SK280187B6

SK280187B6 - Minerálne vlákno, ktoré sa rozkladá v prítomnosti

Info

Publication number: SK280187B6
Application number: SK1625-91A
Authority: SK
Inventors: Sylvie Thelohan; Alain Demeringo; Hans Furtak; Wolfgang Holstein
Original assignee: Isover Saint - Gobain
Priority date: 1990-06-01
Filing date: 1991-05-30
Publication date: 1999-09-10
Also published as: BR9102232A; SI9110957A; AU642493B2; FI912634A; JP3121374B2; NZ238315A; AU7731891A; DE69108981T2; NO912090L; ZA914026B; HRP940812A2; HU911833D0; JPH04228455A; CN1035937C; FR2662688B1; HU212280B; CN1059135A; FI912634A0; PT97824B; IE911846A1

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka minerálnych vláken, hlavne minerálnych vláken, ktorých zloženie je také, že sa rozkladajú v kontakte s fyziologickým médiom, a ďalej použitia týchto minerálnych vláken na prípravu produktov s tepelnou a/alebo zvukovou izolačnou schopnosťou.

Doterajší stav techniky

Všeobecne je známe, že budovy sa často izolujú, a to z toho dôvodu, aby sa dosiahla tak tepelná, ako aj zvuková izolácia, pričom sa používajú produkty v podstate pozostávajúce z minerálnej vlny, ako je napríklad sklená vlna. Miesta, ktoré je potrebné izolovať, sú často takého charakteru, že pracovníci, ktorí vykonávajú túto izoláciu, musia tieto produkty rezať na mieste použitia. Nutnosť takto spracovávať vlákna vedie k tomu, že sa tieto vlákna lámu a prípadne sa rozptyľujú do okolitého prostredia. Týmto spôsobom dochádza k tomu, že môžu byť tieto vlákna náhodne vdychované.

I keď škodlivosť vdychovania týchto vláken nebola výslovne preukázaná, bolo by iste potrebné nájsť taký produkt, ktorý sa rozpúšťa vo fyziologickom médiu, a tým uistiť prípadných užívateľov o absolútnej zdravotnej neškodnosti týchto vláken.

Podstata vynálezu

Cieľom uvedeného vynálezu je nájsť také minerálne vlákna, ktorých zloženie vyhovuje požiadavkám na rýchly rozklad v prítomnosti fyziologického média.

Predovšetkým je cieľom uvedeného vynálezu nájsť také vlákna, ktoré je možné získať bežnými priemyselnými technologickými metódami a zariadenia na externé odstreďovanie.

Tieto technologické postupy sa používajú na prípravu vláken zo skiel, získaných roztavením takých surovín, ako je napríklad vysokopecná troska alebo čadič. Niektoré z týchto technologických postupov sú známe ako voľné odstreďovanie spočívajúce v liatí tenkého prúdu roztaveného skla na obvodový pás odstredivého kotúča, rotujúceho vysokou rýchlosťou okolo hriadeľa, kolmého na smer prívodu tenkého prúdu skloviny. Účinkom odstredivej sily sa určité množstvo skla prevedie na vlákna, pričom zvyšok sa vedie na ďalší kotúč, na ktorom sa vykonáva rovnaký postup, pričom v dráhe postupu skloviny môžu byť zaradené tri alebo štyri takéto kotúče.

Podstata minerálneho vlákna, ktoré sa rozkladá v prítomnosti fyziologického média, spočíva podľa uvedeného vynálezu v tom, že okrem nečistôt, ktorých celkový obsah je maximálne 3 % hmotn., obsahuje nasledujúce zložky: oxid kremičitý SiO₂oxid hlinitý A1₂O₃oxid vápenatý· CaO oxid horečnatý MgO oxid fosforečný P₂O₅celkový’ obsah železa vyjadrený ako oxid železitý Fe₂O₃ pričom celkový obsah oxidu sodného Na₂O a oxidu draselného K₂O je menší ako 7 % hmotn., a množstvo oxidu vápenatého CaO + oxidu horečnatého MgO + oxidu železitého Fe₂O₃ je väčšie ako 25 % hmotn.

