tomu, aby vyráběná vlákna měla dlouhodobě nejen požadované fyzikální vlastnosti (například byla stálá při vyšších teplotách a ve vlhkém prostředí), ale vyznačovala se i zvýšenou biologickou bezpečností.

Tato zvýšená biologická bezpečnost je zpravidla prokazována zkouškami in vivo. Za důležitý údaj vypovídající o vlivu těchto vláken na lidské zdraví je považována biologická odolnost resp.

·* • · • · ··· i 0· ·· ··.

• · · · • · ··• · · · • 0 * ¹ ·· ·· •0 ··.

» · · · • · ··. ··· · * • · « • 0 ·· trvanlivost v plicích. Často používaným způsobem vyjadřování biologické odolnosti vláken je zkouška na vylučování vláken z plic (může se jednat o všechna vlákna, VHO-vlákna, vlákna delší než 20 pm) po jejich zavedení do plic nebo inhalaci, prováděná na krysách. Obvyklým výsledkem této zkoušky je údaj poločasu vyloučení vláken z plic.

Na základě výzkumů in vivo byly zjištěny některé způsoby vylučování vláken. Tak například Obersdófer v VDI Berichte 1991 str. 17 až 37 popisuje, že vedle mechanického způsobu vylučování se může uplatňovat i rozpouštění v takřka neutrální plicní tekutině, (s hodnotou PH kolem 7,5) a rozpouštění v kyselém prostředí (s hodnotou pH 4,5 až 5), které je vytvářeno v okolí vláken, která jsou v plicích obklopena makrofágy. Předpokládá se, že makrofágy urychlují odstraňování vláken z plic tím, že podporují místní rozpouštění oblasti vlákna, která je jimi obklopena a tím tím zeslabují a desintegrují tato vlákna a snižují jejich délku, což umožňuje pohlcení úlomků vláken makrofágy a jejich odstranění z plic. Tento mechanismus je popsán v práci Morimoto a j., Occup. Environ. Med. 51, 62-67 (1994) a ilustrován na obrázcích 3 a 7 této práce, a v pracích Luoto a j., Environmental Research, 66, 198-207 (1994) a Staub, Reinhaltung der Luft, 52, 419-423 (1992). Dalšími odkazy, které se vztahují k tomuto tématu jsou: Bellman a j., Investigation on the durability of man-made vitreous fibers in rat lungs, Environ Health Prospect, 185-89 (1994); D. Bernstein a j.,

Evaluation of soluble fibres using the inhalation biopersistence model, a nin-fiber comparison,

Toxicology, 8, 345-85 (1996) a I. Carr The

- A review of Ultrastructure and Function, Academie press, New York 1973.

Běžná minerální vlákna a mnohá minerální vlákna, která maj í být zvýšenou měrou rozpustná v plicní tekutině (při pH 7,5), mají nižší rozpustnost při pH 4,5 než při pH 7,5 a proto jejich interakce s makrofágy nezpůsobuje jejich podstatné zkrácení a následné odstranění ze plic.

Dva shora popsané způsoby rozpouštění jsou simulovány měřeními in vitro. Při těchto zkouškách in vitro se měří

Inhalation

Macrophage

·· • · · rychlost rozpouštění neboli degradabilita těchto vláken v kapalině, která simuluje buď plicní tekutinu, a kterou je například Gambleho roztok s pH 7,4 až 7,8. Tato kapalina případně simuluje prostředí vytvářené makrofágy, v takovém případě je možno použít Gambleho roztok s pH 4,5 až 5.

Důsledkem zvýšené rozpustnosti při pH 7,5 je v obvyklém případě snížená odolnost těchto vláken proti vlhkosti.

Byla zveřejněna řada patentových přihlášek, týkajících se vláken se zvýšenou rozpustností při zkouškách in vitro za použití Gambleho roztoku. Příklady těchto dokumentů jsou V087/05007, VO89/12032, EP 412878, EP 459897, V092/09536, VO93/22251 a V094/14717.

