ES2244077T3 - Fibra mineral. - Google Patents

Abstract

Una fibra mineral, caracterizada porque tiene la siguiente composición en % en peso, en la que los componentes suman hasta 100% en peso: SiO2 38 - 47; Al2O3 16 - 20; TiO2 0 - 4; MgO 5 - 15; CaO2O + K2O 0 - 6; Hierro (FeO + Fe2O3) 3 - 10; P2O5 0, 5 - 4 y Otros 0 - 4

Description

Fibra mineral.

El objeto del presente invento es una composición mineral fibrizable así como a fibras minerales preparadas a partir de ellas, que tienen una elevada resistencia a la temperatura.

Las fibras minerales preparadas mediante fusión y centrifugación de materias primas minerales, tales como piedras calizas, escorias y similares, son usan ampliamente para la fabricación de esterillas y capas de fibra mineral, principalmente con fines de aislamiento térmico y acústico en la industria de la construcción. Además de la esterilla fabricada que muestra buenas propiedades aislantes frente al calor y al sonido, recientemente se ha comenzado a prestar cada vez más atención a las propiedades de la esterilla también desde el punto de vista de la higiene laboral.

Existe una amplia gama de productos para aislamiento disponibles en el mercado, productos que no solo muestran diferentes propiedades de aislamiento térmico, sino también un grado variable de resistencia a la temperatura. Los productos de fibras minerales resistentes a la temperatura son productos que pueden resistir temperaturas elevadas durante períodos de tiempo prolongados sin que se produzcan en gran medida cambios en la forma o dimensiones. Por tanto, tales productos resultan atractivos desde el punto de vista de la protección contra el fuego.

La fibra de vidrio convencional tiene una resistencia a la temperatura hasta aproximadamente 550ºC, mientras que la resistencia a la temperatura de la lana de roca es mayor, hasta aproximadamente 700ºC. No obstante, existe interés por productos que tengan una resistencia a la temperatura incluso mayor, hasta 1100-1200ºC, y tales productos se encuentran también disponibles en el mercado.

Tales productos de fibra resistentes a la temperatura contienen como óxidos principales óxido de silicio SiO_{2} y óxido de aluminio, Al_{2}O_{3}, y , además, también con frecuencia un óxido de metal alcalinotérreo, tal como óxido de calcio, CaO, u óxido de magnesio, MgO. Además, tales productos pueden contener otros óxidos en diferente grado, tal como óxido de titanio, TiO_{2}, óxido de manganeso, MnO, óxido de boro, B_{2}O_{3}, óxido de circonio, ZrO_{2}, óxido de cromo, Cr_{2}O_{3}, óxidos de sodio y potasio alcalinos, Na_{2}O, K_{2}O, así como impurezas. Como ejemplos de técnica anterior relevante en este sentido se hace referencia, por ejemplo, a la patente de EE.UU. 4.461.840 y al documento DE-OS 1 496 662.

Generalmente, tales productos de fibra resistentes a la temperatura contienen una cantidad elevada de Al_{2}O_{3}, y con frecuencia cantidades relativamente elevadas de óxido de hierro, FeO y Fe_{2}O_{3}. La presencia de hierro se debe al hecho de que muchas materias primas económicamente atractivas contienen hierro en mayor o menor medida. No obstante, la presencia de aluminio y de hierro en grandes cantidades hace a la fibra frágil e inelástica, lo que la hace difícil de manejar.

De acuerdo con el invento, se ha mostrado que esta desventaja puede eliminarse incluyendo fósforo en la fibra. La adición de fósforo aumenta la elasticidad y la tenacidad de la fibra que contiene aluminio y hierro. Esto a su vez conduce a propiedades de manejo mejoradas para los productos de fibra. Dado que los productos de fibra pueden comprimirse elásticamente, se disminuye la necesidad de espacio, por ejemplo, durante el almacenamiento y el transporte. Como consecuencia de la elasticidad el producto recupera su forma original tras la liberación de la compresión, y durante su uso rellena por completo todos los espacios en la construcción de edificios. Además, disminuye la tendencia a la formación de polvo debido a una menor fragilidad de la fibra. También resulta evidente que es posible usar una concentración mayor de álcalis en tales fibras, lo que puede resultar ventajoso para determinadas aplicaciones.

