FR2758322A1

FR2758322A1 - Composition de laine minerale artificielle

Info

Publication number: FR2758322A1
Application number: FR9700259A
Authority: FR
Inventors: Jean Luc Bernard; Meringo Alain De; Lopez Enrique Garcia; Fabrice Lafon; Hans Furtak
Original assignee: Saint Gobain Isover SA France
Current assignee: Saint Gobain Isover SA France
Priority date: 1997-01-14
Filing date: 1997-01-14
Publication date: 1998-07-17
Anticipated expiration: 2017-01-14
Also published as: PL328667A1; HUP9901803A3; NO984131D0; EP0891309A1; WO1998030509A1; JP2000507199A; KR20000064588A; CA2248941A1; TR199801821T1; US6060413A; NO984131L; HUP9901803A2; AU741801B2; AU5870898A; CZ293198A3; BR9804763A; FR2758322B1

Abstract

L'invention a pour objet une composition de laine minérale susceptible de se dissoudre dans un milieu physiologique qui comprend les constituants ci-après selon les pourcentages pondéraux suivants: CaO + MgO + BaO + Na2 O + K2 O + B2 O3 - 2 <T 618> AI2 O3 > 30% RO: 13,5 à 19,5% R2 O: 14,2 à 23% RO/R2 O: 0,70 à 0,95 CaO/MgO: > 1,5 SiO2 : 47 à 58,5% AI2 O3 : 0 à 3,5% B2 O3 : 5 à 10% Fe2 O3 (fer total): 0 à 3% avec: RO: les oxydes des éléments de la colonne 2a du tableau périodique, dont CaO, MgO, BaO et SrO R2 O: les oxydes de la colonne 1a du tableau périodique, dont Na2 O.par.

Description

COMPOSITION DE LAINE MINERALE ARTIFICIELLE
La présente invention concerne le domaine des laines minérales artificielles. Elle vise plus précisément les laines minérales destinées à fabriquer des matériaux d'isolation thermique et/ou acoustique ou des substrats de culture hors-sol, et notamment celles désignées plus communément sous le terme de laine de verre ou laine de roche.

Les laines minérales intéressant l'invention sont généralement obtenues par des procédés de fibrage dits de centrifugation interne, consistant, schématiquement, à déverser les matières premières vitrifiables, une fois à l'état fondu, à l'intérieur de centrifugeurs dont la bande périphérique est percée d'un grand nombre d'orifices, d'où la masse fondue est projetée sous forme de filaments qui se trouvent entraînés et étirés en fibres par un courant gazeux de température et vitesse élevées à la périphérie des centrifugeurs.

Pour plus de détails sur ce type de technique, on pourra avantageusement se reporter, par exemple, au brevet EP-B-O 519 797.

Depuis quelques années, il a beaucoup été discuté sur le point de savoir si ce type de laine minérale pouvait être nocif pour la santé, tout au moins pour la portion de fibres dont la finesse leur permet d'être inhalées accidentellement. II a été évoqué le caractère potentiellement pathogène, notamment cancérigène, d'une accumulation trop importante de fibres dans l'organisme. C'est la raison pour laquelle nombre d'études ont été faites pour adapter la composition chimique de ces fibres afin qu'elles présentent un caractère biodégradable, en ce sens qu'elles puissent se dissoudre rapidement dans le milieu physiologique.

De nouvelles compositions verrières ont été ainsi mises au point en vue d'augmenter au mieux ce caractère biodégradable, tout en préservant les autres propriétés recherchées de ce type de laine minérale, notamment leur capacité à être fibrées par les techniques de fibrage habituelles, leurs propriétés mécaniques ou leur tenue en température par exemple. Dans le domaine des laines minérales obtenues par centrifugation interne, on connaît déjà ainsi des compositions décrites dans le brevet EP-O 41 2 878, dont la solubilité en milieu physiologique a été testée in vitro.

Récemment, des études ont été menées en Allemagne en vue de quantifier la biodégradabilité des laines minérales, études qui ont abouti à une recommandation gouvernementale se basant sur le calcul d'un indice appelé
KI. Cette recommandation précise que la valeur de cet indice permet de classer la laine minérale en différentes catégories, notamment une catégorie dite catégorie III correspondant à des laines minérales dont l'indice Kl est supérieur à 30 et inférieur à 40, et une catégorie correspondant à des laines minérales dont l'indice KI est d'au moins 40. Dans le premier cas, un indice KI de 30 à 40 constitue déjà un premier indice de non nocivité des laines, qu'il faut ensuite confirmer par des tests complémentaires. Dans le second cas, un indice KI d'au moins 40 permet de considérer les laines minérales comme non nocives, sans avoir recours à des tests complémentaires. Cet indice KI fait intervenir les pourcentages pondéraux en oxydes alcalins Na2O et K2O, alcalino-terreux CaO, MgO et BaO, en alumine Al2O3 et en oxyde de bore B203 de la manière suivante
KI = E (Na2O + K2O + CaO + MgO + BaO + B203) - 2 x Al2O3
Cette formule très générale autorise un grand nombre de compositions, selon les teneurs respectives des différents constituants impliqués dans le calcul de cet indice, et selon la nature et la teneur des constituants complémentaires de la composition, notamment la silice, majoritaire, ou encore le fer, etc...

