JP2002526364A - 鉱質綿組成物 - Google Patents

鉱質綿組成物

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    • C03C2213/00—Glass fibres or filaments
    • C03C2213/02—Biodegradable glass fibres

Abstract

(57)【要約】 本発明は、生理学的媒質に溶解でき、且つ以下に列記する構成成分を重量パーセント単位で含む鉱質綿に関する：ＳｉＯ２ ３９−５５％、好ましくは、４０−５２％；Ａｌ２Ｏ３ １６−２７％、好ましくは、１６−２５％；ＣａＯ ３−３５％、好ましくは、１０−２５％；ＭｇＯ ０−１５％、好ましくは、０−１０％；Ｎａ２Ｏ ０−１５％、好ましくは、６−１２％；Ｋ２Ｏ ０−１５％、好ましくは、３−１２％；Ｒ２Ｏ(Na2O+K2O) １０−１７％、好ましくは、１２−１７％；Ｐ２Ｏ５ ０−３％、好ましくは、０−２％；Ｆｅ２Ｏ３０−１５％；Ｂ２Ｏ３ ０−８％、好ましくは、０−４％；ＴｉＯ２ ０−３％；並びに、Ｒ２Ｏ≦１３．０％のとき、ＭｇＯは、０から５％の間、特に、０から２％の間の範囲である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工鉱質綿の分野に関する。取り分け、断熱および／または防音材
、または水耕培養用基体の製造を目的とする鉱質綿を意図とする。
【０００２】 更に、特に、岩綿タイプの鉱質綿、即ち、その綿の化学的組成物が、高い液相
線温度とそれらの繊維化温度での高い流動性とを、高いガラス転移温度と併せて
有する鉱質綿に関する。
【０００３】
【従来の技術】
従来、この種類の鉱質綿は、所謂「外部(external)」遠心工程、例えば、EP-0
,465,310またはEP-0,439,385の特許に特に記載される通りの静止デリバリー装置
によって融解材料を供給する遠心回転盤のカスケードを使用する種類の行程等に
より繊維化される。
【０００４】 他方、所謂「内部(internal)」遠心繊維化工程、即ち、高速で回転し、且つ穿
孔されて穴を有する遠心機を使用する工程は、概して、岩綿よりもアルカリ金属
酸化物がより豊富な組成を有し、並びにアルミナ含有量が低く、液相線温度がよ
り低く、および繊維化温度での粘度がより高いガラス綿タイプの鉱質綿を繊維化
するために、従来では使用されていた。この工程は、特に、EP-0,189,354および
EP-0,519,797の特許に記載される。
【０００５】 しかしながら、近年、技術的な解決方法が開発され、特に、該遠心機の構成材
料の組成物とそれらの操作パラメータとを変更することによって、内部遠心工程
を岩綿の繊維化に適合することが可能となった。この問題の更なる詳細に関して
は、特にWO93/02977の特許で言及される。特に、この適合は、２つの種類の綿、
即ち、岩綿またはガラス綿の１または他方において、これまで、本来備わってい
た性質を組み合わせることを可能にする点において有益であることを証明してい
る。従って、内部遠心により得られた岩綿は、ガラス綿に匹敵する品質を有し、
従来得られる岩綿よりも非繊維化物質の含有量が低い。しかしながら、その化学
的に性質に関連する２つの主な利点、即ち、化学薬品の低費用および高い耐熱性
も維持される。
【０００６】 そのため、現在では、岩綿を繊維化できる２つの方法が存在し、１または他方
の選択は、目的とする適用に所望される品質程度、並びに産業的および経済的に
実行可能な程度を含む多くの判定基準に依存する。
【０００７】 近年、これらの判定基準に、鉱質綿の生物分解性、即ち、吸入による生体内に
おける微小繊維の蓄積可能量に関連する何れかの潜在的な病原性の危険を防止す
るために、生理学的媒質に迅速に溶解する能力の基準が加えられた。
【０００８】 生物溶解性を有する岩綿タイプの鉱質綿の組成物を選択する場合の問題に対す
る１つの解決策は、高いアルミナ含有量と中程度のアルカリ含有量を使用するこ
とである。
【０００９】 この解決策は、ボーキサイトの使用が好ましいことから、特に、高い原材料費
に帰着してしまう。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、岩綿タイプ鉱質綿の化学的組成物を改善することであって、
