RO118949B1

RO118949B1 - Procedeu de obţinere a unui articol fasonat constituit din fibre vitroase sintetice, legate

Info

Publication number: RO118949B1
Application number: RO97-00857A
Authority: RO
Inventors: Soren Lund Jensen; Vermund Rust Christensen; Marianne Guldberg
Original assignee: Rockwool International A/S
Priority date: 1994-11-08
Filing date: 1995-11-08
Publication date: 2004-01-30
Also published as: ES2111508T3; PL320363A1; AU706317B2; CN1162950A; US5935886A; SI0792845T1; GR980300011T1; EP0792845A2; PL320344A1; US5932500A; ES2111507T3; DK0791087T3; DE69525645T2; WO1996014274A3; GR980300010T1; EP0792844A3; EP0790962B1; ES2111507T1; BG62250B1; ES2162377T3

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu de obţinere a unui articol fasonat, constituit din fibre vitroase sintetice, legate, cuprinzând formarea uneia sau mai multor compoziţii de topituri minerale şi formarea de fibre din fiecare topitură. Se determină iniţial, viscozitatea topiturii şi viteza de dizolvare a fibrelor pentru fiecare compoziţie, la un pH situat între 4 şi 5, apoi se determină solubilitatea fibrelor într-un mediu creat de celule macrofage în lichidul pulmonar, şi se selectează pe baza acestei determinări o compoziţie care are, la temperatura de 1400°C, o viscozitate de 10...70 Poise, pentru furnizarea de fibre care au o viteză de dizolvare de cel puţin 20 nm/zi, calculată la pH de 4,5. Compoziţia selectată conţine în procente în greutate 32...48% SiO, 16...28% AlO, 10...30% CaO, 2...20% MgO, 2...15% FeO, până la 12% NaO şi KO, până la 6% TiOşi până la 15% alte elemente. În final, fibrele vitroase obţinute din compoziţia selectată se susţin cu un agent liant şi se consolidează într-un articol fasonat.

Description

Invenția se referă la un procedeu de obținere a unui articol fasonat constituit din fibre vîtroase sintetice (MMVF) legate, rezistente, avantajoase din punct de vedere al protecției biologice pe care o oferă.

Este cunoscut faptul că fibrele vîtroase (MMV) sunt fabricate din topituri vîtroase obținute din piatră, zgură, sticlă sau alte topituri minerale. Aceste topituri vîtroase se formează într-un cuptor prin topirea unei compoziții minerale prestabilite.

Analiza elementară a compoziției minereului utilizat la topire este raportată la oxizii aferenți și este exprimată în greutate. Această compoziție include cel puțin 32% SiO₂, sub 30% AI₂O₃ și cel puțin 10% CaO.

Compozițiile utilizate pot conține și oxizi de fier sub formă de amestec de FeO și Fe₂O₃, exprimat în cele ce urmează ca FeO.

Pentru ca formarea topiturii și a fibrelor din topitură să fie eficientă din punct de vedere tehnic și economic, este necesar ca în stare lichidă compoziția să aibă o temperatură adecvată și o viscozitate adecvată în timpul procesului de formare a fibrelor. Aceste condiții impun constrângeri la selectarea compozițiilor ce urmează a fi topite. Deși nu există nici o dovadă științifică în legătură cu riscul pentru sănătate asociat cu fabricarea și utilizarea fibrelor MMV, interesele comerciale au condus producătorii la furnizarea de fibre MMV cu proprietăți fizice corespunzătoare în ceea ce privește durabilitatea la temperaturi ridicate și în condiții de umiditate, și care, în același timp, asigură o siguranță biologică îmbunătățită.

Siguranța biologică îmbunătățită la utilizare se stabilește de obicei pe baza unui test in vitro, prin care se examinează viteza de dizolvare sau degradabilitatea fibrelor într-un lichid care simulează lichidul pulmonar, ca de exemplu soluția lui Gamble, cu un pH de 7,4 până la 7,8. O consecință a vitezei de dizolvare mărită la pH 7,5 este aceea că fibrele vor avea în mod normal o rezistență scăzută la umiditate. Au fost publicate nenumărate cereri de brevet care descriu fibre cu viteze de dizolvare ridicate la un astfel de test in vitro (WO 87/05007, 89/12032, EP 412878, 459897, WO 92/09536, 93/22251 și 94/14717).

O caracteristică a multora din aceste cereri de brevet și a fibrelor care sunt considerate a avea o viteză de dizolvare mărită în asemenea teste in vitro este aceea că fibra ar trebui să aibă un conținut redus în aluminiu. De exemplu, în WO 87/05007 se afirmă că, respectiv, conținutul în AI₂O₃ trebuie să fie sub 10%. Conținutul în aluminiu al azbestului și al lânii de zgură este, în general, cuprins între 5 și 15% (măsurat ca AI₂O₃ în greutate), și multe dintre aceste fibre pretinse biologic adecvate au un conținut în aluminiu sub 4%, și adesea sub 2%. în aceste compoziții cu conținut scăzut în AI₂O₃ se introduce fosfor pentru mărirea vitezei de dizolvare la un pH de 7,5.