Une première sélection de compositions de laine minérale respectant une valeur d'indice KI d'au moins 40 a été décrite dans les brevets américains US5 523 265, US-5 523 264, compositions où, notamment, le taux d'alumine est faible et où, au contraire, le taux d'oxyde de bore utilisé est significativement élevé, de l'ordre de 15%.

Ce choix n'est pas dénué d'inconvénients, notamment d'ordre économique, les matières premières porteuses de bore étant parmi les plus coûteuses de l'ensemble des matières vitrifiables usuellement utilisées dans les compositions de laines minérales.

D'autres compositions de laine minérale respectant une valeur d'indice Kl supérieure à 40 ont été décrites dans le brevet WO-95/32927, compositions contenant également un taux d'oxyde de bore relativement important, et des teneurs en oxydes alcalino-terreux peu élevées.

L'invention se fixe alors comme but la mise au point de nouvelles compositions de laine minérale, notamment du type de celle obtenue par centrifugation interne, en particulier de la laine de verre, qui présente un caractère biodégradable, se traduisant notamment par une valeur d'indice Kl supérieur à 30, et même, de préférence d'au moins 40, sans que cette propriété ne soit obtenue au détriment d'autres propriétés intéressantes, notamment en termes de fibrabilité, de tenue en température ou de propriétés mécaniques, tout en prenant en compte, et en limitant au mieux, les coûts de fabrication, et notamment ceux liés au choix des matières premières vitrifiables.

L'invention a pour objet une laine minérale de type artificielle susceptible de se dissoudre en milieu physiologique et qui comprend, en pourcentages pondéraux, les constituants suivants
(a) (CaO + MgO + BaO + Na20 + K20 + B203) -2 x Al2O3 > 30 %
(b) RO 13,5 à 19,5 %
(c) R20 14,2 à 23 %
(d) RO/R20 0,70 à 0,95 %
(e) CaO/MgO > 1,5%
(f) SiO2 47 à 58,5 %
(g) Al2O3 0 à 3,5 %
(h) B203 5 à 10 %
(i) Fe2O3 (fer total exprimé sous cette forme) O à 3 % avec RO : les oxydes des éléments de la colonne 2a du tableau périodique, dont CaO, MgO, BaO et SrO,
R2O : les oxydes de la colonne 1 a du tableau périodique, dont
Na2O, K2O, Li2O.

En ce qui concerne la relation (a), qui traduit le calcul de l'indice KI précédemment discuté, deux choix peuvent être faits
+ soit on sélectionne les pourcentages pondéraux de tous les composants entrant dans la relation (a) de façon à aboutir à une valeur supérieure à 30%, mais qui reste inférieure à 40%, par exemple supérieure à 35% et inférieure à 40%, ou supérieure ou égale à 37% et inférieure à 40%.

On a alors défini des compositions de laine minérale que l'on peut classer en catégorie III de la recommandation gouvernementale allemande évoquée plus haut, la validation de leur non nocivité par des tests complémentaires étant éventuellement alors à prévoir,
+ soit on sélectionne les pourcentages pondéraux de ces composants de façon à aboutir à une valeur supérieure ou égale à 40%, ce qui suffit à prouver leur non nocivité, toujours d'après cette recommandation gouvernementale.

La formulation générale des compositions selon l'invention est le fruit d'un compromis très avantageux entre différents paramètres, qui a permis de conférer à la laine minérale les propriétés voulues sans augmenter sensiblement les contraintes de fabrication liées à la technique de fibrage employée ni leur coût de production.

En effet, la condition imposée au départ était le caractère biodégradable des laines, en suivant la recommandation gouvernementale par la relation (a).

Cette relation (a) pouvant définir un nombre de compositions minérales énorme, il fallait ensuite étudier au mieux, tout d'abord, la façon la plus judicieuse dont on pouvait répartir les teneurs respectives des oxydes impliqués par cette relation (a) pour obtenir la valeur minimale d'indice Kl d'au moins 30, et de préférence d'au moins 40, qui était nécessaire.