この改善は、特に、有利に内部遠心により繊維化された能力を有し、それらの生
物分解性を増加し、同時に、安価な原材料からのこれらの組成物を得ることが可
能である改善を行うことである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の対象は、生理学的媒質に溶解することが可能な鉱質綿であって、以下
の構成成分を重量パーセントで含有する鉱質綿である： ＳｉＯ２ ３９−５５％、好ましくは、４０−５２％ Ａｌ２Ｏ３ １６−２７％、好ましくは、１６−２５％ ＣａＯ ３−３５％、好ましくは、１０−２５％ ＭｇＯ ０−１５％、好ましくは、 ０−１０％ Ｎａ２Ｏ ０−１５％、好ましくは、 ６−１２％ Ｋ２Ｏ ０−１５％、好ましくは、 ３−１２％ Ｒ２O(Na2O+K2O) １０−１７％、好ましくは、１２−１７％ Ｐ２Ｏ５ ０− ３％、好ましくは、 ０− ２％ Ｆｅ２Ｏ３ ０−１５％ Ｂ２Ｏ３ ０− ８％、好ましくは、 ０− ４％ ＴｉＯ２ ０− ３％、 ［ここで、Ｒ２Ｏ≦１３．０％のとき、ＭｇＯは、０から５％の間、特に、０か
ら２％の間の範囲である］。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の有利な態様に従うと、該鉱質綿は以下の構成成分を重量パーセントで
含有する鉱質綿である： ＳｉＯ２ ３９−５５％、好ましくは、４０−５２％ Ａｌ２Ｏ３ １６−２５％、好ましくは、１７−２２％ ＣａＯ ３−３５％、好ましくは、１０−２５％ ＭｇＯ ０−１５％、好ましくは、 ０−１０％ Ｎａ２Ｏ ０−１５％、好ましくは、 ６−１２％ Ｋ２Ｏ ０−１５％、好ましくは、 ３−１２％ Ｒ２O(Na2O+K2O) １３．０−１７％、好ましくは、１２−１７％ Ｐ２Ｏ５ ０− ３％、好ましくは、 ０− ２％ Ｆｅ２Ｏ３ ０−１５％ Ｂ２Ｏ３ ０− ８％、好ましくは、 ０− ４％ ＴｉＯ２ ０− ３％。
【００１３】 本文において、該組成物の構成成分の何れのパーセントも重量パーセントを示
すと解されるべきであり、且つ本発明の組成物は、この種の組成物において知ら
れる通り、非分析不純物として見なされるべき化合物を２または３％まで含んで
いてもよい。
【００１４】 そのような組成物の選択は、特に、これら多くの特異的な構成成分が果たす多
数且つ複雑な役割を多様化することによって、多くの利点を組み合わせることが
可能である。
【００１５】 実際、１６から２７％の間、好ましくは１７％よりも多く、および／または好
ましくは２５％未満、特に２２％未満の高いアルミナの含有量と、５７から７２
％の間、好ましくは６０％より多くおよび／または好ましくは７２％未満、特に
７０％未満の網目形成成分、即ち、シリカとアルミナとの和と、１０から１７％
の間の高いアルカリ(R2O：炭酸ナトリウムおよび炭酸カリウム)量とを有し、Ｒ
２≦１３．０％のとき、０から５％の間、特に０から２％の間のＭｇＯ含有量を
有する組み合わせが、非常に広範な温度範囲に亘って繊維化できる顕著な特性と
、酸性ｐＨで生物溶解性の得られた繊維に寄与する顕著な特性とを有するガラス
組成物が得れれることが示されている。本発明の態様に従って、該アルカリ含有
量は、好ましくは１２％よりも多く、特に１３％よりも多く、更に１３．３％で
あってもよく、および／または好ましくは１５％未満、特に１４．５％未満であ
る。
【００１６】 この範囲の組成物は、一般的に知られる見解に反し、アルカリ含有量の増加に
伴い、融解したガラスの粘性は顕著に低下しないことが観察されることから、特
に有益であることが証明された。この顕著な効果は、繊維化のための粘性に対応
する温度と、結晶化する相の液相線温度との間の差を大きくすることを可能にし
、それにより、繊維化条件を大きく改善し、且つ、特に、内部遠心により新しい
種類の生物可溶性ガラスを繊維化することを可能にする。
【００１７】 本発明の１つの態様に従うと、該組成物は、０から５％、特に０．５％よりも
多くおよび／または３％未満、特に２．５％未満の酸化鉄を含む。もう１つの態
様は、５から１２％の間、特に５から８％の間の酸化鉄を含む組成物で獲得され
、これは耐火性を示す鉱質綿の断熱材を可能にする。
