DE29808918U1 - Mineral fibers - Google Patents
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Description
Heraklith Aktiengesellschaft
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MineralfasernMineral fibers
BeschreibungDescription
Die Erfindung betrifft Mineralfasern, wie sie beispielsweise in Vliesen, Matten oder Platten im Bauwesen, insbesondere zur Wärmedämmung, Anwendung finden.The invention relates to mineral fibres as used, for example, in fleeces, mats or panels in construction, in particular for thermal insulation.
Ausgehend von der carcinogenen Wirkung von Asbestfasern ist in der Vergangenheit mehrfach diskutiert worden, inwieweit auch die vorstehend genannten künstlichen Mineralfasern ein Gesundheitsrisiko darstellen. Einen wissenschaftlichen Beweis dafür gibt es bisher nicht. Gleichwohl ist es das ständige Bestreben, Mineralfasern bereitzustellen, die eine hohe Auflösungsgeschwindigkeit und eine möglichst geringe Halbwertzeit besitzen.Based on the carcinogenic effect of asbestos fibers, there have been several discussions in the past about the extent to which the artificial mineral fibers mentioned above also pose a health risk. There is no scientific evidence for this to date. Nevertheless, there is a constant effort to provide mineral fibers that have a high dissolution rate and the shortest possible half-life.
Turmstraße 22 · D-40878 Ratingen · Telefon (0)21 02/83088+842901 ■ Telefax (0)2102/83069Turmstrasse 22 · D-40878 Ratingen · Telephone (0)21 02/83088+842901 ■ Fax (0)2102/83069
Zu diesem Zweck sind verschiedene Vorschläge für Mineralfaser-Zusammensetzungen gemacht worden.For this purpose, various proposals for mineral fibre compositions have been made.
In der EP 0 558 548 Bl wird eine Mineralfaser-Zusammensetzung vorgeschlagen, die aus 45 bis 65 Gew.-% SiO2 sowie 15 bis 40 Gew.-% CaO besteht und darüber hinaus einen Gehalt an Phosphorpentoxid aufweist. Insbesondere der Gehalt an Phosphoroxid wird als wesentlich für die Biolöslichkeit angesehen. Außerdem wird darauf hingewiesen, daß der Faserdurchmesser möglichst gering sein soll und insbesondere < 3 um.EP 0 558 548 B1 proposes a mineral fiber composition which consists of 45 to 65 wt.% SiO 2 and 15 to 40 wt.% CaO and also contains phosphorus pentoxide. The phosphorus oxide content in particular is considered to be essential for biosolubility. It is also pointed out that the fiber diameter should be as small as possible and in particular < 3 µm.
Die Mineralfasern nach der DE 295 15 168 Ul sind aus einer Zusammensetzung hergestellt, die, in Oxidform ausgedrückt, 32 bis 48 Gew.-% SiO2, 18 bis 30 Gew.-% Al2O3, 10 bis 30 Gew.-% CaO, 2 bis 20 Gew.-% MgO und 2 bis 15 Gew.-% FeO + Fe2O3 umfaßt. Darüber hinaus soll die Zusammensetzung eine Viskosität bei 1.4000C von 1.000 bis 7.000 mPas aufweisen.The mineral fibers according to DE 295 15 168 Ul are made from a composition which, expressed in oxide form, comprises 32 to 48 wt.% SiO 2 , 18 to 30 wt.% Al 2 O 3 , 10 to 30 wt.% CaO, 2 to 20 wt.% MgO and 2 to 15 wt.% FeO + Fe 2 O 3 . In addition, the composition should have a viscosity at 1,400 0 C of 1,000 to 7,000 mPas.
Bei diesem Vorschlag wird der Viskosität der Zusammensetzung eine wesentliche Bedeutung beigemessen. Außerdem soll der Gehalt an Aluminiumoxid begrenzt sein. Auf diese Weise soll der Einschluß von leicht zugänglichen Materialien mit einem mäßigen Aluminiumgehalt wie beispielsweise Stein, Sand und Abfall erlaubt sein.This proposal places great importance on the viscosity of the composition and limits the content of aluminium oxide, thus allowing the inclusion of easily accessible materials with a moderate aluminium content, such as stone, sand and waste.
