ES2212962T3

ES2212962T3 - Composicion biosoluble de fibras de vidrio para la produccion de lanas de vidrio y similares.

Info

Publication number: ES2212962T3
Application number: ES00201380T
Authority: ES
Inventors: Manuel Mesa Sanchez; Enrique Giro Guasch; Jorge Pasalaigua Huguet
Original assignee: Ursa International GmbH
Current assignee: Ursa International GmbH
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 2000-04-18
Publication date: 2004-08-16
Anticipated expiration: 2020-04-18
Also published as: DK1048625T3; DE60007477T2; EP1048625A1; EP1048625B1; ATE257132T1; DE60007477D1; SI1048625T1

Abstract

Composición biosoluble de fibras de vidrio para la producción de lana de vidrio y similares, caracterizada porque la composición está constituida por los siguientes compuestos en los porcentajes ponderales del total de la composición que se indican:*FORMULA* siendo RO la suma de los óxidos mencionados de elementos pertenecientes a la columna 2A de la Tabla Periódica y R2O la suma de los óxidos mencionados de elementos pertenecientes a la columna 1A de la Tabla Periódica, e incluyendo además la composición hasta un 2% en peso de impurezas y compuestos adicionales convencionales tales como Fe2O3, hallándose excluidos de tales compuestos adicionales el P2O5 y SO3.

Description

Composición biosoluble de fibras de vidrio para la producción de lanas de vidrio y similares.

Sector de la técnica al que se refiere la invención

La presente invención se refiere a composiciones biosolubles de fibras de vidrio, según la reivindicación 1, para la producción de lanas de vidrio y similares.

Estado de la técnica

En los últimos años, se ha planteado la posibilidad de que las partículas desprendidas durante la fabricación, el almacenaje y la utilización de artículos constituidos por lana de vidrio e inhaladas por las personas de su entorno sean potencialmente cancerígenas si llegan a acumularse en el pulmón. Por ello, se han producido normativas y recomendaciones tendentes a imponer que las fibras con que se fabrican tales lanas de vidrio sean bioeliminables ya sea por digestión macrofágica y expulsión mucolítica, ya sea por disolución en los fluidos corporales del pulmón.

Para la medición de la biosolubilidad de las partículas susceptibles de inhalación se utilizan ensayos in vivo e in vitro.

Los ensayos de biosolubilidad in vivo tratan de determinar el tiempo medio de permanencia de las partículas en el pulmón por medio de diferentes protocolos, entre los que se halla el de "Biopersistence of fibres. Short-term exposure by inhalation", emanante de la Unión Europea (EC/TM/26 rev. 7, 1998). Su objetivo es calcular la semivida de las partículas en el pulmón, obteniéndose un valor numérico que expresa dicha semivida (T_{1/2}) en días.

Los ensayos in vitro se efectúan simulando la acción de los fluidos pulmonares sobre las partículas de fibras, para llegar también a establecer un valor numérico correlacionado con su presunta semivida (T_{1/2}) en el pulmón.

Se considera que una fibra es aceptablemente biosoluble si su semivida \leq 10 días en un ensayo in vivo de inhalación.

Al margen de los ensayos de biosolubilidad in vivo o in vitro de las fibras y considerando probablemente que no existe una evidente e innegable correlación entre el cáncer y la acumulación de las partículas de aquéllas en el pulmón, las autoridades de Alemania decretaron (12 junio 1998) una normativa en la que se establece el denominado "índice KI" ("Dritte Verordnung zur Änderung der Gefahrstoffverordnung"). Este índice responde a la siguiente
fórmula:

KI = %Na_{2}O+%K_{2}O+%CaO+%MgO+%B_{2}O_{3}+%BaO-2\text{*}%Al_{2}O_{3}.

A KI \geq 40, la fibra se considera inocua, sin necesidad de recurrir a ensayos confirmatorios. Con KI < 40, puede ser obligado confirmar la inocuidad de la fibra por medio de ensayos de biosolubilidad.