Charakteristickým rysem mnoha těchto dokumentů, a vláken, o kterých se v nich uvádí, že mají zvýšenou rozpustnost in vitro při zmíněných zkouškách je to, že tato vlákna mají snížený obsah hliníku. Tak například je v dokumentu V087/05007 uvedeno, že množství ΑγΟ-} musí být nižší než 10 %. Obsah hliníku (udávaný jako hmotnostní obsah A^O^) v minerální a struskové vatě, je obecně 5 až 15 % a mnohé z těchto vláken s údajně příznivými biologickými vlastnostmi mají obsah hliníku nižší než 4 % a často nižší než 2 %. Je známo, že tyto směsi s nízkým obsahem AI2O3 obsahují fosfor, aby se zvýšila rychlost rozpouštění, zjišťovaná touto zkouškou rozpustnosti při pH 7,5.

Problémem mnohých z těchto vláken s nízkým obsahem A^O^ je to, že vlastnosti jejich tavenin nejsou zcela vhodné pro výrobu v běžných nebo jednoduchým způsobem upravených zařízeních pro přípravu taveniny a tvorbu vláken. Tak například může být viskozita taveniny při obvyklé teplotě používané při tvorbě vláken značně nízká. Jiným problémem je skutečnost, že vysoká rozpustnost při pH 7,5 může být spojena s nízkou odolností proti vlhkosti při použití vláken.

Současná minerální vlákna, vyráběná z minerálních látek, strusky a jiných vysoce alkalických směsí, mohou mít vyšší rychlost rozpouštění při pH 4,5 než při pH 7,5, mají však sklon k tvorbě tavenin s nízkou viskozitou. Tato vlákna nemají uspokojivou kombinaci rozpustnosti při pH 4,5 a vlastností taveniny. Vlákna, která jsou současné době preferována na • φ *

• · ··* «

·* • 9 ·· · · * · ·· • 9 9 * • · * -/ fc« *· ·· ··• *

999 9 * • · ⁴• · · · základě zkoušek ίη vitro, mají v případě požadovaného nízkého obsahu hliníku sklon k tvorbě tavenin o nízké viskozitě. Tato nízká viskozita nežádoucím způsobem snižuje efektivitu výroby ve srovnání s efektivitou výroby za obvyklých podmínek.

Je potřebné, aby bylo možno získávat vlákna, která jsou biodegradovatelná v důsledku vysoké rozpustnosti při pH 4,5, jejichž taveniny mají vlastnosti umožňující běžnou nebo zvýšenou efektivitu výroby a která by bylo možno vyrábět z levných surovin. S výhodou by se taková vlákna měla při použití vyznačovat dobrou odolností proti vlivu vzdušné vlhkosti.

V dokumentech VO 96/14274 a VO 96/14454 (které nebyly v okamžiku přihlášení této patentové přihlášky zveřejněny) jsme popsali umělá minerální vlákna, která jsou vyráběna ze směsi

o viskozitě 1	až 7 Pa.s, při 1400 °C s následujícím složením,
vyjádřeným na	základě hmotnostního obsahu oxidů:
sío₂	32 až 48 %
ai₂o₃	18 až 30 %
CaO	10 až 30 %
MgO	2 až 20 %
FeO	2 až 15 %
Na₂O + K₂0	0 až 10 %
tío₂	0 až 6 %
j iné prvky	0 až 15 %,
a s rychlostí	rozpouštění při pH 4 až 5 alespoň 20 nm za den.
Popsali j sme	rovněž vlákna, která mají obdobné složení jak
uvedeno shora, s výjimkou obsahu A1₂O₃, který je 10 až 18 %

a obsahu Na20 a K₂0, který je 6 až 12 %.

Byla zjištěna překvapující skutečnost, že postup, který je popsán v uvedených přihláškách, umožňuje vyrobit vlákna s dobrou rychlostí rozpouštění při pH 4,5, přestože tato vlákna mají nízkou nebo nepříliš vysokou rychlost rozpouštění při pH 7,5. To umožňuje zachovat dobrou stabilitu ve vlhkém prostředí (bez toho, že by došlo ke ztrátě biodegradovatelnosti). Tato vlákna mohou mít vyhovující charakteristické vlastnosti taveniny jako je teplota likvidu, rychlost krystalizace a viskozita taveniny.

Jinou výhodou těchto vláken je skutečnost, že v případě, že jsou vystavena působením vlhkosti a kapalné vody, má vznikající ·· • · • · ··· • ·*

9) ·♦ ·· ·· • · · • · ··.

