DE19512145A1 - Mineralfaserzusammensetzung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mineralfaserzusam­ mensetzung, die biologisch abbaubar ist.

Es sind im Stande der Technik einige Mineralfaserzu­ sammensetzungen beschrieben, von denen angegeben wird, daß sie biologisch abbaubar seien.

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.

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.

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.

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.

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 im wesentlichen Kaliumoxid und zur Erhö­ hung der Temperaturbeständigkeit einen merklichen An­ teil von Aluminiumoxid enthält.

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 1320°C liegt. Der mittlere Faserdurchmesser beträgt vorzugsweise 3 µm oder weniger.

Die erfindungsgemäßen Glasfaserzusammensetzungen wei­ sen erhebliche Mengen an Kaliumoxid, jedoch nur gerin­ ge Mengen an Natriumoxid auf. Durch die Gegenwart des Kaliumoxids wird ein deutlicher Anstieg der Glasvisko­ sität bewirkt und die Temperaturresistenz um 40-50°C in Bezug auf natriumhaltige Gläser verbessert.

Gegenstand der Erfindung ist eine Mineralfaserzusam­ mensetzung, die biologisch abbaubar ist, die gekenn­ zeichnet ist durch folgende Bestandteile in Gewichts­ prozent:

SiO₂|45 bis 60
Al₂O₃	0 bis 3
CaO	20 bis 40
MgO	3 bis 15
Na₂O	0 bis 2
K₂O	1 bis 10
Na₂O + K₂O	1 bis 12
TiO₂	0 bis 3
Fe₂O₃	0 bis 3
sonstige	0 bis 5.

Die erfindungsgemäßen Mineralfaserzusammensetzungen sind insbesondere nach dem Düsenblasverfahren gut ver­ ziehbar, das heißt man erhält eine feine, perlenarme Mineralwolle.

Die Mineralwolle erreicht eine hohe Temperatur­ beständigkeit von mindestens 740°C und zeigt eine gu­ te biologische Abbaubarkeit.

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.

Insbesondere der Zusatz von Aluminiumoxid erhöht die Temperaturbeständigkeit der Mineralwolle.

Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäßen Mineral­ faserzusammensetzungen folgende Bestandteile in Ge­ wichtsprozent auf:

SiO₂|50 bis 58
Al₂O₃	0,2 bis 2,5
CaO	25 bis 35
MgO	5 bis 10
Na₂O	<1
K₂O	2 bis 8
Na₂O + K₂O	2 bis 8
TiO₂	0 bis 1
Fe₂O₃	0 bis 1
sonstige	0 bis 5.

Besonders bevorzugt sind Mineralfaserzusammensetzungen mit folgenden Bestandteilen in Gewichtsprozent:

SiO₂|52 bis 57
Al₂O₃	<2
CaO	28 bis 34
MaO	6 bis 9
Na₂O	<1
K₂O	2 bis 6
Na₂O + K₂O	2 bis 6
TiO₂	0 bis 1
Fe₂O₃	0 bis 1
sonstige	0 bis 5.

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 Glasindustrie", 3. Aufl. 1950, Halle/S: W. Knapp Verlag.

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 ø × 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.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher beschrieben.

Beispiel 1

Es wurde eine Mineralwolle mit folgender Zusammen­ setzung in Gewichtsprozent produziert:

SiO₂
55,6
Al₂O₃	0,4
Fe₂O₃	0,5
CaO	30,5
MgO	7,0
Na₂O	0,2
K₂O	5,6.

Diese Zusammensetzung konnte nach dem Düsenblas­ verfahren bei einer Verziehtemperatur zwischen 1340 und 1400°C zu Mineralfasern mit einem mittleren Durch­ messer von 2,0 bis 10 µm gut zerfasert werden.

Eine Untersuchung gemäß der Standardgriessprobe der Deutschen Glasgesellschaft ergab einen Wert von 40 mg/kg und somit einen Wert für hohe biologische Abbaubarkeit.

Die Ermittlung des Temperaturverhaltens gemäß der "Schwedischen Methode" ergab eine Temperaturbestän­ digkeit bei 5% Höhenminderung von 740°C.

Beispiel 2

Es wurde eine Mineralwolle mit folgender Zusammen­ setzung in Gewichtsprozent produziert:

SiO₂
53,4
Al₂O₃	2,0
Fe₂O₃	0,3
CaO	32,4
MgO	8,2
Na₂O	0,4
K₂O	2,6.

Diese Zusammensetzung konnte nach dem Düsenblas­ verfahren bei einer Verziehtemperatur zwischen 1340 und 1400°C Mineralfasern mit einem mittleren Durch­ messer von 2,0 bis 10 µm gut verarbeitet werden.

Eine Untersuchung gemäß der Standardgriessprobe der Deutschen Glasgesellschaft ergab einen Wert von 48 mg/kg und somit einen Wert für hohe biologische Abbaubarkeit.

Die Ermittlung des Temperaturverhaltens gemäß der "Schwedischen Methode" ergab eine Temperaturbestän­ digkeit bei 5% Höhenminderung von 750°C.

Claims (3)

1. Mineralfaserzusammensetzung, die biologisch ab­ baubar ist, gekennzeichnet durch folgende Be­ standteile in Gewichtsprozent: SiO₂|45 bis 60 Al₂O₃ 0 bis 3 CaO 20 bis 40 MgO 3 bis 15 Na₂O 0 bis 2 K₂O 1 bis 10 Na₂O + K₂O 1 bis 12 TiO₂ 0 bis 3 Fe₂O₃ 0 bis 3 sonstige 0 bis 5.

2. Mineralfaserzusammensetzung nach Anspruch 1, ge­ kennzeichnet durch folgende Bestandteile in Ge­ wichtsprozent: SiO₂|50 bis 58 Al₂O₃ 0,2 bis 2,5 CaO 25 bis 35 MgO 5 bis 10 Na₂O <1 K₂O 2 bis 8 Na₂O + K₂O 2 bis 8 TiO₂ 0 bis 1 Fe₂O₃ 0 bis 1 sonstige 0 bis 5.

3. Mineralfaserzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile in Gewichtsprozent: SiO₂|52 bis 57 Al₂O₃ <2 CaO 28 bis 34 MgO 6 bis 9 Na₂O <1 K₂O 2 bis 6 Na₂O + K₂O 2 bis 6 TiO₂ 0 bis 1 Fe₂O₃ 0 bis 1 sonstige 0 bis 1.