Los documentos de la técnica anterior que se consideran más representativos con respecto a la presente invención son los siguientes: EP 0412878 --que preconiza que la fibra incluya más del 0,1% en peso de pentóxido de fósforo (P_{2}O_{5}) cuando el porcentaje ponderal de alúmina (Al_{2}O_{3}) sea igual o superior al 1%--, EP 0738692 y EP 0738693
--que preconizan elevados contenidos de óxido de boro (B_{2}O_{3}) con uso eventual de P_{2}O_{5}--, WO 9634836 --que preconiza fibras con KI \geq 40--, FR 2758322 --que preconiza fibras con KI > 30, preferentemente KI > 35, y bajas relaciones R_{2}O/RO (relación de óxidos de alcalinos/óxidos de alcalinotérreos)--, EP 0872458 y WO 9906332 --que preconizan contenidos relativamente bajos de sílice (SiO_{2}) y elevados KI.

La tendencia general que refleja la mayoría de los documentos de la técnica conocida más reciente es que los fabricantes han tratado de aumentar la capacidad de disolución de la fibra mediante la disminución de la cantidad convencional de SiO_{2} y de Al_{2}O_{3} y la adición de nuevos óxidos, especialmente el P_{2}O_{5} y el trióxido de azufre (SO_{3}), tratando también de alcanzar valores de KI \geq 40.

No obstante, ello tiene manifiestos inconvenientes:

-: la disminución del SiO_{2} conlleva una disminución de la viscosidad en fusión;

-: la disminución de la Al_{2}O_{3} se traduce en una correlativa disminución de la resistencia mecánica de las fibras;

-: la presencia del P_{2}O_{5} influye negativamente en la resistencia de las fibras a los esfuerzos mecánicos, aumenta la formación de polvo y determina que el refractario de los hornos de fabricación de la fibra (en especial los de gas) sufra el agresivo ataque de este compuesto;

-: la presencia del SO_{3} determina una mayor corrosión de los discos de formación de las fibras.

Respecto a la influencia negativa del P_{2}O_{5} sobre la resistencia mecánica de las fibras, los inventores han hallado experimentalmente que un aumento de 0 a 0,8% de P_{2}O_{5} a costa, por ejemplo, de la misma cantidad de Al_{2}O_{3}, se traduce en una disminución casi lineal de la resistencia mecánica a un 60% de la original.

Explicación de la invención

Los inventores de la presente se plantearon el problema de obtener nuevas fibras de vidrio biosolubles. A diferencia de la actual tendencia general de los fabricantes, recordada anteriormente, sus ensayos se realizaron bajo las siguientes pautas generales:

-: en primer lugar, se omitió el uso del P_{2}O_{5} y del SO_{3};

-: en segundo lugar, se mantuvieron contenidos de SiO_{2} y de Al_{2}O_{3} relativamente altos para favorecer la viscosidad de la masa fundida y la resistencia mecánica de las fibras;

-: en tercer lugar, se disminuyó la cantidad de RO (suma de los óxidos de los elementos de la columna 2A de la Tabla Periódica y, a efectos prácticos, suma %CaO+%MgO) para mejorar la trabajabilidad de la masa fundida y evitar su desvitrificación durante la formación de fibras; y

-: en cuarto lugar, se aumentó la cantidad de R_{2}O (suma de los óxidos de los elementos de la columna 1A de la Tabla Periódica y, a efectos prácticos, suma %Na_{2}O+%K_{2}O) para compensar, desde el punto de vista de la biosolubilidad, el relativamente alto contenido de Al_{2}O_{3}.

Sorprendente e inesperadamente, los inventores pudieron confirmar, mediante los pertinentes ensayos, la biosolubilidad de las fibras de la invención, a pesar de que tales fibras poseen un KI muy inferior a 40 e incluso inferior a 30. Confirmaron también que las fibras de la invención implican un buen compromiso entre, por una parte, su biosolubilidad y, por otra parte, sus cualidades mecánicas y de trabajabilidad.

Por ello, la invención se refiere a una composición biosoluble de fibras de vidrio para la producción de lanas de vidrio y similares, según la reivindicación 1.

Según una característica optativa de la invención, en la composición

%Na_{2}O+%K_{2}O	18,5-19,5
%CaO+%MgO	8-10

Según otra característica optativa de la invención, la composición cumple la siguiente ecuación:

%Na_{2}O+%K_{2}O+%CaO+%MgO+%B_{2}O_{3}+%BaO-2\text{*}%Al_{2}O_{3}\leq33.

%Na_{2}O+%K_{2}O+%CaO+%MgO+%B_{2}O_{3}+%BaO-2\text{*}%Al_{2}O_{3}\leq32.

