HUT77856A - Ásványi szál készítmény - Google Patents

Description

A találmány olyan ásványi szál készítményre vonatkozik, amely biológiailag jól lebontható.

A szakirodalomból ismert néhány olyan ásványi szál készítmény, amelyről azt állítják, hogy biodegradálható.

Az ásványi szál készítmények biodegradálhatósága rendkívül fontos, mert számos tanulmányban kimutatták, hogy a nagyon kis átmérőjű, 3 pm-nél kisebb átmérőjű ásványi szálak feltehetőleg rákkeltők, míg az ugyanilyen méretű biológiailag lebontható ásványi szálak nem rákkeltők.

Szükséges azonban az is, hogy az ásványi szál készítményeket könnyű lehet ismert eljárással, főként fecskendező eljárással kis átmérőjű ásványgyapottá feldolgozni. Ez azt jelenti, hogy jó legyen a feldolgozhatóság például 80 °C-on és megfeleljen az olvasztott üveg viszkozitása.

Az ásványi szálak és az abból előállított termékek mechanikai és hő tulajdonságai szintén rendkívül fontosak. Például az ásványi szálakat széleskörűen használják szigetelési célokra. Elsősorban az ipari felhasználásra fontos, hogy megfelelő legyen az ásványi szálak hőállósága.

A találmány célja, hogy olyan új ásványi szál készítményt találjunk, amelyre jellemző a biodegradálhatóság, jó a hőállósága és könnyű feldolgozni.

A találmány azon a felismerésen alapul, hogy a fenti célkitűzések megoldhatók egy olyan ásványi szál készítménnyel, amely lényegégen szilícium-dioxidból és alkáliföldfém-oxidokból áll, tartalmaz

83445-3382 BÉ/Pk ·«·· ····

-2továbbá nátrium-oxidot és/vagy kálium-oxidot olvadásgyorsítóként, és elég sok alumínium-oxidot a hőállóság növelése érdekében.

Azt tapasztaltuk, hogy az ilyen ásványi szál készítmények rendelkeznek a kívánt tulajdonság-kombinációval, vagyis biodegradálhatók, megfelelő a hőállóságuk szigetelt tárgyakhoz ipari felhasználásra, és jó a feldolgozhatóságuk ásványgyapot és termékek előállításához. Ez ugyanakkor azt jelenti, hogy az olvadék felső üvegesedési hőmérséklete előnyösen 1300 °C alatti. Az átlagos szálátmérő előnyösen 10 pm vagy kevesebb, különösen előnyösen 2,5 és 5 pm közötti.

A találmány tárgya tehát biodegradálható ásványi szál készítmény, amely a következő összetételű:

Sio2	40 - <52 tömeg%
AI2O3	<4 tömeg %
CaO	>25 - < 45 tömeg%
MgO	5-15 tömeg%
BaO	0-7 tömeg%
Na2O	2-12 tömeg%
K2O	0-10 tömeg%
Na2O + K2O	2-15 tömeg%
TiO2, Fe2O3, MnO	0-5 tömeg%
A találmány szerinti ásványi szál készítményeket különösen

jól lehet a fecskendezéses eljárással szállá húzni, vagyis finom, lényegében csomómentes ásványgyapotot kapunk.

Az ásványi szálak magas hőállósággal rendelkeznek, legalább 73 °C-ig hőállóak.

Az ásványi szálaknak jó a biodegradálhatósága.

A nátrium-oxid és/vagy kálium-oxid hozzáadása csökkenti az olvadáspontot, ezáltal javítja az olvasztásos folyamatban a feldolgoz-3-

hatóságot. Továbbá, ha az ásványgyapot készítmény nátriumot tartalmaz, előnyösen legfeljebb 35 % törött hulladéküveget használunk.

A találmány szerinti ásványi szál készítményt előnyösen 1350 és 1450 °C közötti hőmérsékleten olvasztjuk meg fosszilis tüzelőanyaggal, elsősorban földgázzal fűtött olvasztókamrákban. Az ilyen olvasztókamrákan homogén olvadékot kaphatunk, amely előfeltétele az álladó termékminőségnek. Az üvegolvadék homogenitása elősegíti a szálképző eljárás reprodukálhatóságát is, vagyis azt, hogy állandóak legyenek a termék hő és mechanikai tulajdonságai. Ezen kívül az így előállított ásványgyapot állandó kémiai összetétele szabályozható biodegradálhatóságot is eredményez.

