DE19503168A1 - Biodegradable mineral fibre for thermal insulation - Google Patents

Biodegradable mineral fibre for thermal insulation

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DE19503168A1 DE1995103168 DE19503168A DE19503168A1 DE 19503168 A1 DE19503168 A1 DE 19503168A1 DE 1995103168 DE1995103168 DE 1995103168 DE 19503168 A DE19503168 A DE 19503168A DE 19503168 A1 DE19503168 A1 DE 19503168A1
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Abstract

A biologically-degradable mineral fibre contains (wt.%): 40-52 silica, under 4 alumina, 25-45 calcium oxide, 5-15 magnesia, 0-7 barium oxide, 2-12 sodium oxide, 0-10 potassium oxide, where sodium and potassium oxides together 2-15, and 0-5 TiO2+Fe2O3+MnO.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mineralfaserzusam­ mensetzung, die biologisch abbaubar ist.The invention relates to a mineral fiber Zusam composition that is biodegradable.

Es sind im Stande der Technik einige Mineralfaserzu­ sammensetzungen beschrieben, von denen angegeben wird, daß sie biologisch abbaubar seien.There are some mineral fibers in the art described in which it is stated that that they are biodegradable.

Die biologische Abbaubarkeit von Mineralfaserzusammen­ setzungen ist insofern von großer Bedeutung, weil ver­ schiedene Untersuchungen darauf hinweisen, daß Mine­ ralfasern mit sehr kleinen Durchmessern im Bereich von kleiner 3 µm im Verdacht stehen, kanzerogen zu sein, biologisch abbaubare Mineralfasern solcher Dimensionen aber keine Kanzerogenität zeigen.The biodegradability of mineral fiber together is of great importance because ver various investigations indicate that mine ral fibers with very small diameters in the range of less than 3 μm are suspected of being carcinogenic, biodegradable mineral fibers of such dimensions but show no carcinogenicity.

Die Mineralfaserzusammensetzungen müssen jedoch auch eine gute Verarbeitbarkeit nach bekannten Verfahren zu Herstellungen von Mineralwolle mit kleinem Durchmes­ ser, insbesondere nach dem Düsenblasverfahren, aufwei­ sen. Dies bedeutet insbesondere einen ausreichenden Verarbeitungsbereich von beispielsweise 80°C und ge­ eignete Viskosität der Glasschmelze.However, the mineral fiber compositions must also good processability according to known methods Preparations of mineral wool with a small diameter in particular after the jet-blowing process  sen. This means in particular a sufficient Processing range of, for example, 80 ° C and ge suitable viscosity of the molten glass.

Ferner sind auch die mechanischen und thermischen Ei­ genschaften der Mineralfasern bzw. der daraus her­ gestellten Produkte von ausschlaggebender Bedeutung. Mineralfasern werden beispielsweise in großem Umfang zu Dämmzwecken eingesetzt. Insbesondere für die Ver­ wendung im Industriesektor ist eine ausreichende Tem­ peraturbeständigkeit der Mineralfasern notwendig.Furthermore, the mechanical and thermal Ei are also properties of the mineral fibers or the resulting products of crucial importance. For example, mineral fibers are widely used used for insulation purposes. Especially for the Ver in the industrial sector is sufficient temperature resistance of the mineral fibers necessary.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer neuen Mineralfaserzusammensetzung, die sich durch biologi­ sche Abbaubarkeit auszeichnet, die gute Temperatur­ beständigkeit aufweist und sich gut verarbeiten läßt.The object of the invention is the creation of a new Mineral fiber composition characterized by biologi degradability characterizes the good temperature has durability and is easy to process.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese Aufgabe durch eine Mineralfaserzusammensetzung gelöst werden kann, die im wesentlichen aus Siliciumdioxid und Erdalkalioxiden besteht, und ferner als Schmelzbe­ schleuniger Natrium- und/oder Kaliumoxid und zur Erhö­ hung der Temperaturbeständigkeit einen merklichen An­ teil an Aluminiumoxid enthält.The invention is based on the finding that these Task solved by a mineral fiber composition can be made essentially of silicon dioxide and alkaline earth oxides, and further as Schmelzbe accelerated sodium and / or potassium oxide and to increase the temperature resistance is noticeable contains part of alumina.