Según otra característica optativa de la invención, la composición tiene una temperatura máxima de liquidus (viscosidad = 10^{2,5} poises) comprendida entre 1050 y 1170ºC, una temperatura de gota (viscosidad = 10^{3} poises) comprendida entre 950 y 1070ºC y una temperatura de desvitrificación comprendida entre 650 y 850ºC.

Según otra característica optativa de la invención, la composición tiene una temperatura máxima de liquidus (viscosidad = 10^{2,5} poises) comprendida entre 1050 y 1150ºC, una temperatura de gota (viscosidad = 10^{3} poises) comprendida entre 950 y 1050ºC y una temperatura de desvitrificación comprendida entre 700 y 780ºC.

Según otra característica optativa de la invención, la composición es una de las siguientes:

-: SiO_{2} 64,29%; Na_{2}O 18,12%; K_{2}O 0,47%; CaO 6,07%; MgO 2,97%; B_{2}O_{3} 5,95%; y Al_{2}O_{3} 1,85% (C_{6});

-: SiO_{2} 64,37%; Na_{2}O 18,46%; K_{2}O 0,34%; CaO 5,68%; MgO 2,95%; B_{2}O_{3} 6,01%; y Al_{2}O_{3} 1,95% (C_{7});

-: SiO_{2} 64,28%; Na_{2}O 19,02%; K_{2}O 0,41%; CaO 5,34%; MgO 2,72%; B_{2}O_{3} 5,91%; y Al_{2}O_{3} 2,11% (C_{8});

-: SiO_{2} 66,3%; Na_{2}O 17,6%; K_{2}O 0,52%; CaO 5,95%; MgO 2,82%; B_{2}O_{3} 4,8%; y Al_{2}O_{3} 1,75% (C_{9});

-: SiO_{2} 64,86%; Na_{2}O 18,06%; K_{2}O 0,51%; CaO 5,94%; MgO 2,94%; B_{2}O_{3} 5,52%; y Al_{2}O_{3} 2,02% (C_{10});

-: SiO_{2} 63,24%; Na_{2}O 17,94%; K_{2}O 0,38%; CaO 6,01%; MgO 3,02%; B_{2}O_{3} 6,74%; y Al_{2}O_{3} 2,48% (C_{11});

-: SiO_{2} 63,05%; Na_{2}O 19,41%; K_{2}O 0,44%; CaO 6%; MgO 2,96%; B_{2}O_{3} 5,49%; y Al_{2}O_{3} 2,51% (C_{12});

-: SiO_{2} 62,28%; Na_{2}O 20,11%; K_{2}O 0,41%; CaO 5,97%; MgO 2,76%; B_{2}O_{3} 5,41%; y Al_{2}O_{3} 2,8% (C_{13});

incluyendo además hasta un 2% en peso de impurezas y compuestos adicionales convencionales, tales como Fe_{2}O_{3}, pero hallándose excluidos de todas las composiciones mencionadas el P_{2}O_{5} y el SO_{3}.

El ámbito de la invención se extiende a los artículos de lana de vidrio que incluyen fibras de las composiciones definidas en los párrafos inmediatamente precedentes.

Breve descripción de los dibujos

En la hoja de dibujos anexa:

La Fig. 1 es una representación muy esquemática de un aparato de ensayo utilizado para calcular la constante de disolución K_{SiO2} de las Composiciones C_{6} a C_{13} según la invención;

La Fig. 2 es una gráfica donde se representa la constante de disolución K_{SiO2} (en ng de SiO_{2}*cm^{-2}*h^{-1}) de cada una de las Composiciones C_{6} a C_{13} según la invención, en función del tiempo de análisis, en horas; y

La Fig. 3 es una gráfica donde se representa el comportamiento de la constante de disolución K_{SiO2} de cada una de las Composiciones C_{7} a C_{13} según la invención, con respecto a la constante de disolución de la Composición C_{6}, en función del tiempo de análisis, en horas.

La invención se explicará adicionalmente por medio de las Composiciones C_{1} a C_{5} de Referencia y de las Composiciones C_{6} a C_{13} que constituyen Ejemplos de la invención y cuyas formulaciones y resultados de ensayo se muestran en la Tabla I.

Ensayos preliminares

Se realizaron ensayos preliminares, con y sin el uso de P_{2}O_{5} y de SO_{3}. Se seleccionaron por su significancia las siguientes Composiciones C_{1} a C_{5} de Referencia.

Composiciones C_{1} a C_{3} de referencia

En una primera serie de ensayos, se preparan las Composiciones C_{1}, C_{2} y C_{3} de Referencia (véase la Tabla I). En todas ellas se incluye P_{2}O_{5} y se mantienen un valor de R_{2}O relativamente elevado (\geq 17,65%) y un valor de RO relativamente bajo (\leq 10,45%), mientras se utilizan cantidades variables y convencionales de B_{2}O_{3}, de SO_{3} y de óxido férrico (Fe_{2}O_{3}). En la Composición C_{1} de Referencia, el contenido de Al_{2}O_{3} es sensiblemente el doble que en las Composiciones C_{2} y C_{3} de Referencia.

Puede verse en la Tabla I (fila "T_{1/2}") que, manteniendo un contenido de SiO_{2} relativamente elevado, en las mencionadas Composiciones C_{1}, C_{2} y C_{3} de Referencia:

1.: La disminución del porcentaje de Al_{2}O_{3} favorece la biosolubilidad.

2.: El aumento del P_{2}O_{5} y del SO_{3} favorece la biosolubilidad.

3.: El mantenimiento de un valor elevado de R_{2}O favorece la biosolubilidad.

La resistencia mecánica de las fibras (en particular, la de las Composiciones C_{2} y C_{3} de Referencia) era notablemente inferior que la resistencia de las fibras que se obtienen con composiciones convencionales no biosolubles.

Composiciones C_{4} y C_{5} de referencia

Se preparan otras dos Composiciones C_{4} y C_{5} de Referencia, biosolubles. En la Composición C_{4} de Referencia, se usa un valor de Al_{2}O_{3} relativamente alto (2,32%), de R_{2}O relativamente bajo (15,69%) y de RO relativamente alto (10,80%) y en ambas se incluyen cantidades convencionales de Fe_{2}O_{3}. Dado el contenido relativamente elevado de Al_{2}O_{3}, se aumenta correspondientemente el contenido de B_{2}O_{3} para mejorar la biosolubilidad sin perjudicar la trabajabilidad. En la Composición C_{5} de Referencia se usa un valor de Al_{2}O_{3} relativamente bajo (1,72%), de R_{2}O relativamente alto (17,53%) y de RO relativamente bajo (10,12%). En ninguna de estas Composiciones de Referencia se incluye P_{2}O_{5} ni SO_{3}. En la Tabla I pueden verse los resultados de ensayo que permiten llegar a las siguientes conclusiones:

4.: Pueden obtenerse vidrios biosolubles sin P_{2}O_{5} ni SO_{3}.

5.: Se confirma la conveniencia de mantener elevada la suma de óxidos de alcalinos, con correspondiente disminución de los óxidos de alcalinotérreos.

La resistencia mecánica de las fibras de las Composiciones C_{4} y C_{5} de Referencia era muy superior a la de las fibras obtenidas con las Composiciones C_{1} a C_{3} de Referencia.

Formas preferidas de realizar la invención

Partiendo de las anteriores conclusiones, en una nueva serie de ensayos se preparan las Composiciones C_{6} a C_{13} según la invención. En todas ellas, se elevan tanto el contenido de R_{2}O (en detrimento de RO), como el de Al_{2}O_{3}. Desde luego, de conformidad con las pautas generales antes indicadas se omiten el P_{2}O_{5} y el SO_{3}.

Composiciones C_{6} a C_{8} según la invención

La variación en composición química reside en un aumento progresivo de Al_{2}O_{3} (1,85%, 1,95% y 2,11%). Por otro lado, se intenta compensar este aumento con el aumento progresivo de Na_{2}O (18,12%, 18,46% y 19,02%), a costa de la progresiva disminución de RO. La constante de disolución, K_{SiO2}, disminuye claramente de C_{6} a C_{8}. La cantidad de Na_{2}O añadida no es capaz de contrarrestar el efecto de la Al_{2}O_{3} en la estabilización de la red cristalina. La disminución de RO tampoco ayuda a contrarrestar el efecto del aumento de la Al_{2}O_{3}.

Composiciones C_{9} a C_{11} según la invención

La estrategia seguida ha sido aumentar paulatinamente el contenido de Al_{2}O_{3} (1,75%, 2,02% y 2,48%) a la vez que se aumentaba también la cantidad de B_{2}O_{3} (4,80%, 5,52% y 6,74%). El análisis de la constante de disolución, K_{SiO2}, muestra una disminución de su valor provocada por el aumento de Al_{2}O_{3}. El B_{2}O_{3} añadido no es capaz de compensar totalmente el incremento de Al_{2}O_{3} que se produce al pasar de C_{9} a C_{11}.