% až 58 % hmotn., % až 14 % hmotn., % až 40 % hmotn., % až 16 % hmotn., % až 10 % hmotn., až 15 % hmotn.,

Vo výhodnom vyhotovení podľa vynálezu je množstvo oxidu kremičitého SiO₂ a oxidu hlinitého A1₂O₃ väčšie ako 50 % hmotn.

Podľa d alšieho výhodného vyhotovenia podľa vynálezu je množstvo oxidu vápenatého CaO a oxidu horečnatého MgO menšie ako 40 % hmotn.

Podľa vynálezu je ďalej výhodné také vlákno, ktoré ob sahuje nasledujúce zložky: oxid kremičitý SiO₂oxid hlinitý A1₂O₃oxid vápenatý CaO oxid horečnatý MgO oxid železitý Fe₂O₃oxid fosforečný P₂O₅oxid sodný Na₂O + + oxid draselný K₂O pričom obsah nečistôt je maximálne % až 57 % hmotn., % až 6 % hmotn., % až 30 % hmotn., % až 16 % hmotn.,

0,1 % až 4% hmotn., % až 7 % hmotn.,

0,1 % až 5 % hmotn., % hmotn.

Okrem toho je podľa vynálezu výhodné také vlákno ktoré obsahuje nasledujúce zložkv:

oxid kremičitý SiO₂oxid hlinitý A1₂O₃oxid vápenatý CaO oxid horečnatý MgO oxid železitý Fe₂O₃oxid fosforečný P₂O₅oxid sodný Na₂O + + oxid draselný K₂O pričom obsah nečistôt je maximálne % až 50 % hmotn., % až 13 % hmotn., % až 30 % hmotn., % až 16 % hmotn., až 4 % hmotn., % až 9 % hmotn.,

0,1 % až 5 % hmotn., % hmotn.

Do rozsahu predmetného vynálezu rovnako patrí použitie minerálnych vláken uvedených typov na prípravu produktu s tepelnou a/alebo zvukovou izolačnou schopnosťou.

Cieľ predmetného vynálezu sa dosiahol modifikáciou známych zložení skiel používaných na technologické postupy voľného odstreďovania. Na základe zloženia tohto typu, kedy minerálne vlákno v podstate obsahuje oxid kremičitý, oxid hlinitý a oxidy kovov alkalických zemín, sa podľa uvedeného vynálezu zistilo, že prídavok oxidu fosforečného umožňuje získať sklá vo vláknitej forme, ktoré sa rýchlo rozkladajú vo fyziologickom prostredí.

Sklá podľa tohto vynálezu majú ďalej také vlastnosti, ktoré pokiaľ sa týka niektorých z nich, sú podobné vlastnostiam známych skiel. Tieto sklá teda sa môžu previesť na vlákna s použitím bežných priemyselne používaných odstredivých kotúčov.

Definované zloženie skla možno dosiahnuť prípravou z čistých zložiek, ale zvyčajne sa tieto kompozície získajú roztavením zmesi zosklovateľných surovín, pripadne obsahujúcich ďalšie oxidy, ako je oxid titánu a oxid mangánu, ktoré sa však pokladajú za nečistoty pri tomto riešení podľa predmetného vynálezu. Celkový obsah týchto znečisťujúcich zložiek je maximálne 3 % hmotn.

Aby bolo možné tieto kompozície použiť na spracovanie metódou externého odstreďovania, musia mať tieto kompozície podľa vynálezu zodpovedajúcu výhodnú viskozitu pri relatívne nízkej teplote. Tento faktor závisí v značnej miere od celkového obsahu oxidu kremičitého a oxidu hlinitého. V rozsahu uvedeného vynálezu je množstvo týchto oxidov zvyčajne minimálne 50 % hmotn.

Okrem toho je potrebné uviesť, že výroba vláken závisí od schopnosti skla vyvíjať vo väčšej alebo menšej miere vo svojej hmote kryštály. Tento jav, známy ako odsklenenie, je charakterizovaný niekoľkými teplotami, to znamená teplotou, pri ktorej je rýchlosť rastu kryštálov maximálna a teplotou, pri ktorej je rýchlosť rastu nulová (likvidus).

