NO333900B1

NO333900B1 - Mineralullblanding

Info

Publication number: NO333900B1
Application number: NO20024362A
Authority: NO
Inventors: Jean-Luc Bernard; Serge Vignesoult; Patrice Lehuede
Original assignee: Saint Gobain Isover
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2013-10-14
Also published as: BR0109339B1; CZ298076B6; HRP20020663B1; SK13242002A3; NO20024362L; CA2403014A1; NO20024362D0; DE60107665T2; PL194126B1; HRP20020663A2; ZA200206447B; SK285657B6; WO2001068546A1; CA2403014C; ATE284369T1; BR0109339A; AU2001244266B2; CN1225426C; EA004869B1; CZ20023138A3

Abstract

Mineralull som kan oppløses i fysiologisk medium og som omfatter fibere hvis bestanddeler er som følger i vektprosent: idet det også er tilstede en fosforforbindelse hvis fosforinnhold, uttrykt som P 205, varierer fra 0,2%, særlig fra mer enn 0,5% til 5% og særlig mindre enn 2%, av den totale masse av fibrene, istand til å reagerer over 100°C med fibrene for å danne et belegg på fiberoverflaten.

Description

Foreliggende oppfinnelse angår kunstig mineralull. Særlig gjelder den mineralull som er ment for fremstilling av termiske og/eller akustiske isolasjonsmaterialer eller substrater for jordfri dyrking av planter, såkalt hydroponisk dyrking. Den angår særlig termisk stabil mineralull ment for anvendelse der evnen til å motstå varme er av betydning.

Disse mineralulltyper er istand til å spille en betydelig rolle ved flammehemming i konstruksjonssystemer hvor de er innarbeidet.

Oppfinnelsen angår mer spesielt mineralull av stenulltypen, det vil si kjemiske blandinger der ullen involverer en høy liqmdustemperatur og en høy fluiditet ved fibrerings-temperaturene kombinert med en høy glassovergangstemperatur.

Konvensjonelt fibreres denne type mineralull ved prosesser kalt "ytre" eller "ekstern" sentrifugering, for eksempel av den type som benytter en kaskade av sentrifugeringshjul som mates med smeltet materiale via en statistisk avleveringsinnretning som beskrevet særlig i EP-0.465.310 eller EP-0.439.385.

Den prosess som kalles "indre" eller "intern" sentrifugeringsfibrering, det vil si den prosess som benytter sentrifuger som roterer med høy hastighet og som er gjennom-boret med hull, er på den annen side konvensjonelt reservert for fibrering av mineralull av glassulltypen, skjematisk med en sammensetning som er rikere på alkalimetalloksy-der og et lavt aluminiumoksydinnhold, en lavere liquidustemperatur og en høyere viskositet ved fibreringstemperaturen enn stenull. Denne prosess er særlig beskrevet i EP-0.189.345 eller EP-0.519.797.

Imidlertid er det i den senere tid utviklet prosesser som gjør det mulig å tilpasse den indre sentrifugeirngsprosess til fibrering av stenull, særlig ved å modifisere sammensetningen i bestanddelsmaterialet av sentrifugene og deres driftsparametere. For ytterligere detaljer når det gjelder dette, kan det særlig henvises til WO 93/02977. Denne tilpasning har vist seg å være særlig fordelaktig dithen at det nå er mulig at egenskaper som kun var inherente i den ene eller den annen type ull, stenull eller glassull, kunne kombineres. Således har stenullen som oppnås ved den indre sentrifugering en kvalitet som er sam-menlignbar med den til glassull, med et lavere innhold av ikke-fibrert materiale, en stenull som oppnås konvensjonelt. Imidlertid bibeholdes de to hovedfordelene som er forbundet med den kjemiske art, nemlig lave kjemiske omkostninger og høyere temperaturmotstandsevne.

Det er derfor nå to mulige veier for fibrering av stenull, der valget av den ene eller den andre vei avhenger av et antall kriterier, inkludert kvalitetsnivået som er krevet for den tilsiktede anvendelse og nivået for industriell og økonomisk gjennomførbarhet.

I tillegg til disse kriterier er i de senere år kommet bionedbrytbarheten for mineralull, nemlig dens evne til hurtig å kunne oppløses i et fysiologisk medium, for derved å for-hindre enhver potensiell patogen risiko forbundet med mulig akkumulering av de fineste fibre i legemet på grunn av inhalering.