De todas formas, los valores de las constantes de disolución, K_{SiO2}, para C_{10} y C_{11} son superiores al que presenta C_{8}, lo cual significa que, en un ensayo de biosolubilidad in vivo, el resultado sería favorable.

La constante K_{SiO2} obtenida para C_{9} es congruente con la obtenida para C_{6}. La constante de C_{6} es ligeramente más favorable, ya que C_{6} contiene algo más de B_{2}O_{3}.

Composiciones C_{12} y C_{13} según la invención

En estas dos últimas composiciones ejemplificativas de la invención es extremo el contenido de Al_{2}O_{3} y de Na_{2}O, siendo relativamente bajo el contenido de B_{2} O_{3}. Las constantes de disolución, K_{SiO2}, son congruentes entre sí y vienen determinadas por la relación Al_{2}O_{3}/Na_{2}O. La Composición C_{12} sería biosoluble en un ensayo in vivo, ya que el valor de la constante de disolución es superior que el de la Composición C_{8}.

Discusión de los resultados de la tabla I

En la Tabla I se presentan las formulaciones y los resultados de ensayo de las Composiciones C_{1} a C_{5} de Referencia y de las Composiciones C_{6} a C_{13} según la invención. Estos resultados permiten deducir que:

1.: La Al_{2}O_{3} tiene un comportamiento claramente contrario a la biosolubilidad;

2.: Los elementos que mejoran más la biosolubilidad son el Na_{2}O, que favorece la disolución de la red vítrea, y el B_{2}O_{3}, que lo hace también, pero de forma más moderada;

3.: Aunque los vidrios de las Composiciones C_{6} a C_{13} de la invención tienen un valor KI próximo e incluso inferior a 30, su valor estimado de T_{1/2} y/o de biosolubilidad es muy favorable;

4.: Las Composiciones C_{6} a C_{13} de la invención proporcionan franjas de temperaturas de formación de fibras (F_{.fibr.}) perfectamente adecuadas para los actuales métodos y aparatos de fabricación;

5.: Las Composiciones C_{6} a C_{13} de la invención presentan temperaturas de desvitrificación (Temp._{desv.}) más favorables que las Composiciones de Referencia.

Los valores de resistencia mecánica de las Composiciones C_{6} a C_{13} según la invención fueron muy superiores respecto a los de las Composiciones C_{1} a C_{5} de Referencia.

1

En la Tabla I:

RO	= Suma de los óxidos de los elementos de la columna 2A de la Tabla Periódica
R_{2}O	= Suma de los óxidos de los elementos de la columna 1A de la Tabla Periódica
Temp._{liq.}	= Temperatura máxima de liquidus (viscosidad = 10^{2,5} poises)
Temp._{gota}	= Temperatura de referencia para la formación de la fibra (viscosidad = 10^{3} poises)
Temp._{desv.}	= Temperatura de desvitrificación o crecimiento cristalino
F._{fibr.}	= Diferencia entre Temp._{gota} y Temp._{desv.}. Es indicativa de la franja de temperaturas en las que será
	\hskip0,2cm posible la formación de fibras con los métodos y aparatos usuales
T_{1/2}	= Semivida o tiempo de eliminación, del pulmón, en días, del 50% de las partículas de longitud
	\hskip0,2cm superior a 20 micrómetros
K_{SiO2}	= Constante de disolución del SiO_{2}, de la que se hablará a continuación con más detalle; t = días
	\hskip0,2cm de ensayo.

Cálculo de la constante de disolución K_{vidrio} del vidrio Metodología tradicional

Es conocido el cálculo de la constante de disolución K_{vidrio} del vidrio en diferentes fluidos; uno de los más interesantes en el campo de las lanas minerales es el ensayo en el que se ataca una composición de vidrio con un fluido biológico simulado que se corresponde, en cuanto a compuestos y concentraciones, con el fluido pulmonar. Tal fluido biológico simulado se conoce también como "solución de Gamble" y su composición es la siguiente:

NaCl	6,415 g/l
NaHCO_{3}	32,70 g/l
CaCl	20,19 g/l
Na_{2}HPO_{4}.12H_{2}O	0,358 g/l
Na_{2}SO_{4}	0,079 g/l
MgCl_{2}.6H_{2}O	0,212 g/l
Glicina	0,118 g/l
Na_{x} Citrato+tartrato+lactato+piruvato	0,680 g/l
Formaldehído	1,000 ml/l

En la metodología convencional se utilizan también algunas variantes de este fluido.