Más específicamente, el invento está destinado a fibra mineral que contiene los siguientes componentes en % en peso, en los que los componentes suman hasta 100% en peso:

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 SiO _{2}  \+  \hskip2.5cm   \+ 38 - 47\cr  Al _{2} O _{3} 
\+ \+ 16 - 20\cr  TiO _{2}  \+ \+ 0 - 4\cr  MgO \+ \+ 5 - 15\cr  CaO
\+ \+ 14 - 22\cr  Na _{2} O + K _{2} O \+ \+ 0 - 6\cr  Hierro (FeO +
Fe _{2} O _{3} ) \+ \+ 3 - 10\cr  P _{2} O _{5}  \+ \+ 0,5 - 4\cr 
Otros \+ \+ 0 -
4\cr}

El término "otros" componentes significa aquellos posibles contaminantes que no son de importancia esencial para las propiedades de la fibra fabricada.

Se sabe que dentro del intervalo de 0 a aproximadamente 15% la concentración de óxido de aluminio es directamente proporcional a la estabilidad de la fibra en disoluciones biológicas, esto es, cuanto más óxido de aluminio contiene la composición, más estable o poco soluble es el producto. No obstante, esta tendencia se invierte a concentración elevada, de forma que la solubilidad de la fibra aumenta con la concentración de óxido de aluminio. De esta forma, de acuerdo con el invento se ha obtenido una fibra que tiene buena resistencia térmica, buena elasticidad y elevada solubilidad en las disoluciones biológicas.

En la composición anteriormente mencionada, MgO es preferiblemente 5-12% en peso.

De acuerdo a una realización ventajosa, el invento está destinado a una fibra mineral que tiene la siguiente composición en % en peso, en la que los componentes suman hasta 100% en peso:

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 SiO _{2}  \+  \hskip2.5cm  \+ 40 - 44\cr  Al _{2} O _{3} 
\+ \+ 16 - 20\cr  TiO _{2}  \+ \+ 0 - 4\cr  MgO \+ \+ 8 - 12\cr  CaO
\+ \+ 16 - 22\cr  Na _{2} O + K _{2} O \+ \+ 2 - 5\cr  Hierro (FeO +
Fe _{2} O _{3} ) \+ \+ 3 - 8\cr  P _{2} O _{5}  \+ \+ 0,5 - 2\cr 
Otros \+ \+ 0 -
4\cr}

La fibra de acuerdo con el invento se prepara de manera convencional mezclando las materias primas apropiadas tales como piedra caliza, escoria, bauxita, dolomita, apatita, anortosita, vidrio o diferentes escorias y otros materiales residuales apropiados en las proporciones apropiadas, bien como tal o bien en forma de briquetas. A continuación, las materias primas se funden, por ejemplo en un horno eléctrico o en horno de cubilote, y posteriormente se fabrican las fibras de cualquier manera convencional, por ejemplo mediante centrifugación en cascada del fundido y recogiendo las fibras en una máquina transportadora.

Los siguientes ejemplos ilustran el invento sin restringir el mismo.

Ejemplo 1

Se introdujeron los siguientes componentes, con las composiciones indicadas en la tabla siguiente, en un horno de cubilote en las cantidades indicadas en % en peso.

	Apatita que contiene peridotita	Dolomita	Gabroanortosita
cantidad:	32	20	48
componente:
% en peso
SiO_{2}	45,5	8,0	45,6
Al_{2}O_{3}	9,9	1,6	30,1
TiO_{2}	1,8	0,2	0,2
MgO	11,4	17,8	2,3
CaO	13,7	30,1	16,9
Na_{2}O + K_{2}O	4,5	0,6	1,5
Hierro	9,7	1,7	2,7
P_{2}O_{5}	2,2	0,1	0,0
Pérdida por calcinación	1,4	39,9	0,7

Las fibras se prepararon mediante centrifugación en cascada de manera convencional del fundido obtenido, y se recogieron sobre una máquina transportadora para formar una esterilla de fibra mineral. Las fibras minerales tenían la siguiente composición en % en peso