Videre trekker mange mineralullanvendelser nytte av den bemerkelsesverdige egenskap som visse mineralullblandinger viser, nemlig den termiske stabilitet. Særlig er den termiske stabilitet for mineralull som oppnås fra basalt eller fra jernanriket slagg, velkjent.

Mangelen ved disse blandinger er, når det gjelder basalt, den lave oppløselighet i et fysiologisk medium og, når det gjelder jernanriket slagg, den høye fibreringstemperatur som begrenser prosessen for fibrering av disse blandinger ved bruk av prosesser kalt eksterne prosesser.

Én løsning på problemet med valg av sammensetning for en stentypemineralull med en bio-oppløselig art, består i bruken av et høyt innhold av aluminiumoksyd og moderat alkali-innhold.

Denne løsning resulterer i spesielt høye råmaterialomkostainger på grunn av den foretrukne anvendelse av bauxitt.

WO 9729057 angir mineralfibere som oppløses i et fysiologisk medium der sammensetningen omfatter silisiumdioksyd og høye innhold av aluminiumoksyd og alkalioksyder.

WO 9720782 angir belegging av mineralfibere med en fosforinneholdende forbindelse for å gi fiberen høy varmestabilitet. Fibrene har lave innhold av aluminiumoksyd og alkalioksyder.

Gjenstand for foreliggende oppfinnelse er å forbedre den kjemiske sammensetning for mineralullfibre av stentypen, der forbedringen særlig tar sikte på å øke bionedbrytbarheten med mulighet for at fibrene skal kunne fibreres særlig og fordelaktig ved indre sentrifugering, mens man fremdeles bibeholder muligheten for å oppnå disse blandinger fra rimelige råstoffer og at det oppnås mineralull med utmerket termisk stabilitet.

Uttrykkene "termisk stabil mineralull" eller "ull som viser termisk stabilitet" er ment å bety en mineralull som er istand til å vise temperaturmotstandsevne, det vil si istand til å ikke falle sammen når den oppvarmes, særlig opptil temperaturer på minst 1000°C.

Særlig anses en mineralull som termisk stabil hvis den tilfredsstiller de kriterier som er definert i standardutkastet "lnsulating materials: Thermal stability" foreslått av NORDTEST (NT FIRE XX - NORDTEST REMISS nr. 1114-93).

Denne test definerer en prosedyre for å bestemme den termiske stabilitet for en prøve av isolasjonsmateriale ved en temperatur på 1000°C. En prøve av isolasjonsmateriale (særlig 25 mm høyt og 25 mm i diameter) bringes inn i en ovn som tillater at man kan observere et eventuelt sammenfall av prøven som en funksjon av prøvens temperatur.

Temperaturen i ovnen økes fra romtemperatur og opptil minst 1000°C i en hastighet på 5°C pr. minutt.

Dette standardutkast definerer et isolasjonsmateriale som termisk stabilt, hvis prøven av dette materialet ikke faller sammen mer enn 50% av sin opprinnelige tykkelse inntil den ønskede temperatur på 1000°C er nådd.

Gjenstanden for foreliggende oppfinnelse er således en mineralull som er istand til opp-løsning i et fysiologisk medium, og som omfatter fibere hvis bestanddeler er nevnt nedenfor i de følgende vektprosentandeler:

og også omfatter en fosforforbindelse hvis fosforinnhold, uttrykt i form av P2O5, varierer fra 0,2%, og særlig fra mer enn 0,5%, til 5%, og fortrinnsvis mindre enn 2%, av den totale masse av fibere som er istand til å reagere over 100°C med fibrene for å danne et belegg på overflaten av fibrene.

Det har overraskende vist seg at fibrene, hvis bestanddeler er valgt ovenfor, reagerer med fosforforbindelser over 100°C og at denne reaksjonen kan fortsette når temperaturen økes. Dannelsen av et belegg på overflaten av fibrene, og særlig på fibere som er oppvarmet til temperaturer rundt 1000°C, er observert.

Dette belegg har den bemerkelsesverdige egenskap at det er ildfast, og derved forsinker sammenfallet av en fiberprøve med den valgte sammensetning oppvarmet til temperaturer eventuelt opptil 1000°C.

Forbindelsen som er resultatet av reaksjonen mellom fiberbestanddelene og fosforforbindelsene, er rik på fosfor. Fosforinnhold på mellom 40 og 60% er spesielt observert i denne forbindelse.

