PL191123B1

PL191123B1 - Włókno mineralne i jego zastosowanie

Info

Publication number: PL191123B1
Application number: PL338650A
Authority: PL
Inventors: Michael Perander; Jan Hakala
Original assignee: Paroc Group Oy Ab
Priority date: 1997-08-15
Filing date: 1998-08-17
Publication date: 2006-03-31
Also published as: FI973355A0; FI973355A; PL338650A1; HRP20000073A2; EA200000219A1; ES2244077T3; WO1999008970A1; DK1019332T3; NO20000701L; SK1912000A3; CZ298846B6; EA002551B1; DE29810756U1; ATE299479T1; DE69830849T2; AU8809398A; NO20000701D0; EP1019332A1; FI109293B; CZ2000507A3

Abstract

1. Wlókno mineralne, znamienne tym, ze ma nastepujacy sklad w % wag.: SiO 2 Al 2O 3 TiO 2 MgO CaO Na 2O + K 2O Zelazo w postaci FeO+Fe 2O 3 P 2O 5 Inne 38 – 47 16 – 20 0 – 4 5 – 15 14 – 22 0 – 6 3 – 10 0,5 – 4 0 – 4 4. Zastosowanie wlókna mineralnego okreslonego w zastrz. 1, do wytwarzania mat, koców, wlókniny lub rurowych ksztaltek, zwlaszcza do izolacji cieplnej lub dzwiekowej. PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest włókno mineralne i jego zastosowanie. W niniejszym wynalazku ujawniono kompozycję mineralną zdolną do tworzenia włókien oraz włókna mineralne z niej wytworzone, wykazujące odporność na wysoką temperaturę.

Włókna mineralne wytworzone przez stopienie i wirowanie surowców mineralnych, takich jak minerały, żużel lub materiały podobne, są szeroko stosowane do wytwarzania mat i koców (włóknin, tkanin) z włókna mineralnego, zwłaszcza do celów izolacji cieplnej i dźwiękowej w przemyśle budowlanym. W ostatnim czasie zaczęto zwracać zwiększoną uwagę, dodatkowo do dobrych właściwości izolacji cieplnej i dźwiękowej wytwarzanych mat, na właściwości z punktu widzenia higieny pracy.

Szeroki zakres produktów izolacyjnych jest dostępny na rynku, przy czym produkty te nie tylko wykazują różne właściwości izolacji cieplnej, lecz również różny stopień odporności na temperaturę. Odporne na temperaturę produkty z włókna mineralnego oznaczają produkty, które mogą by odporne na podwyższone temperatury podczas dłuższych okresów czasu bez zmiany w znacznym stopniu kształtu lub wymiarów. Takie produkty są atrakcyjne z punktu widzenia ochrony przeciwpożarowej.

Konwencjonalne włókna szklane wykazują odporność na temperaturę w przybliżeniu do 550°C, podczas gdy odporność na temperaturę konwencjonalnej wełny żużlowej jest wyższa i wynosi w przybliżeniu do 700°C. Jednakże istnieje również zainteresowanie produktami o wyższej odporności na temperaturę, do 1100-1200°C i takie produkty są także dostępne na rynku.

Takie produkty włókniste odporne na temperaturę zawierają jako główne tlenki - tlenek krzemu SiO2 i tlenek glinu AhO3 i dodatkowo często również tlenki metali ziem alkalicznych, takie jak tlenek wapnia CaO lub tlenek magnezu MgO. Ponadto, produkty takie mogą zawierać różne ilości innych tlenków, takich jak tlenek tytanu TiO2, tlenek manganu MnO, tlenek boru B2O3, tlenek cyrkonu ZrO2, tlenek chromu C2O3, tlenki metali alkalicznych, tlenek sodu i tlenek potasu, Na2O i K2O jak również i zanieczyszczenia. Przykładami odpowiednich odnośników w stanie techniki są, na przykład, opis patentowy US 4 461 840 i DE-OS 1 496 662.

Takie produkty włókniste odporne na temperaturę generalnie zawierają zwiększoną ilość AhO3 i często względnie duże ilości tlenku żelaza, FeO i Fe2O3. Obecność żelaza jest spowodowana faktem, że wiele surowców atrakcyjnych pod względem ekonomicznym zawiera w większym lub mniejszym stopniu żelazo.

Jednakże obecność glinu i żelaza w dużych ilościach powoduje, że włókno jest kruche i niesprężyste, co powoduje, że włókno jest trudne do obróbki.

W opublikowanych zgłoszeniach patentowych WO 96/14274 oraz W096/14454 ujawniono włókna zawierające, podobnie jak w obecnym rozwiązaniu, takie tlenki jak SiO2, AhO3, TiO2, MgO, CaO, Na2O +K2O, tlenki żelaza.

Jednakże zakres ilościowy składu włókna zastrzeganego w obecnym zgłoszeniu jest selektywnym, celowo wybranym, bardzo wąskim zakresem ilościowym i jakościowym poszczególnych składników i tak specyficznym, że w jego ramach można otrzymać włókna o nieoczekiwanych, pożądanych właściwościach sprężystości.

