CZ278250B6 - Product made of mineral wool - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká výrobku z minerální vlny, sestávajícího v podstatě z’ minerálních vláken, zejména z minerální vlny, a pojivá, které je tepelným zpracováním vytvrditelné.

Pod pojmem výrobek z minerální vlny se rozumí především srolovatelné izolační plsti, izolační desky, izolační rohože, lamelové rohože a další tvarovaná tělesa, zejména všechna tělesa, která jsou podrobována stálému nebo střídavému tepelnému zatížení, jako jsou například izolační materiály u topení nebo kamen jakéhokoli druhu.

Dosavadní stav techniky

Výroba izolačních materiálů z minerální vlny se provádí rozvlákňováním silikátové taveniny. Průměr sklovitě ztuhlých minerálních vláken činí přibližně 1 až asi 10 μιη při středních hodnotách od 4 do 5 μιη.

Jako pojivo se pro izolační materiály z minerální vlny osvědčily vodné roztoky fenolformaIdehydových a močovinoformaldehydových pryskyřic. Pryskyřice, nacházející se v časném stadiu polykondenzační reakce, jsou prakticky rozpustné ve vodě, a proto se při vnesení do proudu vláken vysoce dispergují, takže na velmi jemných minerálních vláknech tvoří velmi tenké povlaky, přičemž tyto povlaky se v místech vzájemného doteku bodovitě spojí. Obsah pojivá v izolačních materiálech činí méně než 8 % hmotnosti. K pojivu patří ještě tak zvané mastící přípravky pro hydrofobaci a zvýšení drsnosti. Tyto mastící přípravky sestávají z emulzí. oleje ve vodě, minerálních olejů, silikonových olejů, silikonových pryskyřic a jejich modifikací.

Použitím vodného média pro dispergování fenolformaldehydové pryskyřice se jednak zabrání tvorbě emisí a za určitých okolností tvorbě organického rozpouštědla, škodícího okolnímu prostředí, ale co je pro technologii ještě podstatnější je, že rychlost ochlazování vláken se urychlí tak, že vlákna s jistotou sklovitě ztuhnou, a že konečně teploty jsou tak nízké, že nedojde k předtvrzení filmu nebo kapiček pojivá na vláknech v tak zvané sběrně komoře. Při tomto způsobu se musí jednotlivá minerální vlákna zachycovat ve sběrných komorách. Potom se rozvrstvují na požadovanou tloušťku a ve stálém proudu vláken se přivádějí do vytvrzovací pece. Teprve ve vytvrzovací peci se předem stanoveným odstupem přítlačných pásů a předem stanovenou hustotou proudu vláken vytvoří odpovídající hustota, tloušťka a struktura pozdějšího izolačního materiálu. Horkým vzduchem se modifikovaná fenolová pryskyřice vytvrdí při teplotách mezi 250 ’C a 300 C irreverzibilně do teplem vytvrditelné pryskyřice.

Podstatnou nevýhodou organické fenolformaldehydové a močovino forma ldehydové pryskyřice je, že se při vyšších teplotách rozloží. Přitom se vytvářejí páchnoucí plyny, které za určitých okolností jsou škodlivé pro zdraví. Tepelná odolnost pojivá leží řádově mezi. 250 až 325 ’C a tudíž hluboko pod bodem tavení

-1CZ 278250 B6 vláken, který u vláken roztavených ze surovin, jako je diabaš nebo čedič, činí více než 1000 ’C.

Nechyběly ani pokusy nahradit organické pojivo anorganickým pojivém. Tak jsou známy pokusy použití vodního skla pro spojení tělesa s vláknem. To platí zejména pro výrobu vláknitých těles. K tomu se hodí i jílové minerály. Vlákna se mohou i procesem ze sólu na gel spojovat například se sloučeninami sodíku, bóru a křemíku. Tato vazba, neboli spojení je však ve všech případech poměrně křehká. Navíc je zapotřebí velkého množství pojivá. Technika, která ' je v průmyslu minerálních vláken obvyklá, není přitom použitelná. Izolační materiály takto vyrobené však nemají pro četné případy použití až do rozsahu hustoty 200 kg/m³ potřebnou ohebnost a známou pružnost vláknitých izolačních materiálů. Tato vlastnost je však nezbytná.

Dále je známé, že v binárním systému AI2O3-P2O5 je aluminiummetafosfát dobrým tvořičem skla. Složení s vyššími obsahy oxidu hliníku, jako je například ALPOH₄ nepřicházejí ze zkušenosti v úvahu, protože ztuhnou krystalicky a vzhledem k velmi rozdílným koeficientům roztažnosti pojivá a skla vláken se od sebe rozpojí a netvoří požadovanou vazbu. To je případ i dalších krystalicky tuhnoucích materiálů.