Det observerte belegg kan være kontinuerlig over overflaten av en fiber, og tykkelsen ligger særlig mellom 0,01 og 0,05 um. Krystallisering av en blanding tilsvarende den til belegget kan også observeres lokalt på overflaten av fibrene, og man kan oppnå tykkel-ser på rundt 0,1 til 0,5 um.

Det er vist at det er en samarbeidende effekt mellom fibrene som har vært gjenstand for det ovenfor angitte valg av bestanddeler og fosforforbindelser. Således oppnås det mineralull som er istand til oppløsning i et fysiologisk medium og som er termisk stabil.

I henhold til en variant av oppfinnelsen, omfatter mineralullen fibere hvis bestanddeler er nevnt nedenfor i de følgende vektprosentandeler:

og når MgO er mellom 0 og 5%, og særlig mellom 0 og 2%, gjelder at R2O < 13,0%.

I henhold til en fordelaktig utførelsesform av oppfinnelsen, omfatter mineralullfibere hvis bestanddeler er nevnt nedenfor i de følgende vektprosentandeler:

I den følgende beskrivelsen henviser uttrykket "blanding", eller tilsvarende uttrykk, til områdene for bestanddelene i fibrene av mineralullen, eller av glasset som skal fibreres for å fremstille disse fibere.

I den følgende tekst skal enhver prosentandel av en bestanddel i blandingen bety en vektprosentandel, og blandingene ifølge oppfinnelsen kan inkludere opptil 2 eller 3% av forbindelser som anses som ikke analyserte urenheter, som velkjent når det gjelder denne type blandinger.

Valget av en slik blanding har tillatt at et spektrum av fordeler kan kombineres, særlig ved å barriere de mange og komplekse roller som et antall av disse spesifikke bestanddeler spiller.

Det har således vært mulig å vise at kombinasjonen av et høyt aluminiumoksydinnhold på mellom 16 og 27%, fortrinnsvis større enn 17% og/eller fortrinnsvis mindre enn 25%, særlig mindre enn 22%, for en sum av nettverkdannere - silisiumdioksyd og aluminiumoksyd - på mellom 57 og 75%, fortrinnsvis større enn 60% og/eller fortrinnsvis mindre enn 72%, særlig mindre enn 70%, med et høyt innhold av alkali (R2O: natrium-og kaliumhydroksyd) på mellom 10 og 17%, med et MgO-innhold på mellom 0 og 5%, særlig mellom 0 og 2%, når R2O < 13,0%, gjør det mulig å oppnå en glassblanding med den bemerkelsesverdige egenskap å være fibrerbar over et meget bredt temperaturom-råde, og som samtidig gir de oppnådde fibere bio-oppløselighet ved sur pH-verdi. Av-hengig av oppfinnelsens utførelsesformer er alkali-innholdet fortrinnsvis større enn 12%, særlig større enn 13%, og sågar 13,3%, og/eller fortrinnsvis mindre enn 15%, og særlig mindre enn 14,5%.

Dette området av sammensetninger viser seg å være særlig fordelaktig, da det har vært mulig å observere at, i motsetning til tidligere meninger, viskositeten i det smeltede glass ikke synker vesentlig med økende alkali-innhold. Denne bemerkelsesverdige effekt gjør det mulig å øke differansen mellom temperaturen tilsvarende viskositeten for fibrering og liquidustemperaturen for fasen som krystalliserer, og derved betydelig å forbedre fibreringsbetingelsene, og særlig å muliggjøre fibrering av en ny familie bio-oppløselige glass ved indre sentrifugering.

I henhold til én utførelsesform av oppfinnelsen, har blandingene jernoksydinnhold mellom 0 og 5%, særlig større enn 0,5% og/eller mindre enn 3%, særlig mindre enn 2,5%. En annen utførelsesform oppnås med blandinger som har jernoksydinnhold mellom 5 og 12%, særlig mellom 5 og 8%, som kan tillate at det oppnås mineralulltepper med brannmotstandsevne.

Fortrinnsvis tilfredsstiller blandingene ifølge oppfinnelsen forholdet:

(Na20 + K20) /A1203 > 0,5, fortrinnsvis (Na20 + K20) /A1203 > 0,6, særlig (Na20 + K20) /AI2O3> 0,7, som synes å favorisere oppnåelsen av en temperatur tilsvarende viskositeten for fibrering som er større enn liquidustemperaturen.