【００１８】 有利には、本発明の該組成物は以下の関係： （Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３≧０．５、 好ましくは（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３≧０．６、 特に（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３≧０．７ を満たし、これは、液相線温度よりも高い繊維化のための粘性に相当する温度の
獲得に有利であるようである。
【００１９】 本発明の変形に従うと、本発明の組成物は、好ましくは１０から２５％の間、
特に１２％よりも多く、好ましくは１５％よりも多く、および／または好ましく
は２３％未満、特に２０％未満、並びに１７％未満の石灰含有量を、０から５％
のマグネシア含有量と、好ましくは２％未満のマグネシアと、特に１％未満のマ
グネシアおよび／または０．３％よりも多くのマグネシア含有量、特に０．５％
よりも多いマグネシア含有量と組み合わせて含有する。
【００２０】 本発明のもう１つの変形に従うと、５から１５％の間の石灰含有量、好ましく
は５から１０％の石灰含有量には、マグネシアの含有量は５から１０％の間であ
る。
【００２１】 ０から３％、特に０．５よりも多く、および／または２％未満の含有量での任
意のＰ２Ｏ５の添加は、中性のｐＨでの生物溶解性の増加を可能にする。また、
該組成物は、任意に酸化ホウ素を含有してもよく、これは、特に、放射性組成物
におけるその熱伝導率のより低くする傾向により、鉱質綿の熱性特性を改良する
ことが可能であり、また、中性のｐＨでの生物溶解性を増加することも可能であ
る。また、ＴｉＯ２も、例えば、３％までで該組成物に任意に含まれてもよい。
他の酸化物、例えば、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＭｎＯ、Ｃｒ２Ｏ３およびＺｒＯ２等も
、各々、約２％の含有量までで該組成物中に存在させてもよい。
【００２２】 １０２．６ポアズ(decipascal.second)(Ｔｌｏｇ２．５で示される)の粘度に
相当する温度と、結晶化相の液相線(Ｔｌｉｑで示される)との間の差は、好まし
くは少なくとも１０℃である。この差、即ち、Ｔｌｏｇ２．５−Ｔｌｉｑは、本
発明の該組成物の「作用範囲(work range)」、即ち、繊維化が可能な温度の範囲
、最も詳細には内部遠心による繊維化が可能な温度の範囲を限定する。この差は
、好ましくは少なくとも２０または３０℃であり、更に５０℃よりも高くてもよ
く、特に１００℃よりも高くてもよい。
【００２３】 本発明に従う組成物は、高いガラス転移温度、特に６００℃よりも高いガラス
転移温度を有する。それらのアニーリング温度(Ｔアニーリングで示される)は、
特に６００℃よりも高い。
【００２４】 上述した通り、該鉱質綿は、特に、酸性ｐＨでの十分な生物溶解性レベルを有
する。従って、それらは一般的に、特にシリカに関して測定され、ｐＨ４．５で
測定されたとき、１時間当たり少なくとも３０、および好ましくは少なくとも４
０または５０ｍｇ／ｃｍ２の溶解速度を有している。
【００２５】 本発明のもう１つの非常に重要な利点は、これらのガラスの組成物の獲得のた
めに安価な原材料を使用できることに関する。これらの組成物は、特に、例えば
、フォノライトタイプ等の岩石を、例えば、石灰石またはドロマイト等のアルカ
リ土類担体と共に、所望に応じて鉄鉱石を補充して融解することにより生じるこ
とが可能である。この方法により、安価な費用のアルミナ担体が得られる。
【００２６】 アルミナの高含有量およびアルカリの高含有量を有するこの種類の組成物は、
燃焼または電気ガラス炉内で有利に融解することが可能である。
【００２７】 更なる詳細および有用な特徴は、以下の非限定的な好ましい態様の記載から明
らかであるだろう。
【００２８】 以下の表１に、重量パーセントで、５つの例の化学組成物を挙げる。
【００２９】 全部の組成物の全含有量の総計は、１００％よりも若干少ないまたは若干多い
が、１００％からのその差は、分析されない少量の不純物／成分に相当するもの
であり、および／または使用された分析方法における本分野での許容される単な
る誤差に起因すると理解されるべきである。
【００３０】
【表１】
【００３１】 これらの例に従う組成物は、内部遠心により、特に、前述の特許WO93/02977の