O problemă care apare în cazul multor fibre cu conținut scăzut de AI₂O₃ (în afară de incertitudinea legată de faptul că fibrele sunt adecvate sau nu din punct de vedere biologic) este că proprietățile topiturii nu sunt pe deplin satisfăcătoare pentru fabricarea în aparate de topire și aparate de fabricare a fibrelor convenționale sau ușor adaptabile. De exemplu, viscozitatea topiturii la temperaturi adecvate formării fibrelor poate fi destul de scăzută. O altă problemă este că o viteză mare de dizolvare la pH 7,5 poate conduce la o durabilitadte redusă în condițiile de umiditate care pot apărea după instalare. în afară de testele in vitro, au fost realizate și testări in vivo. De exemplu, Oberdorster în VDI Berichte 853, 1991, pag. 17-37 a arătat că sunt implicate două mecanisme de bază în eliminarea fibrelor din plămâni, și anume dizolvarea în fluidul pulmonar aproximativ neutru și dizolvarea în mediul acid (menținut la pH 4,5 până la 5) creat în jurul fibrelor înconjurate de celule macrofage în plămân. Se crede că celulele macrofage ajută la îndepărtarea fibrelor din plămân, producând dizolvarea locală a fibrelor din zona înconjurată din fibre, ducând la slăbirea și ruperea fibrelor, ceea ce conduce la reducerea lungimii medii a acestora, permițând astfel celulelor macrofage să înglobeze și să transporte fibrele mai scurte din plămân. Acest mecanism este ilustrat în articolul lui Morimoto și colab. în Occup Environ. Med. 1994,51,62-67 și în special în figurile care ilustrează acest articol și în articolele lui Luoto și colab. în Environmental Research 66 (1994) 198-207 și StaubReinhaltung der Luft 52(1992), 419-423.

RO 118949 Β

Fibrele vitroase tradiționale și multe dintre fibrele MMV despre care se spune că au o solubilitate crescută în fluidul pulmonar (la pH 7,5) au o solubilitate mai scăzută la pH 4,5 decât la pH 7,5 și deci, probabil, atacul celulelor macrofage nu contribuie în mod semnificativ 55 la scurtarea și îndepărtarea finală a fibrelor din plămân. Fibrele MMV existente formate din rocă, zgură și alte amestecuri de pământuri cu alcalinitate mare pot avea o viteză de dizolvare mai mare la pH 4,5 decât la pH 7,5 dar tind să aibă o viscozitate scăzută în topitură. Fibrele cunoscute, despre care se spune că sunt acceptabile din punct de vedere biologic, nu au o combinație satisfăcătoare între viteza de dizolvare la pH 4,5 și proprietățile în topitură. 60 Fibrele presupuse a fi preferate, pe baza testelor in vitro, tind să aibă o viscozitate scăzută în topitură când au conținutul scăzut în aluminiu. Viscozitatea scăzută în topitură reduce în mod inevitabil eficiența producției în comparație cu producția normală. Astfel, se dorește furnizarea de fibre MMV care să fie biodegradabile în plămân, să aibă proprietăți în topitură care să permită o eficiență ridicată, normală, a producției, și care să poată fi realizate din 65 materii prime ieftine. De preferință, acestea trebuie să aibă rezistență bună la condițiile atmosferice atunci când sunt expuse umidității în cursul utilizării.

Procedeul conform invenției conduce la realizarea acestor deziderate, prin aceea că se determină viscozitatea topituriî și viteza de dizolvare a fibrelor pentru fiecare compoziție la un pH situat între 4 și 5 sau în mediu! celulelor macrofage din mediul lichidului pulmonar, 70 se selectează pe baza acestei determinări o compoziție care are la temperatura de 1400°C o viscozitate de 10...70 poise pentru furnizarea de fibre care au o viteză de dizolvare de cel puțin 20 nm/zi calculată la un pH de 4,5, compoziția selectată conținând în procente în greutate: 32...48% SiO₂, 16...28% AI₂O₃, 10...30% CaO, 2...20% MgO, 2...15% FeO, până la 12% Na₂O și KgO, până la 6% TiO₂ și până la 15% alte elemente, în final, obținându-se fibre 75 vitroase din compoziția selectată, care se susțin cu un agent de liere și fibrele legate se consolidează într-un articol fasonat.

Invenția prezintă o serie de avantaje.

Astfel, fibrele obținute prin procedeul conform invenției au o viteză de dizolvare bună la un pH egal cu 4,5 în acest mod facilitându-se prin biodegradare eliminarea lor din plămâni 80 prin intermediul celulelor macrofage, având în același timp viteze de dizolvare scăzute sau moderate la pH = 7,5, ceea ce permite menținerea unei bune stabilități în condiții de umiditate fără pierderea biodegradabilității. Fibrele pot avea caracteristicile convenționale în topitură ca, temperatura în lichid, viteză de cristalizare și viscozitatea topituriî, și pot fi obținute utilizând materii prime ieftine. 85

Un alt avantaj constă în faptul că, atunci când sunt expuse într-o atmosferă umedă sau în prezența condensului, soluția formată, conținând produse de dizolvare, are un pH mărit, dar fibrele pot avea o solubilitate redusă la un pH mărit, dizoivându-se mai puțin și având o durabilitate crescută.

