NO332684B1 - Mineralull i stand til opplosning i et fysiologisk medium og fremgangsmate for fremstilling derav. - Google Patents

Abstract

Mineralull i stand til oppløsning i et fysiologisk bestanddeler i vekt-%: idet MgO er tilstede i en mengde mellom O og 5 % , særlig mellom O og 2 %, når R20≤13,0%.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår kunstig mineralull. Den er mere spesielt rettet mot mineralull ment for fremstilling av termiske og/eller akustiske isolasjonsmaterialer eller substrater for jordfri dyrking. Oppfinnelsen angår videre en fremgangsmåte for fremstilling av mineralullen.

Mere spesielt angår oppfinnelsen mineralull av stenull-typen, det vil si at den kjemiske sammensetning i ullen involverer en høy likvidustemperatur og en høy fluiditet ved fibreringstemperaturen kombinert med en høy glassdannelsestemperatur.

Konvensjonelt blir denne type mineralull fibrert ved såkalt "ytre" senti'ifugering, for eksempel av den type som benytter en kaskade av sentrifugehjul som mates med smeltet materiale fra en statisk avleveringsinnretning, som for eksempel beskrevet i EP-

0,465,310 eller EP-0,439,385.

Den såkalte "indre" sentrimgeimgsfibreringsprosess, det vil si den som benytter

sentrifuger som roterer med høy hastighet og i hvilken det er dreiet hull, er på den annen side konvensjonelt reservert for fibrering av mineralull av glassull-typen, skjematisk med en sammensetning som er rikere på alkalimetalloksider og som har et lavt aluminiumoksid-innhold, en lavere likvidus-temperatur og en høyere viskositet enn stenullen ved fibreringstemperaturen. Denne prosess er særlig beskrevet i EP-0,189,354

og EP-0,519,797.

IWO 97/29057 Al beskrives mineralfibre som er oppløselige i fysiologisk medium. Fibreringsmetoden som her benyttes skiller seg fundamentalt fra fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. Indre sentrifugering beskives ikke.

WO 97/3187 Al beskriver sammensetninger av beslektet type med alkaiinnhold som fortrinnsvis ligger under 10%. Nivået av MgO er normalt over 5%.

Det er i den senere tid utviklet tekniske løsninger som gjør det mulig å tilpasse den

indre sentrifugeirngsprosess til fibrering av stenull, særlig ved å modifisere sammensetningen i bestanddelsmaterialene i sentrifugene samt deres driftsparametre.

For ytterligere detaljer når det gjelder dette skal det særlig henvises til WO 93/02977. Denne tilpasning hai- vist seg å være spesielt fordelaktig i den forstand at det derved ble muliggjort å kombinere egenskaper som hittil var inherente i den ene eller andre type ull, stenull eller glassull. Således har stenull som oppnås ved den indre sentrifugering en kvalitet sammenlignbar med den til glassull, med et lavere innhold av ikke-fibrert materiale enn den stenull som vanligvis oppnås. Imidlertid bibeholder den to hovedfordeler i forbindelse med dens kjemiske natur, nemlig lavere

kjernikalieomkostninger og en høy temperaturmotstandsevne.

Det er derfor nå to mulige veier for fibrering av stenull der valget av den ene eller den

andre avhenger av et antall kriterier, inkludert det kvalitetsnivået som er påkrevet for den tilsiktede anvendelse og nivået for industriell og økonomisk gjennomførbarhet.

Til disse kriterier er det i de senere år kommet et krav om mineralullens bionedbryt-

barhet, nemlig dens evne til raskt å kunne oppløses i et fysiologisk medium for å

forhindre enhver potensiell patogen risiko forbundet med den mulige akkumulering av de fineste fibre i legemet ved inhalering.

En løsning på problemet ved valg av sammensetning for en stentypemineralull med en biooppløselig natur ligger i bruken av et høyt innhold av aluminiumoksid og moderate alkaliinnhold.

Denne løsning resulterer særlig i høye råmaterialomkostninger på grunn av den

foretrukne anvendelse av bauxitt.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å forbedre den kjemiske sammensetning for stentype-mineralull, idet forbedringen særlig skal ta sikte på å øke bionedbrytbarheten under bibeholdelse av evnen til fibrering særlig og fordelaktig ved indre sentrifugering mens man allikevel opprettholder muligheten for å oppnå disse blandinger fra rimelige råstoffer.

Gjenstand for foreliggende oppfinnelse er en mineralull i stand til å kunne oppløses i et fysiologisk medium, hvilken mineralull omfatter de nedenfor angitte bestanddeler i de anførte vekt-%-andeler:

I resten av teksten skal alle prosentandeler for en bestanddel i blandingen forstås dithen at det er beregnet på basis av vekt og angitt som vekt-% og at blandingene ifølge oppfinnelsen kan inkludere opp til 2 eller 3 % forbindelser som må anses som ikke-analyserte urenheter slik det er kjent i denne type blandinger.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer videre en fremgangsmåte for å oppnå en mineralull i stand til oppløsning i et fysiologisk medium, ved å fibrere et glass ved intern sentrifugering, hvor mineralullen omfatter bestanddelene nedenfor i følgende vekt- %-andeler:

Valget av en blanding ifølge oppfinnelsen har gjort det mulig å kombinere et helt spektrum av fordeler, særlig ved å variere de mange og komplekse roller som et antall av disse spesifikke bestanddeler spiller.

