DE4443022C2

DE4443022C2 - Mineralfaserzusammensetzung

Info

Publication number: DE4443022C2
Application number: DE4443022A
Authority: DE
Inventors: Peter Lohe; Wolfgang Dr Holstein; Wolfgang Schwab
Original assignee: Gruenzweig und Hartmann AG
Current assignee: Saint Gobain Isover G+H AG
Priority date: 1994-12-02
Filing date: 1994-12-02
Publication date: 1996-12-12
Anticipated expiration: 2014-12-03
Also published as: DE4443022A1; ZA959879B; AU4300896A; WO1996016913A1; TR199501519A2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mineralfaserzu sammensetzung, die biologisch abbaubar ist, d. h., daß sich die Fasern zersetzen, sobald sie mit einem physiologischen Milieu in Kontakt kommen.

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

Die biologische Abbaubarkeit von Mineralfaser zusammensetzungen ist insofern von großer Bedeutung, weil verschiedene Untersuchungen darauf hinweisen, daß Mineralfasern mit sehr kleinen Durchmessern im Bereich von kleiner 3 µm im Verdacht stehen, kanzero gen zu sein, biologisch abbaubare Mineralfasern solcher Dimensionen aber keine Kanzerogenität zeigen.

Aus der FR-PS-26 62 688 ist eine Mineralfaserzusammenset zung bekannt, die einen relativ hohen Aluminiumgehalt auf weist.

Desweiteren ist in WO 90/02713 A1 eine Zusammensetzung be schrieben, die bei einem relativ hohen Aluminiumgehalt ei nen relativ niedrigen Eisengehalt aufweist.

Daß es mit einem geringen Aluminiumgehalt möglich ist, bio logisch abbaubare Glasfasern zu erhalten, die ferner eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen und eine gute Verar beitbarkeit zu Mineralfasern gewährleisten, ist diesen Druckschriften nicht zu entnehmen.

Aus FR-PS-2 690 438 ist eine Mineralfaserzusammensetzung bekannt, die als biologisch abbaubar beschrieben wird und einen relativ niedrigen Eisengehalt aufweist. Einen Hinweis darauf, daß es mit Glasfaserzusammensetzungen, die sehr große Mengen an Eisen enthalten, möglich ist, biologisch abbaubare Glasfasern mit ausgezeichneten thermischen Eigen schaften und guter Verarbeitbarkeit zu erhalten, ist dieser Druckschrift nicht zu entnehmen.

Die Mineralfaserzusammensetzungen müssen jedoch auch eine gute Verarbeitbarkeit nach bekannten Verfahren zu Herstellungen von Mineralwolle mit kleinem Durch messer, insbesondere nach dem Düsenblasverfahren, aufweisen. Dies bedeutet insbesondere eine ausrei chende Differenz von beispielsweise 80° zwischen Entglasungs und Verarbeitungstemperatur.

Ferner sind auch die mechanischen und thermischen Eigenschaften 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 Temperaturbeständigkeit der Mineralfasern notwendig.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer neuen Mineralfaserzusammensetzung, die sich durch gute biologische Abbaubarkeit auszeichnet, die ausreichende Temperaturbeständigkeit für die Anwendung im Industriesektor aufweist und sich gut zerfasern läßt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese Aufgabe durch eine Mineralfaserzusammensetzung gelöst werden kann, die im wesentlichen aus Silicium dioxid und Erdalkalioxiden besteht, und ferner als Schmelzbeschleuniger Alkalioxide und zur Erhöhung der Temperaturbeständigkeit einen merklichen Anteil an Eisenoxid enthält.

Es hat sich gezeigt, daß solche Mineralfaserzusam mensetzungen die Kombination der notwendigen Eigen schaften, nämlich biologische Abbaubarkeit, ausrei chende Temperaturbeständigkeit für Dämmobjekte in der Industrie sowie gute Verarbeitbarkeit bei der Herstellung der Mineralwolle als solche und der Produkte erfüllen. Dies beinhaltet gleichzeitig, daß die obere Entglasungstemperatur der Schmelze bei vorzugsweise unter 1300°C liegt.

Gegenstand der Erfindung ist eine Mineralfaserzusam mensetzung, die biologisch abbaubar ist, die ge kennzeichnet ist durch folgende Bestandteile in Ge wichtsprozent:

SiO₂\|45 bis 55
Al₂O₃	0 bis weniger als 4
Fe₂O₃	mehr als 7 bis 15
CaO	18 bis 35
MgO	5 bis 15
Na₂O + K₂O	3 bis 10
P₂0₅	0 bis 5
Verunreinigungen	0 bis 2

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

Die Mineralfasern erreichen eine hohe Temperatur beständigkeit von mindestens 1000°C nach DIN 4102, Teil 17.

Derartige Mineralfasern zeigen eine gute biologische Abbaubarkeit.

Der Zusatz von Alkalioxiden bewirkt eine Schmelzpunkterniedrigung und dadurch eine bessere Verarbeitbarkeit im Schmelzprozeß. Ferner können bei einer natriumhaltigen Mineralwollezusammensetzung vorteilhaft bis zu 30% Altglasscherben eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäßen Mineralfaserzusammensetzungen können vorzugsweise in mit fossilen Brennstoffen, insbesondere Erdgas, befeuerten Schmelzwannen bei Schmelztemperaturen von 1350 bis 1450°C geschmolzen werden. Mit derartigen Schmelzwannen kann eine homogene Schmelze erzeugt werden, was Voraussetzung ist für gleichbleibende Produktqualität. Die Homo genität der Glasschmelze erleichtert auch die Reproduzierbarkeit des Zerfaserungsprozesses und damit der thermischen und mechanischen Produkt eigenschaften. Ferner führt die gleichbleibende chemische Zusammensetzung der so erzeugten Mineral wolle zu einer kontrollierbaren biologischen Abbaubarkeit.

Insbesondere der Zusatz von Eisenoxid erhöht die Temperaturbeständigkeit der Mineralwolle.

Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäßen Mineral faserzusammensetzungen folgende Bestandteile in Gewichtsprozent auf:

SiO₂\|45 bis 53
Al₂O₃	0,3 bis 3,9
Fe₂O₃	8,6 bis 15
CaO	20 bis 25
MgO	10 bis 15
Na₂O + K₂O	3 bis 8
Verunreinigungen	0 bis 2

Ein Gehalt von Siliciumoxid im Bereich von 47 bis 51 Gewichtsprozent ist besonders bevorzugt.

Bezüglich der Alkalioxide wird ein Bereich von 5 bis 8 Gewichtsprozent besonders bevorzugt. Eisenoxid ist vorzugsweise in einem Bereich zwischen 9 und 12 Gewichtsprozent zugegen.

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 mm³ zum Aufstellen des Prüfkörpers. Der Prüfkörper hat Abmessungen von 12 × 12 × 12 mm³ oder 12 mm ⌀ × 12 mm Höhe. Die Roh dichte beträgt im Normalfall 100 kg/m³. Die Tempe ratursteigerung 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 Gewichtssprozent produziert:

SiO₂
47,4
Al₂O₃	0,6
Fe₂O₃	10,1
CaO	23,5
MgO	10,4
Na₂O	7,4
K₂O	0,3
Verunreinigungen	0,3

Diese Zusammensetzung konnte nach dem Düsenblas verfahren bei einer Verziehtemperatur zwischen 1300 und 1400°C zu Mineralfasern mit einem Durchmesser bereich von 1,0 bis 15 µm gut zerfasert werden, wobei ein mittlerer Durchmesserbereich von 2,5 bis 5,0 µm bevorzugt wird.

Eine Untersuchung gemäß der Standardgrießprobe der Deutschen Glasgesellschaft ergab einen Wert von 45 mg/kg und somit einen Wert für hohe biologische Abbaubarkeit.

Die Ermittlung des Temperaturverhaltens gemäß der "Schwedischen Methode" ergab eine Temperaturbestän digkeit bei 20% Höhenminderung von 950°C, was aus dem zugehörigen in der einzigen Zeichnung beispielhaft dargestellten Schaubild deutlich zu erkennen ist.

Beispiel 2

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

SiO₂
49
Al₂O₃	0,3
Fe₂O₃	10,0
CaO	23,5
MgO	12
Na₂O	5,5
Verunreinigungen	0,2

Diese Zusammensetzung konnte nach dem Düsenblas verfahren bei einer Verziehtemperatur zwischen 1300 und 1400°C Mineralfasern mit einem mittleren Durchmesserbereich von 2,5 bis 5,0 µm gut zerfasert werden.

Eine Untersuchung gemäß der Standardgrießprobe der Deutschen Glasgesellschaft ergab einen Wert von 42 mg/kg und somit einen Wert für hohe biologische Abbaubarkeit.

Die Ermittlung des Temperaturverhaltens gemäß der "Schwedischen Methode" ergab eine Temperaturbestän digkeit bei 20% Höhenminderung von 1000°C.

Claims

1. Mineralfaserzusammensetzung, die biologisch abbaubar ist, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile in Gewichtsprozent: SiO₂|45 bis 55 Al₂O₃ 0 bis weniger als 4 Fe₂O₃ mehr als 7 bis 15 CaO 18 bis 35 MgO 5 bis 15 Na₂O + K₂O 3 bis 10 P₂0₅ 0 bis 5 Verunreinigungen 0 bis 2

2. Mineralfaserzusammensetzung nach Anspruch 1, gekenn zeichnet durch folgende Bestandteile in Gewichts prozent: SiO₂|45 bis 53 Al₂O₃ 0,3 bis 3,9 Fe₂O₃ 8,6 bis 15 CaO 20 bis 25 MgO 10 bis 15 Na₂O + K₂O 3 bis 8 Verunreinigungen 0 bis 2

3. Mineralfaserzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Silicium dioxid 47 bis 51 Gewichtsprozent beträgt.

4. Mineralfaserzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkalioxide in einer Menge von 5 bis 8 Gewichtsprozent vorliegen.

5. Mineralfaserzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Eisenoxid in einem Gehalt zwischen 9 und 12 Gewichtsprozent vorliegt.