Le choix s'est porté sur un taux d'oxyde de bore relativement modéré qui, selon la relation (h), ne dépasse pas 10% pour une raison essentiellement économique, les matières vitrifiables porteuses de bore étant beaucoup plus coûteuses que les autres, plus coûteuses encore que des matières vitrifiables apportant le sodium par exemple. II était cependant important de choisir un taux minimal de 5%, notamment pour deux raisons
O d'une part, il a une influence positive sur la biodégradabilité de la laine minérale puisque l'on voit immédiatement de la relation (a), que tout point supplémentaire d'oxyde de bore, par exemple en diminuant d'autant le taux de silice ou tout autre constituant n'intervenant pas dans la relation (a), augmente d'autant la valeur de l'indice Kl,
O d'autre part, sa présence en un taux suffisant permet de conférer à la laine minérale les propriétés d'isolation thermique que l'on recherche, en tendant à abaisser leur conductivité thermique. II en effet été observé que, plus particulièrement, la composante radiative de la conductivité thermique de la laine minérale obtenue diminuait progressivement quand le taux de bore augmentait dans la gamme de valeurs préconisées par l'invention, avec une diminution marquée dans la gamme des 5 à 7 ou 8% et qui tend à devenir, schématiquement, asymptotique vers une valeur minimale au-delà de 7 à 8% le gain en terme de propriété d'isolation thermique devenant donc moins sensible dans la fourchette haute de la gamme proposée.

Enfin, à indice Kl maintenu constant, cette gamme de teneurs modérée en oxyde de bore combinée à une gamme de teneurs en oxydes alcalinoterreux RO relativement élevée permet de concilier au mieux réduction de coût et fibrabilité, se traduisant par des valeurs de viscosité et de température de liquidus du verre obtenu, lors du fibrage, compatibles avec les techniques de centrifugation interne.

Le choix d'une teneur en oxydes alcalino-terreux RO comprise, selon la relation (b), entre 13,5 et 19,5%, permet également de concilier différents impératifs : cette gamme de valeurs, assez élevée, est très favorable sur le plan économique, car à indice Kl constant, elle permet de diminuer d'autant les taux en oxyde de bore et, dans une moindre mesure, en oxyde de sodium. En outre, il a été observé, de manière assez inattendue, que des teneurs aussi importantes en RO avaient une influence positive sur la durabilité de la laine minérale, tout particulièrement en milieu aqueux, se traduisant par une résistance hydrolytique évaluée par de bons résultats au test dit de DGG.

On peut souligner, en outre, que l'on aurait pu s'attendre à ce que des teneurs aussi élevées en oxydes alcalino-terreux conduisent à des valeurs de température de liquidus très élevées. Or en fait, il s'est avéré qu'avec de telles teneurs, on pouvait maintenir la température de liquidus à des valeurs permettant un fibrage par centrifugation interne satisfaisant.

Le rapport CaO/MgO selon la relation (e) assez élevé permet d'augmenter au mieux cette résistance hydrolytique, I'oxyde de calcium jouant vis-à-vis de cette propriété un rôle très favorable. II n'est cependant pas inutile de prévoir également la présence, même en des teneurs bien plus faibles que CaO, d'oxyde de magnésium MgO. En effet, accepter une certaine teneur en MgO dans la composition des fibres autorise l'utilisation d'un taux important de calcin dans les matières vitrifiables utilisées, ce qui va évidemment dans le sens d'une réduction des coûts de production, et notamment concernant les matières premières. On peut noter à ce propos que l'on comprend ici par calcin du verre recyclé, qui peut être d'origines diverses, notamment qui peut provenir de fibres de verre, du verre plat ou du verre creux.

En ce qui concerne le taux en oxydes alcalins R20, comprenant généralement majoritairement du Na2O, et minoritairement du K2O, défini par la relation (c), celui-ci joue plutôt pour compléter les teneurs en oxyde de bore et en oxydes alcalino-terreux CaO, MgO et BaO afin d'atteindre la valeur d'indice Kl de 40. Bien sûr, un taux minimum en alcalins est requis pour jouer le rôle bien connu de fondant ; ce taux d'au moins 14,2% caractérise en fait souvent la laine dite de verre par rapport à la laine dite de roche. A noter par ailleurs que la limite supérieure en oxydes alcalins a été choisie également en fonction de la durabilité visée pour la laine minérale : il a été en effet constaté que des teneurs excessives en Na20 pouvaient conduire à abaisser assez significativement, notamment, la résistance hydrolytique de la laine minérale.

Le rapport de la somme des oxydes alcalino-terreux et de la somme des oxydes alcalins RO/R2O tel que sélectionné dans la relation (d) est avantageux à plusieurs titres : ce rapport est encadré par deux valeurs qui permettent d'ajuster au mieux la part des oxydes alcalino-terreux RO par rapport à celle des oxydes alcalins R20 dans l'indice KI. La valeur maximale de 0,95 est importante dans ce sens où elle garantit que les matières vitrifiables pourront être aisément fibrées par centrifugation interne : un ratio qui dépasserait ce seuil tendrait à augmenter dans des conditions trop importantes la température de liquidus et à trop diminuer le palier de travail , qui est en fait la plage de températures où il est possible de fibrer par centrifugation interne, palier de travail AT que l'on peut définir conventionnellement par la différence entre la température Ti0g 2,5 à laquelle la masse fondue des matières vitrifiables atteint une viscosité, en poises, correspondant à log 2,5 et la température de liquidus Tljq. La valeur minimale de 0,70 peut aussi se justifier à la fois pour des raisons de coûts et de faisabilité industrielle : c'est un bon compromis en ce sens qu'on conserve un palier de travail suffisant, sans avoir une proportion trop importante en alcalins par rapport aux alcalino-terreux, ce qui serait pénalisant en termes de coût de matières premières.

Le taux en alumine Al203 est, de préférence, selon la relation (g), cantonné à des valeurs faibles voire nulles, d'abord parce qu'il tend à abaisser la valeur de l'indice KI : plus on augmente le taux d'alumine, plus on doit, parallèlement, augmenter deux fois plus le taux en oxydes alcalins et/ou en oxydes alcalino-terreux et/ou en oxyde de bore pour maintenir l'indice Kl constant. Cela tend, en outre, à diminuer d'autant les taux des autres constituants non mentionnés dans le calcul de l'indice Kl, et tout particulièrement la silice, ce qui influe directement sur la viscosité des matières vitrifiables, en tendant à l'abaisser jusqu'à une fluidification telle qu'elle peut empêcher le fibrage par centrifugation interne. Cependant, un taux modéré en alumine n'est pas forcément dénué d'avantages : d'abord, I'alumine peut être présente en des taux très faibles, en tant qu'impureté apportée par exemple par la matière première porteuse de silice. En outre, ajouter un peu d'alumine tend à avoir un effet favorable sur la durabilité de la laine minérale, notamment sur sa résistance hydrolytique.

Quant au taux de silice, c'est bien sûr un composant essentiel de la laine minérale, il est ici variable dans une plage de valeurs finalement assez peu élevées, ce qui est notamment dû à la forte teneur, par ailleurs, de la laine minérale en oxydes alcalino-terreux RO et au choix d'un indice KI supérieur à 30 et notamment d'au moins 40.

Avantageusement, l'indice Kl explicité plus haut est choisi, si on souhaite qu'il soit d'au moins 40, compris entre 40 et 42, notamment entre 40,2 et 41.

L'invention a sélectionné des domaines préférés de teneurs dans les plages précédemment définies.

Ainsi, de préférence, la somme des teneurs en oxydes alcalino-terreux RO est ajustée entre 14 et 17% notamment entre 1 5 et 16%.

De même, la somme des teneurs en oxydes alcalins R2O peut être choisie entre 15 et 22%, notamment entre 17 et 20%.

Le rapport RO/R2O est de préférence compris entre 0,70 et 0,94 notamment entre 0,75 et 0,85.

Le rapport des teneurs CaO/MgO est de préférence supérieur ou égal à 1,9, notamment compris entre 2,2 et 1 4
Le taux de silice est de préférence compris entre 48 et 58%, notamment 55 à 57%.

Le taux d'alumine est soit nul ou voisin de zéro, soit compris entre 0,3 et 2,5%, de préférence entre 0,5 et 1,5%.

Le taux d'oxyde de bore est de préférence compris entre 5 et 9%, notamment entre 5,2 et 8%.

Peuvent en outre être inclus dans la composition minérale des constituants non encore discutés, et notamment le fer. Il peut être absent, ou présent que sous forme de trace en tant qu'impuretés. On peut ainsi en prévoir un certain taux. Avantageusement, selon la relation (1), sa teneur en pourcentage pondéral de fer exprimé en fer total sous forme Fe2O3, est donc choisie entre O et 3%, de préférence 0,1 à 2% : sa présence peut notamment être justifiée par le fait qu'il tend à protéger de la corrosion les assiettes de centrifugation.

Dans la famille des alcalino-terreux, on utilise surtout la chaux CaO et la magnésie MgO ; on peut ne pas utiliser du tout d'autres alcalino-terreux comme l'oxyde de baryum BaO. On peut cependant prévoir un taux modéré de
BaO, notamment compris entre 0 et 3%, par exemple entre 0,01 et 2%. En effet, sa présence peut faciliter le fibrage.

Les fibres selon l'invention peuvent comprendre différents constituants minoritaires. Ainsi, elles peuvent comporter chacun des composés suivants dans un pourcentage pondéral d'au plus 3% : ZnO, TiO2, SrO, Li2O, F, MnO,
ZrO2, SO3, P205. En tout, de préférence, la somme des pourcentages pondéraux de ces composés reste inférieure à 5%.

De préférence, la laine minérale selon l'invention est de composition suivante, en pourcentages pondéraux
SiO2 55,2 - 58,3 %
Al203 0 - 2 %
CaO 10,4-14 %
MgO 1 - 5,5 %
Na2O 17 - 20,5 %
K20 0 - 1,5 %
B203 5 - 8 %
Fe2O3 0 - 2 %
Le complément à 100% étant constitué par les taux résiduels en constituants minoritaires et/ou impuretés.

Avantageusement, la laine minérale selon l'invention présente un diamètre moyen compris entre 1 et 10 micromètres, et est notamment du type de celle utilisée pour fabriquer des produits d'isolation thermique et/ou acoustique ou des substrats de culture hors-sol.

Les compositions chimiques telles que définies précédemment sont toutà-fait adaptées à une technique de fibrage par centrifugation interne. Elles permettent notamment d'effectuer le fibrage dans un palier de travail (défini plus haut) d'au moins 300C, notamment d'au moins 500C, notamment compris entre 50 et 1000C, palier suffisamment large pour ne pas avoir à bouleverser significativement les techniques éprouvées et n'avoir, qu'éventuellement, qu'à ajuster au mieux les conditions opératoires, notamment la taille et la répartition des orifices de la bande périphérique des assiettes de centrifugation.

La température de liquidus rencontrée est généralement inférieure à 1 1 500C, notamment inférieure à 1 1 000C, et de préférence comprise entre 910 et 9500C.

La température de viscosité minimale de fibrage T10g2,5, soit ici la température à laquelle la viscosité de la masse fondue à fibrer est de log 2,5 exprimée en poises, est généralement comprise entre 9900C et 10100C.

Les laines minérales selon l'invention présentent un niveau de résistance hydrolytique satisfaisant : les résultats au test de DGG sont d'au plus 50 mg/g, notamment d'au plus 40 mg/g, notamment d'environ 20 à 35 mg/g. On rappelle que ce test dit DGG consiste à plonger 10 grammes de verre broyé, dont la taille des grains est comprise entre 360 et 400 micromètres, dans 100 millilitres d'eau à l'ébullition pendant 5 heures. Après refroidissement rapide, on filtre la solution et on évapore à sec un volume déterminé du filtrat. Le poids de la matière sèche obtenue permet de calculer la quantité de verre dissoute dans l'eau, cette quantité état exprimée en milligrammes par gramme de verre testé. Plus cette valeur sera faible, plus le verre sera considéré comme résistant à l'attaque à l'eau : des valeurs de l'ordre de 20 à 35 mg/g correspondent à des verres présentant une résistance élevée.

Les compositions chimiques selon l'invention présentent l'avantage d'être particulièrement compatibles avec le recyclage du calcin dans les matières premières : on peut ainsi obtenir de la laine minérale à partir de matières vitrifiables pouvant contenir jusqu'à 80% en poids de calcin.

L'invention a également pour objet tous les produits incorporant au moins pour partie de la laine minérale de la composition prédéfinie, notamment tous les produits pour l'isolation thermique et/ou acoustique et pour les substrats de culture hors-sol.

D'autres détails et caractéristiques avantageuses ressortent de la description ci-après de modes de réalisation préférés non limitatifs.

Toutes les laines minérales décrites ci-après sont obtenues par la technique connue de centrifugation dite interne
O une première série d'exemples 1 à 4 concernent des compositions de laine minérale à taux d'oxyde de bore d'environ 7 à 7,5% en poids, à indice Kl les classant dans la catégorie des Kl d'au moins 40,
une seconde série d'exemples 5 à 9 concernent des compositions de laine minérale à taux d'oxyde de bore variant de 5,2 à 8,2% en poids, à indice
Kl les classant dans la catégorie des Kl d'au moins 40,
l'exemple 10 concerne une composition de laine minérale contenant de l'oxyde de baryum, à indice KI la classant dans la catégorie des Kl d'au moins 40,
O les exemples 11 et 12 concernent des compositions de laine minérale à taux de MgO variable, et/ou avec un rapport MgO/CaO variable, en maintenant une somme MgO + CaO de 15, 5 % et des teneurs en tous les autres constituants identiques ou proches de celles de l'exemple 1, avec des indices
Kl les classant dans la catégorie des Kl d'au moins 40,
O I'exemple 13 concerne une composition de laine minérale à taux d'alumine et d'oxyde de bore un peu plus élevés que dans les exemples précédents, avec un indice Kl la classant dans la catégorie III, à KI compris entre 30 et 40.