技術に従い繊維化された。
【００３２】 Ｔｌｏｇ２．５−Ｔｌｉｑの差により定義される作用範囲は、十分に正である
。全て、約１７から２０％の高いアルミナ含有量のために０．７よりも大きい(N
a2O+K2O)/Al2O3比を、非常に高い(SiO2+Al2O3)の和と少なくとも１３．０％のア
ルカリ含有量とを伴って有する。
【００３３】 本発明の更なる組成物の例(例６から例４０と称す)も有益であると証明され、
表２に列挙する。
【００３４】 全ては、０．５よりも大きな、特に０．６よりも大きな、更に０．７よりも大
きな(Na2O+K2O)／Al2O3比を有する。
【００３５】 該アルミナ含有量は高く、１７％から２５％以上の間であり、非常に高い(SiO 2 +Al2O3)の和、特に６０％よりも高い和を伴う。
【００３６】 更なる組成物のアルカリ含有量は、特に１１．５％未満から１４％よりも高い
量の間である。
【００３７】 それらの作用範囲が非常に広く、特に５０℃よりも高く、実際に１００℃より
も高く、更に１５０℃よりも高いことに注目されたい。
【００３８】 液相線温度は余り高くなく、特に１２００℃以下、および１１５０℃であって
もよい。
【００３９】 １０２．５ポアズの粘度に相当する温度(Tlog2.5)は、高温繊維化皿の使用に
適合し、特に、出願WO93/02977に記載される使用の条件下で適合する。
【００４０】 好ましい組成物は、特に、Ｔｌｏｇ２．５が１３５０℃未満、好ましくは１３
００℃未満の組成物である。
【００４１】 ０から５％の間のマグネシアＭｇＯを含む組成物では、特に、少なくとも０．
５％のＭｇＯおよび／または２％未満または１％未満のＭｇＯと、１０から１３
％のアルカリであれば、極めて十分な生理学的特性、特に作用範囲および溶解速
度が得られることが示された(以下の例では；例１８、例３１、例３２、例３３
および例３５から例４０)。
【００４２】 それらのアニーリング温度が特に６００℃よりも高く、６２０℃よりも高く、
更に６３０℃よりも高くてもよいことに注目されたい。
【００４３】
【表２】
【００４４】
【表３】
【００４５】
【表４】
【００４６】
【表５】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０３Ｃ 3/091 Ｃ０３Ｃ 3/091 3/097 3/097 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｕ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ， ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，Ｌ Ｋ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ， ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，Ｔ Ｍ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ビニュソール、セルジュ フランス国、エフ − 75018 パリ、リ ュ・ベルセ 39 Ｆターム(参考） 4G021 JA00 4G062 AA05 BB01 BB06 CC01 DA05 DA06 DB04 DC01 DC02 DC03 DD01 DD02 DD03 DE01 DF01 EA01 EB01 EB02 EB03 EC01 EC02 EC03 ED01 ED02 ED03 EE03 EE04 EE05 EF01 EG01 FA01 FA10 FB01 FB02 FB03 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM01 MM16 NN29 NN34

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 以下の構成成分を重量パーセントで含むことを特徴とする生
    理的媒質への溶解が可能な鉱質綿： ＳｉＯ２ ３９−５５％、好ましくは、４０−５２％ Ａｌ２Ｏ３ １６−２７％、好ましくは、１６−２５％ ＣａＯ ３−３５％、好ましくは、１０−２５％ ＭｇＯ ０−１５％、好ましくは、 ０−１０％ Ｎａ２Ｏ ０−１５％、好ましくは、 ６−１２％ Ｋ２Ｏ ０−１５％、好ましくは、 ３−１２％ Ｒ２Ｏ(Na2O+K2O) １０−１７％、好ましくは、１２−１７％ Ｐ２Ｏ５ ０− ３％、好ましくは、 ０− ２％ Ｆｅ２Ｏ３ ０−１５％ Ｂ２Ｏ３ ０− ８％、好ましくは、 ０− ４％ ＴｉＯ２ ０− ３％、 ［ここで、Ｒ２Ｏ≦１３．０％のとき、ＭｇＯは０から５％の間、特に、０から
    ２％の間の範囲である］。
  2. 【請求項２】 以下の構成成分を重量パーセントで含むことを特徴とする
    請求項１に記載の鉱質綿： ＳｉＯ２ ３９−５５％、好ましくは、４０−５２％ Ａｌ２Ｏ３ １６−２５％、好ましくは、１７−２２％ ＣａＯ ３−３５％、好ましくは、１０−２５％ ＭｇＯ ０−１５％、好ましくは、 ０−１０％ Ｎａ２Ｏ ０−１５％、好ましくは、 ６−１２％ Ｋ２Ｏ ０−１５％、好ましくは、 ６−１２％ Ｒ２Ｏ(Na2O+K2O) １３．０−１７％、 Ｐ２Ｏ５ ０− ３％、好ましくは、 ０− ２％ Ｆｅ２Ｏ３ ０−１５％ Ｂ２Ｏ３ ０− ８％、好ましくは、 ０− ４％ ＴｉＯ２ ０− ３％。
  3. 【請求項３】 (Na2O+K2O)アルカリ含有量が以下の範囲であることを特徴と
    する請求項１または２の何れか１項に記載の鉱質綿： １３．０≦Ｒ２Ｏ≦１５、特に、１３．３≦Ｒ２Ｏ≦１４．５。
  4. 【請求項４】 以下のような含有量でＦｅ２Ｏ３(総鉄)を含有することを特
    徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の鉱質綿： ０≦Ｆｅ２Ｏ３≦５、好ましくは０≦Ｆｅ２Ｏ３≦３、特に０≦Ｆｅ２Ｏ３≦２
    ．５。
  5. 【請求項５】 以下のような含有量でＦｅ２Ｏ３(総鉄)を含有することを特
    徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の鉱質綿： ５≦Ｆｅ２Ｏ３≦１５、好ましくは５≦Ｆｅ２Ｏ３≦８。
  6. 【請求項６】 以下の関係を満たすことを特徴とする請求項１から５の何れ
    か１項に記載の鉱質綿： （Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３≧０．５。
  7. 【請求項７】 以下の関係を満たすことを特徴とする請求項１から６の何れ
    か１項に記載の鉱質綿： （Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／Ａｌ２Ｏ３≧０．６、特に（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／
    Ａｌ２Ｏ３≧０．７。
  8. 【請求項８】 以下の通りの石灰およびマグネシア含有量を含有することを
    特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の鉱質綿： １０≦ＣａＯ≦２５、特に１５≦ＣａＯ≦２５、および ０≦ＭａＯ≦５、好ましくは、０≦ＭｇＯ≦２、特に、０≦ＭｇＯ≦１。
  9. 【請求項９】 以下の通りの石灰およびマグネシア含有量を含有することを
    特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の鉱質綿： ５≦ＭｇＯ≦１０および５≦ＣａＯ≦１５、好ましくは５≦ＣａＯ≦１０。
  10. 【請求項１０】 ｐＨ４．５で測定したときに、１時間当り少なくとも３０
    ｎｇ／ｃｍ２の溶解速度を有することを特徴とする請求項１から９の何れか１項
    に記載の鉱質綿。
  11. 【請求項１１】 安価な原材料、特に岩石、例えばフォノライト、およびア
    ルカリ土類担体、例えば、石灰石またはドロマイトを、所望に応じて鉄鉱石を補
    充して、融解することにより生成されたガラスを繊維化することにより得られる
    ことを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の鉱質綿。
  12. 【請求項１２】 相当するガラスが内部遠心により繊維化されることを特徴
    とする請求項１から１１に記載の鉱質綿。
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