Se dă în continuare un exemplu de realizare a procedeului conform invenției, cu o 90 serie de explicații și date tehnice suplimentare, care permit o mai bună înțelegere a acestuia.

Fibrele utilizate în invenție au în același timp o solubilitate biologică satisfăcătoare și o viteză de dizolvare măsurată la pH 4 până la 5 de cel puțin 20 nm pe zi și sunt formate dintr-o compoziție având o viscozitate a topituriî la 1400°C de 10-70 poise. De exemplu, viteza de dizolvare la pH 4,5 poate fi de cel puțin 30 sau chiar de cel puțin 50 nm pe zi sau 95 mai mult. Combinația între viscozitatea topituriî și solubilitatea la pH 4,5 semnifică faptul că se poate utiliza o topitură adecvată fabricării de fibre prin tehnici convenționale și se pot produce fibre solubile biologic la pH 4,5. în conformitate cu procedeul conform invenției, se determină viscozitatea topituriî și viteza de dizolvare a fibrelor dintr-una sau mai multe compoziții la un pH situat între 4 și 5, se selectează o compoziție care are o viscozitate a topituriî 100 la 1400°C de 10 până la 70 poise, obținându-se fibre care au o viteză de dizolvare la pH 4,5 de cel puțin 20 nm pe zi și o compoziție oxidică măsurată în procente în greutate de: 32 până la 48% SiO₂,10 până la 30% AI₂O₃,10 până la 30% CaO, 2 până la 20% MgO, 2 până

RO 118949 Β ia 15% FeO, 0 până la 12% Na₂O + K_?O, 0 până la 6% TiO₂, 0 până la 15% alte elemente. Din această compoziție se prepară fibrele. Articolele fasonate constituite din fibre vitroase sintetice, conform invenției, includ toate produsele MMVF constituite dintr-o compoziție având viscozitate în topitură la 1400°C de 10 - 70 poise și caracterizate prin aceea că fabricarea, promovarea, vânzarea sau utilizarea acestora implică măsurarea sau referirea la măsurarea solubilității la un pH de aproximativ 4,5, de exemplu cuprins între 4 și 5 și/sau în mediu de celule macrofage în plămân, indiferent dacă viteza de dizolvare este măsurată chiar în timpul obținerii acestor produse.

Invenția se referă la utilizarea fibrelor menționate pentru a anunța capacitatea de a fi respinse din plămânii umani.

Invenția se referă la produse MMVF, inclusiv la fibrele MMV, alcătuite dintr-o compoziție cu o anumită solubilitate. De exemplu include măsurarea solubilității lapH 4 - 5 și a viscozității topiturii pentru una sau mai multe compoziții, selectarea unei compoziții care, în parte, sau, în totalitate, are aceleași rezultate ale parametrilor respectivi pe baza observării viscozității topiturii și a valorii solubilității lapH 4 - 5 și utilizarea acesteia, pentru a face produsele MMVF. Orice modificări ale compoziției trebuie să fie suficient de mici astfel încât să nu modifice în mod semnificativ solubilitatea la pH de 4 - 5. La măsurarea care permite selectarea fibrelor de produs, solubilitatea poate fi determinată la orice pH (de obicei între 4 și 5) care este corelat cu pH 4,5. Viscozitatea topiturii poate fi determinată fie prin deducerea din date sau prin măsurare și/sau calcul, pentru orice temperatură, de obicei între 1370 și 1450°C care dă o valoare corelată cu valoarea la 1400°C. Selectarea compoziției nu trebuie să fie efectuată în același loc sau aproximativ în același timp în care se efectuează producția comercială utilizând compoziția selectată. Astfel, un producător poate efectua teste, sau sponsoriza alte persoane pentru a face teste, pentru a determina solubilitatea și utiliza informațiile din aceste testări ca parte a bazei pentru selectarea compoziției utilizată pentru producerea comercială a fibrelor.