• · · i • · · * ·· ·· • · ··· · • · · + ·· ·· «<

roztok obsahující rozpuštěné látky zvýšené pH, avšak vlákna mohou mít sníženou rozpustnost při zvýšeném pH a z tohoto důvodu se mohou rozpouštět méně a mohou mít zvýšenou trvanlivost.

Žádné z vláken popsaných v posledně zmíněných dokumentech nemá však kombinaci viskozity taveniny při teplotě likvidu, obsahu AI2O3 a poměru Si^⁺ k Si²*¹ + Al^⁺, která je podle našich současných znalostí žádoucí. Proto je v tomto vynálezu popsán další druh vláken, která podobně jako vlákna popsaná v předchozích přihláškách se vyznačují dobrou rozpustností a vedle toho ještě dalšími vhodnými vlastnostmi.

Podstata vynálezu

Podle tohoto	vynálezu	j e poskytován	výrobek, kterým jsou
umělá minerální	vlákna,	která j sou	vyráběna ze směsi
s následujícím složením,	vyj ádřeným na	základě hmotnostního
obsahu oxidů:
SiO₂	36 až	; 55 %, s výhodou	58 až 55 %,
Al₂°3	15 až	; 30 %, s výhodou	17 až 27 %,
CaO	3 až	30 %, s výhodou	5 až 20 %,
MgO	2 až	20 %, s výhodou	5 až 20 %,
FeO	2 až	15 %, s výhodou	4 až 10 %,
Na₂0 + K₂0	1 až	15 % s výhodou	5 až 12 %,
TiO₂	0 až	6 %, s výhodou 1	až 4 %,
j iné prvky	0 až	15 %,s výhodou 0	až 5 %,

ve které je poměr Si^⁺ k Si^⁺ + Al^⁺ 0,55 až 0,67, jejíž viskozita při teplotě likvidu je vyšší než 30 Pa.s (s výhodou vyšší než 50 Pa.s a s výhodou nižší než 300 Pa.s (výhodněji nižší než 250 Pa.s), jejíž teplota likvidu je nižší než 1300 °C, s výhodou nižší než 1280 °C, výhodněji nižší než 1250 °C a zvláště výhodně nižší než 1230 °C, přičemž tato vlákna mají rychlost rozpouštění alespoň 20 nm za den při pH 4,5.

Nej lepší výsledky byly dosaženy při teplotě likvidu nad

1100 °C, s výhodou nad 1150 °C.

• 99 9

9

4

999 · · • · ·· «

Předmětem tohoto vynálezu je rovněž použití těchto vláken jako biologicky přijatelných umělých minerálních vláken a dále jsou předmětem tohoto vynálezu umělá minerální vlákna ve formě balení jehož součástí jsou označení, případně vložený list nebo informační leták, na kterých je uvedena rozpustnost vláken při pH 4 až 5 a/nebo v prostředí vytvářeném makrofágy v plicní tekutině. Může být rovněž uvedena informace týkající se zkoušek žn vivo, nízké biologické odolnosti a dobré (velmi nízké) karcinogenity.

Předmětem vynálezu je rovněž způsob výroby umělých minerálních vláken, spočívající v přípravě dvou nebo více minerálních tavenin, stanovení viskozity těchto tavenin, teploty likvidu a rychlosti rozpouštění vláken při pH v oblasti 4 až 5 pro každou z těchto tavenin, výběru taveniny, která má shora uvedenou teplotu likvidu, viskozitu při teplotě likvidu a složení, ze které je možno vyrobit vlákna se shora uvedenou rychlostí rozpouštění a použití této taveniny pro výrobu umělých minerálních vláken.

Obsah S1O2 je obvykle alespoň 40 %, často alespoň 42 % a s výhodou alespoň 45 %. Obvykle je toto množství nižší než 50 %.

Obsah AI2O3 je obvykle alespoň 17 %, často alespoň 18 %, s výhodou alespoň 19 nebo 20 %. Obvykle je toto množství nižší než 28 %, s výhodou nižší než 26 %, zvláště výhodně nepřevyšuje toto množství 24 %. Časté je použití obsahu AI2O3 v rozmezí 20 až 26 %. Obsah CaO je obvykle 3 až 20 %. Tento obsah je obvykle alespoň 5 %. Je-li obsah AI2O3 nižší než 20 %, může být výhodné, aby obsah CaO byl 17 až 25 %.