Kromě toho existují řetězovitě vytvořené polyfosfáty, jako je například hydrofosforečnan sodný, který může vytvářet pouze sklo rozpustné vodou, což v případě použití nezaručuje potřebnou trvalou vazbu.

Úkolem vynálezu je vytvořit výrobek z minerální vlny, který je při zachování běžných pevnostních vlastností tepelně vysoce zatížitelný a u něhož se netvoří žádné páchnoucí nebo zdraví škodlivé plyny.

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje výrobek z minerální vlny, sestávající v podstatě z minerálních vláken, zejména minerální vlny, a pojivá, které je tepelným zpracováním vytvrditelné, podle vynálezu, jehož podstatou je, že jako pojivo je použit aluminiummetafosfát AI (^03)3, dispergovaný ve vodě. Tímto způsobem vznikne podstatná výhoda v tom, že výrobky z minerální vlny, respektive izolační materiály z minerální vlny je možno tepelně zpracovat nebo zatížit až do bodu měknutí minerálních vláken, přičemž nevznikají žádné škodlivé plyny. Další výhoda spočívá v tom, že vznikne dobrá a trvalá vazba mezi pojivém a minerálními vlákny. To je způsobeno tím, že kyselina metafosforečná tvoří prstencovité molekuly rozdílné velikosti. Protože běžné pevnostní vlastnosti zůstávají zachovány, je možno výrobek z minerální vlny zpracovat do srolovatelných izolačních plstí, izolačních desek, izolačních rohoží, lamelových rohoží a do libovolného druhu dalších vláknitých těles.

S výhodou činí podíl metafosforečnanu hlinitého (aluminiummetafosfátu) přibližně 3 až 20 % hmotnosti, s výhodou 7 až 12 % hmotnosti, vztaženo na celkovou hmotnost.

-2CZ 278250 B6

V praxi může být metafosforečnan hlinitý vyroben jako mikroskopický prášek, který se potom disperguje ve vodě a nastříkává v rovnoměrné, jemně, rozptýlené formě na horká, právě vyrobená minerální vlákna.

Stanovený úkol se podle vynálezu řeší alternativně i tím, že jako pojivo je použit fosforečnan monohlinitý A1(H₂PO₄)₃ rozpustný ve vodě.

Označení fosforečnan monohlinitý je nutno chápat v tomto případě jako souhrnný pojem. V literatuře se používá i všeobecné označení hydrogenfosforečnan hlinitý nebo dihydrogenfosforečnan hlinitý. V rámci vynálezu může být použit jako pojivo i ve zvláštní formě, totiž jako trihydrát fosforečnanu monohlinitého A1(PO₃)₃.3H₂O nebo jako dihydrogenfosforečnan hlinitý s chemickým vzorcem A1(H₂PO₄)₃.3H₂O.

Tepelným zpracováním vláken při teplotě nad 250 °C se A1H₂P₃O_1q a při dalším zvýšení impregnovaných popsanými pojivý vytvoří kyselý trifosforečnan teploty nad 500 ’C, zejména na

600 ’C, se přemění pojivo v dlouhořetězový polyfosforečnan hlinitý a cyklický tetrafosforečnan hlinitý. Rozdílný stupeň zpracování, podmíněný teplotou, pojivá se používá cíleně k tomu, aby se vyrobilo pružné pojivo s malým obsahem prachu pro izolaci periodicky provozovaných, tepelné vysoce zatížených zařízení, jako jsou kamna apod. Použitím v těchto zařízeních se pojivo v tepelně vysoce zatížených oblastech izolace přemění již na irreverzibilně vodou nerozpustné polyfosforečnany, popřípadě tetrametafosforečnany. Ve vnější oblasti příslušného zařízení, která je tepelně zatížena méně, zůstává pojivo v reverzibilním stavu. V důsledku toho zůstává výrobek z minerální vlny i s vazbou, kterou obsahuje vlivem pojivá, vysloveně pružný a ohebný. Další výhoda tohoto reverzibilního stavu je, že pojivo, například při možné odstávce zařízení umožní, aby výrobek z minerální vlny přijmul vlhkost z vnějšího vzduchu, takže tím je i vazba prachu výrobku z minerální vlny příznivě ovlivňována.

Pro další případy použití je v praxi rovněž výhodné, když se pojivo již v průběhu procesu výroby výrobku z minerální vlny zavede do požadovaného stupně přeměny , tím, že cesta izolačního materiálu z minerální vlny se vede pecí, která je nastavena na příslušnou teplotu.