Invenția se referă la produse formate dintr-o compoziție având viscozitatea în topitură citată și care sunt marcate sau vândute ca având viteza de dizolvare definită la pH 4 - 5. Invenția se referă la pachete care conțin fibre MMV și care au o etichetă sau inserție sau care sunt vândute cu publicitate, care se referă la solubilitatea la pH situat între 4 și 5 sau în mediu de celule macrofage sau care se referă la o metodă de testare care măsoară o astfel de solubilitate. Invenția se referă la noi produse MMVF. Aceste produse includ medii de cultură horticole MMVF și întărituri de fibre în care fibrele sunt ca cele definite în invenție. O clasă nouă de fibre este cea a fibrelor având solubilitatea, viscozitatea în topitură și analiza compoziției dată mai sus, cu excepția conținutului în AI₂O₃, care este de cel puțin 18%. Alte fibre utile au AI₂O₃ peste 16%, adesea peste 19 sau 20%, de exemplu până la 26% sau 28%. în fibrele având AI₂O₃ peste 16%, cantitatea combinată de oxizi alcalini (Na₂O + K^O) este de obicei de cel puțin 1%, de preferință de cel puțin 2%, până la 7% sau 10% sau mai mult. Cantitatea de oxizi alcalini este de obicei sub 5%, de preferință sub 3% când cantitatea de AI₂O₃ este peste 16%. Aceste fibre pot avea o bună rezistență la foc și alte proprietăți mecanice. Când aceste proprietăți sunt mai puțin importante, fibrele având solubilitatea utilă la pH 4,5 pot fi obținute cu cantități de AI₂O₃ sub 16% și cantități de Na₂O + K₂O peste 6 sau 7%, de exemplu 8 până la 12%, de obicei 8...10%.

O altă clasă de fibre noi sunt fibrele care au, de preferință, solubilitatea și viscozitatea în topitură date mai sus și care au compoziția generală dată mai sus cu excepția faptului că oxizii alcalini (Na₂O + K₂O) sunt de peste 6% și cantitatea de AI₂O₃ este de obicei 12...18%, și adesea nu depășește 16%, de preferință 13...16%. Adesea, compoziția conține 0,5...4% TiO₂, de obicei, 1 ...2% TiO₂. Oxizii alcalini conțin în general, în proporție de ce! puțin 5%, și adesea cel puțin 7% Na₂O. Cantitatea totală de oxizi alcalini (Na₂O + K₂O) este de preferință 8...12%, adesea 8...10%. Dintre variantele compozițiilor prezentate mai sus se

RO 118949 Β poate selecta combinația cea mai favorabilă în ceea ce privește viscozitatea topitorii și viteza de dizolvare la pH 4,5. De asemenea, este ușor de selectat compoziția, astfel încât compo- 155 ziția și fibrele să prezinte și alte proprietăți dorite, ca temperatura în lichid și temperatura de sinterizare. De exemplu, dacă s-a găsit că viscozitatea la 1400°C a oricărei topituri este prea mare, poate fi posibilă reducerea ei prin reducerea cantității totale de SiO₂ + AI₂O₃. în mod similar, dacă viscozitatea topiturii este prea mică, poate fi posibilă mărirea ei prin mărirea cantității totale de SIO₂ + AI₂O₃, în general între 55 până la 75%, adesea 60 până la 75%, 160 sau prin mărirea cantității de oxizi alcalini. în mod similar, poate fi posibilă descreșterea viscozității prin creșterea cantității totale de oxizi ai metalelor alcalino-pământoase și FeO. Dacă viteza de dizolvare la pH 4,5 este prea scăzută, poate fi posibilă creșterea ei prin reducerea cantității de SiO₂, dar poate fi atunci necesară creșterea cantității de AI₂O₃ și/sau adăugarea unui component ca P₂O₅ pentru a menține proprietățile topiturii. Cantitatea de SIO₂ este în 165 mod normal de cel puțin 32%, adesea de cel puțin 34% și de preferință de cel puțin 35%.

în mod normal este sub 47% și de preferință sub 45% și este adesea 38...42%. Totuși cantități de 42...47% sunt preferate când cantitatea de AI₂O₃ nu depășește 16%. Cantitatea de AI₂O₃ este în mod normal de cel puțin 12% și, de preferință, cei puțin 13%. Când cantitatea de oxizi alcalini este relativ scăzută, poate fi obținută o bună solubilitate la pH 4,5 cu cantități 170 de AI₂O₃ peste 16 sau 17%, în special de cel puțin 18%, dar, de preferință, de cei puțin 20% și adesea, de cel puțin 24%. în mod normal, cantitatea de AI₂O₃ este sub 28% și de preferință sub 26%, iar cantități de 20...23% sunt adesea preferate. Totuși, când cantitatea de oxizi alcalini este relativ ridicată, de exemplu de cel puțin 7% Na₂O + K₂O, poate fi obținută o bună solubilitate la pH 4,5 cu cantități de AI₂O₃ sub 16%, de exemplu 13...15%. 175

Suma oxizilor SiO₂ + AI₂O₃ este în mod normal de 55 până la 75%, de obicei cel puțin