I henhold til en variant av oppfinnelsen, har blandingene ifølge oppfinnelsen fortrinnsvis et kalkinnhold mellom 10 og 25%, særlig større enn 12%, og fortrinnsvis større enn 15% og/eller fortrinnsvis mindre enn 23%, særlig mindre enn 20% og sågar mindre enn 17%, kombinert med et magnesiumoksydinnhold mellom 0 og 5%, fortrinnsvis mindre enn 2% magnesiumoksyd, særlig mindre enn 1% magnesiumoksyd og/eller et magnesi-uminnhold større enn 0,3%, særlig større enn 0,5%.

I henhold til en annen variant, er magnesiumoksydinnholdet mellom 5 og 10% for et kalkinnhold på mellom 5 og 125%, og fortrinnsvis mellom 5 og 10%.

Tilsetning av P2O5, som er valgfri, ved innhold på mellom 0 og 3%, og særlig større enn 0,5% og/eller mindre enn 2%, kan tillate at bio-oppløseligheten økes ved nøytral pH-verdi. Blandingen kan eventuelt også inneholde boroksyd som kan tillate at de termiske egenskaper for mineralullen forbedres, særlig ved en tendens til å redusere den termiske konduktivitetskoeffisient i den radioaktive komponent og også å øke bio-opp-løseligheten ved nøytral pH-verdi. Eventuelt kan Ti02også inkluderes i blandingen, for eksempel i en mengde opptil 3%. Andre oksyder som BaO, SrO, MnO, Ct203og ZrCtø kan være tilstede i blandingen, hver opptil innhold rundt 2%.

Differansen mellom temperaturen som tilsvarer en viskositet på IO<2>'<5>poise (decipascal. sekund), kalt TiOE2,5, og liquidus for den krystalliserende fase angitt som Th,, er fortrinnsvis minst 10°C. Denne differanse, Tiog2,5- T]jq, definerer "arbeidsområdet" for blandingene ifølge oppfinnelsen, det vil si det temperaturområdet innen hvilket fibrering er mulig, særlig ved indre sentrifugering. Denne differanse er fortrinnsvis minst 20 eller 30°C, og sågar mer enn 50°C, særlig mer enn 100°C.

Blandingene ifølge oppfinnelsen har høye glassdannelsestemperaturer, og særlig større enn 600°C. Deres utglødningstemperatur (kalt Tidning) er særlig større enn 600°C.

Som nevnt ovenfor har disse rnineralulltyper et tilfredsstillende bio-oppløselighetsnivå, særlig ved sur pH-verdi. Således har de generelt en oppløsningshastighet, særlig målt med henblikk på silisiumdioksyd, 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 benytte rimelige råstoffer for å oppnå sammensetningen i disse glass. Disse sammensetninger kan særlig oppnås fra smelting fra sten, for eksempel av fonolitt-typen, som er en jordalkali-metallbærer, for eksempel kalksten eller dolomitt, hvis nødvendig supplert med jern-malm. Dette betyr at det oppnås en aluminiumoksydbærer til moderate omkostninger.

Denne type blanding med høyt aluminiuminnhold og et høyt alkaliinnhold, kan med fordel smeltes med en fyrt eller elektrisk glassovn.

I henhold til én fordelaktig utførelsesform ved oppfinnelsen, består belegget som kan dannes på overflaten av mineralullfibrene i det vesentlige av jordalkalimetallfosfat.

Således oppnås belegg hvis sammensetning tilsvarer den til krystaller av jordalkali-metallortofosfat- eller pyrofosfat-typen, hvis smeltepunkt er kjent for å ligge rundt 1000°C.

Fortrinnsvis er jordalkalifosfatet som kan dannes på overflaten av mineralullfibrene et kalsiumfosfat.

Kalsiumfosfater, og særlig ortofosfatet (Ca3(P04)2) og pyrofosfatet (Ca2P2C>7) er kjent for å være ildfaste, og disse forbindelser har smeltepunkt på henholdsvis 1670°C og 1230°C.

I henhold til en variant av oppfinnelsen, er fosforforbindelsen som kan reagere med fibrene en forbindelse som dekomponerer over 100°C, og som frigjør fosforsyre (H3PO4, HPO3, og så videre) og/eller fosforsyreanhydrid (P2O5) i fast, flytende eller dampform.

I henhold til en foretrukket utførelsesform er fosforforbindelsen valgt fra de følgende forbindelser: Ammoniumsalter, ammoniumfosfater, særlig ammoniumhydrogenfosfat (kalt AHP), ammoniumdihydrogenfosfat (kalt ADP) og polyfosfater (særlig av typene metafosfat og pyrofosfat). Disse ammoniumsalter kan være rene eller kan inneholde organiske rester; - fosforsyre i sine forskjellige former, særlig ortofosforsyre (H3PO4), metafosforsyre og polyfosforsyre ([HP03]„); - aluminiumhydrogenfosfater, særlig alurniniumhydrogenfosfat eller aluminiumdihyd-rogenfosfat per se eller blandet med ortofosforsyre.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte for fremstilling av mineralull hvori fibrene særlig er dannet fra smeltede oksyder hvis bestanddeler er nevnt nedenfor i de følgende vektprosentandeler:

idet en fosforforbindelse, i stand til åreagere med fibrene for å danne et belegg på fiber-overflaten, tilføres, særlig ved spraying eller impregnering med en oppløsning.

Oppfinnelsen angår også bruken av de ovenfor beskrevne mineralulltyper i brannresistente konstruksjonssystemer.

Uttrykket "brannresistente konstruksjonssystemer" er ment å bety systemer som gene-

relt omfatter konstruksjoner av materialer, særlig basert på mineralull og metallfolier eller plater som effektivt er istand til å forsinke varmebevegelse og som gir beskyttelse mot flammer og varme gasser, og som bibeholder mekanisk styrke ved brann.

Standardtester definerer graden av brannresistens, særlig uttrykt som den tid som tren-ges for en gitt temperatur å nå den motsatte side av konstruksjonssystemet som under-kastes en varmestrøm, generert for eksempel ved flammen av en brenner eller en elektrisk ovn.

Et konstruksjonssystem anses som å oppvise tilfredsstillende brannmotstandsevne, særlig hvis det kan tilfredsstille kravene i én av de følgende tester: - branndørtesting; Tester på folier av mineralfibere, som definert i tysk standard DIN 18 089-del 1; - brannoppførsel for materiale og konstruksjonskomponenter som definert i tysk standard DIN 4102. Særlig betraktes tysk standard DIN 4102-Del 5 for full-skalatesting for å bestemme brannresistensklassen, og/eller tysk standard DIN 41002. Del 8, for testing av prøver i testsjikt i liten skala; - testing i henhold til den standardiserte OMIA 754 (18) test, som beskriver de generel- le krav for brannresistenstester for "MARINE"-typeanvendelser, særlig for skipsskott.

Disse tester gjennomføres på store prøver, i ovner med dimensjoner 3 m x 3 m. Man kan for eksempel nevne ståldekke der den krevede ydelse i tilfelle brann på isolasjons-siden er å tilfredsstille de termiske insulasjonskriteriumene i minst 60 minutter.

Ytterligere detaljer og fordelaktige karakteristika vil fremgå av beskrivelsen nedenfor og de foretrukne ikke-begrensende utførelsesformer.

Tabell 1 nedenfor gir de kjemiske sammensetninger i vektprosent for 42 eksempler.

Når summen av alle bestanddeler av alle forbindelser er noe mindre eller noe større enn 100%, skal det være klart at differansen fra 100% tilsvarer urenheter og/eller mindre komponenter som ikke er analysert og/eller kun skyldes den approksimering som aksep-tert på dette området ved de benyttede analytiske metoder.

Blandingene ifølge disse eksempler ble fibrert ved indre sentrifugering, og særlig i henhold til læren i henhold til WO 93/02977.

Deres arbeidsområder, definert ved differansen Tiog2,5- Tuq er godt positiv, og særlig større enn 50°C, eller sågar 100°C, sågar også større enn 150°C.

Alle blandingene hadde et (Na20 + K20) /AI2O3større enn 0,5 for et høyt aluminiumoksydinnhold på rundt 16 til 25%, med en heller høy (Si02+ A1203) sum, og et alkali-innhold på minst 10% Mg) er lik mindre enn eller lik 5% og minst 13% når MgO er større enn 5%.

Liquidustemperaturene er ikke meget høye, særlig mindre enn eller lik 1200°C og sågar 1150°C.

Temperaturene tilsvarende viskositeter på IO<2>'<5>poise (Tiog2,5) er kompatible med bruken av høytemperaturfibreringsskåler, særlig under de arbeidsbetingelser som er beskrevet i WO 93/02977.

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

Det er observert at man for blandingene som omfatter mellom 0 og 5% magnesiumoksyd 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 meget tilfredsstillende resultater med henblikk på fysikalske egenskaper, særlig arbeidsområder og oppløsningshastigheter (som tilfellet er i de følgende eksempler: Eksempler 18, 31, 32 og 33).