Az alumínium-oxid adagolása növeli az ásványgyapot hőállóságát.

A találmány szerinti ásványi szál készítmény előnyös összetétele tömeg%-ban kifejezve a következő:

SiO₂ 40 - 51,5

AI₂O₃ 2 - <4

CaO 25,5 - 40

MgO 8-15

BaO 0-5

Na₂O 3-8

K₂O 2-10

Na₂O + K₂O 5-10

TiO₂, Fe₂O₃, MnO 0-3

A szilícium-oxid tartalom különösen előnyös tartománya 40-55 tömeg %.

Az alkáli-oxidokkal kapcsolatban különösen előnyös az 5-8 tömeg% közötti tartomány. Az alumínium-oxid előnyösen 3-4 tömeg% koncentrációban van jelen.

-4A bárium-oxid, amelyet a kalcium- vagy magnézium-oxid helyett használhatunk, legfeljebb 7 tömeg%-ban van jelen a készítményben, előnyösen legfeljebb 5 tömeg%, különösen előnyösen 0,5 és 3 tömeg% közötti a koncentrációja.

A nátrium-oxid előnyösen >2 tömeg%-ban van jelen.

Ugyancsak különösen előnyös az 1-2 tömeg% közötti, még előnyösebb az 1,5 tömeg%-os alumínium-oxid tartalom.

A vastartalom előnyösen 0,5-2,5 tömeg%.

A biodegradálhatóság meghatározására a Német Üvegtársaság (Germán Glass Society) standard por-tesztjét alkalmazzuk. Ez egy könnyen elvégezhető eljárás, és elegendő mértékben meghatározza a biodegradálhatóságot, ha egy szimulált fiziológiai tüdőfolyadékkal használjuk 37 °C-on. Az eljárás az L. Springer, Laboratoriumsbuch für dietil-éter Glasindustrie, 3. kiadás, 1950, Halle/S: W. Knapp Verlag irodalmi helyről ismert.

Az ásványi szálak hő hatására tapasztalható viselkedését az ún. svéd módszerrel határozzuk meg. Ennél az eljárásnál szilitcsöves kemencét alkalmazunk, amely mindkét végén nyitott, vízszintes csővel működik, amelynek hosszúsága 350 mm és belső átmérője 27 mm. A kemence közepén egy kis kerámia hordozólemez található, amelynek mérete 30x20x3 mm, ez tartja a vizsgált mintát. A vizsgált minta mérete 12x12x12 mm vagy 12 mm átmérő x 12 mm magasság. A térfogatsűrűség általában 100 kg/m³. A hőmérséklet növekedése 5 K/perc. A vizsgált minta magasságának változását folyamatosan meghatározzuk leolvasó optika segítségével.

Találmányunkat a továbbiakban példákkal illusztráljuk.

1. példa

Ásványgyapotot készítünk a következő összetétellel:

-5···· ···

S1O2

ΑΙ2Ο3

F©203

CaO

MgO

Na₂O

K₂O tömeg% 3 tömeg%

0,3 tömeg% tömeg% 10 tömeg% 5 tömeg%

0,1 tömeg%

A készítmény jól feldolgozható 2,0-10 pm átlagos átmérőjű ásványi szálakká fecskendezéses eljárással, 1300-1400 °C közötti szálhúzó hőmérsékleten.

A Német Üvegtársaság standard por-tesztje szerinti vizsgálat azt mutatja, hogy az értéke 40 mg/kg, ez pedig egy jó biodegradálhatóságnak felel meg.

A svéd módszer szerinti hőmérséklet-viselkedési meghatározás szerint a hőállósági érték 5 %-os magasságcsökkenés 735 °Con. Ezt ábrázoljuk az 1. ábrán bemutatott diagrammon.