56% și, de preferință, de cel puțin 57%. în produsele preferate această sumă este adesea peste 60%, de preferință de cel puțin 61 sau 62% și, în mod normal este sub 70% sau 68% și, de preferință, sub 65%. Când cantitatea de AI₂O₃ nu este mai mare de 16%, cantitatea de SIO_{2 +}AI₂O₃ este adesea 56...60%. Cantitatea de CaO este în mod normal de cel puțin 180 14% și, de preferință, de cel puțin 18%. Este în mod normal sub 28% și, de preferință, sub 25%. Cantități de 14...20% sunt adesea preferate. Cantitatea de MgO este în mod normal de cel puțin 5%, de preferință cel puțin 6%, de preferință, de cel puțin 8%. în mod normal, este sub 15%, de preferință sub 11%. Când cantitatea de AI₂O₃ este mai mică de 16%, cantitatea de MgO este, de preferință, între 5 și 11%. Cantitatea de FeO este în mod normal de 185 cel puțin 3% și, de preferință, special, sub 8%. Sunt adesea preferate cantități de 5...7% FeO. De preferință, suma CaO + MgO + FeO este 25 până la 40%. Compoziția include adesea TiO₂ într-o proporție de până la 3% sau 4%, de obicei până la 2%. Cantitatea de TiO₂este de obicei de cel puțin 0,2%, adesea de cel puțin 0,5 sau 1%. O mulțime de alte elemente pot fi prezente în compoziție în orice cantitate care nu modifică proprietățile dorite. 190 Exemple de alte elemente care pot fi incluse sunt P₂O₅, B₂O₃, BaO, ZrO₂, MnO, ZnO și V₂O₀.

Este adesea de dorit includerea P₂O₅ și/sau B₂O₃, de exemplu pentru a ajusta proprietățile topiturii sau solubilitatea. Cantitatea totală de P₂O₅ și B₂O₃ nu depășește în general 10%. Cantitatea de P₂O₅ este de obicei mai mare decât cantitatea de B₂O₃ și este de obicei de cel puțin 1% sau 2%. Adesea, B₂O₃ este absent. De preferință, există 1 până la 8%, de obicei 195 1 până la 5% P₂O₃ și 0 până la 5% B₂O₃ (adesea 1 până la 4% B₂O₃). Cantitatea totală din aceste diferite alte elemente este de obicei sub 15% și adesea, sub 10% sau 8%. Fiecare dintre aceste alte elemente prezente este în mod normal prezent într-o cantitate care nu depășește 2%, cu excepția P₂O₃ și/sau B₂O₃, care pot fi prezente în cantități mai mari, după cum s-a menționat mai sus. 200

Topitură poate avea caracteristici de cristalizare normale, dar când se dorește minimizarea cristalizării, aceasta se poate realiza incluzând magneziul într-o cantitate relativ mică de exemplu 2 până la 6% MgO. Când se dorește furnizarea de fibre cu rezistență

RO 118949 Β sporită la foc, se mărește cantitatea de FeO, care este, de preferință, de cel puțin 6%, de exemplu până la 8% sau mai mult, de exemplu 10%, iar MgO trebuie atunci să fie cel puțin 8%. Analiza elementară a compoziției trebuie să fie astfel, încât fibrele să aibă o viteză de dizolvare la pH 4,5 de cel puțin 25 și, de preferință, de cel puțin 40 nm pe zi. Este de dorit ca viteza de dizolvare să fie cât mai mare (în acord cu retenția de umiditate adecvată și cu proprietățile de rezistență la căldură), dar, în general, nu este necesar să fie peste 150 sau 100 nm pe zi și, în general, sub 80 nm pe zi. Deși o viteză mare de dizolvare a fibrelor la pH 7,5 a fost propusă ca fiind o proprietate de dorit, ca o indicație de presupusă biodegradabilitate, de fapt este adesea o proprietate nedorită întrucât indică o rezistență slabă în cazul expunerii la umiditate. Dizolvarea fibrelor în plămâni la pH 7,5 nu este exclusiv necesară pentru ca acestea să fie biodegradabile. De preferință, fibrele au o viteză de dizolvare în soluția Gambles la pH 7,5 de sub 25 și, de preferință, sub 15 nm pe zi. Viscozitatea compoziției la 1400°C este de obicei de cel puțin 12 sau 15 poise și este, de preferință, de cel puțin 18 poise, deși poate fi și, de exemplu, 60 poise, este, în general, sub 40 poise și, de preferință, nu depășește 30 poise. Când se dorește ca fibrele să aibă o bună rezistență la foc, compoziția este, de preferință, astfel aleasă, încât temperatura de sinterizare să fie de cel puțin 800°C și, de preferință, de cel puțin 1000°C. Temperatura în stare lichidă este de obicei de cel puțin 1200°C, dar adesea, de cel puțin 1240°C. Poate fi, de exemplu, 1400°C, dar de preferință nu depășește 1340°C. Un avantaj al utilizării topiturilor cu conținut moderat în aluminiu utilizate în invenție este acela că permite includerea în compoziție a materialelor ușor disponibile, având un conținut moderat în aluminiu ca: rocă, nisip și steril. Astfel, aceasta micșorează necesitatea utilizării de materiale scumpe, bogate în aluminiu ca bauxită sau caolin, și micșorează în același timp necesitatea utilizării de materiale scumpe cu conținut scăzut de aluminiu ca nisip silicios sau olivină, minereu de fier etc. Aceste materiale mai scumpe pot totuși fi utile dacă se dorește. Materiale tipice cu conținut mediu în aluminiu, ușor disponibile, care pot fi utilizate ca parte sau în totalitate pentru compoziții includ anortosit, fonolit și gabros.

Compoziția este în general formată prin amestecarea de cantități adecvate de roci naturale și materiale nisipoase ca anortosit, gabros, calcar, dolomit, diabaz, apatit, materiale conținând bor și deșeuri ca deșeuri de lână minerală, silicați de aluminiu, zgură, în special zguri conținând mult aluminiu (20...30%) ca zgură de oală, nisip de turnătorie, praf de filtru, și deșeuri bogate în alumină de la producerea materialelor refractare. Compoziția poate fi topită într-un cuptor încălzit cu gaz sau într-un cuptor electric sau într-un cuptor cupolă. Un avantaj al invenției este faptul că, respectiv, compoziția poate ușor avea o temperatură în stare lichidă destul de scăzută menținându-și în același timp o viscozitate adecvată la 1400°C, și aceasta micșorează cantitatea de energie necesară pentru formarea topiturii. Topitură poate fi transformată în fibre în mod convențional, de exemplu printr-un proces care utilizează cupe rotitoare sau printr-un procedeu cu rotor în cascadă. Fibrele obținute pot avea orice diametru și lungime de fibră. Viteza de dizolvare este determinată coform următorului mod de testare: 300 mg fibre sunt plasate în sticle de polietilenă conținând 500 ml soluție Gamble modificată (de exemplu cu agenți de complexare), ajustată la pH 7,5 sau respectiv 4,5. O dată pe zi este verificat pH-ul și dacă este necesar este ajustat cu ajutorul HCI. Testele sunt efectuate timp de o săptămână. Sticlele sunt menținute pe baie de apă la 37°C și agitate energic de două ori pe zi. Porțiuni de soluție sunt prelevate după una și patru zile pentru a fi analizate pentru Si pe un spectrofotometru Perkin-Elmer de Absorbție Atomică. Soluția Gamble modificată are următoarea compoziție:

g/i

MgCI₂.6H₂O	0,212
NaCI	7,120
CaCI₂-2H₂O	0,029
Na₂SO₄	0,079

RO 118949 Β

	g/i
Na₂HPO₄	0,148
NaHCO₃	1,950
(Na₂-tartrat)-2H₂O	0,180
(Na₃-citrat)-2H₂O	0,152
acid lactic 90%	0,156
glicină	0,118
piruvat de Na	0,172
formalină	1 ml

255

260

Distribuția diametreior fibrelor este determinată pentru fiecare probă prin măsurarea 265 diametrului pentru cel puțin 200 fibre individuale cu ajutorul metodei interceptării și a unui microscop electronic sau a unui microscop optic (mărire 1000 x). Citirile sunt utilizate pentru calcularea suprafeței specifice a probelor de fibre, luând în considerare densitatea fibrelor, în funcție de dizolvarea SiO₂ (dizolvarea rețelei) a fost calculată grosimea specifică dizolvată și a fost stabilită viteza de dizolvare (nm/zi). Calculele se bazează pe conținutul de SiO₂ din 270 fibre, suprafața specifică și cantitatea de Si dizolvată.

Temperatura de sintetizare este determinată astfel. O probă (5 x 5 x 7,5 cm) de vată minerală având compoziția fibrelor care urmează a fi testate este plasată într-un cuptor preîncălzit la 700°C. După 1,5 h de expunere se evaluează contracția și gradul de sintetizare a probei. Metoda este repetată de fiecare dată cu o probă proaspătă și o temperatură a cup- 275 torului cu 50°C mai mare decât temperatura anterioară până la temperatura maximă admisă de cuptor, la care nu se mai observă sintetizare sau o contracție excesivă a probei. în această aplicație, viscozitatea în poise la 1400°C este calculată conform lui Bottinga și Weill, American Journal of Science, voi. 272, mai 1972, pag.455 - 475.

Rezultatele obținute conform exemplelor de realizare sunt prezentate în tabelul care 280 urmează.

Se obțin compoziții prin amestecarea în proporții adecvate a materiilor prime conform tabelului și fiecare a fost topită într-un cuptor cu creuzet și a fost transformată în fibre prin tehnica de filare în cascadă. Au fost determinate viscozitatea topiturilor și solubilitatea fiecăreia. Analizele compozițiilor și proprietățile lor sunt prezentate în tabelul de mai jos. în inven- 285 ție oricare dintre compozițiile A până la X sunt considerate adecvate și sunt alese pentru fabricarea ulterioară a produselor MMVF considerate ca având solubilitate biologică bună. Sunt preferate acele produse care au o viscozitate de peste 20 și o solubilitate la pH 4,5 de peste 30. Produsul 1 este similar lânii de zgură comerciale și are o viscozitate scăzută. Produsul 2 este bogat în aluminiu, dar proporțiile tuturor componenților sunt astfel alese, încât 290 viscozitatea topiturii este prea mare pentru o agitare convenabilă. Produsul 3 este similar unui azbest obișnuit cu proprietățile unui produs normal bun dar are o viteză mică de dizolvare la pH 4,5. în consecință produsele 1,2 și 3 nu sunt selectate pentru utilizarea la fabricarea produselor din fibre MMV biologic solubile.