For å illustrere oppfinnelsen ble forskjellige komponenter tilsatt under fibreringspro-sessen ved å spraye dem inn i en sone lokalisert efter den sone der fibrene trekkes fra det smeltede glass, men før sonen for oppsamling av mineralullen. Uttrykket "additiver" henviser til forbindelser som tilsettes i denne spraysone.

Som eksempler ble de fire blandinger i Tabell 1 kalt eksempel 4,33,41 og 42, fibrert med og uten en fosforbasert forbindelse for å oppnå mineralulltepper.

Et kontrollglass hvis innhold av elementer ligger utenfor området som er valgt for foreliggende oppfinnelse, ble også fibrert med og uten en fosforbasert forbindelse. Dette glass kalles "KONTROLL" og sammensetningen i vektprosent er som følger: Si02: 65%; A1203: 2,1%; Fe203: 0,1%; CaO: 8,1%; MgO: 2,4%; Na20:16,4%; K20: 0,7%; B203: 4,5%.

Man skal merke seg at additivene kan inkludere forbindelser som tilsettes samtidig eller separat. I testene nedenfor, gitt i Tabell II og kalt "TEST", omfatter additivet et harpiks-basert bindemiddel, og for visse eksempler ble en fosforforbindelse satt til dette bindemiddel og sprayet samtidig med dette. En test ble gjennomført i fravær av bindemiddel der kun fosforforbindelsen ble sprayet (det vises til testen kalt "TEST 14").

Mineralullene som oppnås ble undersøkt, og deres densitet (p, uttrykt i kg/m<3>) og den termiske stabilitet, ble målt. For å måle den termiske stabilitet ble mineralullprøver med en høyde rundt 25 mm og diameter 25 mm tatt fra mineralullteppet. Sammenfallet av disse prøver ble målt i henhold til den prosedyre som er beskrevet ovenfor under tittelen "Isolasjonsmaterialer: Termisk stabilitet". Tabell II gir verdiene for graden av sammen-falling eller kollaps som måles ved 1000°C. Uttrykket "relativ tykkelse" skal bety rest-tykkelsen av prøven målt ved en gitt temperatur, med henblikk på den opprinnelige tykkelse av prøven (ved romtemperatur). Uttrykket "grad av kollaps" er verdien av (1- "relativ tykkelse") ved den gitte temperatur.

Tabell II gir resultatene av testene som ble gjennomført. Variablene som ble målt på prøvene er: Fibrenes sammensetning, mineralullens densitet (p) og type og mengde sprayet additiv. Resultatene som indikerer den termiske stabilitet, målt og angitt i Tabell II, er graden av kollaps ved 1000°C.

For å illustrere metoden for å bestemme graden av kollaps ved 1000°C, viser Figur 1 den målte variasjon i den relative tykkelse for mineraluUprøver som en funksjon av temperaturen fra 500°C til 1000°C. Dette viser at prøven kalt "TEST 6", plutselig faller sammen over 700 til 750°C, og at den relative tykkelse er mindre enn 25% over 880°C. En slik prøve sies å være termisk ustabil fordi graden av kollaps ved 1000°C er rundt 75%. Til forskjell fra denne prøve undergår prøvestykkene i henhold til "TEST 10", "TEST 11" og "TEST 16" i Figur 1 kun moderat kollaps over 700-750°C, og derefter stabiliseres sammenfallingen rundt 900°C. De kan derfor sies å ha et "kollapsplatå". Disse tre prøver ("TEST 10", "TEST 11" og "TEST 16"), har en kollapsgrad på henholdsvis 26%, 28% og 18%. Fordi disse kollapsgrader er mindre enn 50%, sier man at mineralullen hvorfra prøvene ble tatt, er termisk stabil.

Additivene som ble tilsatt i spraysonen er av to typer:

> Harpiksbaserte bindemidler, velkjente i mineralullindustrien. Funksjonen for disse bindemidler er å gi mineralullteppet den ønskede mekaniske styrke. To bindemidler ble studert for denne prøve: Et bindemiddel basert på en fenolformaldehydharpiks med urea (standardbindemiddel) med referanse D i Tabell II, og et melaminbasert bindemiddel med referanse E i Tabell II, er kjente for å gi termiske stabilitetsfordeler;

> fosforforbindelser, hvis fordel for å begunstige eller øke den termiske stabilitet for mineralull bestående av fibere med sammensetningen ifølge oppfinnelsen, skal påvises.

Fosforforbindelsene presentert i Tabell II, er tre i antall:

> En ikke-permanent flammehemmer som er kjent under merket "FLAMMENTIN UCR-N" og fremstilt av firmaet Thor Chemie. Denne forbindelse har referanse B i tabell II. Dette produkt benyttes for brannsikring av bomulls-, cellulose- og polyesterba-serte tekstiler. Det omfatter ammomumfosfater. Mengden fosfor, uttrykt som P2O5for dette produkt, kan anslås til å være rundt 40% av produktets masse;

> en flammehemmer som er kjent under handelsnavnet "FLAMMENTIN TL 861 -1", fremstilt av Thor Chemie. Denne forbindelse har referansen A i Tabell II. Dette produkt består av en blanding av rundt 30 til 40% FLAMMENTIN UCR-N (A) og en organisk forbindelse (særlig akryltypen). Mengden fosfor, uttrykt som P2O5, ligger rundt 15 til

20% av produktets masse. Disse to produkter, A og B, er ment for tekstilanvendelser og kan også inkludere drivmidler, tørkemidler (og, i meget små mengder, fuktemidler, dis-pergeringsmidler, avsetningsmidler, myknere og enzymer). De utgjør intumescente formuleringer, særlig på grunn av formuleringen av et beskyttende skumsjikt;

> en fosforforbindelse med referanse C i Tabell II, nemlig ammoniumdihydrogenfosfat (angitt som "ADP"). Denne forbindelse bidrar til rundt 55 vekt-% fosfor, uttrykt som P205.

Resultatene som er gitt i Tabell II viser at:

^ Tilsetningen av en fosforforbindelse, hvis fosforinnhold uttrykt som P2O5, er mellom 0,2 og 5%, gjør det mulig å oppnå termisk stabile mineralulltyper hvis fibersammensetning tilsvarer det innholdsområdet som er valgt for oppfinnelsen; en mineralull hvis fibersammensetning ikke ligger innenfor det valgte området er ikke termisk stabil, selv med tilsetning av en fosforforbindelse innen det området som gjelder for oppfinnelsen (se "TEST 2"); •i> graden av kollaps ved 1000°C for mineralullen omfattende fibere ifølge oppfinnelsen, synker etterhvert som mengden P2O5øker. Imidlertid er mengden av fosforforbindelsen meget signifikant selv ved lave P205-innhold: Mengden P2Oser rundt 0,5% når det gjelder testen "TEST 12" og rundt 0,8% i testene "TEST 9", 'TEST 13" og 'TEST 26". Det skal også påpekes at effekten av fosfor når en terskel ved rundt 2 til 3% P2O5, (sammenlign "TEST 19" med "TEST 20");

bindemidlet har meget liten effekt på den termiske stabilitet for mineralull ifølge oppfinnelsen og utmerkede resultater oppnås også uten bindemiddel, se "TEST 14".

Blant fordelene ved oppfinnelsen er muligheten for å benytte en meget enkel fosforforbindelse, til forskjell fra intumescente blandinger. En meget signifikant omkostnings-fordel oppnås ved dette, og man kan nøye seg med å håndtere meget mindre mengde materiale. Videre er det påvist at fosforforbindelser som dekomponerer lett i fosforsyre, er blandbare med de bindemidler som konvensjonelt benyttes i mineralullindustrien, og dette gjør det mulig samtidig å spraye bindemiddel og fosforforbindelsen som kan reagere med glassfibrene ifølge oppfinnelsen.

Mineralullprøvene som oppnås efter den termiske stabilitetstest, det vil si efter at de har nådd en temperatur på 1000°C, ble undersøkt.

Det ble bemerket at fibrene av mineralullprøvene ifølge oppfinnelsen var relativt godt bevart, og at de ikke hadde smeltet.

Observasjoner ved bruk av mikro analytiske teknikker, og særlig skanderende elektron-mikroskopi med elementanalyse (ved EDX) og en ioneprobe (SIMS), har vist at det er et så å si kontinuerlig belegg på overflaten av fibrene. Karakteristisk har dette belegg en tykkelse på 0,01 til 0,05 um. Sammensetningen er i det vesentlige basert på fosfor og kalsium. Nærværet av magnesium og/eller jern ble bemerket i enkelte av prøvene.

Fibre som ble prøvet efter en temperaturstigning opp til 600°C, ble også funnet å ha et belegg av samme type som det eksisterende ved temperaturer under 1000°C.