Die Fasern weisen eine Auflösungsgeschwindigkeit bei pH 4,5 von 20 bis 65 nm/Tag auf.The fibers have a dissolution rate of 20 to 65 nm/day at pH 4.5.
I &Kgr; .1:-.. &iacgr; JX I &Kgr; .1:-.. &iacgr; JX
Aufgabe der Erfindung ist es, Mineralfasern zur Verfügung zu stellen, die aus konventionellen Rohstoffen wie Stein- und Sandmaterialien, beispielsweise Anorthosit, Gabros, Kalkstein, Dolomit und/oder Diabas oder Abfallmaterialien wie Mineralfaserabfällen, Aluminiumsilikaten, Schlacken, Gießereisanden, Filterstäuben, Flugaschen oder dergleichen hergestellt werden können und unter Beibehaltung der bekannten guten physikalischen Eigenschaften eine möglichst hohe Biolöslichkeit aufweisen.The object of the invention is to provide mineral fibers which can be produced from conventional raw materials such as stone and sand materials, for example anorthosite, gabros, limestone, dolomite and/or diabase or waste materials such as mineral fiber waste, aluminum silicates, slag, foundry sands, filter dusts, fly ash or the like and which have the highest possible biosolubility while retaining the known good physical properties.
Überraschend wurde festgestellt, daß dieses Ziel durch eine Abstimmung der oxidischen Zusammensetzung der Rohstoffkomponenten und der daraus hergestellten Mineralfasern erreicht werden kann, sofern die Mineralfasern mit relativ geringer spezifischer Oberfläche hergestellt werden.Surprisingly, it was found that this goal can be achieved by matching the oxidic composition of the raw material components and the mineral fibers produced from them, provided that the mineral fibers are produced with a relatively low specific surface area.
Wie sich aus dem einleitend genannten Stand der Technik ergibt ist man bisher davon ausgegangen, daß die Biolöslichkeit nachhaltig durch eine Vergrößerung der spezifischen Oberfläche bedingt ist und insoweit mit einer Verkleinerung der Faserdurchmesser korreliert. Auf diese Weise werden jedoch die physikalischen Eigenschaften der aus den Mineralfasern gebildeten Baumaterialien verschlechtert und die Biolöslichkeit nur bedingt verbessert. Demgegenüber schafft die Erfindung die Möglichkeit, relativ große Fasern, also Fasern mit relativ großem Durchmesser und relativ geringer spezifischer Oberfläche bereitzustellen, die hervorragende physikalische EigenschaftenAs can be seen from the prior art mentioned above, it has been assumed to date that biosolubility is permanently determined by an increase in the specific surface area and thus correlates with a reduction in the fiber diameter. In this way, however, the physical properties of the building materials made from the mineral fibers are impaired and biosolubility is only improved to a limited extent. In contrast, the invention creates the possibility of providing relatively large fibers, i.e. fibers with a relatively large diameter and a relatively small specific surface area, which have excellent physical properties.
aufweisen und schon aufgrund ihrer Größe eine verringerte Neigung zur Freisetzung zeigen.and, due to their size alone, show a reduced tendency to be released.
Gegenüber den bekannten Mineralfasern kommt eine spezifische Abstimmung der Oxide SiO2/ Al2O3 sowie CaO + MgO hinzu, und zwar im Sinne einer relativen Verschiebung des Al2O3-Gehaltes und des CaO + MgO-Gehaltes zu Lasten von SiO2.Compared to the known mineral fibers, there is a specific coordination of the oxides SiO 2 / Al 2 O 3 and CaO + MgO, in the sense of a relative shift of the Al 2 O3 content and the CaO + MgO content at the expense of SiO 2 .
Die Aluminiumoxid-Komponente führt maßgeblich dazu, daß die Löslichkeit der Faser insbesondere im sauren Bereich charakteristisch erhöht wird, wobei der erfindungsgemäß überproportionale Anteil an CaO und MgO im Sinne eines Netzwerkwandlers den Effekt positiv unterstützt.The aluminum oxide component leads to a significant increase in the solubility of the fiber, particularly in the acidic range, whereby the disproportionate proportion of CaO and MgO according to the invention positively supports the effect in the sense of a network converter.