Fibrele selectate pot fi obținute în oricare dintre formele convenționale pentru fibre 295 MMV. Astfel, pot fi obținute ca produs constând din fibre independente, nelegate. în mod obișnuit, ele sunt furnizate cu un agent de legare, convențional. în general, produsul este consolidat sub formă de placă, foaie sau un articol cu altă formă.

Produsele conform invenției pot fi destinate oricăruia dintre scopurile obișnuite ale fibrelor MMV, de exemplu formării plăcilor, foilor, tuburilor sau altor produse care pot servi 300 ca izolație termică, izolație împotriva focului și protecție sau reducere și reglare a zgomotului, sau în forme adecvate pentru utilizarea ca medii de cultură horticole, sau ca fibre libere pentru armarea cimentului, plasticului sau a altor produse sau ca filtru.

RO 118949 Β

Temp. sinterizare °C

o o 00 Λ

o o CO Λ

CD CD CD Λ

o o 00 Λ

O O 00 Λ

CD O OO Λ

CD O 00 Λ

o o 00 Λ

o o co Λ

o o 00 Λ

O O 00 Λ

CD O O Λ

CD CD CD Λ

o o o 1— Λ

o o o τ— Λ

o CD CD T— Λ

Viteza dizolvare pH 7,5 (st)nm/zi

00 co

io st

CD co LO

CM st CD

CD LO

O

CD CM

CO oo co

st

CM LO CO

Ί^- T”

σ>

cd CO

CD UD St

CD io

LO CD

T“ s

Viteza dizolvare pH 7,5 (st) nm/zi

ID cd

CD co

st

en O o CM

CD LO

00 Sf

O CO

00 LO

CD CD

CD cm

LO

σ> co

1

CD st

CM o T^-

T“

„ Φ o W <Λ o > o m· Q.T-

cm CM

Tt CD r·

w

00 cm CM

1” CM

st CO

io CM

OO o co

O st st

CO o' CO

00 o co

Ol CM

00 cd co

00 σ>

o m T“

st cd 1“

E ZJ ω

o o o T—

CD o O T“

o o o 1“

O O O t—

CD CD O I^-

O o CD T”

o o o v—

o o o T“

o o' o T—

O o o T^-

O o o T—¹

o o o T—

CD cd CD T“

o cd CD T““

o o CD

CD cd CD r-

o o o T-

02 CD

l^- V^-

CO o

CO CD

CD o

00 CD

st o

o'

o

LO o

o

00 cd

co o

St cd

co cd

00 o

Qi^o (0 o- Z

CO CD

O T

o

CM T^-

CM l^-

O t—

χφ o

cq

LO cm

-t co

co co

C0 T”

CM o

CO o

CD cd

st

tq Ί^-

MgO %

CD IO

00 o n—

co LO

CO Ί”

lo 1“

CD LO

co o Ί^-

cd

o>

LO σ>

co cd

cd

00 oo

IO

co cd

o

CD T“

1 CaO %

st IO CM

rs Ί^-

CD st CM

st T^-

co CD l^-

st CM

CD co'

st cd

LO cd T~

O T“

io cd 1—

Y— OJ

CD LO 1“

LO T“

CD LO 1“

00 LO CD cm T“

CM LO T” UD O cm

CD co

CD st

O co

CO

O io

St co'

co

st LO

co LO

co co

CM IO

CM co

CO o

00 oo

T o 1“

CM g*

00 1—

0) T

T“

00 T”

CD Ί^-

L0_

00 o

CD co

iq 1““

IO o

CD_

C0 1”

CM T”

cd

CD T“·

O) cd

co o se <

o 00' CM

co co CM

o io CM

st CM

O o CM

00 cd l^-

st σί T~

OO oo 1“

CO T—

CD oo T~

co 1—

co_ st CM

St o CM

CM CO CM

CD cd

c0 oo 1“

OM cm CM

CM ω

LO St CO

CM~ CD CO

CO co co

co CO

CM C0

CM co st

st

N co st

CD IO st

CD cd st

st St

CD cd CO

00 co st

CD cm st

co st

O0 co

O o St

Tipuri fibră

<

co

o

Q

LU

LL

0

r

—

^—)