Det har således nå vært mulig å påvise at kombinasjonen av et høyt innhold av

aluminiumoksid på mellom 16 og 27 %, forfrinnsvis større enn 17 og/eller helst mindre enn 25 % og særlig mindre eim 22 %, for en sum av nettverkdannere, silisiumdioksid og aluminiumoksid, på mellom 57 og 75 %, fortrinnsvis mer enn 60 % og/eller fortrinnsvis

mindre enn 72 %, særlig mindre enn 70 %, med et høyt innhold av alkali (R2O, soda og potteaske) på mellom 10 og 17 %, med et MgO-innhold mellom 0 og 2 %, og dette gjør det mulig å oppnå en glassblanding med den bemerkelsesverdige egenskap at den er fibrerbar over et meget vidt temperaturområde og også gir fibrene som oppnås en biooppløselighet ved sur pH-verdi. Avhengig av oppfinnelsens utførelsesformer er alkali-innholdet fortrinnsvis større enn 12 %.

Dette området for sammensetningen viser seg å være spesielt fordelaktig da det uventet har vært mulig å observere at viskositeten for det smeltede glass ikke synker signifikant med det økende alkah-innhold. Denne bemerkelsesverdige effekt gjør det mulig å øke differansen mellom temperaturen som tilsvarer viskositeten for fibrering og likvidus-temperaturen for fasen som krystalliserer, og derved betydelig forbedre fibreringsbetingelsene og særlig muliggjøre fibrering av en ny familie biooppløselige glass ved indre sentrifugering.

I henhold til en utførelsesform av oppfinnelsen har blandingene jernoksidinnhold mellom 0 og 5 %, fortrinnsvis større enn 0,5 % og/eller mindre enn 3 % og særlig mindre enn 2,5 %. En annen utførelsesform oppnås med blandinger som har jernoksidinnhold mellom 5 og 12 %, særlig mellom 5 og 8 %, og som kan tillate at mineralull-tepper viser flammemotstandsevne.

Fortrinnsvis tilfredsstiller blandingene ifølge oppfinnelsen de følgende ligninger: (Na20 + K20)/A1203 > 0,5, fortrinnsvis (Na20 + K20)/A1203 > 0,6, spesielt (Na20 + K20)/A1203 > 0,7, som synes å favorisere oppnåelsen av en temperatur tilsvarende viskositeten for fibrering som er høyere enn likvidus-temperaturen.

I henhold til oppfinnelsen har blandingene ifølge oppfinnelsen et kalk-innhold mellom 10 og 25 %, særlig større enn 12 %, fortrinnsvis større enn 15 % og/eller fortrinnsvis mindre enn 23 %, særlig mindre enn 20 % og sågar mindre enn 17 %, kombinert med et magnesiumoksid-innhold på mellom 0 og 2 %, som fortrinnsvis er mindre enn 1 % magnesiumoksid og/eller et magnesiumoksid-innhold på større enn 0,3 % og særlig større enn 0,5 %.

Tilsetning av P2O5som en eventuell bestanddel, i mengder mellom 0 og 3 % og fortrinnsvis større en 0,5 % og/eller mindre enn 0,2 %, kan tillate at bio-oppløseligheten ved nøytral pH-verdi økes. Eventuelt kan blandingen også inneholde boroksid som kan muliggjøre at de termiske egenskaper for mineralullen forbedres, særlig ved tendensen til å redusere den termiske konduktivitetskoeffisient i strålingskomponenten og også å øke bio-oppløseligheten ved nøytral pH-verdi. Eventuelt kan Ti02også innarbeides i blandingen, for eksempel en mengde på opp til 3 %. Andre oksider som BaO, SrO, MnO, CT203og Zr02kan være tilstede i blandingen, hver i en mengde opp til rundt 2 %.

Differansen mellom temperaturen som tilsvarer en viskositet på IO<2>"<6>poise (decipascal.sekund), kalt T)og 2, 5, og likvidus for den krystallinske fase, angitt med Tiiq, er fortrinnsvis minst 10°C. Denne forskjell, Tiog2,5, definerer "arbeidsområdet" for blandingene ifølge oppfinnelsen, det vil si det temperaturområdet der de kan fibreres, særlig ved indre sentrifugering. Denne forskjell er fortrinnsvis minst 20 eller 30°C eller sågar mer enn 50°C, særlig mer enn 100°C.

Blandingene ifølge oppfinnelsen har høye glassdannelsestemperaturer og særlig høyere enn 600°C. Deres anneleringstemperatur (kalt Tan,iefering) er særlig over 600°C. Som nevnt ovenfor har mineralullene et tilfredsstillende nivå av bio-oppløselighet, særlig ved sur pH-verdi. Således har de generelt en oppløsningshastighet, særlig målt med henblikk på silisiumdioksid, på minst 30 og fortrinnsvis minst 40 eller 50 ng/cm<2>pr. time, målt ved pH 4,5.

En annen meget viktig fordel ved oppfinnelsen ligger i muligheten for å bruke rimelige råstoffer for å oppnå blandingen i disse glassene. Disse blandinger kan særlig være resultatet av smelting av sten, for eksempel av fonolitt-typen, med en jordalkalimetall-bærer, for eksempel kalksten eller dolomitt, hvis nødvendig supplert med jernmalm. Ved dette oppnås det en aluminiumoksid-bærer til moderate omkostninger.

Denne type blanding med et høyt aluminiumoksid-innhold og et høyt alkalimetall-innhold kan med fordel smeltes i fyrte eller elektriske glassovner.

Ytterligere detaljer og fordelaktige egenskaper vil fremgå av beskrivelsen nedenfor av foretrukne utførelsesformer.

Tabell 1 gir den kjemiske sammensetning i vekt-% for 5 eksempler.

Når summen av alle innholdene av alle forbindelser er noe mindre eller noe mer enn 100 % skal det være klart at forskjellen fra 100 % tilsvarer den ikke-analyserte lille mengde urenheter/forbindelser og/eller kun skyldes de aksepterte tilnærmelser på området når det gjelder de benyttede, analytiske metoder.

Blandingene ifølge disse eksempler ble fibrert ved indre sentrifugering og særlig i henhold til det som er beskrevet i WO 93/02977.

Arbeidsområdene, definert ved differansen Tiog2,5- Tijq, er i det vesentlige positive. Alle har et forhold (Na20 + K20):A1203på større enn 0,7 for et høyt aluminiumoksidinnhold på rundt 17 til 20 %, med en heller høy (Si02+ AI2O3) sum og et alkalimetaU-innhold på opptil 13,0 %.

Eksempler på ytterligere blandinger ifølge oppfinnelsen, kalt eksemplene 6 til 40, har vist seg å være fordelaktig og er oppsummert i tabell 2.

Alle har et (Na2<D + K20):Al203forhold på mer enn 0,5, særlig større enn 0,6 og sågar større enn 0,7.

Aluminiumoksidinnholdet er høyt, mellom 17 % og mer enn 25 %, med en relativt høy (SiC>2 + AI2O3) sum, særlig større enn 60 %.

Alkahmetdlinnholdet for de ytterligere blandinger er særlig mellom mindre enn 11,5 % og mer enn 14 %.

Det skal være klart at arbeidsområdene er stort sett positive og særlig større enn 50°C, sågar større enn 100°C og til og med større enn 150°C.

Likvidus-temperaturene er ikke meget høye, særlig er de < 1200°C og sågar 1150°C.

Temperaturen (Tiog2l5) tilsvarende viskositeter på 10<2j5>poise er sammenlignbare med bruken av høytemperaturfibreringsskåler, særlig under de betingelser som er beskrevet i WO 93/02977.

De foretrukne blandinger er særlig de der Tiog2,5er mindre enn 1350 og fortrinnsvis mindre enn 1300°C.

Det har vært mulig å vise at for blandinger som omfatter mellom 0 og 5 % MgO, særlig med minst 0,5 % MgO og/eller mindre enn 2 %, eller sågar mindre enn 1 % MgO og mellom 10 og 13 % alkali, oppnås det meget tilfredsstillende verdier for de fysiske egenskaper, særlig arbeidsområder og oppløsningsforhold (når det gjelder eksemplene: Eksemplene 18, 31, 32, 33 og eksemplene 35 til 40).

Det skal påpekes at anneleringstemperaturen særlig er større enn 600°C, sågar høyere enn 620°C og til og med over 630°C.

Claims (14)

1. Mineralull i stand til oppløsning i et fysiologisk medium,karakterisert vedat den omfatter bestanddelene nedenfor i følgende vekt-%-andeler:

2. Mineralull ifølge krav 1, som omfatter Fe203(jern totalt) slik at:

3. Mineralull ifølge et hvilket som helst av kravene 1 eller 2, som omfatter Fe2C>3 (jern totalt) slik at:

4. Mineralull ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3, som tilfredsstiller ligningen:

5. Mineralull ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4, som tilfredsstiller ligningen:

6. Mineralull ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 5, som omfatter kalk og magnesia i innhold slik at:

7. Fremgangsmåte for å oppnå en mineralull i stand til oppløsning i et fysiologisk medium, ved å fibrere et glass ved intern sentrifugering,,karakterisertv e d at mineralullen omfatter bestanddelene nedenfor i følgende vekt-%-andeler:

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, der mineralullen omfatter bestanddelene nedenfor i følgende vekt-%-andeler:

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7 eller 8, der (Na20 + K20) alkali-innholdet er mellom :

10. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 7 til 9, der mineralullen omfatter Fe2C>3 (jern totalt) slik at:

11. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 7 til 9, derlmneralullen omfatter Fe2C>3 (jern totalt) slik at:

12. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 7 til 11, der mineralullen tilfredsstiller ligningen;

13. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 7 til 12, der mineralullen tilfredsstiller ligningen:

14. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 7 til 13, der mineralullen omfatter kalk og magnesia i innhold slik at: