【発明の詳細な説明】
無機繊維組成物
技術分野
本発明は、無機繊維組成物、特にそのような組成物から作られる繊維から形成
した絶縁体製品に関する。
発明の背景
無機繊維絶縁体はよく知られており、長期にわたって、市販されている。その
ような絶縁体は、一般に溶融物から、以下に示すようないくつかの方法の1つに
よって、繊維化し、結合剤によって結合させた、からみ合わせた繊維の不織網ネ
ットワークから作られる。この結合剤は、いかなる好適な材料であってもよいが
、ほぼ一般的には、フェノール−ホルムアルデヒド樹脂又は尿素ホルムアルデヒ
ド樹脂である。コンベアは、一般に結合剤で被覆された層の形の繊維を収集し、
当該層を熱硬化して最終絶縁製品を生産する。種々の密度の絶縁材料は、コンベ
ア速度と硬化した絶縁体の厚さを変化させることによって生産され得る。
ガラスウールは、一般にロータリー法によって調製され、ここでガラス溶融物
は、多数の穴のある周壁を有する「紡績機」中に滴下され、このガラスは、繊維
を形成するために遠心力にかけられる。この方法は、良好な繊維生成物、即ち低
い「1回分(shot)」含有量で与え、かつ良好な絶縁特性を与える。しかしながら
、これらの繊維を製造するために使用されるガラスは、低い軟化温度を有するの
でこれらガラスの使用は、一般に適度に高い使用温度のみに限られる。
一方、無機ウールは、高い軟化温度及び使用温度を有するので、一般的に高い
温度環境で使用される。しかしながら、このような組成物は、一般的にロータリ
ー繊維化には高すぎる成形温度を有する。無機ウールは、普通、ロータリー法よ
り低い繊維生成と高い一回分含有量とを示す外部の遠心分離機法によって形成さ
れる。外部の遠心分離機法によって繊維化されることを目的とする無機ウールの
例は、WO/00196で開示されている。
従来技術の無機ウール組成物は、ロータリー法によって繊維に形成され得ると
いわれている(国際公開WO95/01941及びWO93/02977、米国特許第5,554,324号明
細書及び欧州特許第583792号参照)。しかしながら、これらの組成物は、すべて
大量のNa2O、K2O、及びB2O3を含んでおり、これらは、繊維の高い温度特
性に悪影響を与え得るものであり、Al2O3の量が多いと、繊維の生物溶解性が
減少し得る。
無機繊維は、人の病気に関連しないが、無機繊維の生物溶解性を増加するのに
望ましくなる。無機繊維の溶解性が増加すると、もし吸い込んでも、繊維が肺に
残る時間を更に減少するので、人の肺に存在する塩溶液と類似した組成物を有す
る塩溶液における無機繊維の溶解速度は、そのような繊維の生物溶解性の良好な
指標になる。この溶解速度は、繊維の化学組成物を変更することによって改善さ
れ得る。従来技術では、これらの変更を、商業目的に必要な繊維の他の特性を損
なうことなく行うことはできなかった。
従って、本発明の目的は、改善された無機繊維組成物及びそのような組成物か
ら形成される改善された無機繊維を提供することにある。
本発明の他の目的は、比較的高い温度環境で使用可能な無機繊維を提供するこ
とにある。
本発明の更なる目的は、ロータリー繊維化方法で無機繊維に形成されてもよい
無機繊維組成物を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、比較的生物溶解性で、さらに十分耐久性のある
無機繊維を提供することにある。
より好ましくは、本発明の目的は、ロータリー繊維化方法で無機繊維に形成で
きる無機繊維組成物を提供することにあり、当該繊維は、高い温度環境でも使用
可能であり、十分耐久性があるものである。
より好ましくは、本発明の目的は、ロータリー繊維化方法で無機繊維に形成で
きる無機繊維組成物を提供することにあり、当該繊維は、高い温度環境でも使用
可能であり、比較的生物溶解性で、更に十分耐久性のあるものである。
本発明の概要
上記目的並びに他の目的は、具体的に列挙されないが、本発明の第1態様に従
う無機繊維組成物によって達成され、この組成物には、重量%で示した以下の成
分が含まれる。即ち、SiO2を約54〜約70重量%、Al2O3を約0〜約4
重量%、Na2Oを約0〜約6重量%、K2Oを約0〜約6重量%、MgOを約0
〜約6重量%、CaOを約10〜約28重量%、FeOとした全鉄を約6〜約1
7重量%、TiO2を約0〜約5重量%含み、SiO2とAl2O3との総重量%が
約56〜約72重量%、MgOとCaOとの総重量%を約12〜約28重量%、
Na2OとK2Oとの総重量%を6重量%を越えず、全成分の総重量%が、もしあ
れば微量成分を含めて100%である。
上記目的は、本発明の第2態様に従う無機繊維組成物によっても達成され、こ
の組成物には、重量%で示した以下の成分が含まれる。即ち、SiO2を約50
〜約68重量%、Al2O3を約0〜約4重量%、K2Oを約0〜約6重量%、N
a2Oを約0〜約6重量%、MgOを約0〜約10重量%、CaOを約10〜約
28重量%、FeOとした全鉄を約6〜約16重量%、TiO2を約0〜約5重
量%、ZrO2を約0.5〜約12重量%含み、Na2OとK2Oとの総重量%が
6重量%を越えず、全成分の総重量%が、もしあれば微量成分を含めて100%で
ある。
上記目的は、本発明の第1態様に従う組成物を有する無機繊維を含む無機ウー
ル絶縁体、及び第2態様に従う組成物を有する無機繊維を含む無機ウール絶縁体
によって更に達成される。
発明の詳細な説明と好ましい態様
以下でより完全に明らかにするように、本発明の無機繊維組成物は、標準ロッ
クウールと比べて低い液相線温度と高い粘度とを有するので、これをロータリー
繊維化できる。これらの組成物に対し、液相線温度は、一般的に約1204℃(
2200°F)より低く、及び、より好ましく11193℃(2180°F)よ
り低い。これらの比較的低い液相線温度は、少なくとも部分的には、無機繊維組
成物の比較的低いMgO含有量による。組成物の粘度は、一般に1232℃(2
250°F)で約15〜100Pa・秒(約150〜1000ポイズ)、より好
ましくは、1232℃(2250°F)で約20〜80Pa・秒(約200〜8
00ポイズ)になる。これらの特性によって、本発明の組成物は、これらの
組成物を一般的なロータリー繊維化装置中で使用するのに十分に低い液相線温度
及び十分な粘度範囲を有する。
本発明の組成物は、好ましくは、高温分解性に耐性があるので、比較的高い温
度環境で使用し得るウール製品を形成する。本発明の組成物は、好ましくは比較
的生物溶解性のある繊維も製造するので、導入された場所において、ウール製品
の物理的一体性を数年に渡って維持するのに十分な耐久性がある。そのような繊
維は、好ましくは、導入位置における水分攻撃から完全に不活性であるだけでな
く、人の肺液のような生理的培地中で溶解することができる。
以下で開示する標準ロックウール組成物のように、本発明の組成物は、比較的
良好な高温耐久性のロータリー繊維化製品を与える手助けをするために、比較的
低いNa2O+K2O含有量を有する。しかしながら、本発明の組成物は、標準ロ
ックウールと比較して、適度に増加した量のSiO2、非常に減少した量のAl2
O3及び増加したFe2O3含有量を含む。本発明のある態様において、この組成
物は、増加したZrO2含有量を含んでもよい。以下で完全に示すように、これ
らの変更は、ロータリー法によって繊維化できる組成物を製造するために率を変
えるだけでなく、率を変えて、高温耐性、耐久性、及び好ましくは比較的生物溶
解性の組成物を製造するために実行され得る。
本発明の第1態様に従う無機繊維組成物は、以下の成分を含み、重量%で示す
(当該技術の標準的な慣例として、実質的にそのような個体結晶が存在しなくて
も、成分を酸化物として示す)。 成分 重量%
SiO2 54〜70
Al2O3 0〜4
Na2O 0〜6
K2O 0〜6
MgO 0〜6
CaO 10〜28
全鉄(FeOとして)* 6〜17
TiO2 0〜5
SiO2+Al2O3 56〜72
Na2O+K2O 0〜6
MgO+CaO 12〜28*
鉄は、Fe2+及びFe3+あるいはFeO及びFe2O3の酸化物として存在する。
Fe2+及びFe3+の画分は不明であるので、双方の鉄酸化物の総量をここでFe
Oとして示す。
本発明の第1態様に従う組成物の成分の好ましい範囲は、以下の通りであり、
重量%で示す。
成分 重量%
SiO2 56〜68
Al2O3 0〜3
Na2O 0〜5
K2O 0〜5
MgO 1〜6
CaO 10〜25
全鉄(FeOとして) 8〜16
TiO2 0〜4
SiO2+Al2O3 58〜71
Na2O+K2O 0〜5
MgO+CaO 14〜26
本発明の第1態様に従う組成物の成分の更に好ましい範囲は、以下の通りであ
り、重量%で示す。
成分 重量%
SiO2 58〜65
Al2O3 0〜3
Na2O 0〜4
K2O 0〜4
MgO 2〜5
CaO 11〜20
全鉄(FeOとして) 9〜13
TiO2 0〜3
SiO2+Al2O3 60〜68
Na2O+K2O 0〜4
MgO+CaO 17〜22比較例1
以下の表は、市販ロックウール、即ち組成物A、並びに本発明の第1態様に従
う7種の無機ウール組成物、即ち組成物B〜Hに対する組成物重量%及び一定の
特性の概算を示す。
ロータリー法による繊維化に対する標準ロックウールの適合性が不足している
ことは、組成物Aに対する値から証明される。特に、組成物Aは、1231℃(
2251°F)の液相線温度を有するが、この温度は、現在使われている一般的
なロータリー法から経済的な結果を達成するには、一般に高すぎる。また、組成
分Aは、1230℃(2250°F)で10.4Pa・秒(104ポイズ)粘度
を有するが、この粘度は、低い1回分含有量を有する良質の繊維を得るに
は、一般に低すぎる。加えて、組成物Aの溶解速度は、15ng/cm2-時であり、
所望値よりも非常に低い。
これと対照に、組成物Bは1188℃(2171°F)の液相線温度、225
0℃で44.2Pa・秒(442ポイズ)の粘度を有し、組成物Cは1182℃(
2160°F)の液相線温度、32.8Pa・秒(328ポイズ)の粘度を有し組
成物Dは1181℃(2158°F)の液相線温度、34.4Pa・秒(344ポイ
ズ)の粘度を有し、これは、組成物B、C及びDが、かなり良好な繊維品質で、
比較的標準のロータリー法を使用して経済的に繊維化できることを示す。加えて
、組成物B及びDの高温耐久性は、組成物Aの高温耐久性と良好に比較でき、即
ち930℃における線収縮率は、それぞれ3及び4%対6%である。線収縮率%
は、標準燃焼試験から測定された耐火性の基準であり、収縮率が小さいことは、
耐火特性に優れていることを示す。更に、組成物B及びDは、組成物Aと関連し
て、それぞれ42ng/cm2-時の溶解速度に改善された。
本発明の第1態様に従う組成物の温度耐久性は、比較的低いアルカリ、即ちN
a2O+K2Oそれ自身の含有量に従い、かつ比較的低い液相線温度それ自身は、
少なくとも部分的には、比較的低いMgO含有量による。加えて、この組成物の
比較的改善された溶解速度は、その低いアルミナレベルのためである。組成物F
及びGに見られるように、改善された溶解速度は、非常に速く、即ち、組成物F
に対して107ng/cm2-時であるが、一定の組成物に対する他の特性をいくらか
犠牲にする可能性がある。即ち組成物Gの高い液相線温度である。従って、本発
明の第2態様に従う代わりの組成物は、液相線、粘度及び溶解速度の一定の組み
合わせを示す一定の例示として望ましい。
本発明の第2態様に従う無機繊維組成物は以下の成分を含み、重量%で示す。 成分 重量%
SiO2 50〜68
Al2O3 0〜4
K2O 0〜6
Na2O 0〜6
MgO 0〜10
CaO 10〜28
全鉄(FeOとして) 6〜16
TiO2 0〜5
ZrO2 0.5〜12
Na2O+K2O 0〜6
本発明の第2態様に従う組成物の成分に対する好ましい範囲は以下の通りであ
り、重量%で示す。
成分 重量%
SiO2 52〜66
Al2O3 0〜3.5
K2O 0〜5
Na2O 0〜5
MgO 1〜8
CaO 11〜25
全鉄(FeOとして) 7〜15
TiO2 0〜4
ZrO2 1〜11
Na2O+K2O 0〜5
本発明の第2態様に従う組成物の成分に対する更に好ましい範囲は、以下の通
りであり、重量%で示す。 成分 重量%
SiO2 54〜64
Al2O3 0〜3.5
K2O 0〜4.5
Na2O 0〜4.5
MgO 1〜4
CaO 12〜23
全鉄(FeOとして) 7〜14
TiO2 0〜3
ZrO2 1〜9
Na2O+K2O 0〜4.5
本発明の第2態様に従う組成物の成分に対する更に好ましい範囲は、以下の通
りであり、重量%で示す。
成分 重量%
SiO2 57〜62
Al2O3 0.5〜2
K2O 0〜4
Na2O 0〜3
MgO 2〜4
CaO 16〜22
全鉄(FeOとして) 7〜12
TiO2 0〜2
ZrO2 1〜5
Na2O+K2O 0〜4.5
実施例2
本発明の第2態様に従う特定の実施例を、全組成物に対する重量%で示した量
で、以下の表に示す。 組成物Dと組成物Jを比較してみると、これらの組成物は非常に類似しており
、組成物Jが3%のZrO2を有する代わりに、組成物Dは2%のSiO2と1%
のCaOを有する。更に、組成物J中へのZrO2の添加は、組成物Dと比較し
て、組成物Jの液相線温度における緩やかな減少を与え、1232℃(2250
°F)における粘度の緩やかな増加を与える。双方の変化は、それぞれロータリ
ー繊維化の経済的かつ繊維の品質の改善に望ましいものである。更に、組成物J
は、組成物Dの溶解速度に匹敵する溶解速度、及び比較的良好な温度耐久性を有
する。
組成物Iの線収縮率%を測定し、41.7%とした。これは、組成物D及びJ
に対する線収縮率と比較して高い線収縮率である。組成物Iの高い線収縮率は、
そのSiO2濃度及びZrO2濃度に起因され得る。組成物Iの配合は、組成物D
と比べて2%少ないSiO2、1.5%多いZrO2を含む。組成物Iは、SiO2
は組成物Jと同じ%であるが、1.5%少ないZrO2を含む。組成物Iに対す
る比較的高い線収縮率は、特定の組成物に対し、他の成分を比較的一定に維持し
ながら1.5%のZrO2のみを添加ても、2%のSiO2が組成物から除去され
ると失われる高温耐久性を完全に補うことはできない。しかしながら、組成物D
と組成物Jを比較してみると、SiO2の2%損失の代わりにZrO2を3%添加
すると、SiO2が組成物から除去されると失われる高温耐久性を完全に補う。
組成物Jの生物溶解性は、組成物Aのような標準ロックウールと比べて非常に
改善されている一方で、本発明のより好ましい態様によって達成されるよりもま
だ低い。Al2O3が減少する結果として、そのような生物溶解性が増加するのは
、組成物Jと組成物R及びSとを比較することによって理解され得る。組成物R
及びSは、組成物Jに類似しており、およそ1.5%のAl2O3は、ひとまとめ
にしておよそ1.5%のCaO及びMgOと置換される。組成物R及びSは、モ
デル生理食塩水中、37℃、流速0.2ml/分で、それぞれ74、80ng/cm2-
時であり、組成物D及びJに対する42、44.3ng/cm2-時と比較される。組
成物R及びSも、比較的良好な高温耐久性を有し、組成物Dの液相線温度と類似
の液相線温度を有する。組成物Sの粘度も、ロータリー繊維化方法における比
較的良好な繊維品質を与える範囲にある(組成物Rの粘度は、試験されていない
が、好適な範囲内にあることが予想される)。これらの理由から、組成物R及び
Sは、現時点で本発明の最も好ましい態様である。
前記の通り、本発明の組成物は、ロータリー繊維化装置によって無機ウール繊
維に形成され得る。絶縁製品を作成するために使用する場合、繊維は、絶縁性品
同士を支持するための結合剤で被覆され得る。この繊維は、潤滑剤、湿潤剤、帯
電防止剤及び増量剤又は安定剤で被覆され得る。一般に、この繊維は、繊維化装
置から繊維化されるにつれて被覆される。しかしながら当業者であれば、繊維が
、絶縁体形成工程中のいかなる時にも被覆され得ることを認識するだろう。繊維
が繊維化装置から繊維化されると、この繊維は、絶縁体製品に形成されるために
、一般に穴の開いたコンベアベルト又は他の収集装置で集められる。
本発明の組成物は、無機ウール絶縁体製品に主に有用であるものとして上述さ
れているが、当業者であれば、本発明の組成物が絶縁体よりも有用な他の用途に
無機繊維を形成するのに使用され得ることを理解するだろう。例えば、本発明の
組成物から形成される繊維は、空気取扱いダクト、天井パネル及び音響パネルを
形成するのにも使用され得る。
一定の代表的な態様及び詳細は、本発明の例示目的で示したものであって、当
業者であれば、種々の変更及び改良は、本発明の範囲から出発することなく本発
明の構成になり得、これを添付した請求の範囲で示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Inorganic fiber composition
Technical field
The present invention relates to inorganic fiber compositions, in particular formed from fibers made from such compositions.
Related to insulator products.
Background of the Invention
Inorganic fiber insulation is well known and has been commercially available for a long time. That
Such insulators are typically prepared from the melt in one of several ways, as described below.
Therefore, a non-woven mesh of entangled fibers that has been fiberized and bound by a binder
Network. The binder can be any suitable material,
, Almost commonly, phenol-formaldehyde resins or urea-formaldehyde.
Resin. The conveyor collects the fibers, generally in the form of a layer coated with a binder,
The layer is thermoset to produce the final insulation product. Different densities of insulating material
It can be produced by varying the speed and thickness of the cured insulator.
Glass wool is generally prepared by a rotary method, where the glass melt
Is dropped into a "spinning machine" having a perforated wall with a number of holes, and the glass
Is subjected to centrifugal force to form This method has a good fiber product, i.e. low
Low "shot" content and good insulation properties. However
The glass used to make these fibers has a low softening temperature
The use of these glasses is generally limited to only moderately high use temperatures.
On the other hand, inorganic wool has a high softening temperature and a high use temperature, so that it is generally high.
Used in temperature environment. However, such compositions are generally
-It has a molding temperature that is too high for fiberization. Inorganic wool is usually a rotary process
Formed by an external centrifuge method showing low fiber production and high batch content
It is. Of inorganic wool intended to be fiberized by an external centrifuge method
Examples are disclosed in WO / 00196.
Prior art inorganic wool compositions can be formed into fibers by a rotary process.
(WO95 / 01941 and WO93 / 02977, U.S. Pat. No. 5,554,324)
See the detailed description and EP 583792). However, all of these compositions
Large amount of NaTwoO, KTwoO and BTwoOThreeThese are the high temperature characteristics of the fiber.
Can adversely affect the properties of AlTwoOThreeThe higher the amount, the higher the biosolubility of the fiber
May decrease.
Inorganic fiber is not related to human illness, but increases the biosolubility of inorganic fiber
Would be desirable. As the solubility of the inorganic fibers increases, the fibers, even if inhaled,
Has a composition similar to salt solutions present in human lungs, as it further reduces the time remaining
The dissolution rate of the inorganic fibers in the salt solution depends on the good biosolubility of such fibers.
Become an indicator. This dissolution rate can be improved by changing the fiber's chemical composition.
Can be In the prior art, these changes would impair other properties of the fiber required for commercial purposes.
It couldn't be done without help.
Accordingly, it is an object of the present invention to provide improved inorganic fiber compositions and such compositions.
It is to provide an improved inorganic fiber formed therefrom.
Another object of the present invention is to provide an inorganic fiber that can be used in a relatively high temperature environment.
And there.
A further object of the present invention may be formed into inorganic fibers by a rotary fiberization method.
An object of the present invention is to provide an inorganic fiber composition.
Further, another object of the present invention is to provide a relatively biosoluble and sufficiently durable
It is to provide an inorganic fiber.
More preferably, the object of the present invention is to form inorganic fibers in a rotary fiberization process.
To provide an inorganic fiber composition that can be used even in a high temperature environment.
It is possible and durable enough.
More preferably, the object of the present invention is to form inorganic fibers in a rotary fiberization process.
To provide an inorganic fiber composition that can be used even in a high temperature environment.
It is possible, relatively biosoluble and more durable.
Summary of the present invention
The above object and other objects are not specifically listed, but are in accordance with the first aspect of the present invention.
This is achieved by a mineral fiber composition, which comprises the following components in weight%:
Minutes. That is, SiOTwoFrom about 54 to about 70% by weight of AlTwoOThreeFrom about 0 to about 4
Wt%, NaTwoAbout 0 to about 6% by weight of O, KTwoAbout 0 to about 6% by weight of O and about 0% of MgO
About 6% by weight, about 10 to about 28% by weight of CaO, and about 6 to about 1
7% by weight, TiOTwoFrom about 0 to about 5 wt.TwoAnd AlTwoOThreeAnd the total weight%
About 56 to about 72% by weight, the total weight of MgO and CaO being about 12 to about 28% by weight,
NaTwoO and KTwoThe total weight percent of all components does not exceed 6 weight percent with O
If it is, it is 100% including trace components.
The above object is also achieved by an inorganic fiber composition according to the second aspect of the present invention,
Contains the following components in% by weight: That is, SiOTwoAbout 50
~ 68% by weight, AlTwoOThreeFrom about 0 to about 4% by weight, KTwoO to about 6% by weight, N
aTwoAbout 0 to about 6% by weight of O, about 0 to about 10% by weight of MgO, and about 10 to about
28% by weight, about 6 to about 16% by weight of total iron as FeO, TiOTwoAbout 0 to about 5 layers
%, ZrOTwoFrom about 0.5 to about 12% by weight,TwoO and KTwoTotal weight% with O
Not more than 6% by weight, the total weight% of all components is 100% including trace components, if any
is there.
An object of the present invention is to provide an inorganic fiber comprising an inorganic fiber having the composition according to the first aspect of the present invention.
Wool insulator comprising inorganic fibers having the composition according to the second aspect
Is further achieved by:
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION AND PREFERRED EMBODIMENTS
As will be more fully apparent below, the inorganic fiber compositions of the present invention are prepared using standard locks.
It has a lower liquidus temperature and a higher viscosity than quool.
Can be fiberized. For these compositions, the liquidus temperature is generally about 1204 ° C. (
Lower than 2200 ° F, and more preferably at 2180 ° F.
Lower. These relatively low liquidus temperatures are due, at least in part, to inorganic fiber sets.
Due to the relatively low MgO content of the product. The viscosity of the composition is generally 1232 ° C. (2
About 150-100 Pa · s (about 150-1000 poise) at 250 ° F), more preferable.
More preferably, the temperature is about 20 to 80 Pa · s at about 1232 ° C. (2250 ° F.) (about 200 to 8 Pa · s).
00 poise). Due to these properties, the compositions of the present invention make these compositions
Liquidus temperature low enough to use the composition in a typical rotary fiberizer
And a sufficient viscosity range.
The compositions of the present invention are preferably resistant to high temperature degradation and therefore have relatively high temperatures.
Form a wool product that can be used in the environment. Compositions of the invention are preferably compared
Also produce bio-soluble fibers, so that wool products
Is durable enough to maintain its physical integrity over several years. Such fibers
The fibers should preferably not only be completely inert from moisture attack at the point of introduction.
Alternatively, it can be dissolved in a physiological medium such as human lung fluid.
Like the standard rock wool compositions disclosed below, the compositions of the present invention are relatively
To help provide a good hot durable rotary fiberized product, relatively
Low NaTwoO + KTwoHas an O content. However, the compositions of the present invention have
Moderately increased amount of SiO, compared to cook woolTwo, A very reduced amount of AlTwo
OThreeAnd increased FeTwoOThreeIncluding content. In one embodiment of the invention, the composition
The object is increased ZrOTwoThe content may be included. As shown fully below, this
These changes alter the rate to produce compositions that can be fiberized by the rotary process.
Not only can it change the rate, but it is also resistant to high temperatures, durable, and preferably
It can be performed to produce a degradable composition.
The inorganic fiber composition according to the first aspect of the present invention comprises the following components, expressed in% by weight:
(The standard practice in the art is that substantially no such solid crystals exist.
Are also shown as oxides).component weight%
SiOTwo 54-70
AlTwoOThree 0-4
NaTwoO 0-6
KTwoO 0-6
MgO 0-6
CaO 10-28
All iron (as FeO)* 6-17
TiOTwo 0-5
SiOTwo+ AlTwoOThree 56-72
NaTwoO + KTwoO 0-6
MgO + CaO 12-28*
Iron is Fe2+And Fe3+Or FeO and FeTwoOThreeExists as an oxide of
Fe2+And Fe3+Is unknown, so the total amount of both iron oxides is
Shown as O.
Preferred ranges of the components of the composition according to the first aspect of the present invention are as follows:
Shown in% by weight.
component weight%
SiOTwo 56-68
AlTwoOThree 0-3
NaTwoO 0-5
KTwoO 0-5
MgO 1-6
CaO 10-25
Total iron (as FeO) 8-16
TiOTwo 0-4
SiOTwo+ AlTwoOThree 58-71
NaTwoO + KTwoO 0-5
MgO + CaO 14-26
Further preferred ranges of the components of the composition according to the first aspect of the present invention are as follows:
% By weight.
component weight%
SiOTwo 58-65
AlTwoOThree 0-3
NaTwoO 0-4
KTwoO 0-4
MgO 2-5
CaO 11-20
All iron (as FeO) 9-13
TiOTwo 0-3
SiOTwo+ AlTwoOThree 60-68
NaTwoO + KTwoO 0-4
MgO + CaO 17-22Comparative Example 1
The following table shows commercially available rock wool, composition A, as well as according to the first aspect of the invention.
7 inorganic wool compositions, i.e., composition weight percent relative to compositions BH and a constant
Here is an estimate of the characteristics.
Lack of compatibility of standard rock wool for fiberization by rotary method
This is evidenced by the values for composition A. In particular, composition A has a temperature of 1231 ° C (
Has a liquidus temperature of 2251 ° F., which is the typical temperature currently used.
It is generally too high to achieve economic results from a simple Rotary law. Also the composition
Minute A is 10.4 Pa · s (104 poise) viscosity at 1230 ° C (2250 ° F)
But this viscosity is necessary to obtain a good quality fiber with a low serving content.
Is generally too low. In addition, the dissolution rate of composition A is 15 ng / cmTwo-It ’s time,
Very lower than desired.
In contrast, Composition B had a liquidus temperature of 1188 ° C. (2171 ° F.), 225
Composition C has a viscosity of 44.2 Pa · s (442 poise) at 0 ° C.
Liquid phase temperature of 2160 ° F., viscosity of 32.8 Pa · s (328 poise)
Product D has a liquidus temperature of 1181 ° C. (2158 ° F.), 34.4 Pa · s (344 poi.
B), which means that the compositions B, C and D give relatively good fiber qualities,
Shows that relatively standard rotary processes can be used to economically fibrillate. in addition
The high temperature durability of the compositions B and D can be compared favorably with the high temperature durability of the composition A.
The linear shrinkage at 930 ° C. is 3 and 4% versus 6%, respectively. Linear shrinkage%
Is a standard of fire resistance measured from a standard combustion test, and a small shrinkage rate means
Indicates excellent fire resistance. Further, compositions B and D are associated with composition A.
And each is 42ng / cmTwo-Improved dissolution rate at the time.
The temperature durability of the composition according to the first aspect of the present invention is relatively low, ie, N 2
aTwoO + KTwoAccording to the content of O itself and the relatively low liquidus temperature itself,
At least in part, due to the relatively low MgO content. In addition, the composition
The relatively improved dissolution rate is due to its low alumina level. Composition F
And G, the improved dissolution rate is very fast, ie, composition F
107ng / cm forTwo-Sometimes, but some other properties for certain compositions
May be sacrificed. That is, the liquidus temperature of the composition G is high. Therefore,
An alternative composition according to the second aspect of the invention has a fixed set of liquidus, viscosity and dissolution rate.
This is desirable as a certain example showing the matching.
The inorganic fiber composition according to the second aspect of the present invention comprises the following components and is indicated in% by weight.component weight%
SiOTwo 50-68
AlTwoOThree 0-4
KTwoO 0-6
NaTwoO 0-6
MgO 0-10
CaO 10-28
Total iron (as FeO) 6-16
TiOTwo 0-5
ZrOTwo 0.5-12
NaTwoO + KTwoO 0-6
Preferred ranges for the components of the composition according to the second aspect of the present invention are as follows:
% By weight.
component weight%
SiOTwo 52-66
AlTwoOThree 0-3.5
KTwoO 0-5
NaTwoO 0-5
MgO 1-8
CaO 11-25
Total iron (as FeO) 7-15
TiOTwo 0-4
ZrOTwo 1 to 11
NaTwoO + KTwoO 0-5
Further preferred ranges for the components of the composition according to the second aspect of the present invention are as follows:
And are given in% by weight.component weight%
SiOTwo 54-64
AlTwoOThree 0-3.5
KTwoO 0-4.5
NaTwoO 0-4.5
MgO 1-4
CaO 12-23
All iron (as FeO) 7-14
TiOTwo 0-3
ZrOTwo 1-9
NaTwoO + KTwoO 0-4.5
Further preferred ranges for the components of the composition according to the second aspect of the present invention are as follows:
And are given in% by weight.
component weight%
SiOTwo 57-62
AlTwoOThree 0.5-2
KTwoO 0-4
NaTwoO 0-3
MgO 2-4
CaO 16-22
Total iron (as FeO) 7-12
TiOTwo 0-2
ZrOTwo 1-5
NaTwoO + KTwoO 0-4.5
Example 2
Certain examples according to the second aspect of the present invention, the amount expressed in% by weight relative to the total composition
And is shown in the table below. Comparing Composition D and Composition J, these compositions are very similar.
, Composition J containing 3% of ZrOTwoInstead of having composition 2% SiO 2TwoAnd 1%
Of CaO. Further, ZrO in composition JTwoIs compared to Composition D
To give a gradual decrease in the liquidus temperature of composition J, at 1232 ° C (2250 ° C).
Gives a gradual increase in viscosity at ° F). Both changes are individually
-It is desirable for economical fiberization and improvement of fiber quality. Further, the composition J
Has a dissolution rate comparable to the dissolution rate of Composition D and relatively good temperature durability.
I do.
The linear shrinkage% of the composition I was measured to be 41.7%. This is because compositions D and J
Is a higher linear shrinkage ratio than the linear shrinkage ratio. The high linear shrinkage of the composition I is
The SiOTwoConcentration and ZrOTwoIt can be attributed to the concentration. The composition of the composition I is the composition D
2% less SiOTwo, 1.5% more ZrOTwoincluding. Composition I comprises SiOTwo
Is the same% as composition J but 1.5% less ZrOTwoincluding. For composition I
The relatively high linear shrinkage keeps the other components relatively constant for a particular composition.
1.5% ZrOTwo2% SiO 2TwoIs removed from the composition
It cannot completely compensate for the high-temperature durability that is lost. However, composition D
And composition J, SiO2TwoZrO instead of 2% loss ofTwo3% added
Then, SiOTwoCompletely compensates for the high temperature durability that is lost when it is removed from the composition.
The biosolubility of composition J is very high compared to standard rock wool such as composition A.
While improved, it is better than achieved by the more preferred aspects of the invention.
Low. AlTwoOThreeAs a result of the decrease in
, Can be understood by comparing composition J with compositions R and S. Composition R
And S are similar to composition J, with approximately 1.5% AlTwoOThreeIs a group
To about 1.5% of CaO and MgO. Compositions R and S are
74 and 80 ng / cm respectively at 37 ° C., 0.2 ml / min in Dell salineTwo-
Time, 42, 44.3 ng / cm for compositions D and JTwo-Compared to time. set
Compositions R and S also have relatively good high temperature durability, similar to the liquidus temperature of Composition D
Has a liquidus temperature of The viscosity of the composition S also depends on the ratio in the rotary fiberizing method.
In the range that gives relatively good fiber quality (the viscosity of composition R has not been tested
Is expected to be in a preferred range). For these reasons, composition R and
S is currently the most preferred embodiment of the present invention.
As described above, the composition of the present invention is produced using an inorganic wool fiber by a rotary fiberizing device.
It can be formed on fibers. When used to create an insulating product, the fiber is an insulating product
They can be coated with a binder to support each other. This fiber is used for lubricants, wetting agents, bands
It can be coated with antistatic agents and extenders or stabilizers. Generally, this fiber is
It is coated as it is fiberized from the device. However, those skilled in the art will
It will be appreciated that it can be coated at any time during the insulator formation process. fiber
When the fiber is fiberized from the fiberizing device, this fiber is
, Generally collected on a perforated conveyor belt or other collection device.
The compositions of the present invention are described above as being primarily useful for inorganic wool insulation products.
However, those skilled in the art will recognize that the compositions of the present invention may be useful in other applications where they are more useful than insulators.
It will be appreciated that it can be used to form inorganic fibers. For example, the present invention
Fibers formed from the composition can be used for air handling ducts, ceiling panels and acoustic panels.
It can also be used to form.
Certain representative aspects and details have been set forth for the purpose of illustration of the invention, and are not limiting.
Various modifications and improvements may occur to those skilled in the art without departing from the scope of the invention.
It can be a clear configuration, which is set forth in the appended claims.
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DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
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