z

—1

5

z

O

ÎL

0

LO co m om cm coco co coco

RO 118949 Β

Temp. sinterizare °C	o o o T“ Λ	o o o Λ	o o Λ	o o 00 Λ	o o o Λ	O O o Λ	O o o vΛ	o o Λ	o o o	>1000
Viteza dizolvare pH 7,5 (st)nm/zi	T“ 00 Tt	CD ω	CO O) IO	o_ co st	CD T~ CM	O C0 co	σ> cm co	V Ί^-	co CD LO	o co
Viteza dizolvare pH 7,5 (st) nm/zi	co”	00 T^-	ld T“	CM IO	CO	IO CD	r-	CD co T“	a>	o CM
Vis l poise 1400	<x> cd co	cd LO CM	CM. LO	CM CD CM	C0 LO CM	CM O CM	i— CM	CM CD	o o' o l^-	co CM
co E ω	o θ' o	O o O 1“	o o o 1“	O O O	O o O	O o o	O o o T-	O O O	o o o T—	O o o 1“
O X o	cd o	CD O	LD 1—	o Ί^-	co o	CD θ'	CO o	^ω„ o	o	co T”
01 CO o' 2	o cd	T—	o	CO CD	CM IO	sfco	IO	o	co_ o	CD cm
MgO %	cm	00	CM LO	θ' l^-	CD CD	CD	co CD	st σί	T— 0J	sf cd'
CaO %	co LO~ T-	co o” CM	C0 Tt co	10 CM	00 CD Ί—	O o CM	T- Od	CD CD CO	LD 1—	Ί^- Ί^-
φ LL	CO LO	Ιθ“	IO O	CO CO	st CD	00	00 io	st o	co	’T CD
cu	Φ	1“ T—	o	CD T“	v-	T-	T^-	co o	1“	O co
ai₂o₃%	LD l^-	IO Ί^-	o Ί^-	T“ CD l^-	CO co' T^-	co' F-	CD t—	oo 00	00 cm co	CM CD T—
0d Q 3? ω	set io st	CO io st	CO st	co	CD CM sT	CD co CO	LO cm st	oi	o> co	CD ω
Tipuri fibră	CC	ω	1-	z>	>	§	X	t—	CM	co

Claims

1. Procedeu de obținere a unui articol fasonat constituit din fibre vitroase sintetice, legate, cuprinzând formarea uneia sau mai multor compoziții de topituri minerale și formarea de fibre din fiecare topitură, caracterizat prin aceea că se determină viscozitatea topiturii și viteza de dizolvare a fibrelor pentru fiecare compoziție, la un pH situat între 4 și 5 sau în mediul celulelor macrofage din lichidul pulmonar, se selectează pe baza acestei determinări o compoziție care are la temperatura de 1400°C o viscozitate de 10...70 poise pentru furnizarea de fibre care au o viteză de dizolvare de cel puțin 20 nm/zi calculată la pH de 4,5, compoziția selectată conținând în procente în greutate 32...48% SiO₂, 16...28% Ai₂O₃, 10...30% CaO, 2...20% MgO, 2...15% FeO, până la 12% Na₂O și K₂O, până la 6% TiO₂ șt până la 15% alte elemente, iar, în final, se obțin fibre vitroase din compoziția selectată, care se susțin cu un agent liant și fibrele legate se consolidează într-un articol fasonat.

2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, în compoziția selectată, conținutul de MgO este peste 5...20%.

3. Procedeu conform revendicărilor 1 și 2, caracterizat prin aceea că, în compoziția selectată, cantitatea de Fe măsurată ca FeO este până la 10%.

4. Procedeu conform revendicărilor 1 ...3, caracterizat prin aceea că, în compoziția selectată, cantitatea de Fe măsurată ca FeO, este de cel puțin 5%, dar sub 10%.

5. Procedeu conform revendicărilor 1...4, caracterizat prin aceea că, respectiv, compoziția selectată are o viscozitate de cel puțin 12 poise la temperatura de 1400°C.

6. Procedeu conform revendicărilor 1...5, caracterizat prin aceea că, respectiv, compoziția selectată are o viscozitate de 15...40 poise la temperatura de 1400°C.

7. Procedeu conform revendicărilor 1...6, caracterizat prin aceea că, fibrele au o viteză de dizolvare la un pH de 7,5 sub 15 nm/zi.

8. Procedeu conform revendicărilor 1...7, caracterizat prin aceea că, fibrele au o temperatură de sinterizare de cel puțin 800°C.

9. Procedeu, conform revendicărilor 1 ...8, caracterizat prin aceea că, în compoziția selectată, conținutul de Al_aO₃ este de 18...30%, SiO₂ și AI₂O₃ este de 60...75%, FeO este de 2...12%, Na₂O și K₂O este de până la 7%, TiO₂ este de până la 4%, iar până la 8% reprezintă alte elemente.

10. Procedeu conform revendicărilor 1...9, caracterizat prin aceea că, respectiv, compoziția selectată conține în procente în greutate 32...48% SiO₂,12...18% AI₂O₃,10...30% CaO, 2...20% MgO, 2...15% FeO, 6...12% Na₂O și K₂O, până la 4% TiO₂ și până la 8% alte elemente, are o viscozitate la temperatura de 1400°C de 10...70 poise, iar fibrele sintetice au o viteză de dizolvare de cel puțin 20 nm/zi la un pH de 4,5 și o temperatură de sinterizare de cel puțin 800°C.

11. Procedeu conform revendicărilor 1...10, caracterizat prin aceea că, în compoziția selectată, conținutul în procente în greutate de Na₂O și K₂O este de 5...10%.