DE4418727A1 - Glasfaserzusammensetzungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Glasfaserzusammen­ setzung, die biologisch abbaubar ist.

Es sind im Stande der Technik einige Glasfaserzusammen­ setzungen beschrieben, von denen angegeben wird, daß sie biologisch abbaubar sind.

Die biologische Abbaubarkeit von Glasfaserzusam­ mensetzungen ist insofern von großer Bedeutung, weil verschiedene Untersuchungen darauf hinweisen, daß einige Glasfasern mit sehr kleinen Durchmessern im Bereich von kleiner 3 µm kanzerogen sein können, biologisch abbaubare Glasfasern solcher Dimensionen aber keine Kanzerogenität zeigen.

Neben der biologischen Abbaubarkeit sind jedoch auch die mechanischen und thermischen Eigenschaften der Glasfasern bzw. der daraus hergestellten Produkte, die Beständigkeit der Glasfasern sowie die Verarbeitbarkeit der Glasfaser­ zusammensetzung von ausschlaggebender Bedeutung. Glasfasern werden beispielsweise in großem Umfang zu Dämmzwecken eingesetzt. Für diese Zwecke ist eine ausreichende Feuchtigkeitsbeständigkeit erforderlich.

Ferner muß die Glasfaserzusammensetzung eine Verarbeit­ barkeit nach bekannten Verfahren zur Herstellung von Glasfasern mit kleinem Durchmesser, wie beispielsweise der Zentrifugaltechnik, insbesondere der Innerzentrifugal­ technik, ermöglichen (diese Technik ist beispielsweise in der US-PS 4 203 745 beschrieben).

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer neuen Glasfaserzusammensetzung, die sich durch biologische Abbaubarkeit auszeichnet, eine gute Stabilität bzw. Resistenz gegen Feuchtigkeit aufweist und sich gut verarbeiten läßt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese Aufgabe durch eine Glasfaserzusammensetzung gelöst werden kann, die erhebliche Mengen an Alkalioxiden und Boroxid umfaßt, sowie Titanoxid, Zirkonoxid, Zinkoxid, Manganoxid, Bariumoxid oder Mischungen von zwei oder mehreren dieser Oxide enthält.

Es hat sich gezeigt, daß eine solche Glasfaserzusammen­ setzung die Kombination der notwendigen Eigenschaften, nämlich biologische Abbaubarkeit, Resistenz gegen Feuchtigkeit sowie gute Verarbeitbarkeit erfüllt.

Gegenstand der Erfindung ist eine Glasfaserzusammen­ setzung, die biologisch abbaubar ist, die gekennzeichnet ist durch folgende Bestandteile in Gewichtsprozent:

SiO₂|50 bis 60
Al₂O₃	0 bis 2,5
CaO + MgO	10 bis 16
Na₂O + K₂O	14 bis 19
B₂O₃	10 bis 16
TiO₂	0 bis 4
ZrO₂	0 bis 5
ZnO	0 bis 5
MnO	0 bis 4
BaO	0 bis 5
TiO₂, ZrO₂, ZnO, MnO, BaO	1 bis 6
Fe₂O₃, SrO	0 bis 2
F, Li₂O	0 bis 2
P₂O₃	0 bis 4.

Die erfindungsgemäßen Glasfaserzusammensetzungen sind mit der Zentrifugaltechnik verarbeitbar. Die erhaltenen Fasern haben gute Beständigkeit gegen Feuchtigkeit. Überraschen­ derweise zeigen die Glasfaserzusammensetzungen biologische Abbaubarkeit.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Glasfaserzusammensetzung 1 bis 4 Gewichtsprozent Titanoxid.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform enthält die Zusammensetzung 1 bis 4 Gewichtsprozent Manganoxid.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Zusammensetzung 1 bis 4 Gewichtsprozent Zinkoxid.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Zusammensetzung 0,5 bis 3 Gewichtsprozent Zirkonoxid.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Zusammensetzung 0,5 bis 4 Gewichtsprozent Bariumoxid.

Insbesondere wird es bevorzugt, Mischungen der Oxide Zirkonoxid, Zinkoxid, Titanoxid, Bariumoxid und Manganoxid zu verwenden, insbesondere Mischungen aus zwei oder drei dieser Oxide.

Bevorzugte Ausführungen sind Bariumoxid in einer Menge von 1 bis 4 Prozent in Mischung mit Titanoxid oder Zinkoxid.

Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen sind Zinkoxid mit Titanoxid und gegebenenfalls zusätzlich Zirkonoxid gemischt, wobei die Bestandteile jeweils in Mengen von 1 bis 3 Gewichtsprozent vorliegen können.