Uten å ønske å være bundet av noen spesiell vitenskapelig teori, antas det at fosforforbindelsen, særlig over 100°C, frigir fosforsyre og/eller fosforsyreanhydrid som så be-gynner å reagere med fibrene av blandingen ifølge oppfinnelsen. Når det gjelder disse blandinger kan deres høye alkali-innhold spille en rolle ved kompensering for ladningen av aluminium også tilstede i store mengder. Den atomiske mobilitet for jordalkaliele-menter i blandingene vil derved være høyere enn den til disse elementer i andre glass-blandinger. Disse relativt mobile jordalkalimetallelementer vil så være istand til å reagere med fosforsyren eller fosforsyreanhydrid og danne en ildfast forbindelse, særlig et jordalkalimetallfosfat, og vil derved gi mineralullene ifølge oppfinnelsen utmerket termisk stabilitet.

Fortrinnsvis er mineralullene ifølge foreliggende oppfinnelse egnet for alle de vanlige anvendelser for glass- og stenull.

Claims

1. Termisk stabil mineralull istand til oppløsning i fysiologisk medium,karakterisert vedat den omfatter fibere hvis bestanddeler er nevnt nedenfor i de følgende vektprosentandeler:

og at den omfatter en fosforforbindelse hvis fosforinnhold, uttrykt som P2O5, varierer fra 0,2%, og særlig mer enn 0,5%, til 5%, og særlig til mindre enn 2%, av den totale masse av fibrene, istand til reaksjon over 100°C med fibrene under dannelse av et belegg på overflaten av fibrene.

2. Mineralull ifølge krav 1,karakterisert vedat den omfatter fibere hvis bestanddeler er nevnt nedenfor i de følgende vektprosentandeler:

og at MgO-innholdet er mellom 0 og 5%, fortrinnsvis mellom 0 og 2%, når RaO < 13,0%.

3. Mineralull ifølge et hvilket som helst av kravene 1 eller 2,karakterisert vedat den omfatter fibere hvis bestanddeler er nevnt nedenfor i de følgende vektprosentandeler:

4. Mineralull ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 3,karakterisert vedat alkaU-mnholdet (Na2Q + K2O) i fibrene er slik at:

5. Mineralull ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat innholdet av FezOs (totalt jern) i fibrene er slik at: 0% < Fe203< 5%, fortrinnsvis slik at 0% < FeaOj < 3%, og helst slik at 0,5%<Fe2O3<2)5%.

6. Mineralull ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 4,karakterisert vedat innholdet av FeaOs (totalt jem) i fibrene er slik at:

7. Mineralull ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat fibrenes sammensetning tilfredsstiller forholdet:

8. Mineralull ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat bestanddelene i fibrene tilfredsstiller forholdet:

9. Mineralull ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat innholdet av kalk og magnesiumoksyd i fibrene er slik at: 10% <, CaO < 25%, særlig 15% < CaO < 25% og 0% < MgO < 5% fortrinnsvis 0% <> MgO < 2%, spesielt 0% < MgO < 1%.

10. Mineralull ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 8,karakterisert vedat innholdet av kalk og magnesiumoksyd i fibrene er slik at:

11. Mineralull ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat fibrene har en oppløsningshastighet på minst 30 ng/cm<3>pr. time målt ved en pH-verdi lik 4,5.

12. Mineralull ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat glasset som tilsvarer fibrene kan fibreres ved indre sentrifugering.

13. Mineralull ifølge hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat belegget som kan dannes på overflaten av fibrene i det vesentlige består av jordalkalimetallfosfat.

14. Mineralull ifølge krav 13,karakterisert vedatjord-alkalimetallfosfatet er et kalsiumfosfat.

15. Mineralull ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat fosforforbindelsen som kan reagere med fibrene er en forbindelse som dekomponerer rundt 100°C, og frigir fosforsyre eller fosforsyreanhydrid.

16. Mineralull ifølge krav 15,karakterisert vedat fosforforbindelsen er valgt blant: Ammoniumfosfater, fosforsyre og ammoniumhydrogenfos-fater.

17. Fremgangsmåte for fremstilling av rnineraliill,karakterisertved at fibre i det vesentlig er dannet fra smeltede oksyder hvis bestanddeler er som nevnt nedenfor i de følgende vektprosentandeler:

idet en fosforforbindelse, istand til å reagere med fibrene for å danne et belegg på fiber-overflaten, tilføres, særlig ved spraying eller impregnering méd en oppløsning.

18. Anvendelse av mineralullen som krevet i et hvilket som helst åv kravene 1 til 16 i brannmotstandsdyktige konstruksjonssystemer.