El ensayo se ha realizado, en la técnica anterior, sobre fibras de vidrio, con una distribución de diámetro y longitud perfectamente controlada, para poder calcular la superficie específica de la manera más exacta posible. Implica un paso de separación y caracterización de las fibras, proceso largo, tedioso, caro y que requiere una instrumentación sofisticada.

El ensayo se realiza controlando tres parámetros instrumentales: pH, temperatura y caudal o flujo de fluido.

Los equilibrios de reacciones de disolución en el ensayo son los siguientes:

(Si-O-X)_{vidrio} + H_{2}O \leftrightarrow (Si-OH)_{vidrio} + X^{+} + OH^{-}

(Si-O-X)_{vidrio} + H^{+} \leftrightarrow (Si-OH)_{vidrio} + X^{+}

(Si-O-X)_{vidrio} + OH^{-} \leftrightarrow (Si-OH)_{vidrio} + (Si-O-)_{vidrio}

(Si-O-X)_{vidrio} + OH^{-} \leftrightarrow (Si-OH)_{disolución} + (Si-O-)_{vidrio} (disolución de la red vítrea).

Estas reacciones se producen a nivel superficial y, normalmente, la constante de disolución K_{vidrio} se expresa como nanogramos de vidrio disueltos por centímetro cuadrado y hora transcurrida (ng de vidrio*cm^{-2}*h^{-1}).

Metodología utilizada para el cálculo de la constante de disolución K_{SiO2} del SiO_{2} en las composiciones C_{6} a C_{13} según la invención

Utilizando la metodología tradicional, acabada de recordar, pero modificada como se indicará posteriormente, se han efectuado ensayos de estimación de la constante de disolución del SiO_{2}, K_{SiO2}, para observar su evolución a medida que se modifica la composición del vidrio.

Se parte del hecho de que se conoce la semivida, en el pulmón o in vivo, de las Composiciones C_{6} a C_{8} según la invención (véase los valores de la fila "T_{1/2}" de la Tabla I):

-: La Composición C_{6} demostró ser biosoluble (T_{1/2} = 6,4) mediante un ensayo de inhalación in vivo, ya que el período de semivida fue notablemente inferior a 10 días (Directiva 97/69/CE). El valor de la constante de disolución, con t = 4 días, para esta composición es de 135,1 ng de SiO_{2}*cm^{-2}*h^{-1}. Este valor se utiliza como referencia superior.

-: La Composición C_{8} resultó ser la más desfavorable (T_{1/2} = 8,5), en cuanto al período de semivida por inhalación. El valor de la constante de disolución, con t = 4 días, para esta composición es de 81,4 ng de SiO_{2}*cm^{-2}*h^{-1}y se utiliza como referencia inferior.

Aunque no se ha demostrado la existencia de una buena correlación entre la constante de disolución in vitro y el período de semivida, la primera puede servir como indicación en el momento de valorar el comportamiento químico real en el pulmón de un ser vivo.

La metodología tradicional para el cálculo de la constante de disolución K_{vidrio} en solución de Gamble ha sido modificada por los inventores para lograr un método más rápido y sencillo que permite comparar diferentes composiciones, aunque no pretende establecer valores de las constantes de disolución directamente comparables con los obtenidos mediante la metodología tradicional, usada con fibras.

Las diferencias principales entre ambas metodologías son la forma en que la muestra es introducida en el sistema y la duración del ensayo.

En la metodología utilizada aquí, se ha optado por introducir la muestra como polvo de vidrio, con una superficie específica conocida y extraordinariamente elevada (aprox., 1 m^{2}/g) para eliminar los problemas que aparecen cuando
--como sucede en la metodología tradicional-- se quiere comparar dos composiciones de fibras que tienen distribuciones de diámetro y longitud dispares. Con el polvo se consigue eliminar el caro paso de separación y caracterización de las fibras de la metodología anterior.

Con la metodología utilizada aquí se evalúa sólo el ataque químico del fluido al polvo de vidrio.

Los ensayos se realizan en un tiempo relativamente corto, de unas 96-120 horas.