Dans tous ces exemples, les teneurs sont à comprendre en pourcentages pondéraux. Quand la somme de toutes les teneurs de tous les composés est légèrement inférieure à 100%, il est à comprendre que le taux résiduel correspond aux impuretés et/ou composants minoritaires non analysés. Si elle est au contraire légèrement supérieure à 100%, la raison provient des tolérances admises sur les analyses dans ce domaine.

Le tableau 1 ci-dessous regroupe, dans une première partie, les compositions chimiques des fibres selon tous les exemples précédents, et, dans une seconde partie, les valeurs de RO, R2O, les rapports CaO/ MgO et l'indice Kl tels qu'ils ont été définis plus haut TABLEAU 1

EX. <SEP> 1 <SEP> EX. <SEP> 2 <SEP> EX. <SEP> 3 <SEP> EX. <SEP> 4 <SEP> EX. <SEP> 5 <SEP> EX. <SEP> 6 <SEP> EX. <SEP> 7 <SEP> EX. <SEP> 8 <SEP> EX. <SEP> 9 <SEP> EX. <SEP> 10 <SEP> EX. <SEP> 11 <SEP> EX. <SEP> 12 <SEP> EX. <SEP> 13
<tb> SiO2 <SEP> 56,3 <SEP> 55,9 <SEP> 55,4 <SEP> 56,75 <SEP> 58,21 <SEP> 57,55 <SEP> 56,8 <SEP> 55,46 <SEP> 55,21 <SEP> 57,5 <SEP> 56,2 <SEP> 56,4 <SEP> 57,5
<tb> Al2O3 <SEP> 1,07 <SEP> 0,5 <SEP> 0,45 <SEP> 0,7 <SEP> 0,57 <SEP> 0,55 <SEP> 0,53 <SEP> 1,1 <SEP> 1,55 <SEP> 0,5 <SEP> 1,08 <SEP> 1,05 <SEP> 2
<tb> CaO <SEP> 11,2 <SEP> 10,6 <SEP> 10,7 <SEP> 10,25 <SEP> 10,45 <SEP> 11,1 <SEP> 10,2 <SEP> 10,7 <SEP> 11,4 <SEP> 13,5 <SEP> 12,4 <SEP> 13,78 <SEP> 12
<tb> MgO <SEP> 4,3 <SEP> 4,4 <SEP> 4,55 <SEP> 4,3 <SEP> 5,30 <SEP> 4,55 <SEP> 5,3 <SEP> 4,8 <SEP> 3,55 <SEP> 1 <SEP> 3,1 <SEP> 1,72 <SEP> 1,5
<tb> Na2O <SEP> 19,6 <SEP> 19 <SEP> 18,3 <SEP> 19,15 <SEP> 20,27 <SEP> 19,93 <SEP> 19,54 <SEP> 20,1 <SEP> 19,75 <SEP> 17 <SEP> 19,6 <SEP> 19,6 <SEP> 17,5
<tb> K2O <SEP> 0,38 <SEP> 0,2 <SEP> 0,4 <SEP> 0,4 <SEP> - <SEP> 0,25 <SEP> 0,40 <SEP> 0,5
<tb> B2O3 <SEP> 7,2 <SEP> 7,4 <SEP> 7,8 <SEP> 7,8 <SEP> 5,20 <SEP> 6,20 <SEP> 7,20 <SEP> 7,5 <SEP> 8,5 <SEP> 8 <SEP> 7,3 <SEP> 7 <SEP> 9
<tb> Fe2O3 <SEP> 0,1 <SEP> 2 <SEP> 2,05 <SEP> 0,16 <SEP> 0,1 <SEP> 0,1
<tb> BaO <SEP> 0,05 <SEP> 1,5
<tb> TOTAL <SEP> 100,15 <SEP> 100 <SEP> 99,7 <SEP> 99,51 <SEP> 100 <SEP> 99,98 <SEP> 99,57 <SEP> 99,66 <SEP> 99,96 <SEP> 99,5 <SEP> 100,03 <SEP> 100,05 <SEP> 100
<tb> RO <SEP> 15,5 <SEP> 15 <SEP> 15,3 <SEP> 14,55 <SEP> 15,75 <SEP> 15,65 <SEP> 15,5 <SEP> 15,5 <SEP> 14,95 <SEP> 16 <SEP> 15,5 <SEP> 15,5 <SEP> 13,5
<tb> R2O <SEP> 19,98 <SEP> 19,2 <SEP> 18,7 <SEP> 19,55 <SEP> 20,27 <SEP> 19,93 <SEP> 19,54 <SEP> 20,1 <SEP> 19,75 <SEP> 17 <SEP> 19,85 <SEP> 20 <SEP> 18
<tb> RO/R2O <SEP> 0,78 <SEP> 0,78 <SEP> 0,82 <SEP> 0,74 <SEP> 0,78 <SEP> 0,78 <SEP> 0,79 <SEP> 0,77 <SEP> 0,76 <SEP> 0,94 <SEP> 0,78 <SEP> 0,78 <SEP> 0,75
<tb> CaO/MgO <SEP> 2,60 <SEP> 2,41 <SEP> 2,35 <SEP> 2,39 <SEP> 1,97 <SEP> 2,44 <SEP> 1,92 <SEP> 2,23 <SEP> 3,21 <SEP> 13,5 <SEP> 4 <SEP> 8 <SEP> 8
<tb> Indice <SEP> Kl <SEP> 40,54 <SEP> 40,6 <SEP> 40,9 <SEP> 40,55 <SEP> 40,08 <SEP> 40,68 <SEP> 41,18 <SEP> 40,90 <SEP> 40,10 <SEP> 40 <SEP> 40,49 <SEP> 40,4 <SEP> 36,5
<tb>
Le tableau 2 ci-dessous regroupe, pour les fibres des exemples 1, 2, 1 1 et 12, les résultats au test DGG précédemment décrit
TABLEAU 2

<tb> <SEP> EX. <SEP> 1 <SEP> <SEP> EX. <SEP> 2 <SEP> EX. <SEP> 11 <SEP> EX. <SEP> 12 <SEP>
<tb> DGG <SEP> (mg/g) <SEP> 36,7 <SEP> 35,1 <SEP> 31,7 <SEP> 23
<tb>
Le tableau 3 ci-dessous regroupe, pour les exemples 1 à 4, les valeurs de température de liquidus Tliq, de température minimale de fibrage T10g2,5 et de palier de travail AT précédemment explicités, en degrés Celcius
TABLEAU 3

<SEP> Tlog2,5 <SEP> Tliq <SEP> #T
<tb> EX. <SEP> 1 <SEP> 1000 <SEP> 940 <SEP> 60
<tb> EX. <SEP> 2 <SEP> 991 <SEP> 940 <SEP> 51
<tb> EX. <SEP> 3 <SEP> 992 <SEP> 940 <SEP> 52
<tb> EX. <SEP> 4 <SEP> 994 <SEP> 910 <SEP> 84
<tb>
Les paliers de travail des exemples 5 à 1 3 ont été évalués sans que soient mesurées précisément les valeurs de T11 et Tlog2.5 pour chacun d'entre eux : ils sont tous supérieurs à 400C, ce qui indique que l'on peut fibrer toutes les compositions par centrifugation interne. On a pu observer, en outre, que la vitesse de croissance cristalline des matières vitrifiables à l'état fondu, lors de la fabrication de la laine minérale, était peu élevée, ce qui est très favorable.

De toutes ces données peuvent être tirées les conclusions suivantes toutes les compositions indiquées au tableau 1 permettent l'obtention de fibres minérales par centrifugation interne. Le choix d'un taux élevé en oxydes alcalino-terreux n'a finalement pas conduit à des valeurs de température de liquidus excessives, puisqu'elles restent, pour les exemples où les mesures ont été faites, globalement inférieures à 10150C, et plutôt de l'ordre de 940 à 9800C.

Les données du tableau 2 montrent l'importance du choix du ratio
CaO/MgO vis-à-vis de la résistance hydrolytique des fibres : il se dégage de ces résultats qu'on a avantage, si l'on privilégie l'obtention de très bons résultats au test DGG, à choisir des rapports CaO/MgO élevés, nettement supérieurs à 2, voire de l'ordre de 4 ou 8 par exemple.

On peut également constater que toutes les compositions respectent une valeur d'indice KI d'au moins 30, et de préférence d'au moins 40, avec des variations, I'homme de l'art pouvant choisir parmi ces diverses possibilités suivant la caractéristique technique qu'il veut privilégier : en raisonnant en termes de coûts de matières premières, il est préférable de choisir des compositions à taux de B203 inférieurs à 7 ou 8%. D'ailleurs, I'invention a mis au point, à l'exemple 3, une formulation satisfaisante avec un taux de B203 très faible, de 5,2%. L'oxyde de baryum est optionnel, de même que le fer et l'alumine.

Claims

REVENDICATIONS

1. Laine minérale susceptible de se dissoudre dans un milieu physiologique, caractérisée en ce qu'elle comprend les constituants ci-après selon les pourcentages pondéraux suivants (CaO + MgO + BaO + Na2O + K20 + B203) - 2 x Al2O3 > 30 %

RO 13,5 à 19,5 %

R20 14,2 à 23 %

RO/R20 0,70 à 0,95

CaO/MgO > 1,5

SiO2 47 à 58,5 %

Al2O3 0 à 3,5 %

B2O3 5 à 10 %

Fe2O3 (fer total) 0 à 3 % avec RO : les oxydes des éléments de la colonne 2a du tableau périodique, dont CaO, MgO, BaO et SrO

R2O : les oxydes de la colonne la du tableau périodique, dont Na2O, K2O, Li2O.

2. Laine minérale selon la revendication 1, caractérisée en ce quelle comprend les constituants ci-après qui, selon des pourcentages pondéraux respectent la relation (CaO + MgO + BaO + Na20 + K,O + B2O3) - 2 x Al2O3 > 30% et < 40%, de préférence > 35% et < 40%.

3. Laine minérale selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend les constituants ci-après, qui, selon des pourcentages pondéraux, respectent la relation (CaO + MgO +BaO+Na2O+ K20 + B203) - 2 x Al2O3 > 40%.

4. Laine minérale selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend en pourcentage pondéral les constituants suivants (CaO + MgO + BaO + Na,O + K20 + B2O3) - 2 x Al2O3 40 à 42 %, notamment 40,2 à 41%.

5. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en pourcentage pondéral les constituants suivants

RO 14 à 17 %, notamment entre 1 5 et 16%

6. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en pourcentage pondéral les constituants suivants

R20 1 5 à 22%, notamment entre 17 et 20%

7. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend les constituants RO et R20 dans des teneurs telles que le rapport de leurs pourcentages pondéraux est

RO/R2O 0,70 à 0,94, notamment entre 0,75 et 0,85%.

8. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend du CaO et du MgO dans des teneurs telles que le rapport de leurs pourcentages pondéraux est

CaO/MgO > 1 ,9, de préférence de 2,2 à 14

9. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en pourcentage pondéral le constituant suivant

SiO2 48 à 58%, de préférence 55 à 57%.

10. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu' elle comprend en pourcentage pondéral le constituant suivant

Al203 0,3 à 2,5 %, de préférence 0,5 à 1,5%.

11. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en pourcentage pondéral le constituant suivant

B2O3 5 à 9 %, de préférence 5,2 à 8%.

12. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en pourcentage pondéral du fer exprimé en fer total sous forme Fe2O3 :

Fe203 0,1 à 2%.

13. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu' elle comprend en pourcentage pondéral le constituant suivant

BaO O à 3%, notamment 0,01 à 2%

14. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu elle comprend en pourcentage pondéral au plus 3% de chacun des composés suivants : ZnO, TiO2, SrO, Li2O, F, MnO, ZrO2, SO3, P20,.

15. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend en pourcentage pondéral, en tout, moins de 5% des composés suivants : ZnO, TiO2, P205, SrO, Li2O, F, MnO, ZrO2,SO3.

16. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend les constituants suivants, en pourcentages pondéraux :

SiO2 55,2 - 58,3 %

Al2O3 0 - 2 %

CaO 10,4 - 14 %

MgO 1 - 5,5 %

Na2O 17 -20,5 % K2O 0 - 1,5 % B203 5 - 8 % Fe2O3 0 - 2 %

17. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est de diamètre moyen compris entre 1 et 10 micromètres.

18. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu elle présente une température de liquidus Tïjq inférieure à 1 1 500C, notamment inférieure à 1 1000C, de préférence comprise entre 910 et 9500C.

19. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle présente un palier de travail d'au moins 300C, notamment d'au moins 500C, de préférence compris entre 50 et 1000C.

20. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle présente une température de viscosité minimale de fibrage T10q2,5 comprise entre 9900C et 10100C.

21. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par centrifugation interne.

22. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu elle présente une résistance hydrolytique évaluée par un résultat au test de DGG d'au plus 50 mg/g, notamment d'au plus 40 mg/g, notamment d'environ 20 à 35 mg/g.

23. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est obtenue à partir de matières vitrifiables comprenant en poids jusqu'à 80% de calcin.

24. Produit d'isolation thermique et/ou acoustique ou substrat de culture hors-sol comprenant au moins pour partie de la laine minérale selon l'une des revendications précédentes.