2. példa

Ásványgyapotot készítünk a következő összetétellel:

SiO₂ 46,5 tömeg%

AI₂O₃ 3,5 tömeg%

CaO 35 tömeg%

MgO 10 tömeg%

Na₂O 5 tömeg%

Ezt a készítményt szintén jól fel lehet dolgozni fecskendezéses eljárással 1300 és 1400 °C közötti húzási hőmérsékleten 2,0-10 pm átlagos átmérőjű ásványi szálakká.

A Német Üvegtársaság standard por-tesztje szerinti vizsgálatokkal 35 mg/kg értéket kapunk, vagyis a biodegradálhatóság magas.

-6A svéd eljárással végzett hőmérséklet-viselkedési vizsgálat alapján a hőállóság 800 °C-on 5 % magasságcsökkenéssel jellemezhető.

Ez a példa azt illusztrálja, hogy a magas alumínium-oxid tartalmú üvegnek kiváló a hőállósága, az pedig kritérium a termék tűzállóságához.

3. példa

Ásványgyapotot készítünk a következő összetétellel:
SiO2	50 tömeg%
AI2O3	2,8 tömeg%
Fe2O3	0,9 tömeg%
CaO	25,6 tömeg%
MgO	9,7 tömeg%
Na2O	4,9 tömeg%
K2O	1,0 tömeg%
BaO	4,9 tömeg%
A készítmény szintén jól feldolgozható fecskendezéses eljá-
rással 1300 és 1400 °C közötti húzási hőmérsékleten, 2,5-10 pm át
lagos átmérőjű ásványi szállá.
4. példa
Ásványgyapotot készítünk a következő összetétellel:
S1O2	51 tömeg %
AI2O3	2,6 tömeg%
Fe2O3	1,1 tömeg%
CaO	27,9 tömeg%
MgO	10,4 tömeg%
Na2O	3,2 tömeg%
K2O	0,6 tömeg%

-7···· ·· ·· • · · · « · · · · ·

BaO 3,1 tömeg%

A készítmény szintén jól feldolgozható fecskendezéses eljárással 1300 és 1400 °C közötti húzási hőmérsékleten, 2,5-10 μιτι átlagos átmérőjű ásványi szállá.

5. példa

Ásványgyapotot készítünk a következő összetétellel:
S1O2	50,9 tömeg%
AI2O3	2,6 tömeg%
Fe2O3	1,1 tömeg%
CaO	30,0 tömeg%
MgO	10,4 tömeg%
Na2O	2,2 tömeg%
K2O	1,6 tömeg%
BaO	1,1 tömeg%
A készítmény jól feldolgozható fecskendezéses eljárással

1300 és 1400 °C közötti húzási hőmérsékleten, 2,5-10 pm átlagos átmérőjű ásványi szállá.

Claims (6)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Biodegradálható ásványi szál készítmény, amely a követ-

   kező összetételű: SiO₂ 40 - <52 tömeg% AI₂O₃ <4 tömeg% CaO >25 - < 45 tömeg% MgO 5-15 tömeg% BaO 0-7 tömeg % Na₂O 2-12 tömeg% K₂O 0-10 tömeg% Na₂O + K₂O 2-15 tömeg % TiO₂, Fe₂O₃, MnO 0-5 tömeg %
2. 2. Az 1. igénypont szerinti ásványi szál készítmény, azzal jel lemezve, hogy összetétele a következő:

   SiO₂ 40 - 51,5 AI₂O₃ 2-<4 CaO 25,5-40 MgO 8-15 BaO 0-5 Na₂O 3-8 K₂O 2-10 Na₂O + K₂O 5-10 TiO₂, Fe₂O₃, MnO 0-3.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti ásványi szál készítmény, azzal jellemezve, hogy alkáli-oxid tartalma 5-8 tömeg%.

   -94. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti ásványi szál készítmény, azzal jellemezve, hogy alumínium-oxid tartalma 3-
4. 4 tömeg%.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti ásványi szál készítmény, azzal jellemezve, hogy vastartalma 0,5-2,5 tömeg%.
6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti ásványi szál készítmény, azzal jellemezve, hogy bárium-oxid tartalma 0,5-4 tömeg%.

   A meghatalmazott: