CZ283414B6

CZ283414B6 - Kompozice minerálních vláken

Info

Publication number: CZ283414B6
Application number: CZ96878A
Authority: CZ
Inventors: Peter Lohe; Wolfgang Holstein; Wolfgang Schwab
Original assignee: Isover Saint-Gobain
Priority date: 1994-08-02
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 1998-04-15
Also published as: EP0721432A1; TR199500867A2; AU2885895A; SK40496A3; BR9506299A; IS4333A; NO961335D0; EP0721432B1; CZ87896A3; JPH08511763A; ATE171153T1; CN1131411A; FI961471A; ES2123997T3; NO961335L; WO1996004213A1; HRP950332A2; CA2171447A1; PL313521A1; DK0721432T3

Abstract

Biologicky degradovatelná kompozice minerálních vláken obsahuje v hmotnostních procentech: SiO.sub.2.n. 40 až 52 %, Al.sub.2.n.O.sub.3.n. 1 až 4 %, CaO 25 až 45 %, MgO 5 až 15 %, Na.sub.2.n.O 2 až 12 %, Na.sub.2.n.O a K.sub.2.n.O celkem 2 až 15 %, přičemž obsah K.sub.2.n.O je 0 až 10 %. Dále může obsahovat až 7 % BaO a až 5 % TiO.sub.2 .n. a/nebo Fe.sub.2.n.O.sub.3.n. a/nebo Mn.omikron..ŕ

Description

Kompozice minerálních vláken

Oblast techniky

Vynález se týká kompozice minerálních vláken, která je biologicky degradovatelná.

Dosavadní stav techniky

Stav techniky popisuje některé kompozice minerálních vláken, které jsou biologicky degradovatelné.

Biologická degradovatelnost kompozic minerálních vláken má velký význam, protože různé studie zdůrazňují, že u některých minerálních vláken velmi malých průměrů v rozsahu méně než 3 mikrometry vzniká podezření, že jsou karcinogenní, zatímco biologicky degradovatelná minerální vlákna karcinogennost nevykazují.

Kompozice minerálních vláken však musí být také snadno zpracovatelné známými způsoby výroby minerální vlny s malým průměrem, zejména tryskovým postupem. To znamená zejména dostatečný zpracovatelský rozsah například 80 °C a vhodnou viskozitu skleněné taveniny.

Stěžejní význam mají však také mechanické a tepelné vlastnosti minerálních vláken nebo výrobků z nich vyrobených. Minerální vlákna jsou například používána ve velkém rozsahu k izolačním účelům. Zejména pro použití v oblasti průmyslu je nutná dostatečná teplotní odolnost minerálních vláken.

Vynález vychází z toho, že je třeba vytvořit novou kompozici minerálních vláken, která je charakteristická biologickou degradovatelností, má dobrou teplotní odolnost a je snadno zpracovatelná.

Vynález se opírá o zjištění, že tento problém může být řešen kompozicí pro minerální vlákna, která v podstatě sestává z oxidu křemičitého a oxidů alkalických zemin, a také z oxidu sodného a/nebo oxidu draselného jako urychlovače tavení a značného množství oxidu hlinitého pro zvýšení teplotní odolnosti.

Ukázalo se, že takové kompozice minerálních vláken splňují kombinaci nutných vlastností, zejména biologické degradovatelností, dostatečné teplotní odolnosti pro izolační účely v průmyslu a dobrou zpracovatelnost pro výrobu minerální vlny jako takové a pro výrobky z ní. To současně znamená, že horní teplota odsklenění taveniny je s výhodou pod 1300 °C. Střední průměr vláken je s výhodou 10 mikrometrů nebo méně, a zejména mezi 2,5 a 5 mikrometry.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je kompozice minerálních vláken, která je biologicky degradovatelná, obsahující následující složky v hmotnostních procentech:

oxid křemičitý S1O2 oxid hlinitý AI2O3 oxid vápenatý CaO oxid hořečnatý MgO oxid sodný Na₂O oxid sodný Na₂O a/nebo oxid draselný K₂O

- 1 40 až méně než 52 % až méně než 4 % víc než 25 a až 45 % 5 až 15% až 12 % až 15%, přičemž obsah oxidu draselného K₂O je v rozsahu 0 až 10 hmotnostních procent.

Je výhodné, že kompozice dále obsahuje alespoň jednu z následujících složek v hmotnostních procentech:

oxid bamatý BaO až 7 % oxid titaničitý TiO₂ a/nebo oxid železitý Fe₂O₃ a/nebo oxid manganatý MnO v celkovém množství až 5 %.

Kompozice minerálních vláken podle vynálezu lze zejména snadno táhnout tryskovým postupem, tj. získá se jemná minerální vlna o malé hmotnosti.

Získaná vlákna mají dobrou teplotní odolnost alespoň 730 °C.

Minerální vlákna vykazují biologickou degradovatelnost.

Přídavek oxidu sodného a/nebo oxidu draselného snižuje teplotu tavení, tím zlepšuje zpracovatelnost tavícího procesu. Obsahuje-li kompozice minerální vlny sodík, je výhodné použít až 35 % zlomkového odpadního skla.

Kompozice minerálních vláken podle vynálezu mohou být s výhodou taveny při teplotách tavení 1350 až 1450 °C v tavných komorách vytápěných fosilními palivy, zejména zemním plynem. Takové tavné komory mohou vyrábět homogenní taveninu, která je předpokladem pro stálou kvalitu výrobků. Homogenita taveniny skla také usnadňuje reprodukovatelnost procesu výroby vláken, a tím i tepelných a mechanických vlastností výrobků. Kromě toho, stálé chemické složení takto vyrobené minerální vlny vede ke kontrolovatelné biologické degradovatelnosti.

Zejména přídavek oxidu hlinitého zvyšuje teplotní odolnost minerální vlny.

Kompozice minerálních vláken podle vynálezu mají s výhodou následující složky v hmotnostních procentech:

SiO₂

A1₂O₃

CaO

MgO

Na₂O

K₂O

Na₂O a/nebo K₂O až 52 % až méně než 4 %

25,5 až 40 % až 15 % až 8 % až 7 % až 10 %, přičemž mohou dále obsahovat následující složky v hmotnostních procentech:

BaO až 5 %

TiO₂ a/nebo Fe₂O₃ a/nebo MnO v celkovém množství až 3 %.

Obsah oxidu křemičitého v rozsahu 40 až 51,5 hmotnostních procent je zvlášť výhodný.

Co se týče alkalických oxidů, výhodný rozsah je 5 až 8 hmotnostních procent. Oxid hlinitý je s výhodou přítomen v rozsahu mezi 3 a 4 hmotnostními procenty. Oxid bamatý, který může být použit místo oxidu draselného nebo oxidu hořečnatého, je přítomen v množství až do 7 hmotnostních procent, s výhodou do 5 hmotnostních procent, zejména v rozsahu 0,5 až 3 hmotnostní procenta.

Oxid sodný je s výhodou přítomen v množství více než 2 hmotnostní procenta.

-2CZ 283414 B6

Obsah oxidu hlinitého mezi 1 a 2 hmotnostními procenty, zejména 1,5 hmotnostního procenta, je také zvláště výhodný.

Obsah železa je s výhodou 0,5 až 2 hmotnostní procenta.

Pro stanovení biologické degradovatelnosti byl použit standardní práškový test Německé sklářské společnosti. Je to snadno proveditelná metoda a poskytuje dostatečné ohodnocení biologické degradovatelnosti, když se používá se simulovanou fyziologickou plicní tekutinou při 37 °C. Tato metoda je popsána v publikaci L. Springler, Laboratorní kniha pro sklářský průmysl, 3. vydání, 1950, Halle/S: nakladatelství S. Knapp.