Aby bylo možno získat požadovanou rozpustnost, je (molární) poměr Si^⁴ k Si^⁺ + Al^⁺ v rozmezí 0,55 až 0,67, nej výhodněji je tento poměr vyšší než 0,6.

Obsah MgO je obvykle nižší než 15 %, s výhodou nižší než

%. Často je tento obsah v rozmezí 5 až 10 %.

Obsah FeO je obvykle 5 %. Obvykle je tento obsah nižší než %, s výhodou nižší než 10 % a nejvýhodněji je nižší než 8 % nebo 9 %. Často je preferován obsah FeO v rozmezí 5 až 7 %.

Vlákna podle tohoto vynálezu maj í obvykle dobrou tepelnou ··· · • · ·· « ··· · · • · I » · · ι ·· ·· na 8 % nebo výše, t.j. FeO je s výhodou 15 až (Na20 + K2O) je obvykle odolnost, a je-li nutné, aby tato vlákna měla zvýšenou protipožární odolnost, je obecně vhodné zvýšit množství FeO, s výhodou alespoň na 6 %, například například na 10 %. Obsah CaO + MgO + %, často je tento obsah 17 až 25 %.

Celkový obsah oxidů alkalických kovů alespoň 3 %, s výhodou alespoň 5 %. Obvykle je tento obsah nižší než 12 % a s výhodou je nižší než 10 %.

Ve směsi je často obsažen T1O2 v koncentraci maximálně 3 nebo 4 %, obvykle v koncentraci nepřevyšující 2 %. Koncentrace T1O2 je obvykle alespoň 0,2 %, často alespoň 0,5 nebo 1 %.

Dále mohou být ve směsi přítomny různé jiné prvky ve množstvích, která odpovídají žádaným vlastnostem směsi. Příklady těchto dalších prvků jsou ^p2°5 a V₂0₅.

^B2°3

BaO, Zr02, MnO, ZnO

Celkový obsah těchto různých jiných prvků je obvykle nižší než 15 % a často je nižší než 10 % nebo 8 %. Koncentrace žádného z těchto prvků obvykle nepřesahuje 4 %, pouze ?2θ5 ^{a Β}2θ3 ^mohoubýt obsaženy ve vyšším množství.

Tavenina může mít vhodné krystalizační vlastnosti, je-li však žádoucí minimalizovat krystalizaci, může toho být dosaženo přidáním malých množství hořčíku, například 5 až 10 % MgO.

Složení směsi je s výhodou voleno tak, aby rychlost rozpouštění vláken při pH 4,5 byla alespoň 25 nm za den, výhodněji alespoň 40 nm za den. Je žádoucí, aby rychlost rozpouštění byla co nejvyšší (při zachování přiměřené odolnosti proti vlhkosti a tepelné odolnosti), není však obvykle nutné, aby tato rychlost přesahovala 150 nm za den nebo 100 nm za den, a obvykle je tato rychlost nižší než 80 nm/den.

Je-li rychlost rozpouštění při pH 4,5 příliš nízká, je možno ji zvýšit snížením obsahu SÍO2, v takovém případě je však pro zachování vlastnosti taveniny potřebné zvýšit obsah AI2O3.

Obsah jednotlivých prvků ve směsi je možné volit v rámci shora uvedených mezí tak, aby bylo dosaženo určené kombinace viskozity a teploty likvidu a rychlosti rozpouštění při pH 4,5. Je rovněž snadno dosažitelné volit složení směsi tak, aby vlákna měla další požadované vlastnosti, jako je teplota likvidu • · ··· · · ·· · · · · · ··· ···· ···· • ····· · · * · ···· · • · ··«· ··· ····· ·· ·· ·· ·· a “teplota spékání .

Ačkoliv je vysoká rychlost rozpouštění při pH 7,5 považována za žádoucí (jako údajná indikace vysoké biodegradability), jedná se ve skutečnosti často o nežádoucí vlastnost, protože ukazuje na špatnou odolnost proti působení vlhkosti souvisejícímu s povětrnostními jevy. Schopnost rozpouštění v plicích při pH 7,5 není zcela nutná pro to, aby vlákna byla biodegradovatelná. Výhodné je, aby rychlost rozpouštění vláken v Gambleho roztoku při pH 7,5 byla nižší než 25 nm za den, nejvýhodněji nižší než 15 nm za den.

Je-li nutné, aby se vlákna vyznačovala zvláště dobrou ohnivzdorností, volí se takové složení, že teplota spékání je alespoň 800 °C, s výhodou alespoň 900 °C nebo 1000 °C.

Výhodou použití tavenin s nepříliš vysokým obsahem hliníku, které jsou vhodné pro použití při postupech podle tohoto vynálezu, je to, že je možno je přidat do snadno dostupných materiálů, jako je kámen, písek a odpadní materiál. Tím je minimalizována potřeba použití drahých materiálů s vysokým obsahem aluminy jako je bauxit nebo kaolin, a současně je také minimalizována potřeba materiálů s velmi malým obsahem aluminy jako je křemičitý nebo olivínový písek, železná ruda a podobně. Pokud je to však nutné, mohou být tyto dražší materiály použity. Typickými snadno dostupnými materiály se středním obsahem aluminy, které mohou být použity jako součást všech směsí, jsou anorthosit, znělec a gabbra. Směs je obvykle připravována míšením příslušných množství v přírodě se vyskytujícího kamene nebo písku jako je anorthosit, gabbra, vápenec, dolomit, diabas, apatit, materiály obsahující bór a odpadní materiály jako je odpad z výroby minerální vlny, alumosilikáty, struska, slévárenské písky, prach zachycený ve filtrech, popílek, popel a odpadní materiál s vysokým obsahem aluminy z výroby žáruvzdorných materiálů. Zvláště výhodné z hlediska ochrany životního prostředí ke použití strusky.

Připravená směs může být vhodným způsobem roztavena, například v peci vytápěné plynem, v elektrické peci nebo v kupolové peci. Výhodou tohoto vynálezu je skutečnost, že tato směs může mít dostatečně nízkou teplotu likvidu (při zachování • 4 • 4

444 4 • · · 4 4 4 4 • ·· 4 444 • · · · ·4·4 4 • · · 4 4 4 ·· 44 44 přiměřené viskozity), což napomáhá získáni tavenin vhodných k použití všech zvlákňovacích postupů od odstřeďovacích postupů jako jsou Dawneyovy zvlákňovací postupy, kaskádové zvlákňovací postupy nebo kelímkový, případně foukací postup (Dusenblasen), případně postupy, při kterých jsou tažena nekonečná vlákna.

Vedle odstřeďovacího postupu zahrnuje tento vynález jakýkoliv vhodný kelímkový zvlákňovací postup (například postupy popsané v patentu USA č. 3 928 009, v patentech GB 895 540, EP 484 211, EP 525 816, EP 583 792, EP 583 791, nebo v patentu USA č. 5 314 521.

V důsledku poměrně nízké teploty likvidu a poměrně vysoké viskozity při teplotě likvidu je náchylnost ke krystalizaci z taveniny při postupu podle tohoto vynálezu nízká ve srovnání s ostatními taveninami se stejnou rozpustností při pH 4,5 a s dobrými vlastnostmi vláken (s vysokou teplotou spékání). Kombinace nízké teploty likvidu a nízké náchylnosti ke krystalizaci je důležitá ve shora zmíněném kelímkovém zvlákňovacím postupu pro dobu životnosti zvlákňovacího kelímku a pro provozní náklady ostatního výrobního zařízení. Při tomto postupu dochází například ke přímému styku s horkou kapalnou taveninou a zvlákňovací jednotkou (zvlákňovacím kelímkem), a speciálních vlastností vlákna je možno dosáhnout při nižších teplotách než při použití dosud známých tavenin.