In ihrer allgemeinsten Ausführungsform betrifft die Erfindung danach Mineralfasern mit einer spezifischen Oberfläche < 0,3 iri2/g, hergestellt aus einer Zusammensetzung, die, in Oxidform ausgedrückt,In its most general embodiment, the invention relates to mineral fibres with a specific surface area < 0.3 iri 2 /g, made from a composition which, expressed in oxide form,
- 28 bis 39 M.-% SiO2 - 28 to 39 mass% SiO 2
- 18 bis 24 M.-% Al2O3,- 18 to 24 mass% Al 2 O 3 ,
- 30 bis 43 M.-% CaO + MgO,- 30 to 43 mass% CaO + MgO,
- Rest: andere Elemente- Rest: other elements
umfaßt.includes.
Der Anteil an CaO + MgO kann sich wie folgt untergliedern:The proportion of CaO + MgO can be broken down as follows:
- 22 bis 30 M.-% CaO,- 22 to 30 mass% CaO,
- 9 bis 13 M.-% MgO.- 9 to 13 mass% MgO.
Optimierte Auflösungsgeschwindigkeiten und Halbwertzeiten lassen sich mit einer Mineralfaser-Zusammensetzung erreichen, dieOptimized dissolution rates and half-lives can be achieved with a mineral fiber composition that
- 33 bis 39 M.-% SiO2,- 33 to 39 mass% SiO 2 ,
- 20 bis 22 M.-% Al2O3,- 20 to 22 mass% Al 2 O 3 ,
- 23 bis 29 M.-% CaO,- 23 to 29 mass% CaO,
- 10 bis 13 M.-% MgO- 10 to 13 mass% MgO
umfaßt, wobei die Anteile an MgO und CaO innerhalb des vorstehenden Suirunenbereiches (30 bis 43 M.-%) variieren können.wherein the proportions of MgO and CaO can vary within the above mentioned range (30 to 43 mass%).
Weitere wesentliche Oxide der Mineralfaserzusammensetzung sind (typische Massenanteile in Klammern angegeben):Other essential oxides of the mineral fibre composition are (typical mass fractions given in brackets):
Na2O/K2O: 1 bis 5 FeO/Fe2O3: 1 bis 5 TiO2: 1 bis 2.Na 2 O/K 2 O: 1 to 5 FeO/Fe 2 O 3 : 1 to 5 TiO 2 : 1 to 2.
Daneben kann die Zusammenfassung SrO, B2O3, Cr2O3, MnO, ZrO2 in Anteilen von typischerweise jeweils < 1,0 M.-% umfassen.In addition, the composition may include SrO, B 2 O 3 , Cr 2 O 3 , MnO, ZrO 2 in proportions of typically < 1.0 mass % each.
Wie ausgeführt besteht ein wesentliches Charakteristikum der Mineralfasern in ihrer spezifischen Oberfläche, die nach einer Ausführungsform auf einen Wert < 0,25 m2/g beschränkt ist und auf Werte < 0,2 m2/g beschränkt werden kann.As stated, an essential characteristic of the mineral fibres is their specific surface area, which according to one embodiment is limited to a value < 0.25 m 2 /g and can be limited to values < 0.2 m 2 /g.
Hinsichtlich der Faserdurchmesser ergeben sich daraus Werte (d95) von deutlich über 3 &mgr;&igr;&agr;. Nach einer Aus führungs form ist der dg5-Wert mit > 6 pm, nach einer weiteren Ausführungsform mit > 7 pm angegeben.With regard to the fiber diameter, this results in values (d 95 ) of significantly more than 3 μα. According to one embodiment, the d g5 value is specified as > 6 pm, according to another embodiment as > 7 pm.
Nachstehend wird die Erfindung anhand verschiedener Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail below using various embodiments.
Zur Anwendung kommen zwei Faserproben mit folgender chemischer Analyse:Two fibre samples with the following chemical analysis are used:
Oxidoxide
SiO2 Al2O3 CaO MgO Na2O + K2O FeO + Fe2O3 SiO 2 Al 2 O 3 CaO MgO Na 2 O + K 2 O FeO + Fe 2 O 3
(Alle Angaben in Masse-%).(All values in mass%).
Weitere Oxide wie SrO, B2O3, Cr2O3, MnO und ZrO2 waren in Anteilen von jeweils unter 1,0 M.-% enthalten.Other oxides such as SrO, B 2 O 3 , Cr 2 O 3 , MnO and ZrO 2 were present in amounts of less than 1.0 mass % each.
Die geometrischen Daten der Faserproben können wie folgt angegeben werden:The geometric data of the fiber samples can be given as follows:
A 5 0,29A5 0.29
B 7,5 0,22B7.5 0.22
Die Proben A, B wurden einer in vitro-Untersuchung unterzogen, wie bei Sebastian et. al. „Corrosion of fibrous silicates in electrolyte solutions", Proc. XVI Intern. Congr. Glass 4 (1992), 93 bis 98 beschrieben.Samples A and B were subjected to in vitro testing as described by Sebastian et al. "Corrosion of fibrous silicates in electrolyte solutions", Proc. XVI Intern. Congr. Glass 4 (1992), 93 to 98.
Die Zusammensetzung der Lösung in mg/1 betrug:The composition of the solution in mg/1 was:
MgCl2OH2O 106 MgCl2OH2O106
NaCl 3208NaCl3208
CaCl24H2O 159 CaCl2 4H2O 159
Na2SO4IOH2O 90Na 2 SO 4 IOH 2 O 90
Na2HPO4 74 Na2HPO4 74
(Na2-tartrat) 2H2O 90(Na 2 -tartrate) 2H 2 O 90
(Na3-citrat) 2H2O 5313(Na 3 -citrate) 2H 2 O 5313
Na-lactat 88Na-lactate 88
Glycin 59Glycine 59
Na-pyruvat 8 6Na-pyruvate 8 6
Danach wurde die Auflösungsgeschwindigkeit der Faserproben A, B, berechnet aus dem SiO2-basierten Massenverlust nach 60 Tagen beziehungsweise 50 % Massenverlust berechnet, wobei in der nachstehenden Tabelle jeweils der Mittelwert aus drei Proben angegeben ist:The dissolution rate of the fiber samples A and B was then calculated from the SiO 2 -based mass loss after 60 days and 50 % mass loss, respectively, with the mean value of three samples being given in the table below:
A BAWAY
Die Proben wurden außerdem in einem in-vivo-Test nach intratrachealer Instillation untersucht und nach einem Korrelationsmodell (BIA-Report 2/98: Mühle et. al: Faser-Test zur Abschätzung der Biobeständigkeit und zum Verstaubungsverhalten, Hauptverband der gewerblichen Berufsgenossenschaften, Sankt Augustin, 1998) abgeschätzt.The samples were also examined in an in vivo test after intratracheal instillation and assessed using a correlation model (BIA Report 2/98: Mühle et al: Fiber test for estimating bio-stability and dusting behavior, Main Association of Commercial Employers' Liability Insurance Associations, Sankt Augustin, 1998).
Für die Faserprobe A konnte ein Wert Ti/2/Tage von 62 ± 15 und bei Probe B ein Wert von 47 ± 12 ermittelt werden.For fiber sample A, a value of Ti /2 /days of 62 ± 15 and for sample B a value of 47 ± 12 was determined.
Die Proben A, B wurden einer Referenzprobe C gegenübergestellt, die folgende Zusammensetzung, jeweils in Massenprozent aufweist:Samples A and B were compared with a reference sample C, which has the following composition, each in mass percent:
SiO2: 41 SiO2 : 41
Al2O3: 11 Al2O3 : 11
CaO: 23CaO2: 23
MgO: 15MgO: 15
und im übrigen mit weiteren Oxiden analog den Proben A, B.and with other oxides analogous to samples A, B.
- 10 -- 10 -
Der d95-Wert der Vergleichsprobe C betrug 6 um, die spezifische Oberfläche 0,31 mVg, die Auflösungsgeschwindigkeit 29 nm/d und die hypothetische Halbwertzeit 334 ± 83.The d 95 value of control sample C was 6 µm, the specific surface area 0.31 mVg, the dissolution rate 29 nm/d and the hypothetical half-life 334 ± 83.
Die vorstehenden Vergleiche belegen die deutliche Überlegenheit der erfindungsgemäßen Fasern.The above comparisons demonstrate the clear superiority of the fibers according to the invention.
Claims (7)
28 bis 39 M.-% SiO2,
18 bis 24 M.-% Al2O3,
30 bis 43 M.-% CaO + MgO,
Rest: andere Elemente, umfaßt. 1. Mineral fibres with a specific surface area < 0,3 m 2 /g, made from a composition which, expressed in oxide form,
28 to 39 mass % SiO 2 ,
18 to 24 mass% Al 2 O 3 ,
30 to 43 mass% CaO + MgO,
Rest: other elements, includes.
22 bis 30 M.-% CaO und
9 bis 13 M.-% MgO
umfaßt. 2. Mineral fibres according to claim 1, the composition of which
22 to 30 mass% CaO and
9 to 13 mass% MgO
includes.
33 bis 39 M.-% SiO2,
20 bis 22 M.-% Al2O3,
23 bis 29 M.-% CaO,
10 bis 13 M.-% MgO
umfaßt. 3. Mineral fibres according to claim 1, the composition of which
33 to 39 mass % SiO 2 ,
20 to 22 mass % Al 2 O 3 ,
23 to 29 mass% CaO,
10 to 13 mass% MgO
includes.
1 bis 5 M.-% Na2O + K2O,
1 bis 5 M.-% FeO + Fe2O3,
1 bis 2 M.-% TiO2
umfaßt. 4. Mineral fibres according to claim 1, the composition of which
1 to 5 mass% Na 2 O + K 2 O,
1 to 5 M.-% FeO + Fe 2 O 3 ,
1 to 2 mass% TiO 2
includes.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29808918U Ceased DE29808918U1 (en) | 1998-05-16 | 1998-05-16 | Mineral fibers |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29808918U1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1038846A1 (en) * | 1999-03-22 | 2000-09-27 | Armstrong World Industries, Inc. | Mineral wool composition with enhanced biosolubility and thermostability |
| CN103539361A (en) * | 2012-07-09 | 2014-01-29 | 浙江轩鸣新材料有限公司 | Inorganic fiber with coal ash as main raw material and manufacturing method of inorganic fiber |
| CN103979787A (en) * | 2014-05-19 | 2014-08-13 | 北京大学 | Method for preparing mineral wool by using high-calcium coal ash |
| CN104003622A (en) * | 2014-05-19 | 2014-08-27 | 北京大学 | Method using fly ash steam-pressing brick waste or used brick to prepare mineral wool |
-
1998
- 1998-05-16 DE DE29808918U patent/DE29808918U1/en not_active Ceased
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1038846A1 (en) * | 1999-03-22 | 2000-09-27 | Armstrong World Industries, Inc. | Mineral wool composition with enhanced biosolubility and thermostability |
| CN103539361A (en) * | 2012-07-09 | 2014-01-29 | 浙江轩鸣新材料有限公司 | Inorganic fiber with coal ash as main raw material and manufacturing method of inorganic fiber |
| CN103539361B (en) * | 2012-07-09 | 2015-10-14 | 浙江轩鸣新材料有限公司 | Take flyash as inorganic fibre and the manufacture method thereof of main raw material |
| CN103979787A (en) * | 2014-05-19 | 2014-08-13 | 北京大学 | Method for preparing mineral wool by using high-calcium coal ash |
| CN104003622A (en) * | 2014-05-19 | 2014-08-27 | 北京大学 | Method using fly ash steam-pressing brick waste or used brick to prepare mineral wool |
| CN104003622B (en) * | 2014-05-19 | 2016-04-27 | 北京大学 | A kind of method utilizing fly ash autoclaved brick waste product or prepare mineral wool with rear brick |
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