Mischungen von Zirkonoxid mit Zinkoxid, Titanoxid, Bariumoxid oder Manganoxid, wobei die Bestandteile in Mengen von 0,5 bis 4 Gewichtsprozent, insbesondere 0,5 bis 1,5 Gewichtsprozent vorliegen, sind weitere bevorzugte Ausführungsformen.

Bei Zusammensetzungen, die Zirkonoxid und/oder Bariumoxid enthalten, ist es vorteilhaft, wenn die Zusammensetzung ferner 0,5 bis 2 Gewichtsprozent Fluor und/oder Lithiumoxid enthält.

Aluminiumoxid kann in einer Menge von mindestens 0,1 und insbesondere mindestens 0,5 Gewichtsprozent vorliegen.

Phosphorpentoxid erhöht die biologische Abbaubarkeit. Die Zusammensetzungen enthalten vorzugsweise 0,1 bis 2 Gewichtsprozent P₂O₅.

Die Feuchtigkeitsbeständigkeit der erfindungsgemäßen Glas­ faserzusammensetzungen wurde mittels einer Standardmetho­ de, die als "DGG-Methode" bekannt ist, ermittelt. Bei der DGG-Methode werden 10 g feingemahlenes Glas mit einer Korngröße zwischen etwa 360 und 400 µm in 100 ml Wasser beim Siedepunkt 5 Stunden gehalten. Nach schneller Abküh­ lung des Materials wird die Lösung filtriert und ein bestimmtes Volumen des Filtrats zum Trockenen eingedampft. Das Gewicht des so erhaltenen trockenen Materials erlaubt es, die Menge an im Wasser gelöstem Glas zu berechnen. Die Menge ist in Milligramm per Gramm des untersuchten Glases angegeben.

Die biologische Abbaubarkeit der erfindungsgemäßen Glas­ zusammensetzungen wurde untersucht, indem 1 g des Glaspulvers, wie bei der DGG-Methode beschrieben, in eine physiologische Lösung der nachstehenden Zusammenset­ zung mit einem pH-Wert von 7,4 eingebracht wurde:

NaCl
6,78
NH₄Cl	0,535
NaHCO₃	2,268
NaH₂PO₄H₂O	0,166
(Na₃-citrat) 2H₂O	0,059
Glycin	0,450
H₂SO₄	0,049
CaCl₂	0,022

Es wurden dynamische Versuchsbedingungen gewählt, wie sie bei Scholze und Conradt beschrieben sind. Die Fließge­ schwindigkeit betrug 300 ml/Tag. Die Versuchsdauer betrug 14 Tage. Die Ergebnisse sind als Prozent SiO₂ in der Lösung × 100 nach 14 Tagen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher beschrieben.

Beispiele

Es wurden Gläser mit den in der Tabelle angegebenen Zusammensetzungen erschmolzen.

Alle Glaszusammensetzungen konnten zufriedenstellend mit der Zentrifugaltechnik verarbeitet werden.

In der vor letzten Zeile sind die mit der DGG-Methode ermittelten Werte aufgelistet. In der letzten Zeile sind die Werte der biologischen Abbaubarkeit gemäß der vorstehend beschriebenen Bestimmungsmethode angegeben.

Claims (9)

1. Glasfaserzusammensetzung, die biologisch abbaubar ist, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile in Gewichtsprozent: SiO₂|50 bis 60 Al₂O₃ 0 bis 2,5 CaO + MgO 10 bis 16 Na₂O + K₂O 14 bis 19 B₂O₃ 10 bis 16 TiO₂ 0 bis 4 ZrO₂ 0 bis 5 ZnO 0 bis 5 MnO 0 bis 4 BaO 0 bis 5 TiO₂, ZrO₂, ZnO, MnO, BaO 1 bis 6 Fe₂O₃, SrO 0 bis 2 F, Li₂O 0 bis 2 P₂O₃ 0 bis 4.

2. Glasfaserzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Titandioxid 1 bis 4 Gewichtsprozent beträgt.

3. Glasfaserzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Manganoxid 1 bis 4 Gewichtsprozent beträgt.

4. Glasfaserzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Zinkoxid 1 bis 4 Gewichtsprozent beträgt.

5. Glasfaserzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Zirkonoxid 0,5 bis 3 Gewichtsprozent beträgt.

6. Glasfaserzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Bariumoxid 0,5 bis 4 Gewichtsprozent beträgt.

7. Glasfaserzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung, wenn sie Zirkonoxid und/oder Bariumoxid enthält, ferner 0,5 bis 2 Gewichtsprozent Fluor und/oder Lithiumoxid enthält.

8. Glasfaserzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung Bariumoxid in Mischung mit Zirkonoxid, Zinkoxid, Titanoxid und/oder Manganoxid enthält.

9. Glasfaserzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung Zirkonoxid in Mischung mit Zinkoxid, Titanoxid, Bariumoxid und/oder Manganoxid enthält.