Je obecně známou skutečností, že kaskádový způsob zvlákňování se obvykle provádí při vyšší teplotě než kelímkový zvlákňovací postup. Při kaskádovém postupu nemusí nutně při vzniku vláken docházet ke styku kovu nebo ostatních materiálů, ze kterých je zhotoveno zvlákňovací zařízení a kapalné taveniny. Je tomu tak proto, že tavenina, která je nalévána, nebo která je vháněna na povrch metacího kola, je v místech svého styku s tímto kolem chlazena do té míry, že v těchto místech vytváří vrstvu zchlazené pevné látky, ze které je uvolňována zvlákňovaná kapalná tavenina lnoucí na tuto pevnou vrstvu.

Taveniny používané při postupech podle tohoto vynálezu maj í v důsledku svých vlastností neobvykle nízkou tendenci ke krystalizaci. V důsledku toho dochází k vytváření velmi tenké vrstvičky pevné látky na tavenině.

• 9 ··

Tato velmi tenká vrstvička stabilizuje kaskádový zvlákňovací proces a v důsledku jejího vytvoření může docházet ke snížení tvorby broků a ke zvýšení účinnosti zvlákňovacího procesu a kvality vytvářených vláken.

Při provádění tohoto vynálezu mohou být použity foukací postupy, které jsou popsány v dokumentech EP 083 543 a DE 35,09,426. Tyto postupy se podobají postupům používaným při kelímkovém zvlákňovacím postupu v tom, že kapalná tavenina je v přímém styku s tryskou, ve které dochází k vytváření vláken a složení taveniny umožňuje práci při nižších teplotách.

Výrobkem získávaným postupem podle tohoto vynálezu je výrobek z minerálních vláken, který obsahuje maximálně 10 až 20 hmot.% broků, s výhodou maximálně 5 hmot.% broků. V tomto dokumentu se broky rozumí součásti výrobku s průměrem vyšším než 63 pm. Zvláště výhodné je, neobsahuje-li tento výrobek žádné broky. Snížení obsahu broků snižuje množství odpadu a drsnost výrobku a zvyšuje jeho stejnorodost. Měření obsahu broků je prováděno podle normy DIN 4188.

Vlákna podle tohoto vynálezu mohou mít jakýkoliv vhodný průměr a délku.

Při stanovení rychlosti rozpouštěni se podle tohoto vynálezu používá tento postup:

300 mg vzorky vláken se umístí do polyethylenových láhví obsahujících 500 ml modifikovaného Gambleho roztoku (t.j. tohoto roztoku s komplexotvornými látkami), jehož pH je upraveno buď na 7,5 nebo na 4,5. Jednou za den se pH kontroluje a v případě potřeby se upravuje přídavkem kyseliny chlorovodíkové.

Zkoušky se provádějí po dobu jednoho týdne. Láhve se umístí ve vodní lázni při 37 °C a jejich obsah se intenzivně protřepává dvakrát denně. Po uplynutí jednoho a čtyř dnů se z láhví odebírá roztok a stanovuje se v něm křemík pomocí spektrofotometru pro atomovou absorpci vyrobeného firmou Perkin-Elmer.

·· ·· ·· ·· ·· ► · · · · · ···« » · · · ·· · « ·· • ftft·· · · ·· ··· · «

Modifikovaný Gambleho roztok má toto složení:

složka obsah g/1

MgCl₂.6H₂O	0,212
NaCl	7,120
CaCl₂.2H₂0	0,029
Na2§04	0,079
Na₂HP0₄	0,148
NaHC0₃	1,950
dihydrát vinanu sodného	0,180
dihydrát citrátu sodného	0,152
90 % kyselina mléčná	0,156
glycin	0,118
pyrohroznan sodný	0,172
vodný roztok formaldehydu	1 ml

Distribuce průměrů vláken se stanovuje pro každý vzorek zvlášť měřením průměrů alespoň 200 jednotlivých vláken pomocí úsekové metody za užití rastrovacího elektronového mikroskopu nebo optického mikroskopu (zvětšení 1000 x). Z naměřených hodnot a z hustoty vláken se vypočítávají specifické povrchy vláken.

Z údajů o rozpouštění S1O2 (rozpouštění sítě) byla vypočtena specifická změna tloušťky vláken a byla stanovena rychlost rozpouštění vláken (nm/den). Výpočty byly prováděny na základě obsahu SÍO2 ve vláknech, specifického povrchu a rozpuštěného množství Si.

Při stanovení teploty spékání se podle tohoto vynálezu používá tento postup;

Vzorek minerální vlny o velikosti 5 x 5 x 7,5 cm, připravený z příslušné směsi kelímkovým způsobem, se umístí v peci vyhřáté na 700 °C. Po uplynutí 1,5 hodiny se vyhodnocují smrštění vzorku a jeho sintrování. Tento postup se opakuje vždy s teplotou vyšší o 50 °C, než byla teplota předchozí, a tím se stanoví nejvyšší teplota, při které ještě nedochází k sintrování nebo • · ·· ·· 99 • * · · · ·· · · 9 9 9

9 9 9 9 99 9 9 99

999 9 9 9 9 9 9 999 9 9

9 9 9 9 9 9 9 9

99999 99 99 99 99 k nadměrnému smršťování vzorku.

Viskozita při teplotě likvidu se vypočítává postupem popsaným v publikaci Bottinga, Veill, American Journal of Science, 272, 455 - 475 (1972).

Příklady provedení vynálezu

V následující tabulce jsou uvedena složení směsí podle tohoto vynálezu uvedena jako příklady 1 až 10.

	Příklad č.
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
SÍO2 (hmot.%)	45,5	46,2	45,8	45,4	42,4	42,7	43,4	43,2	44,8	43,3
(hmot.%)	20,9	23,6	26,0	25,3	23,8	25,5	25,6	18,2	18,6	23,8
T1O2 (hmot.%)	1,8	1,9	2,1	0,9	0,9	1,2	1,4	0,5	1,9	1,3
FeO (hmot.%)	7,3	7,5	6,3	1,9	8,7	9,6	7,2	7,1	7,2	13
CaO (hmot.%)	10,9	7,5	8,3	13,7	12,9	9,6	9,9	13,3	12	7,6
MgO (hmot.% )	5,5	5,7	6,3	4,2	4,0	3,4	4,9	5,6	6,6	3,7
(hmot.%)	7,3	6,6	4,2	8,0	6,8	7,3	6,8	11,5	7,2	5,4
KjO (hmot.%)	0,9	0,9	1,0	0,6	0,6	0,7	0,7	0,5	1,8	1,8
teplota likvidu (°C)	1192	1208	1281	1235	1207	1238	1244	1167	1205	1196
Si⁴⁺/Si⁴⁺+ Al³⁺	0,648	0,624	0,599	0,6034	0,6016	0,5869	0,5899	0,67	0,67	0,61
viskozita likvidu (Pa.s)	142,9	146,0	52,4	132,4	113,1	97,2	85,8	64,2	75,9	0,1378

Preferována jsou vlákna s obsahem AI2O3 nepřesahujícím 23,6 %.

Tavenina je s výhodou zvlákňována při teplotě alespoň o 30 °C vyšší, než je teplota likvidu, výhodněji při teplotě o 50 až 100 °C vyšší, než je teplota likvidu, případně při ještě vyšší teplotě. Tato tavenina může být přiváděna na prvé metací kolo kaskády metacích kol (obvykle 3 až 4 kola) a z těchto kol je odinršf ována ve formě vláken.

Tato nová vlákna mohou být vyráběna v jakékoliv obvyklé formě umělých minerálních vláken. Mohou být vyráběna jako volná, nespojená vlákna, obvykle je však přítomno pojivo, které slouží

99 99 99 99 99

9 · 9 9 9 9 9 9 9 9

999 9 9 99 9 9 99

999 9 9 9 9 9 9 99 9 9 9 · 9 9 9 9 9 9 9

999 99 99 9· 99 99 k obvyklému spojování a tvarování vláken. Obvykle je konečným tvarovaný výrobek ve formě desky, listu a podobně.