Teplotní chování minerálních vláken bylo určeno švédskou metodou. Při této metodě se používá silitová troubová pec s horizontální pracovní troubou otevřenou na obou stranách, o délce 350 mm a vnitřním průměru 27 mm. Ve středu pece je malá keramická nosná destička (30 x 20 x 3 mm) pro držení zkušebního vzorku. Zkušební vzorek má rozměry 12x 12x 12 mm nebo 12 mm φ x 12 mm výška. Objemová hustota je normálně 100 kg/m³. Nárůst teploty je 5 K/min. Změna výšky zkušebního vzorkuje určována kontinuálně čtecí optikou.

Vynález bude dále podrobněji popsán s odkazy na příklady.

Přehled obrázků na výkrese

Na obrázku je znázorněno teplotní chování vláken.

Příklady provedení

Příklad 1

Byla vyráběna minerální vlna s následujícím složením ve hmotnostních procentech:

SiCL

A1₂Ó₃

Fe₂O₃

CaO

MgO

Na₂O

K₂Č)

50,6 % 3%

0,3 % %

10%

5%

0,1 %

Kompozice je dobře zpracovatelná do minerálních vláken se středním průměrem 2,0 až 10 mikrometrů tryskovým postupem při teplotě tažení mezi 1300 a 1400 °C.

Zkoušky podle standardního práškového textu Německé sklářské společnosti poskytly hodnotu 40 mg/kg, a tím hodnotu vysoké biologické degradovatelnosti.

Určení teplotního chování švédskou metodou stanovilo teplotní odolnost při 5 % redukci výšky 735 °C, což je jasně patrné na odpovídajícím diagramu znázorněném jako příklad na jediném výkresu.

Příklad 2

SiO₂A1₂O₃CaO MgO Na₂O

46,5 %

3,5 % 35% 10%

5%.

Kompozice je také dobře zpracovatelná do minerálních vláken se středním průměrem 2,0 až 10 mikrometrů tryskovým postupem při teplotě tažení mezi 1300 a 1400 °C.

Zkoušky podle standardního práškového textu Německé sklářské společnosti poskytly hodnotu 35 mg/kg, a tím hodnotu vysoké biologické degradovatelnosti.

Určení teplotního chování švédskou metodou stanovilo teplotní odolnost při 5 % snížení ve výši 800 °C.

Tento příklad ukazuje, že sklo s vysokým obsahem oxidu hlinitého má výbornou teplotní odolnost, což je zase kriteriem ohnivzdomosti výrobků.

Příklad 3

SiO₂

A1₂O₃

Fe₂O₃CaO MgO

Na₂O

K₂O BaO

50%

2,8 %

0,9 %

25,6 %

9,7 %

4,9 %

1,0%

4,9 %.

Kompozice je dobře zpracovatelná do minerálních vláken se středním průměrem 2,5 až 10 mikrometrů tryskovým postupem při teplotě tažení mezi 1300 a 1400 °C.

Příklad 4

SiO₂

A1₂O₃

Fe₂O₃

CaO

MgO

Na₂O

K₂O

BaO %

2,6 %

1,1 % 27,9 % 10,4%

3,2 %

0,6 %

3,1 %.

-4CZ 283414 B6

Příklad 5

SiO₂

A1₂O₃

Fe₂O₃CaO MgO

Na₂O

K₂O BaO

50,9 %

2,6 %

1,1 % 30% 10,4 %

2,2 %

1,6%

1,1 %.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Kompozice minerálních vláken, která je biologicky degradovatelná, vyznačující se t í m , že obsahuje následující složky v hmotnostních procentech:

SiO₂

A1₂O₃

CaO

MgO

Na₂O

Na₂O a K₂O celkem

40 až méně než 52 %

1 až méně než 4 % víc než 25 a až 45 % 5 až 15 %
2 až 12 %

2 až 15%, přičemž obsah K₂O je v rozsahu 0 až 10 hmotnostních procent.

2. Kompozice minerálních vláken podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje alespoň jednu z následujících složek v hmotnostních procentech:

BaO až 7%

TiO₂ a/nebo Fe₂O₃ a /nebo MnO v celkovém množství až 5 %.

-5CZ 283414 B6
3. Kompozice minerálních vláken podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že obsahuje následující složky v hmotnostních procentech:

SiO₂

A1₂O₃

CaO

MgO

Na₂O

K₂O

Na₂O a K₂O celkem

40 až 51,5%

2 až méně než 4 %

25, 5 až 40%

8 až 15%

3 až 8 %

2 až 7 %

5 až 10%.
4. Kompozice minerálních vláken podle nároku 3, vyznačující se tím, že dále obsahuje následující složky v hmotnostních procentech:

BaO až 5%

TiO₂ a/nebo Fe₂O₃ a/nebo MnO v celkovém množství až 3 %.
5. Kompozice minerálních vláken podle kteréhokoliv z nároků laž4, vyznačující se t í m , že obsahuje alkalické oxidy v množství 5 až 8 hmotnostních procent.
6. Kompozice minerálních vláken podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se t í m , že obsahuje oxid hlinitý v rozsahu 3 až 4 hmotnostní procenta.
7. Kompozice minerálních vláken podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje oxid hlinitý v rozsahu 1 až 2 hmotnostní procenta, například 1,5 hmotnostního procenta.
8. Kompozice minerálních vláken podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7, vyznačující se t í m , že obsahuje železo v rozsahu 0,5 až 2,5 hmotnostních procent.
9. Kompozice minerálních vláken podle kteréhokoliv z nároků 1 až 8, vyznačující se t í m , že obsahuje oxid bamatý až do 5 hmotnostních procent, například v rozsahu 0,5 až 4 hmotnostní procenta, s výhodou 0,5 až 3 hmotnostní procenta.
10. Kompozice minerálních vláken podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6 nebo 7až9, vyznačující se tím, že obsahuje následující složky v hmotnostních procentech:

SiO₂

A1₂O₃

Fe₂O₃

CaO

MgO

Na₂O

K₂Ó

51 % 3%

0,3 % 31 % 10%

5 %

0,1 %
11. Kompozice minerálních vláken podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6 nebo 7až9, vyznačující se tím, že obsahuje v hmotnostních procentech:

SiO₂

A1₂Ó₃

CaO

MgO

Na₂O

46,5 %

3,5 % 35% 10%

5%.

-6CZ 283414 B6
12. Kompozice minerálních vláken podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6 nebo 7až9, vyznačující se tím, že obsahuje následující složky v hmotnostních procentech:

SiO₂

5 A1₂O₃

Fe₂O₃CaO MgO Na₂O 10 K₂O

BaO

50%

2,8 %

0,9 %

25,6 %

9,7 %

4,9 %

1,0%

4,9 %.
13. Kompozice minerálních vláken podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6 nebo 7až9, vyznačující se t í m , že obsahuje následující složky v hmotnostních procentech:

SiO₂

A1₂O₃

Fe₂O₃CaO MgO

Na₂O

K₂O BaO

51 %

2,6 %

1,1 %

27,9 %

10,4%

3,2 %

0,6 %

3,1 %.
14. Kompozice minerálních vláken podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6 nebo 7až9, vyznačující se tím, že obsahuje následující složky v hmotnostních procentech:

SiO₂

Al₂o₃

30 Fe₂O

CaO

MgO

Na₂O

K₂O

35 BaO

50,9 %

2,6 %

1,1 % 30% 10,4%

2,2 %

1,6%

1,1 %.
15. Kompozice minerálních vláken podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že obsahuje až do 35 hmotnostních procent zlomkového odpadního skla.