Es hat sich gezeigt, daß solche Mineralfaserzusammen­ setzungen die Kombination der notwendigen Eigenschaf­ ten, nämlich biologische Abbaubarkeit, ausreichende Temperaturbeständigkeit für Dämmobjekte in der Indu­ strie sowie gute Verarbeitbarkeit bei der Herstellung der Mineralwolle als solche und der Produkte erfüllen. Dies beinhaltet gleichzeitig, daß die obere Entgla­ sungstemperatur der Schmelze bei vorzugsweise unter 1300°C liegt. Der mittlere Faserdurchmesser beträgt vorzugsweise 3 µm oder weniger. It has been shown that such mineral fiber together the combination of the necessary properties biodegradability, sufficient Temperature resistance for insulating objects in the Indu and good processability during production the mineral wool as such and the products meet. This implies at the same time that the upper Entgla Suction temperature of the melt at preferably below 1300 ° C is located. The mean fiber diameter is preferably 3 μm or less.  

Gegenstand der Erfindung ist eine Mineralfaserzusam­ mensetzung, die biologisch abbaubar ist, die gekenn­ zeichnet ist durch folgende Bestandteile in Gewichts­ prozent:The invention is a Mineralfaserzusam composition which is biodegradable, which is labeled is characterized by the following components in weight percent:

SiO₂|40 bis 60SiO₂ | 40 to 60 Al₂O₃Al₂O₃ 0,5 bis 60.5 to 6 CaOCaO 20 bis 4520 to 45 MgOMgO 5 bis 155 to 15 BaOBaO 0 bis 70 to 7 Na₂ONa₂O 2 bis 122 to 12 K₂OK₂O 0 bis 100 to 10 Na₂O + K₂ONa₂O + K₂O 2 bis 152 to 15 P₂O₅P₂O₅ 0 bis 50 to 5 TiO₂, Fe₂O₃, MnOTiO₂, Fe₂O₃, MnO 0 bis 50 to 5

Die erfindungsgemäßen Mineralfaserzusammensetzungen sind insbesondere nach dem Düsenblasverfahren gut ver­ ziehbar, das heißt man erhält eine feine, perlenarme Mineralwolle.The mineral fiber compositions according to the invention are in particular after the Düsenblasverfahren well ver drawable, that means you get a fine, pearl-poor Mineral wool.

Die Mineralfasern erreichen eine hohe Temperatur­ beständigkeit von mindestens 730°C.The mineral fibers reach a high temperature Resistance of at least 730 ° C.

Die Mineralfasern zeigen eine gute biologische Abbau­ barkeit.The mineral fibers show good biodegradation bility.

Der Zusatz von Natrium- und/oder Kaliumoxid bewirkt eine Schmelzpunkterniedrigung und dadurch eine bessere Verarbeitbarkeit im Schmelzprozeß. Ferner können bei einer natriumhaltigen Mineralwollezusammensetzung vor­ teilhaft bis zu 35% Altglasscherben eingesetzt wer­ den.The addition of sodium and / or potassium oxide causes a lowering of the melting point and thus a better one Processability in the melting process. Furthermore, at a sodium-containing mineral wool composition partly used up to 35% waste glass shards the.

Die erfindungsgemäßen Mineralfaserzusammensetzungen können vorzugsweise in mit fossilen Brennstoffen, ins­ besondere Erdgas, befeuerten Schmelzwannen bei Schmelztemperaturen von 1350 bis 1450°C geschmolzen werden. Mit derartigen Schmelzwannen kann eine homoge­ ne Schmelze erzeugt werden, was Voraussetzung ist für gleichbleibende Produktqualität. Die Homogenität der Glasschmelze erleichtert auch die Reproduzierbarkeit des Zerfaserungsprozesses und damit der thermischen und mechanischen Produkteigenschaften. Ferner führt die gleichbleibende chemische Zusammensetzung der so erzeugten Mineralwolle zu einer kontrollierbaren bio­ logischen Abbaubarkeit.The mineral fiber compositions according to the invention can preferably be used in fossil fuels, ins special natural gas, fired furnaces  Melting temperatures of 1350 to 1450 ° C melted become. With such a melting furnace, a homoge ne melt are generated, which is a prerequisite for consistent product quality. The homogeneity of Glass melt also facilitates reproducibility the defibration process and thus the thermal and mechanical product properties. Further leads the consistent chemical composition of the sun produced mineral wool to a controllable bio logical degradability.