V zásade sa tento jav intenzifikuje vo väčšej alebo menšej miere v závislosti od celkového množstva oxidov alkalických zemín. V rozsahu uvedeného vynálezu je množstvo týchto oxidov menšie ako približne 40 % hmotn.

Kvôli zaisteniu dostatočnej tepelnej odolnosti týchto vláken podľa uvedeného vynálezu je žiaduce, aby celkový obsah oxidu vápenatého CaO + oxidu horečnatého MgO + + oxidu železitého Fe₂O₃ bol väčší ako 25 % hmotn.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Minerálne vlákno, ktoré sa rozkladá v prítomnosti fyziologického média, podľa uvedeného vynálezu a jeho použitie bude v ďalšom bližšie vysvetlené s pomocou konkrétnych príkladov vyhotovenia, ktoré sú však iba ilustratívne a nijako neobmedzujú rozsah tohto vynálezu.

Meranie stupňa rozkladu vo fyziologickom médiu sa vykonávalo s vláknami, ktorých priemer je konštantný a meria približne 10 pm.

Tieto vlákna boli ponorené do roztoku, ktorý simuluje

mimobunkovú tekutinu, ktorej zloženie jc nasledujúce (ob-
sah v g/1): MgCl,. 6 H₂O NaCI	0,212 6,415
Na₂HPO₄	0,148
Na₂SO₄.2 H₂O	0,179
CaCl₂.4 H₂O	0,318
NaHCO₃	2,703
(Na₂ vínan). 2 H₂O	0,180
(Na₃ citronan). 5,5 H₂O	0,186
Na mliečnan	0,175
Na pyrohroznan	0,172
glycín	0,118.

Skúšobné podmienky zvolené na určenie stupňa rozkladu sklenených vláken v uvedenom roztoku boli nasledujúce: 200 mg vláken bolo uložených medzi 2 dierované kotúče oddelené od seba kruhovým prstencom. Tieto dva kotúče s priemerom 4,3 cm boli pokryté polykarbonátovým filtrom. Táto zostava vytvárala kyvetu, ktorou cirkuloval uvedený roztok, ktorého prietok bol regulovaný peristaltickým čerpadlom. Tento prietok bol 40 ml/'deň, pričom Čas trvania tohto testu bol 20 dní. Kyveta a banka obsahujúca atakujúci roztok boli udržiavané pri teplote 37 °C. Po prechode kyvetou bol atakujúci roztok zhromaždený vo fľašiach s cieľom následne vy konať analýzu.

Množstvo rozpusteného oxidu kremičitého sa meralo chemickou analýzou, pričom hmotnosť rozpusteného oxidu kremičitého vo vzťahu k hmotnosti oxidu kremičitého pôvodne prítomného vo vlákne, vyjadrené ako percentuálna hodnota, poskytovalo dobrý indikátor schopnosti testovaného vlákna sa rozkladať vo fyziologickom prostredí.

Testové zloženie a získané výsledky sú uvedené v nasledujúcich tabuľkách č. 1 a 2.

V tabuľke č. 1 je uvedené zloženie vláken podľa vynálezu (pozri sklá č. 2, 5, 7 a 8), pričom dve zloženia skiel (pozri sklá č. 3 a 6) predstavujú porovnávacie vyhotovenie odlišujúce sa iba nižším obsahom oxidu fosforečného v porovnaní s predmetným vynálezom a dve zloženia skiel (pozri sklá č. 1 a 4) predstavujú porovnávacie sklá.

Prítomnosť oxidu fosforečného v kompozíciách podľa vynálezu má vždy za následok zvýšenie podielu rozpusteného oxidu kremičitého, ktorý je obsiahnutý vo vláknach získaných z týchto kompozícií, v atakujúcom roztoku v porovnaní s vláknami, ktorých zloženie obsahuje určitý malý podiel fosforu, ak je vôbec tento fosfor obsiahnutý.

V tabuľke 2 sú uvedené výsledky niektorých testov pri aplikovaní týchto uvedených zistení.