Zgodnie z wynalazkiem stwierdzono obecnie, że powyższe wady włókien można wyeliminować przez włączenie do włókna fosforu. Dodatek fosforu zwiększa sprężystość i wytrzymałość na rozciąganie włókna zawierającego glin i żelazo. To w rezultacie prowadzi do ulepszonych właściwości obróbki produktów włóknistych. Ponieważ produkty włókniste mogą być ściskane sprężyście, zmniejsza się powierzchnia potrzebna na przykład podczas ich przechowywania i transportu. W konsekwencji sprężystości produkt odzyskuje, po usunięciu ściskania, swój oryginalny kształt i w trakcie stosowania dobrze wypełnia wszystkie obszary w konstrukcjach budowlanych. Dodatkowo zmniejsza się tendencja do tworzenia kurzu z powodu zmniejszonej kruchości włókna. Stało się również jasne, że możliwe jest zastosowanie zwiększonego stężenia alkaliów w takich włóknach, co może być zaletą w niektórych zastosowaniach.

Przedmiotem wynalazku jest włókno mineralne charakteryzujące się tym, że ma następujący skład w % wag.:

S1O2

Al2O3

- 47

- 20

PL191 123 B1

TiO2	0 - 4
MgO	5 - 15
CaO	14 - 22
Na2O + K2O	0 - 6
Żelazo w postaci FeO+Fe2O3	3 - 10
P2O5	0,5 - 2
Inne	0 - 4

Włókno mineralne korzystnie zawiera w składzie włókna MgO, który stanowi 5 - 12% wagowych. Włókno mineralne korzystnie ma zasadniczo następujący skład w % wagowych:

SiO2	40 - 44
Al2O3	16 - 20
TiO2	0 - 4
MgO	8 - 12
CaO	16 - 22
Na2O + K2O	2 - 5
Żelazo w postaci FeO+Fe2O3	3 - 8
P2O5	0,5 - 2
Inne	0 - 4

Przedmiotem wynalazku jest także zastosowanie wyżej określonego włókna mineralnego do wytwarzania mat, koców, włókniny lub rurowych kształtek, zwłaszcza do izolacji cieplnej lub dźwiękowej.

W zastosowaniu korzystnie stosuje się włókno o następującym składzie w % wag.:

SiO2	40 - 44
Al2O3	16 - 20
TiO2	0 - 4
MgO	8 - 12
CaO	16 - 22
Na2O + K2O	2 - 5
Żelazo w postaci FeO+Fe2O3	3 - 8
P2O₅	0,5 - 2
Inne	0 - 4

przy czym korzystnie MgO stanowi 5 -12 % wagowych włókna.

Bardziej szczegółowo wynalazek dotyczy włókna mineralnego, które zawiera następujące składniki w % wagowych:

PL 191 123 B1

SiO₂	38 - 47
Al2O3	16 - 20
TiO2	0 - 4
MgO	5 - 15
CaO	14 - 22
Na2O + K2O	0 - 6
Żelazo w postaci FeO+Fe2O3	3 - 10
P2O₅	0,5 - 2
Inne	0 - 4

Określenie „inne” składniki oznacza takie możliwe zanieczyszczenia, które nie są istotne dla właściwości wytwarzanego włókna.

Wiadomo, że stężenie tlenku glinu w zakresie od 0- do w przybliżeniu 15% jest wprost proporcjonalne do trwałości włókna w roztworach biologicznych, to jest im więcej tlenku glinu zawiera kompozycja tym trwalszy lub słabiej rozpuszczalny jest produkt. Jednak ta tendencja odwraca się przy wyższych stężeniach tak, że rozpuszczalność włókna wzrasta ze stężeniem tlenku glinu. Zgodnie z wynalazkiem otrzymano włókno, które ma dobrą odporność cieplną, dobrą sprężystość i wysoką rozpuszczalność w roztworach biologicznych.

W wyżej wymienionej kompozycji, zawartość MgO wynosi korzystnie 5-12% wagowych.

Włókno według wynalazku wytwarza się w zwykły sposób przez zmieszanie odpowiednich surowców mineralnych, takich jak minerały, żużel, boksyt, dolomit, apatyt, anortozyt, szkło lub różne żużle i inne odpowiednie materiały odpadowe w odpowiednich proporcjach, w takiej postaci jaką mają lub w postaci brykietów. Surowce mineralne są następnie topione, na przykład w piecu elektrycznym lub w piecu żeliwiaku a potem przetwarzane na włókna konwencjonalnym sposobem, na przykład przez kaskadowe wirowanie stopu i zbieranie włókien na przenośniku.

Następujące przykłady ilustrują wynalazek bez jego ograniczania.

P r z y k ł a d 1.

