EA002551B1

EA002551B1 - Способ увеличения упругости и уменьшения ломкости минерального волокна

Info

Publication number: EA002551B1
Application number: EA200000219A
Authority: EA
Inventors: Михаель Перандер; Ян Хакала
Original assignee: Парок Груп Ой Аб
Priority date: 1997-08-15
Filing date: 1998-08-17
Publication date: 2002-06-27
Also published as: HRP20000073A2; NO20000701L; AU8809398A; SK1912000A3; ATE299479T1; EA200000219A1; FI973355A0; DE69830849D1; NO20000701D0; FI109293B; FI973355A; CZ2000507A3; EP1019332B1; ES2244077T3; DE29810756U1; DK1019332T3; DE69830849T2; WO1999008970A1; PL191123B1; EP1019332A1

Abstract

В изобретении описан способ увеличения упругости и уменьшения ломкости минерального волокна, отличающийся тем, что к минеральному составу, содержащему оксиды SiO, MgO и СаО и, кроме того, оксид алюминия в количестве 16-20 мас.% и оксиды железа в количестве 3-10 мас.%, добавляют фосфор в форме фосфорсодержащего соединения в количестве 0,5-4 мас.%, вычисленного по PO, из состава получают расплав, из которого образуют волокна с увеличенной упругостью и уменьшенной ломкостью.

Description

Целью настоящего изобретения является способ увеличения упругости и уменьшения ломкости минерального волокна, которое обладает высокой термостойкостью.

Минеральные волокна, изготовленные плавлением и центрифугированием минеральных исходных материалов, например камня, шлака или подобного, широко используются для производства матов и покрытий из минерального волокна, прежде всего для целей тепло- и звукоизоляции в строительной индустрии. Кроме того, что изготовленный мат показывает хорошие тепло- и звукоизолирующие свойства, в последнее время также стали уделять все большее внимания свойствам мата с точки зрения гигиены труда.

На рынке имеется широкий диапазон изолирующих продуктов, которые не только показывают различные теплоизолирующие свойства, но также и различающуюся степень термостойкости. Термостойкие минеральные волоконные продукты представляют собой продукты, которые могут противостоять повышенным температурам в течение продолжительных периодов времени без значительного изменения формы или размеров. Такие продукты, таким образом, являются привлекательными с точки зрения защиты от огня.

Обычное стекловолокно имеет термостойкость при температурах до приблизительно 550°С, тогда как термостойкость минеральной ваты лучше, вплоть до примерно 700°С. Однако существует интерес к продуктам, имеющим еще более высокую термостойкость, вплоть до 11001200°С, и такие продукты также имеются на рынке.

Такие волоконные продукты со стойкостью к действию температуры содержат в качестве основных оксидов оксид кремния 8ίΟ₂ и оксид алюминия А1₂О₃ и, кроме того, часто также оксид щелочно-земельного металла, например оксид кальция СаО или оксид магния МдО. Кроме того, такие продукты могут содержать различные количества других оксидов, например оксида титана ΤίΟ₂, оксида марганца МпО, оксида бора В₂О₃, оксида циркония ΖγΟ₂, оксида хрома Сг₂О₃, оксидов щелочных металлов, например, оксидов натрия и калия Να₂Ο, Κ₂Ο, а также примеси. В качестве примеров относящегося к изобретению предшествующего уровня техники дается ссылка, например, на патенты И8 4 461 840 и ΌΕ-Ο8 1 496 662.

Такие термостойкие волоконные продукты, как правило, содержат увеличенное количество А1Ю₃ и часто относительно высокие количества оксида железа ΕβΟ и Ее₂О₃. Присутствие железа обусловлено фактом, что многие привлекательные с экономической точки зрения сырьевые материалы содержат железо в большей или меньшей степени. Однако присутствие алюминия и железа в огромных количествах делает волокно ломким и неупругим, что приводит к трудностям при обращении с волокном.

По настоящему изобретению было показано, что этот недостаток можно уменьшить посредством добавления в волокно фосфора. Добавление фосфора увеличивает упругость и прочность на разрыв волокна, содержащего алюминий и железо. Это, в свою очередь, ведет к улучшенным эксплуатационным свойствам волоконных продуктов. Поскольку волоконные продукты могут быть упруго сжаты, уменьшается потребность в пространстве, например, при хранении и транспортировке. Как следствие упругости, продукт восстанавливает свою первоначальную форму после ослабления сжатия и при использовании хорошо заполняет все пространство в строительных конструкциях. Кроме того, вследствие уменьшенной хрупкости волокна уменьшается тенденция к образованию пыли. Также стало очевидным, что в таких волокнах возможно использовать увеличенные концентрации щелочей, что может являться преимуществом при определенных способах использования.

Более конкретно настоящее изобретение относится к способу увеличения упругости и уменьшения ломкости минерального волокна, которое содержит следующие компоненты, мас.%:

8ίΟ₂38-47

А1Ю₃16-20

ΤίΟ₂0-4

МдО5-15

СаО14-22

Νΐ;Ο· Κ₂Ο0-6

Железо (ЕеО+ЕеЮд3-10 ₽₂Ο₅0,5-4

Другие компоненты0-4

Термин «другие» компоненты означает такие возможные примеси, которые не играют существенного значения для свойств производимого волокна.

При этом к указанному составу добавляют фосфорсодержащее соединение в количестве 0,5-4 мас.%, вычисленное по Р₂О₅.

Известно, что внутри диапазона 0 - примерно 15% концентрация оксида алюминия прямо пропорциональна стабильности волокна в биологических растворах, т.е. чем большее количество оксида алюминия содержит состав, тем более стабилен или плохо растворим продукт. Однако, эта тенденция меняется на противоположную при более высокой концентрации так, что растворимость волокна увеличивается с концентрацией оксида алюминия. Таким образом, по настоящему изобретению получают волокно, которое имеет хорошую термостойкость, хорошую упругость и высокую растворимость в биологических растворах.