Co bylo objasněno již pro metafosforečnan hlinitý, platí i pro předtím objasněnou skupinu monofosforečnanů hlinitých. Existuje totiž i zde ta výhoda, že výrobky z minerální vlny, popřípadě izolační materiály z minerální vlny mohou být tepelně zpracovány až do bodu měknutí minerálních vláken, aniž by se tepelným štěpením, například organických substancí, tvořily š>pdlivé nebo nepříjemně páchnoucí plyny.

Dále budou objasněna ještě další výhodná provedení vynálezu. S výhodou mohou být přidávány i zhušťovací prostředky, jako polysacharidy, karbooxylmethylcelulosa, polyvinylalkohol nebo směs fenolformaldehydové a močovinoformaldehydové pryskyřice.

-3CZ 278250 B6

Pro použití vynálezu jsou jako minerální vlákna vhodná především málo alkalická vlákna, jako je minerální vata.

Podle dalšího vylepšení vynálezu se navíc přidává mastící přípravek, jako je minerální olej nebo emulze oleje ve vodě, v nej jemnějším rozptýlení.

A konečně se podle dalšího provedení vynálezu do dále zapojeného agregátu přidávají impregnační prostředky, důležité zejména z hlediska účelu použití, do výrobku z minerální vlny nebo izolačního materiálu z minerální vlny, ve formě aerosolu nebo páry.

Příklady provedení vynálezu

Metafosforečnan hlinitý, dispergovaný ve vodě a modifikovaný různými plastickými hmotami, nebo monofosforečnan hlinitý, rozpuštěný ve vodě se samotné nebo spolu s mastícími přípravky, jako jsou, například minerální oleje, emulze oleje ve vodě, v nejjemnějším rozptýlení nastříkávají na vlákna. Přitom použité přísady plastických materiálů ve spojení s přirozeným obsahem hydrátů metafosforečnanu hlinitého nebo monofosforečnanu hlinitého způsobují nejprve dostatečné přilnutí filmu nebo kapiček pojivá na vlákna. Současně reaktivita pojivá zůstává zachována. To je elementární předpoklad k tomu, aby se vlákna impregnovaná tímto způsobem, normálně nahromadila a obvyklým způsobem přiváděla do vytvrzovací pece. Vhodným odstupem přítlačného pásu nebo přítlačných válečků od sebe a vhodným nastavením doby prodlevy, jakož i hustoty proudu vláken, může být stanovena tloušťka, hustota, orientace, tedy struktura výrobku nebo izolačního materiálu z minerální vlny.

Proudem horkého vzduchu o teplotě mezi 250 °C a 500 ’C s výhodou 275 °C až 350 °C, se odstraní jak přítomná vlhkost, tak i podíl plastických materiálů. Tvoří se požadovaná vazba fosforečnanového skla jak s výhodou s málo alkalickými minerálními vlákny, tak i mezi sebou navzájem. Vzhledem k tomu, že koeficienty roztažnosti fosfátového skla a skla vláken jsou velmi podobné, vzniklá vazba je velmi trvalá.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Výrobek z minerální vlny, sestávající v podstatě z minerálních vláken, zejména z minerální vaty, a pojivá, které je tepelným zpracováním vytvrditelné, vyznačující se tím, že jako pojivo je použit metafosforečnan hlinitý Α1(Ρ0₃)_Ί, dispergovaný ve vodě.
2. 2. Výrobek, z minerální vlny podle nároku 1, vyznačující se tím, že podíl metafosforečnanu hlinitého činí zhruba 3 až 20 % hmotnosti, s výhodou 7 až 12 % hmotnosti, vztaženo na celkovou hmotnost.
3. 3. Výrobek z minerální vlny, sestávající v podstatě z minerálních vláken, zejména z minerální vaty, a pojivá, které je tepelným zpracováním vytvrditelné, vyznačující se tím, že jako pojivo je použit monofosforečnan hlinitý Α1(Η₉ΡΟ_Δ) , rozpuštěný ve vodě.
4. 4. Výrobek z minerální vlny podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že je přidáno zhušťovadlo, jako polysacharidy, karbooxylmethylcelulosa, polyvinylalkohol nebo směs fenolformaldehydové a močovinoformaldehydové pryskyřice.
5. 5. Výrobek z minerální vlny podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že jako minerální vlákna jsou použita málo alkalická vlákna, jako je minerální vata.
6. 6. Výrobek z minerální vlny podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující s tím, že navíc je použit mastící prostředek, jako minerální olej nebo emulze oleje ve vodě, v nej jemnějším roztýlení.
7. 7. Výrobek z minerální vlny podle jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že navíc je přidán impregnační prostředek v aerosolové nebo parní fázi.
8. 8. Výrobek z minerální vlny podle nároku 3, vyznačující s tím, že podíl monofosforečnanu hlinitého činí zhruba 3 až 20 % hmotnosti, vztaženo na celkovou hmotnost.