Następujące składniki o składach określonych w poniższej tabeli, załadowano do pieca żeliwiaka w ilościach wskazanych w % wagowych:

	Apatyt zawierający perydotyt	Dolomit	Gabroanortozyt
Ilość:	32	20	48
Składnik: % wag.
SiO2	45,5	8,0	45,6
Al2O3	9,9	1,6	30,1
TiO2	1,8	0,2	0,2
MgO	11,4	17,8	2,3
CaO	13,7	30,1	16,9
Na2O + K2O	4,5	0,6	1,5
Żelazo	9,7	1,7	2,7
P2O5	2,2	0,1	0,0
Strata prażenia	1,4	39,9	0,7

PL191 123 B1

Włókna wytworzono z otrzymanego stopu przez kaskadowe wirowanie w konwencjonalny sposób, które to włókna zebrano na przenośniku do wytworzenia maty z włókna mineralnego. Włókna mineralne miały następujący skład w % wagowych:

SiO2	42,0
Al2O3	19,0
TiO2	1,0
MgO	10,0
CaO	19,0
Na2O + K2O	3,0
Żelazo (FeO + Fe2O3)	4,0
P2O₅	1,0
Inne	1,0

P r z y k ł a d 2

Wybierając odpowiednie surowce mineralne, w ten sam sposób jak opisano w przykładzie 1, wytworzono z jednej strony włókna według wynalazku (włókno A) jak również włókna porównawcze (włókno B). Otrzymane włókna miały następujący skład w % wagowych:

	A	B
SiO2	42,1	43,9
Al2O3	18,7	19,6
TiO2	1,7	0,6
MgO	10,4	11,3
CaO	15,8	17,0
Na2O + K2O	2,9	1,7
Żelazo (FeO+Fe2O3)	6,8	5,7
P2O₅	0,8	0,05
Inne	0,8	0,2

Włókna A i B zawierają w przybliżeniu taką samą ilość tlenku glinu łącznie z tlenkiem żelaza, ale włókno B zawiera tylko nieznaczną ilość fosforu, podczas gdy włókno A zawiera fosfor w zakresie określonym w wynalazku. Ściśliwość maty włóknistej mającej gęstość 27 kg/m³ wykonanej odpowiednio z włókien A i włókien B mierzono następnie w niżej określony sposób. Próbka testowa (wielkość 30 x 30 cm) maty, wytworzona z włókien A i włókien B, została odpowiednio ściśnięta w urządzeniu ściskającym pomiędzy dwoma płytami do grubości odpowiadającej 20% jej oryginalnej grubości. Próbkę testową utrzymywano w stanie ściśniętym przez 5 minut, po czym usunięto siłę ściskającą i próbce pozwolono powrócić do jej oryginalnej postaci przez w przybliżeniu 1 minutę. Mata testowa z włókna A według wynalazku wykazała powrót w tym teście w 93-94% (po usunięciu ciśnienia, próbka osiągnęła 93-94% jej oryginalnej grubości), co jest wielkością normalną, podczas gdy z włókna porównawczego B osiągnęła 89-91%, która to wielkość jest bliska granicznym akceptowalnym wielkościom. A więc wyniki testu wykazały, że gdy mata jest wytworzona z włókna A według wynalazku to ma lepszą ściśliwość niż porównawcza z włókna B.

Claims

1. Włóknomineralne.znnmieenntym, że ma następującyskładw % wag.:

SiO2 38 - 47 Al2O3 16 - 20 TiO2 0 - 4 MgO 5 - 15 CnO 14 - 22 Nn2O + K2O 0 - 6 Żalnao w josOnci FaO+Fa2O3 3 - 10 P2O5 0,5 - 4 Ieea 0 - 4

2. Włókno mineralne waałuą zantłz. 1 , z znmieenn eym, Zż av a łłatzie włókaa MgO stanowi ii - 1 2% wagowych.

3. Włóknemineralnewaaz.ią zanłrz.1 albo2, z znmieenntym, żż ma zanętuiccanonSępującc ęałnU w W wngowych:

SiO2 40 - 44 Al2O3 16 - 20 TiO2 0 - 4 MgO 8 - 12 CnO 16 - 22 Nn2O + K2O 2 - 5 Żalnao w josOnci FaO+Fa2O3 3 - 8 P2O5 0,5 - 2 Ieea 0 - 4

4. Zanłooęwwnie włókne mineralneao oOrealoneag w zanłrz. 1, do watwataania man kaoćw, wlkneies lub żurowych asaOniraa, awłaęacaa Uo iaolncji ciauleaj lub Oźwipkowaj.

5. ZantooęwaniewaaOuązantrz.4,zznaiieenneyme żż stooęjes ięwłókae o n entępująccm sStel· Oaia w W wng.:

SiO% 40 - 44

Al%O3 16 - 20

TiO% 0 - 4

MgO 8 - 12

CnO 16 - 22

Nn%O + K2O 2 - 5

Żalnao w josOnci FaO+Fa2O3 3 - 8

P2O5 0,5 - 2

Ieea 0 - 4 uzay caym aozasęreia MgO sOneowi 5 - 12W waoowsch włóaaa.