CZ290204B6 - Minerální vlákno - Google Patents

Abstract

Miner ln vl kno s n zk²m obsahem eleza, kter m vysokou tepelnou odolnost, obsahuje v % hmotnostn ch Si.sub.2.n.O 35-45 %, Al.sub.2.n.O.sub.3.n. 18-25 %, TiO.sub.2.n. 0-3 %, MgO 12-30 %, CaO 10-20 %, Na.sub.2.n.O+K.sub.2.n.O 0-3 %, /Fe.sub.2.n.O+FeO/ 0-3 %, B.sub.2.n.O.sub.3.n. 0-3 %, P.sub.2.n.O.sub.5.n. 0-4 %, jin 0-3 %, p°i em sou et FeO+MgO.>=.15 %.\

Description

Vynález se týká zvláknitelných minerálních směsí a z nich vyráběných minerálních vláken, která mají vysokou tepelnou odolnost.

Dosavadní stav techniky

Minerální vlákna vyráběná tavením a odstřeďováním minerálních surovin, například hornin nebo strusek, se ve velkém měřítku používají k výrobě rohoží a pokrývek z minerálních vláken, které jsou vhodné pro použití jako tepelné a zvukové izolanty ve stavebnictví. Kromě výroby rohoží, které vykazují dobré tepelné a zvukové izolační vlastnosti, začíná se věnovat více pozornosti i hygienickým vlastnostem těchto rohoží.

Na trhuje k dispozici mnoho izolačních výrobků s různými tepelnými izolačními vlastnostmi, ale i s různým stupněm odolnosti vůči teplu. Výrobky z minerálních vláken, které vykazují tepelnou odolnost jsou takovými výrobky, které mohou odolávat zvýšené teplotě po delší dobu, aniž by ve větší míře změnily tvar nebo rozměr. Takové výrobky jsou z hlediska ochrany proti ohni velmi atraktivní.

Běžná skleněná vlákna jsou odolná proti teplotě dosahující hodnoty až 550 °C, zatímco odolnost běžné skalní vlny je lepší a dosahuje hodnoty až 700 °C. Zájem je o výrobky s ještě s větší tepelnou odolností dosahující hodnoty 1100 až 1200 °C. Takové výrobky jsou již na trhu k dispozici.

Výrobky z vláken s vysokou tepelnou odolností obsahují jako hlavní složku oxid křemičitý S1O2, oxid hlinitý A1₂O₃, a kromě toho i oxidy alkalických zemin, například oxid vápenatý CaO, oxid hořečnatý MgO. Kromě toho mohou vlákna obsahovat různá množství jiných oxidů, například titaničitého TiO₂, manganatého MnO, boritého B₂O₃, zirkoničitého ZrO₂, chromitého Cr₂O₃, alkalické oxidy, oxid sodný a oxid draselný, Na₂O a K2O a různé kontaminanty. Příklady relevantního dosavadního stavu jsou uvedeny v US 4 461 840 a DE OS 1 496 662. Podle posledně zmiňované publikace lze získat velmi dobrou kompozici, jestliže roztavená surovina obsahuje přibližně 4 až 12 % oxidů železa. V minerální tavenině jsou oxidy železa přítomné ve formě dvojmocného železa (75 až 90 %) a v menším měřítku jako trojmocné železo (25 až 10%). Obsah železa v minerální tavenině je důsledkem skutečnosti, že mnoho ekonomicky atraktivních surovin obsahuje železo v menším či větším množství. Přítomnost dvojmocného železa má příznivý vliv na tepelnou odolnost vlákna. V nedávné době se zcela vážně začala věnovat pozornost možnému toxickému vlivu železa v minerálních vláknech, zvláště ve vláknech, která kromě tepelné odolnosti vykazují i vysokou rozpustnost v biologických kapalinách.

Z důvodu toxického rizika se ukazuje potřeba minimalizovat v minerálních vláknech celkový obsah železa, což na druhé straně vede ke zhoršení odolnosti vůči teplu.

Podstata vynálezu

Podle tohoto vynálezu se problém poklesu odolnosti vůči teplu, při použití malého množství železa, vyřešil v kompozici minerálního vlákna, která obsahuje jako hlavní oxidy oxid křemičitý, oxid hlinitý a oxid vápenatý. Problém se vyřešil kompenzací nepřítomnosti, nebo malého množství dvojmocného železa, přidáním oxidu hořečnatého v takovém množství, při kterém celkové množství MgO a FeO představuje alespoň 15 % hmotnosti. Touto cestou se získá kompozice minerálního vlákna, která je odolná vůči teplu a přitom má malou toxicitu.

-1 CZ 290204 B6

Vynález se zvláště týká minerálních vláken, která mají následující složení vyjádřené v % hmotnosti.

SiO2	35 až 45
A12O3	18 až 25
TiO2	Oaž 3
MgO	12 až 20
CaO	10 až 20
Na2O + K2O	0 až 3
(Fe2O + FeO)	0 až 3
b2o3	0 až 3
P2O5	0 až 4
jiné	0 až 3

přičemž součet FeO + MgO > 15 % hmotnosti.

Uvedený výraz Jiné“ zahrnuje takové možné znečišťující látky, které nemají na vlastnosti vyráběného vlákna podstatný význam.

Je známo, že obsah oxidu hliníku v rozmezí 0 až 15 % je přímo úměrný stabilitě vlákna v biologických roztocích, přičemž platí, že čím je obsah oxidu hliníku v kompozici větší, tím je výrobek stabilnější nebo méně rozpustný. Při větším množství dochází k obrácenému stavu, takže platí, že rozpustnost vlákna se zvyšuje s obsahem oxidu hliníku v kompozici. Podle tohoto vynálezu bylo vyrobeno vlákno s dobrou tepelnou odolností, s nízkou toxicitou a vysokou rozpustností v biologických roztocích.

Přednost se dává tomu, aby kompozice obsahovala v podstatě stejné množství MgO a CaO. Podle dalšího provedení, kterému se dává přednost, je součet FeO + MgO + CaO < 32 % hmotnosti.

Podle provedení, kterému se dává přednost, se vynález týká vlákna, které má následující složení v % hmotnosti:

SiO2	38 až 42
A12O3	18 až 22
TiO2	1 až 3
MgO	14 až 18
CaO	14 až 18
Na2O + K2O	0 až 2
(Fe2O + FeO)	1 až 3
b2o3	1 až 2
p2o5	1 až 2
jiné	0 až 2

-2CZ 290204 B6

Podle velmi specifického provedení se vynález týká vlákna, které obsahuje

SiO2	38
A12O3	20
TiO2	2
MgO	15
CaO	15
Na2O + K2O	1
(Fe2O + FeO)	3
B2O3	2
p2o5	2
jiné	2

Minerální kompozice se vyrábí běžným způsobem míšením vhodné suroviny, například kamene, písku dolomitu, apatitu, olivínu, skla a různých strusek a jiných vhodných materiálů, a to ve vhodných poměrech. Podle provedení vynálezu, kterému se dává přednost, je dominantním materiálem vysokopecní struska, která sama o sobě neobsahuje železo. Žádoucího zvýšení obsahu oxidu hliníku lze dosáhnout přidáním vhodné suroviny s obsahem hliníku, například bauxitu, a to ve vhodném množství. Minerální vlákna se vyrábí z kompozice obvyklým způsobem, například metodou stupňovitého odstřeďování.

Následující příklad popisuje vynález, aniž by byl tímto příkladem omezen.

Příklad provedení vynálezu

Do kupolové pece se přidaly následující komponenty indikované v tabulce, přičemž množství jsou uvedena v % hmotnosti.

	Kale, bauxit	Křemičitý písek	Struska	Apatit	Olivínový písek
Množství složka	20,0	14,0	33,0	5,0	28,0
SiO2	5,0	99,1	36,0	3,2	42,0
A12O3	86,5	0,6	9,0	0,3	0,5
TiO2	4,0	0,0	1,0	0,0	0,0
MgO	0,0	0,0	10,2	0,5	49,3
CaO	0,0	0,0	37,8	50,8	0,0
Na2O
+ K2O	0,3	0,1	1,1	0,0	0,0
železo	1,9	0,1	0,3	0,8	7,1
B2O3	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0
P2OS	0,2	0,0	0,0	33,0	0,0
jiné	0,0	0,1	1,1	8,3	1,1

Z taveniny získaná vlákna se vyrábí obvyklým způsobem stupňovitým odstřeďováním, přičemž vlákna se shromažďují na dopravníku, kde se vyrábí rohož z minerálních vláken. Minerální vlákna mají následující složení.

Claims (5)

1. Minerální vlákno, v y z n a č u j í c í se t í m , že má následující složení v % hmotnosti:

SiO₂ 35 až 45 A1₂O₃ 18 až 25 TiO₂ 0 až 3 MgO 12 až 20 CaO 10 až 20 Na₂O + K₂O 0 až 3 (Fe₂O + FeO) 0 až 3 B₂O₃ 0 až 3 p₂0₅ 0 až 4 jiné 0 až 3

přičemž součet FeO + MgO > 15 % hmotn.

2. Minerální vlákno podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje v podstatě stejné množství MgO a CaO.

3. Minerální vlákno podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že FeO + MgO + CaO < 32 % hmotnosti.

4. Minerální vlákno podle nároku 1, 2 nebo 3, vy z n ač uj í c í se tí m , že má následující složení v % hmotnosti:

SiO₂ 38 až 42 A1₂O₃ 18 až 22 TiO₂ 1 až 3 MgO Maž 18 CaO 14 až 18 Na₂O + K₂O 0 až 2 (Fe₂O + FeO) 1 až 3 B₂O₃ 1 až 2 P2O5 1 až 2 jiné Oaž 2

přičemž FeO + MgO > 15 % hmotnosti.

-4CZ 290204 B6

5. Minerální vlákno podle nároku 4, vy zn ač u j í cí se t í m , že má následující složení v % hmotnosti:

SiO₂38

A1₂O₃20

TiO₂2

MgO15

CaO15

Na₂O + K₂O1 (Fe₂O + FeO)3

B₂O₃2

P₂O₅2 jiné2.