В вышеупомянутом составе МдО предпочтительно составляет 5-12 мас.%.

Согласно предпочтительному варианту

изобретения минеральное	волокно имеет сле-
дующий состав, мас.%:
81О2	40-44
^А12^О3	16-20
Т1О₂	0-4
МдО	8-12
СаО	16-22
Иа₂О+К₂О	2-5
железо (ЕеО+Ее₂О₃)	3-8
Р2О5	0,5-2
Другие компоненты	0-4

По настоящему изобретению волокно изготовляют традиционным способом, смешивая подходящие исходные материалы, например камень, шлак, боксит, доломит, апатит, анортозит, стекло- или другие шлаки и другие подходящие отходы в подходящих пропорциях, либо как таковые, либо в виде брикетов. Исходные материалы затем плавят, например, в электроду говой печи или вагранке, и затем из них изготовляют волокна любым обычным способом, например каскадным центрифугированием расплава и собиранием волокон на конвейере.

Следующие примеры иллюстрируют настоящее изобретение, не ограничивая его.

Пример 1. Следующие компоненты с содержанием, показанным в следующей таблице, загрузили в вагранку в количествах, показанных в мас.%.

	Апатит, содержащий перидотит	Доломит	Габброанар- тозит
Количество: Компонент, мас.%	32	20	48
81О2	45,5	8,0	45,6
АЦО3	9,9	1,6	30,1
Т1О2	1,8	0,2	0,2
МдО	11,4	17,8	2,3
СаО	13,7	30,1	16,9
\;ь() + К2О	4,5	0,6	1,5
Железо	9,7	1,7	2,7
Р2О5	2,2	0,1	0,0
Потеря на обзоливание	1,4	39,9	0,7

Волокна были изготовлены каскадным центрифугированием традиционным способом из полученного расплава, затем волокна собрали на конвейере, чтобы получить мат из минерального волокна. Минеральные волокна имели следующий состав, мас.%:

8Ю₂42,0

А1₂О₃19,0

Т1О₂1,0

МдО10,0

СаО19,0

Ыа₂О+К₂О3,0

Железо (РеО + Ре₂О₃)4,0

Р2О51,0

Другие компоненты1,0

Пример 2. Посредством выбора подходящих исходных материалов с одной стороны волокна по настоящему изобретению (волокно А), так же как волокна сравнения (волокно В), были изготовлены одинаковым способом, как описано в примере 1. Полученные волокна имели следующий состав, мас.%:

	А	В
8Ю₂	42,1	43,9
А12О3	18,7	19,6
Т1О2	1,7	0,6
МдО	10,4	11,3
СаО	15,8	17,0
Иа₂О+К₂О	2,9	1,7
железо (РеО+Ре2О3)	6,8	5,7
Р2О5	0,8	0,05
Другие компоненты	0,8	0,2

Волокна А и В содержат приблизительно одинаковое количество оксида алюминия плюс оксида железа, но волокно В содержит только незначительное количество фосфора, тогда как фосфор в волокне А находится внутри пределов настоящего изобретения.

Сжимаемость волоконного мата, имеющего плотность 27 кг/м³, изготовленного, соответственно, из волокон А и В, измерили следующим образом. Тестовый образец мата (размер 30 х 30 см), сделанного из волокон А и В, соответственно, сжали в устройстве для сжатия между двумя пластинами до толщины, соответствующей 20% первоначальной толщины. Тестовый образец держали в сжатом состоянии в течение 5 мин, после чего силу сжатия ослабили и дали возможность образцу вернуться к первоначальной форме приблизительно в течение 1 мин. Тестовый мат из волокна А по настоящему изобретению показал в этом тесте восстановление, равное 93-94% (после снятия давления образец восстановил 93-94% своей первоначальной толщины), которое является нормальным значением, тогда как это значение для волокна сравнения В было равно 89-91%, которое близко к приемлемым пределам. Таким образом результаты теста показывают, что когда мат изготовлен из волокна А по настоящему изобретению он имеет лучшую сжимаемость, чем в случае эталонного волокна В.

Claims

1. Способ увеличения упругости и уменьшения ломкости минерального волокна, отличающийся тем, что к минеральному составу, содержащему оксиды 8Ю₂, МдО и СаО и, кроме того, оксид алюминия в количестве 16-20 мас.% и оксиды железа в количестве 3-10 мас.%, добавляют фосфор в форме фосфорсодержащего соединения в количестве 0,5-4 мас.%, вычисленного по Р₂О₅, из состава получают расплав, из которого образуют волокна с увеличенной упругостью и уменьшенной ломкостью.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что к минеральному составу, содержащему, мас.%:

810238-47

А1₂0₃16-20

Т10₂0-4

Мд05-15

СаО14-22

Ыа₂0+К₂00-6

Железо (РеО+Ре₂0₃)3-10

Другие компоненты0-4 добавляют фосфорсодержащее соединение в количестве 0,5-4 мас.%, вычисленное по Р₂0₅.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в составе содержание Мд0 равно 5-12 мас.%.

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что к минеральному составу, содержащему, мас. %:

8ί0₂ 40-44 А1203 16-20 Т102 0-4 М§0 8-12 СаО 16-22 Ыа₂О+К₂0 2-5 Железо (Ре0+Ре₂0₃) 3-8 Другие компоненты 0-4 добавляют фосфорсодержащее соединение в

количестве 0,5-2 мас.%, вычисленное по Р₂0₅.