PL184216B1 - Włókno mineralne - Google Patents

Abstract

1. Wlókno mineralne, znamienne tym, ze ma nastepujacy sklad w % wagowych: SiO2 35 - 45 Al2 O3 18 - 25 TiO2 0 - 3 MgO 12 - 20 CaO 10 - 20 Na2O + K2 O 0 - 3 zelazo w postaci Fe2 O3 + FeO 0 - 3 B2 O3 0 - 3 P2 O5 0 - 4 inne 0 - 3 przy czym suma FeO + MgO = 15% wagowych. PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy włókien mineralnych, które są odporne na wysoką temperaturę.

Włókna mineralne wykonane za pomocą topienia i odwirowywania surowców mineralnych, takich jak skała, żużel i tym podobnych, stosuje się bardzo często do wytwarzania mat i koców, zwłaszcza w celach izolacji cieplnej i dźwiękowej w budownictwie. Obecnie zaczęto zwracać uwagę, aby wytwarzane maty, poza dobrą zdolnością izolacji ciepła i dźwięków, miały również właściwości brane pod uwagę przy higienie pracy.

Na rynku dostępnych jest wiele produktów izolacyjnych, które mają nie tylko różne właściwości izolacji cieplnej, ale również różny stopień odporności na temperaturę. Za produkty z włókien mineralnych, które mają odporność na podwyższoną temperaturę uważa się te produkty, które w dłuższym okresie czasu nie zmieniają znacznie swojego kształtu lub rozmiarów. Takie produkty są atrakcyjne z punktu widzenia ochrony przeciwpożarowej.

Odporność temperaturowa konwencjonalnego włókna szklanego wynosi w przybliżeniu 55°C, podczas, gdy odporność temperaturowa wełny mineralnej jest lepsza, wynosi w przybliżeniu do 700°C. Jednakże, istnieje zainteresowanie produktami mającymi nawet wyższą odporność temperaturową do 1100 - 1200°C, i takie produkty również dostępne są na rynku.

Takie odporne na temperaturę produkty z włókna zawierają jako główne tlenki, tlenek krzemu SiO₂, tlenek glinu Al₂O₃ i często dodatkowo tlenki metali ziem alkalicznych, takie jak tlenek wapnia CaO lub tlenek magnezu MgO. Ponadto, produkty takie zawierają różne ilości innych tlenków, takich jak tlenek tytanu TiO₂, tlenek manganu MnO, tlenek boru B₂O₃, tlenek cyrkonu ZrO₂, tlenek chromu Cr₂O₃, tlenki metali alkalicznych, tlenek sodu Na^O i tlenek potasu K₂O oraz zanieczyszczenia. Odpowiednie odniesienia ze stanu techniki to na przykład opis patentowy Stanów Zjednoczonych Ameryki nr US 4,461,840 i niemiecki opis ogłoszeniowy nr DE OS 1 496 662.

Zgodnie z ostatnią publikacją otrzymano szczególnie korzystną kompozycję, gdy stopiony surowiec zawierał w przybliżeniu 4 - 12% tlenków żelaza. Stop mineralny zawiera tlenki żelaza, w których żelazo głównie jest dwuwartościowe (około 15 - 90%), a w mniejszym stopniu trójwartościowe (około 25 - 10%).

Zawartość żelaza w stopie mineralnym wynika z faktu, że wiele ekonomicznie interesujących surowców, w większym lub mniejszym stopniu, zawiera żelazo. Żelazo dwuwartościowe wpływa korzystnie na odporność temperaturową włókna, dlatego obecność tego żelaza jest korzystna. Jednakże, ostatnio zaczęto zwracać uwagę na możliwość toksycznych skutków żelaza w włóknach mineralnych, zwłaszcza w tych włóknach, które poza odpornością temperaturową mają zwiększoną rozpuszczalność w środowisku biologicznym.

Z uwagi na ryzyko toksyczności, istnieje potrzeba minimalizacji zawartości żelaza w włóknach mineralnych. Jednakże prowadzi to do osłabienia odporności temperaturowej. Według wynalazku problem dotyczący zmniejszenia odporności temperaturowej, gdy stosuje się małą ilość żelaza, został rozwiązany dzięki składowi włókna mineralnego, który głównie jako tlenki zawiera dwutlenek krzemu, tlenek glinu i tlenek wapnia. Problem braku lub nieznacznej ilości żelaza dwuwartościowego został rozwiązany za pomocą dodania tlenku magnezu w takiej ilości, że całkowita zawartość tlenku magnezu MgO i tlenku żelaza FeO wynosi co najmniej 15% wagowych. Dzięki temu otrzymano skład włókna mineralnego, które jest odporne na temperaturę i jednocześnie ma niską toksyczność.

Bardziej dokładnie wynalazek dotyczy włókna mineralnego, który ma następujący skład w % wagowych:

SiO2	35 - 45
Al,O3	11-25
TiO2	0- 3
MgO	12 - 20
CaO	1(0 - 20
Na,0 + K2O	O^
żelazo w postaci (Fe2O3 + FeO)	O^
B2O3	00 -
P205	00 4
inne

przy czym suma FeO + MgO > 15% wagowych.

184 216

Powyższe określenie inne składniki oznacza możliwe zanieczyszczenia, które nie mają zasadniczego znaczenia dla właściwości wytwarzanego włókna.