\newpage

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\+\hfil#\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 SiO _{2}  \+  \hskip2.5cm  \+ 42,0\cr  Al _{2} O _{3}  \+
\+ 19,0\cr  TiO _{2}  \+ \+ 1,0\cr  MgO \+ \+ 10,0\cr  CaO \+ \+
19,0\cr  Na _{2} O + K _{2} O \+ \+ 3,0\cr  Hierro (FeO +
Fe _{2} O _{3} ) \+ \+ 4,0\cr  P _{2} O _{5}  \+ \+ 1,0\cr  Otros \+
\+
1,0\cr}

Ejemplo 2

Escogiendo las materias primas apropiadas, se prepararon por una parte las fibras de acuerdo con el invento (fibra A) así como también las fibras de comparación (fibra B) del mismo modo que se describe en el ejemplo 1. Las fibras obtenidas tenían la siguiente composición en % en peso:

		A	B
	SiO_{2}	42,1	43,9
	Al_{2}O_{3}	18,7	19,6
	TiO_{2}	1,7	0,6
	MgO	10,4	11,3
	CaO	15,8	17,0
	Na_{2}O + K_{2}O	2,9	1,7
	Hierro (FeO + Fe_{2}O_{3})	6,8	5,7
	P_{2}O_{5}	0,8	0,05
	Otros	0,8	0,2

Las fibras A y B contienen aproximadamente la misma cantidad de óxido de aluminio más óxido de hierro, pero la fibra B contiene solo una cantidad insignificante de fósforo, mientras que la fibra A está dentro de los límites de la invención.

A continuación se midió del siguiente modo la compresibilidad de la esterilla de fibra que tenía una densidad de 27 Kg/m^{3} preparada a partir de las fibras A y B respectivamente. Se comprimió respectivamente un ejemplar de ensayo (tamaño 30 x 30 cm) de la esterilla preparada a partir de las fibras A y B, en un dispositivo de compresión entre dos placas hasta un espesor correspondiente a 20% de su espesor original. El ejemplar de ensayo se mantuvo en estado comprimido durante 5 minutos, posteriormente se liberó la fuerza de compresión y se dejó que el ejemplar retornase a su forma original durante aproximadamente 1 minuto. La esterilla de ensayo de la fibra A de acuerdo con el invento mostró en este ensayo una recuperación de 93-94% (tras liberar la presión, el ejemplar recuperó 93-94% de su espesor original) que es un valor normal, mientras que la fibra B de comparación fue de 89-91%, valor que se encuentra cerca de los límites de aceptación. De esta forma, los resultados del ensayo mostraron que cuando la esterilla se prepara a partir de la fibra A de acuerdo con el invento tiene una compresibilidad mejor que la fibra B de referencia.

Claims (5)

1. Una fibra mineral, caracterizada porque tiene la siguiente composición en % en peso, en la que los componentes suman hasta 100% en peso:

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 SiO _{2}  \+  \hskip2.5cm  \+ 38 - 47\cr  Al _{2} O _{3} 
\+ \+ 16 - 20\cr  TiO _{2}  \+ \+ 0 - 4\cr  MgO \+ \+ 5 - 15\cr  CaO
\+ \+ 14 - 22\cr  Na _{2} O + K _{2} O \+ \+ 0 - 6\cr  Hierro (FeO +
Fe _{2} O _{3} ) \+ \+ 3 - 10\cr  P _{2} O _{5}  \+ \+ 0,5 - 4\cr 
Otros \+ \+ 0 -
4\cr}

2. La fibra mineral de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque en la composición, MgO es 5-12% en peso.

3. La fibra mineral de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque tiene la siguiente composición en % en peso:

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 SiO _{2}  \+  \hskip2.5cm  \+ 40 - 44\cr  Al _{2} O _{3} 
\+ \+ 16 - 20\cr  TiO _{2}  \+ \+ 0 - 4\cr  MgO \+ \+ 8 - 12\cr  CaO
\+ \+ 16 - 22\cr  Na _{2} O + K _{2} O \+ \+ 2 - 5\cr  Hierro (FeO +
Fe _{2} O _{3} ) \+ \+ 3 - 8\cr  P _{2} O _{5}  \+ \+ 0,5 - 2\cr 
Otros \+ \+ 0 -
4\cr}

4. Un producto, caracterizado porque contiene la fibra de acuerdo con la reivindicación 1, 2 ó 3.

5. El producto de acuerdo con la reivindicación 4, en forma de esterilla o capa o funda tubular, especialmente para aislamiento térmico y/o acústico.