Výrobky podle tohoto vynálezu jsou vhodné pro jakýkoliv obvyklý účel, například jako desky, listy, trubice nebo jiné tvarované výrobky, které slouží pro tepelnou, zvukovou nebo protipožární izolaci a ochranu, nebo ve vhodné tvarové formě jako prostředky pro pěstování rostlin, případně jako volná vlákna jako plniva a pro zpevnění betonu, plastů a jiných materiálů.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Výrobek z umělých minerálních vláken, získávaných ze směsi, jejíž složení, vyjádřené ve formě hmotnostního obsahu oxidů, je » 4 4

44 44

36 až 55 9 15 až 30 9
3 až 30 9 5 až 20 9

4 až 15 9 1 až 12 9 0 až 6 % 0 až 15 9

Si0₂, ^A12°3 v O * + 4 1 poměr Si k viskozita této

CaO,

MgO,

FeO,

Na₂0 + K₂0,

Ti0₂ a jiných prvků,

Si⁺4+ Al⁺³ v této směsi je nižší než 0,67, směsi při teplotě likvidu je vyšší než 30 Pa.s

a teplota likvidu této směsi je nižší než 1300 °C, vyznač u j í c i se tím, že rychlost rozpouštění těchto minerálních vláken při pH 4,5 je alespoň 20 pm za den. 2. Výrobek podle nároku 1, v yznačující s e tím, že složení zmíněné směsi je 38 až 50 % Si0₂, 17 až 27 % ^A12°3’ 63 až 80 % sío₂ + ai₂o^ 5 až 20 % CaO, 5 až 10 % MgO, 4 až 10 % FeO, 5 až 10 % Na₂0 + K₂0, 0 až 4 % TiO₂ a 0 až 10 % j iných prvků, a tím, že teplota likvidu této směsi je 1150 až 1250 °C, a viskozita této směsi při teplotě likvidu likvidu j e 5 0 až 250 Pa.s. 3. Výrobek podle nároku 1, v yznačující s e tím, že zmíněný poměr Si⁺4 k Si⁺^+ Al⁺³ je 0,55 až 0,67.

00 00 • 0 0 0

0 0 00

000 0 0

0 0 0

00 00

0 0 • 00 * 0

00 00 0 0 0 00 0 0

0 0 0 0

00 00

4. Výrobek podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že obsahuje maximálně 10 hmot.%, s výhodou maximálně 5 hmot.% broků o velikosti 63 pm a vyšší.

5. Výrobek podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že teplota spékání zmíněných vláken je alespoň 800 °C, s výhodou alespoň 1000 °C.
6. Způsob výroby výrobku podle kteréhokoliv z předcházej ících nároků, spočívající v nalití taveniny o složení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků do zvlákňovacího kelímku opatřeného otvory v jeho bočních stěnách, ve vymršfování vláken z těchto otvorů a ve shromažďování těchto vláken.
7. Způsob výroby výrobku podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, prováděný kaskádovým zvlákňováním, vyznačující se tím, že tavenina o složení podle kteréhokoliv z předcházejících nároků je nalévána na prvé metací kolo kaskády metacích kol a je z těchto metacích kol vymršfována ve formě vláken.
8. Způsob výroby umělých minerálních vláken, spočívající v přípravě taveniny jedné nebo více směsí anorganických látek a ve vytváření vláken z některé z těchto směsi nebo z více těchto jednotlivých směsí vyznačující se tím, že se pro každou tuto směs stanoví viskozita taveniny a rychlost rozpouštění vláken při pH v rozmezí 4 až 5, že se vybere jedna z těchto směsí, která má složení, teplotu likvidu a viskožitu při teplotě likvidu uvedené v nárocích 1 až 5, ze které je možno získat vlákna s rychlostmi rozpouštěni uvedenými v kterémkoliv z předcházejících nároků, a že se tato vybraná směs použije pro výrobu umělých minerálních vláken.
9. Použití minerálních vláken podle kteréhokoliv z nároků 1 až

5 jako biologicky přijatelných umělých minerálních vláken.

ΦΦ ΦΦ ΦΦ • Φ 9 9 9 9 « • ΦΦ Φ Φ ΦΦ • · · · ΦΦ· Φ ·

ΦΦΦ φ · • 9 · Φ ·· ·· ΦΦ • Φ Φ • Φ ΦΦ
10. Balení obsahující výrobek z umělých minerálních vláken podle nároků 1 až 5, jehož součástí je označení, nebo vložený list nebo informační leták, na kterých je uvedena rozpustnost při pH 4 až 5 a/nebo v prostředí vytvářeném makrofágy v plicní tekutině.
11. Balení obsahující výrobek z umělých minerálních vláken podle nároků 1 až 5, jehož součástí je označení, nebo vložený list nebo informační leták, na kterých je uvedena rozpustnost in vivo.