El proceso de ensayo (que no forma parte de la invención) se describe a continuación con referencia a la Fig. 1:

El fluido (solución de Gamble) 1, contenido en un tanque 2, es corregido de forma continua para obtener un valor constante de pH, mediante borboteo 3 de CO_{2}. Una bomba peristáltica 4 aspira el fluido y lo conduce al portamuestras 5, que contiene la muestra de polvo de vidrio y que está mantenido a temperatura constante (Temp.) con un baño termostatizado 6. La porción de fluido con el vidrio disuelto es recogida en frascos a la salida del portamuestras y analizada por absorción atómica en 7.

Los valores de pH, temperatura y flujo de fluido elegidos para los ensayos de las composiciones de vidrio son las siguientes:

pH	7,6 \pm 0,1
Temp.	37 \pm 0,5ºC
Flujo	140-180 ml/día

Los resultados de los ensayos se presentan, en parte, en la anterior Tabla I y, en parte, en las Figs. 2 y 3, descritas anteriormente.

Es sabido que las industrias de este campo tecnológico experimentan problemas de variación de composición de una partida a otra de materias primas, lo que hace admisibles tolerancias en \pm 2% del valor absoluto, en algunos de los componentes de una formulación dada; por ello, a pesar de la aparente precisión con que se dan los porcentajes en peso de las composiciones de la invención, los entendidos en la técnica deberán comprender que tales valores son nominales y que las reivindicaciones cubren también las composiciones que respondan a dichos valores nominales afectados por las tolerancias usuales en este campo técnico.

Claims

1. Composición biosoluble de fibras de vidrio para la producción de lana de vidrio y similares, caracterizada porque la composición está constituida por los siguientes compuestos en los porcentajes ponderales del total de la composición que se indican:

%SiO_{2} 62-66,5 %Al_{2}O_{3} 1,5-2,9 %Na_{2}O \geq 17,5 %K_{2}O 0,1-1,0 %Na_{2}O+%K_{2}O 17,9-21,1 %CaO 5,0-7,0 %MgO 2 \leq 3,5 %CaO+%MgO 7,95-9,25 %R_{2}O/%RO > 1,65 %B_{2}O_{3} 4,7-7

siendo RO la suma de los óxidos mencionados de elementos pertenecientes a la columna 2A de la Tabla Periódica y R_{2}O la suma de los óxidos mencionados de elementos pertenecientes a la columna 1A de la Tabla Periódica, e incluyendo además la composición hasta un 2% en peso de impurezas y compuestos adicionales convencionales tales como Fe_{2}O_{3}, hallándose excluidos de tales compuestos adicionales el P_{2}O_{5} y SO_{3}.

2. Composición según la reivindicación 1, caracterizada porque:

%Na_{2}O+%K_{2}O 18,5-19,5 %CaO+%MgO 8-10

3. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizada porque la composición cumple la siguiente relación:

%Na_{2}O+%K_{2}O+%CaO+%MgO+%B_{2}O_{3}+%BaO-2\text{*}%Al_{2}O_{3}\leq33.

4. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizada porque la composición cumple la siguiente relación:

%Na_{2}O+%K_{2}O+%CaO+%MgO+%B_{2}O_{3}+%BaO-2\text{*}%Al_{2}O_{3}\leq32.

5. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la composición tiene una temperatura máxima de liquidus (viscosidad = 10^{2,5} poises) comprendida entre 1050 y 1170ºC, una temperatura de gota (viscosidad = 10^{3} poises) comprendida entre 950 y 1070ºC y una temperatura de desvitrificación comprendida entre 650 y 850ºC.

6. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la composición tiene una temperatura máxima de liquidus (viscosidad = 10^{2,5} poises) comprendida entre 1050 y 1150ºC, una temperatura de gota (viscosidad = 10^{3} poises) comprendida entre 950 y 1050ºC y una temperatura de desvitrificación comprendida entre 700 y 780ºC.

7. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque es una de las siguientes:

8. Composición según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 3 a 6, caracterizada porque es una de las siguientes:

-: SiO_{2} 62,28%; Na_{2}O 20,11%; K_{2}O 0,41%; CaO 5,97%; MgO 2,76%; B_{2}O_{3} 5,41%; y Al_{2}O_{3} 2,8% (C_{13}).

9. Artículo de lana de vidrio, caracterizado porque incluye fibras de la composición definida en las reivindicaciones 1-8.