Wiadomo, że w zakresie 0 - około 15% zawartość tlenku glinu jest wprost proporcjonalna do stabilności włókien w roztworach biologicznych, to znaczy, że więcej tlenku glinu w składzie oznacza większą stabilność lub słabą rozpuszczalność produktu. Jednakże, przy większych zawartościach, tendencja ta odwraca się, tak że rozpuszczalność włókna wzrasta wraz z zawartością tlenku glinu. Zgodnie z wynalazkiem, otrzymuje się włókno o dobrej odporności cieplnej oraz niskiej toksyczności i wysokiej rozpuszczalności w roztworach biologicznych.

Korzystnie zawartość MgO i CaO w składzie jest zasadniczo równa.

W korzystnym wykonaniu suma FeO + MgO + CaO < 32% wagowych. Korzystnie wynalazek dotyczy włókna, które ma następujący skład w % wagowych:

SiO₂ 38 -42

Al₂O₃ 18-:22

TiO₂ 1 - 3

MgO 14-18

CaO 14-88

Na₂O + K₂O 0-2 żelazo (Fe₂O₃ + FeO) 1-3

B₂O₃ 1 - 2

P₂O₅ 1 - 2 inne 0-2 przy czym suma FeO + MgO > 15% wagowych.

Jeszcze korzystniej włókno według wynalazku zawiera zasadniczo:

SiO: 88

Al₂O₃ 20

TiO: 2

MgO 15

CaO 15

Na₂O + K₂O 1 żelazo (Fe₂O3 + FeO) 3

B₂O₃ 2

P₂O₃ 2 inne 2.

Kompozycję mineralną wytwarza się w konwencjonalny sposób za pomocą mieszania odpowiednich surowców takich jak kamienie, piasek, dolomit, apatyt, oliwin, szkło lub różnego rodzaju żużle i innych odpowiednich materiałów odpadowych, w odpowiednich proporcjach. Korzystnie, głównym surowcem jest żużel z hut wytwarzających żelazo, ponieważ produkt taki, sam w sobie, ma niską zawartość żelaza. Żądaną zwiększoną zawartość tlenku glinu uzyskuje się dodając odpowiedni surowiec zawierający glin, na przykład boksyt, w odpowiedniej ilości. Włókna mineralne z kompozycji wytwarza się w konwencjonalny sposób, na przykład w odwirowaniu kaskadowym.

Następujący przykład ilustruje wynalazek bez ograniczania go.

184 216

Przykład

Do pieca żeliwiakowego załadowano składniki podane w tabeli, ilość podano w % wagowych.

	Obliczono boksyt	Kwarc piasek	Żużel	Apatyt	Oliwin piasek
ilość: składnik.	20,0	14,0	33,0	5,0	28,0
SiO2	5,0	99,1	36,0	3,2	42,0
A12O3	86,5	0,6	9,0	0,3	0,5
TiO2	4,0	0,0	1,0	0,0	0,0
MgO	0,0	0,0	10,2	0,5	49,3
CaO	0,0	0,0	37,8	50,8	0,0
Na2O + K2O	0,3	0,1	1,1	0,0	0,0
Żelazo	1,9	0,1	0,3	0,8	7,1
B2O3	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0
P2O5	0,2	0,0	0,0	33,0	0,0
inne	0,0	0,1	1,1	8,3	1,1

Ze stopu uzyskano włókna w konwencjonalny sposób za pomocą odwirowania kaskadowego, włókna zebrano do pojemnika w celu wytworzenia maty z włókna. Włókna mineralne miały następujący skład:

SiO2	40,0
Al2O3	22,2
TiO2	1,2
MgO	17JS
CaO	1555
Na2O + K2O	0,4
żelazo (Fe2O3 + FeO)	17
b2O3	0
P2O5	17
inne	0,5

184 216

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz

Claims (1)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Włókno mineralne, znamienne tym, że ma następujący skład w % wagowych:

   SiO₂ 35 - 45 Al₂O₃ 18-25 TiO₂ 0-3 MgO 11-20 CaO 11-22 Na₂O + K₂O 0-3 żelazo w postaci Fe₂O₃ + FeO 0-3 B₂°₃ 0-3 P₂O₅ 0-4 inne 0-3 przy czym suma FeO + MgO > 15%o wagowych. 2. Włókno mineralne według zastrz. 1, znamienne tym, że zawiera zasadniczo równą ilość MgO i CaO. 3. Włókno według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że FeO + MgO + CaO < 32% wa- gowych. 4. Włókno mineralne według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że ma następujący skład w % wagowych: SiO₂ 38-42 Al₂O3 18-22 TiO2 1 -3 MgO 14-18 CaO 14-18 Na₂O + K₂O 0-2 żelazo w postaci Fe₂O3 + FeO 1 -3 ^B2^O3 1 1^ P₂O5 1-2 inne 0-2 przy czym suma FeO + MgO > 15% wagowych. 5. Włókno mineralne według zastrz. 4, znamienne tym, że ma następujący skład w % wagowych: SiO₂ 38 Al₂O3 20 TiO₂ MgO 2 15 CaO 15 Na₂O + K₂O 1 żelazo w postaci Fe₂O₃ + FeO 3 B₂O3 2 P₂O5 2 inne 2.

   * * *