Insbesondere der Zusatz von Aluminiumoxid erhöht die Temperaturbeständigkeit der Mineralwolle.In particular, the addition of alumina increases the Temperature resistance of mineral wool.

Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäßen Mineral­ faserzusammensetzungen folgende Bestandteile in Ge­ wichtsprozent auf:Preferably, the mineral of the invention fiber compositions have the following ingredients in Ge weight percent on:

SiO₂|40 bis 58SiO₂ | 40 to 58 Al₂O₃Al₂O₃ 2 bis 52 to 5 CaOCaO 25 bis 4025 to 40 MgOMgO 8 bis 158 to 15 BaOBaO 0 bis 50 to 5 Na₂ONa₂O 3 bis 83 to 8 K₂OK₂O 2 bis 102 to 10 Na₂O + K₂ONa₂O + K₂O 5 bis 105 to 10 P₂O₅P₂O₅ 0 bis 10 to 1 TiO₂, Fe₂O₃, MnOTiO₂, Fe₂O₃, MnO 0 bis 30 to 3

Ein Gehalt von Siliciumoxid im Bereich von 40 bis 55 Gewichtsprozent ist besonders bevorzugt.A content of silicon oxide in the range of 40 to 55 Weight percent is particularly preferred.

Bezüglich der Alkalioxide wird ein Bereich von 5 bis 8 Gewichtsprozent besonders bevorzugt. Alminiumoxid ist vorzugsweise in einem Bereich zwischen 3 und 5 Ge­ wichtsprozent zugegen. With respect to the alkali oxides, a range of 5 to 8 Weight percent is particularly preferred. Alminium oxide is preferably in a range between 3 and 5 Ge percent by weight.  

Bariumoxid, das anstelle von Calcium- oder Magne­ siumoxid eingesetzt werden kann, liegt in einer Menge bis zu 7 Gew.-%, vorzugsweise bis 5 Gew.-%, insbeson­ dere bis 3 Gew.-% vor.Barium oxide, instead of calcium or magne Sodium oxide can be used, is in an amount up to 7% by weight, preferably up to 5% by weight, in particular Other than 3 wt .-% before.

Natriumoxid liegt vorzugsweise in einer Menge von mehr als 2 Gew.-% vor.Sodium oxide is preferably in an amount of more as 2 wt .-% before.

Ein Aluminiumoxidgehalt zwischen 1 und 2 Gew.-%, ins­ besondere von 1,5 Gew.-%, wird besonders bevorzugt.An alumina content between 1 and 2 wt .-%, ins especially of 1.5% by weight, is particularly preferred.

Zur Beurteilung der biologischen Abbaubarkeit wurde die Standardgrießprobe der Deutschen Glasgesell­ schaft herangezogen. Dies ist eine einfach durch­ führbare Methode und gibt ein hinreichendes Maß für die biologische Abbaubarkeit. Die Methode ist beschrieben in L. Springer, "Laboratoriumsbuch für die Glasindustriell, 3. Aufl. 1950, Halle/S: W. Knapp Verlag.To assess the biodegradability was the standard semolina sample of the Deutsche Glasgesell used. This is an easy through feasible method and gives a sufficient degree for biodegradability. The method is described in L. Springer, "Laboratory book for Glasindustrial, 3rd ed. 1950, Halle / S: W. Knapp Publishing company.

Das Temperaturverhalten der Mineralfasern wurde mit der sogenannten "Schwedischen Methode" ermittelt. Bei dieser Methode wird ein Silitrohrofen mit liegendem, beidseitig offenem Arbeitsrohr mit einer Länge von 350 mm und einem Innendurchmesser von 27 mm verwendet. Im Ofenzentrum ist ein keramisches Auflageplättchen mit 30 × 20 × 3 mm zum Aufstellen des Prüfkörpers. Der Prüfkörper hat Abmessungen von 12 × 12 × 12 mm oder 12 mm ⌀ × 12 mm Höhe. Die Rohdichte beträgt im Normalfall 100 kg/m³. Die Temperatursteigerung beträgt 5 K/min. Die Ermittlung der Prüfkörperhöhenänderung erfolgt laufend mit einer Ableseoptik.The temperature behavior of the mineral fibers was with the so-called "Swedish method". at this method is a Silitrohrofen with lying, Both sides open working tube with a length of 350 mm and an inner diameter of 27 mm used. in the Kiln Center is a ceramic overlay tile with 30 × 20 × 3 mm for setting up the test specimen. The Test specimen has dimensions of 12 × 12 × 12 mm or 12 mm ⌀ × 12 mm height. The density is normally 100 kg / m³. The temperature increase is 5 K / min. The determination of the specimen height change takes place running with a reading optics.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher beschrieben. The invention will be described below by way of examples described in more detail.  

Beispiel 1Example 1

Es wurde eine Mineralwolle mit folgender Zusammen­ setzung in Gewichtsprozent produziert:It was a mineral wool with the following together produced in percent by weight:

SiO₂SiO₂ 5151 Al₂O₃Al₂O₃ 33 Fe₂O₃Fe₂O₃ 0,30.3 CaOCaO 3131 MgOMgO 1010 Na₂ONa₂O 55 K₂OK₂O 0,10.1

Diese Zusammensetzung konnte nach dem Düsenblas­ verfahren bei einer Verziehtemperatur zwischen 1300 und 1400°C zu Mineralfasern mit einem mittleren Durch­ messer von 2,0 bis 10 µm gut zerfasert werden.This composition could after the jet proceed at a distortion temperature between 1300 and 1400 ° C to mineral fibers with a mean through diameter of 2.0 to 10 microns are well shredded.

Eine Untersuchung gemäß der Standardgrießprobe der Deutschen Glasgesellschaft ergab einen Wert von 40 mg/kg und somit einen Wert für hohe biologische Abbaubarkeit.An examination according to the standard semolina test of the German glass company gave a value of 40 mg / kg and thus a value for high biological Degradability.

Die Ermittlung des Temperaturverhaltens gemäß der "Schwedischen Methode" ergab eine Temperaturbestän­ digkeit bei 5% Höhenminderung von 735°C, was aus dem zugehörigen in der einzigen Zeichnung beispielhaft dargestellten Schaubild deutlich zu erkennen ist.The determination of the temperature behavior according to the "Swedish method" gave a Temperaturbestän at 5% height reduction of 735 ° C, resulting from the associated in the single drawing by way of example clearly shown diagram can be seen.

Beispiel 2example 2

Es wurde eine Mineralwolle mit folgender Zusammen­ setzung in Gewichtsprozent produziert:It was a mineral wool with the following together produced in percent by weight:

SiO₂SiO₂ 5555 Al₂O₃Al₂O₃ 0,50.5 CaOCaO 3030 MgOMgO 88th Na₂ONa₂O 0,30.3 K₂OK₂O 66

Diese Zusammensetzung konnte nach dem Düsenblas­ verfahren bei einer Verziehtemperatur zwischen 1300 und 1400°C Mineralfasern mit einem mittleren Durch­ messer von 2,0 bis 10 µm gut verarbeitet werden.This composition could after the jet proceed at a distortion temperature between 1300 and 1400 ° C mineral fibers with a mean through be processed well from 2.0 to 10 microns.

Eine Untersuchung gemäß der Standardgrießprobe der Deutschen Glasgesellschaft ergab einen Wert von 48 mg/kg und somit einen Wert für hohe biologische Abbaubarkeit.An examination according to the standard semolina test of the German glass company gave a value of 48 mg / kg and thus a value for high biological Degradability.

Die Ermittlung des Temperaturverhaltens gemäß der "Schwedischen Methode" ergab eine Temperaturbestän­ digkeit bei 5% Höhenminderung von 750°C.The determination of the temperature behavior according to the "Swedish method" gave a Temperaturbestän at 5% height reduction of 750 ° C.

Beispiel 3example 3

Es wurde eine Mineralwolle mit folgender Zusammen­ setzung in Gewichtsprozent produziert:It was a mineral wool with the following together produced in percent by weight:

SiO₂SiO₂ 4545 Al₂O₃Al₂O₃ 55 CaOCaO 3535 MgOMgO 1010 Na₂ONa₂O 55

Diese Zusammensetzung konnte ebenfalls nach dem Düsenblasverfahren bei einer Verziehtemperatur zwi­ schen 1300 und 1400°C zu Mineralfasern mit einem mitt­ leren Durchmesser von 2,0 bis 10 µm gut verarbeitet werden.This composition could also after the A nozzle blowing method at a warping temperature between 1300 and 1400 ° C to mineral fibers with a mitt  Larger diameter from 2.0 to 10 microns well processed become.

Eine Untersuchung gemäß der Standardgrießprobe der Deutschen Glasgesellschaft ergab einen Wert von 35 mg/kg und somit einen Wert für hohe biologische Abbaubarkeit.An examination according to the standard semolina test of the German glass company gave a value of 35 mg / kg and thus a value for high biological Degradability.

Die Ermittlung des Temperaturverhaltens gemäß der "Schwedischen Methode" ergab eine Temperaturbestän­ digkeit bei 5% Höhenminderung von 800°C.The determination of the temperature behavior according to the "Swedish method" gave a Temperaturbestän 5% reduction in altitude of 800 ° C.

Dieses Beispiel zeigt, daß Gläser mit hohem Aluminiu­ moxidanteil eine ausgezeichnete Temperaturbeständig­ keit aufweisen, die wiederum ein Kriterium für die Feuerbeständigkeit der Produkte darstellt.This example shows that high aluminum glasses Moxidanteil an excellent temperature resistant which, in turn, is a criterion for the Fire resistance of the products represents.

Claims (5)

1. Mineralfaserzusammensetzung, die biologisch ab­ baubar ist, gekennzeichnet durch folgende Be­ standteile in Gewichtsprozent: SiO₂|40 bis 60 Al₂O₃ 0,5 bis 6 CaO 20 bis 45 MgO 5 bis 15 BaO 0 bis 7 Na₂O 2 bis 12 K₂O 0 bis 10 Na₂O + K₂O 2 bis 15 P₂O₅ 0 bis 5 TiO₂, Fe₂O₃, MnO 0 bis 5
1. Mineral fiber composition which is biodegradable, characterized by the following constituents in weight percent: SiO₂ | 40 to 60 Al₂O₃ 0.5 to 6 CaO 20 to 45 MgO 5 to 15 BaO 0 to 7 Na₂O 2 to 12 K₂O 0 to 10 Na₂O + K₂O 2 to 15 P₂O₅ 0 to 5 TiO₂, Fe₂O₃, MnO 0 to 5
2. Mineralfaserzusammensetzung nach Anspruch 1, ge­ kennzeichnet durch folgende Bestandteile in Ge­ wichtsprozent: SiO₂|40 bis 58 Al₂O₃ 2 bis 5 CaO 25 bis 40 MgO 8 bis 15 BaO 0 bis 5 Na₂O 3 bis 8 K₂O 2 bis 10 Na₂O + K₂O 5 bis 10 P₂O₅ 0 bis 1 TiO₂, Fe₂O₃, MnO 0 bis 3
2. mineral fiber composition according to claim 1, GE characterized by the following components in Ge weight percent: SiO₂ | 40 to 58 Al₂O₃ 2 to 5 CaO 25 to 40 MgO 8 to 15 BaO 0 to 5 Na₂O 3 to 8 K₂O 2 to 10 Na₂O + K₂O 5 to 10 P₂O₅ 0 to 1 TiO₂, Fe₂O₃, MnO 0 to 3
3. Mineralfaserzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Si­ liciumdioxid 40 bis 55 Gewichtsprozent beträgt.3. mineral fiber composition according to claim 1 or 2, characterized in that the proportion of Si licium dioxide is 40 to 55 weight percent. 4. Mineralfaserzusammensetzung nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkalioxide in einer Menge von 5 bis 8 Gewichts­ prozent vorliegen.4. mineral fiber composition according to one of the Claims 1 to 3, characterized in that the Alkali oxides in an amount of 5 to 8 weight percent. 5. Mineralfaserzusammensetzung nach einem der An­ sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Alu­ miniumoxid in einem Gehalt zwischen 3 und 5 Ge­ wichtsprozent vorliegt.5. mineral fiber composition according to one of the Claims 1 to 4, characterized in that Alu minium oxide in a content between 3 and 5 Ge percent by weight.
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