Z porovnania skiel č. 1 a 3 na jednej strane a skiel č. 4 a 6 na druhej strane vyplýva, že účinok zníženia obsahu oxidu hlinitého a nahradenie tohto podielu oxidom kremičitým vyvolá badateľné zvýšenie stupňa rozkladu testovaných vláken.

Z porovnania skiel č. 2 a 3 a skiel č. 5 a 6 vyplýva, že pri sklách, ktorých stupeň rozkladu je badateľný, náhrada oxidu kremičitého oxidom fosforečným vyvolá poznateľné zvýšenie stupňa rozkladu pri takto testovaných vláknach.

Vplyv oxidu fosforečného na stupeň rozkladu vláken je stále ešte významný pri sklách s vysokým obsahom oxidu hlinitého, ako je to zrejmé pri sklách č. 4 a 7.

Fosfor sa dodáva do zosklovateľnej kompozície napríklad vo forme fosforečnanu dvojsodného alebo fosforečnanu vápenatého. Ak jc podiel vpraveného fosforečnanu do zosklovateľnej kompozície relatívne veľký, môže byť jeho tavenie niekedy ťažké. Preto je obsah oxidu fosforečného v kompozícii menší alebo rovnajúci sa 10 % hmotnostným.

Kompozície podľa vynálezu, ktoré majú tak viskozitné charakteristiky, ako odsklievacie vlastnosti vhodné pre proces ťahania vláken externým odstreďovaním a vo vláknitom stave majú vysoký stupeň rozkladu vo fyziologickom médiu, obsahujú menej ako 7 % hmotn. alkalických oxidov.

Minerálne vlákna podľa uvedeného vynálezu uvedené v tabuľke č. 1 sú všetky odolné proti teplotám asi 700 °C. Podľa vynálezu sa zistilo, že bloky vzoriek týchto vláken (s hustotou 100 kg/m³) zahrievané v peci počas 30 minút vykazovali priehyb menší ako 10 % pri teplote 700 °C.

Sklá podľa vynálezu je možné previesť na vlákna pomocou známych externých odstreďovacích zariadení, ako sú napríklad technologické zariadenia opísané v patente Spojených štátov amerických č. A-2 663 051, v európskom patente EP-A-0 167 508 alebo vo francúzskom patente A-2 609 708.

Vlákna pripravené týmto spôsobom majú výbornú kvalitu pre získanie vláknitých produktov vhodných pre najrôznejšie aplikácie. Napríklad je možné uviesť, že vlákna podľa vynálezu je možné výhodne použiť vo forme geometricky ľahko upraviteľných panelov spevnených polymerizačným spojivom alebo vo forme trubkových produktov na izoláciu potrubia. Vlákna podľa vynálezu sa môžu rovnako použiť vo forme rohoži upravených na lepenke alebo na kovových mrežiach, vo forme pásu alebo dokonca vo forme objemových blokov pre výplne.

Tabuľka č. 1

Kompozícia skiel (zloženie v % hmotn.)

Zložky	Sklo č. 1	Sklo δ. 2	Sklo č. 3	Sklo i 4
SiO₂	47,1	49,9	56,4	45,7
FejOj	12,9	12,9	12,9	2,1
AIjO₃	13,8	4.5	4,5	11.5
CaO	10,3	10,3	10,3	29,5
MgO	9.1	9,1	9,1	7,4
Na₂O	2,7	2.7	2,7	1.4
KaO	1.2	1.2	1.2	1.3
PzO_s	0,3	6,5	0.5	0,1
nečistoty	2.6	2,9	2.6	1.0

SK 280187 Β6

Zložky	Sklo č 5	Sklo č. 6	Sklo Č. 7	Sklo č. 8
SiOj	4»,7	52,7	397	44,9
F62O3	2,1	2.1	2,1	9.0
AljOj	4,5	4.5	11,5	4,5
CaO	29,5	29,5	29,5	28,5
MgO	7,4	7,4	7.4	7,4
NajO	1,4	1,4	1,4	1,4
KjO	1,3	1.3	1,3	1.3
PzOj	3,0	0.5	6,0	30
nečistoty	1,1	0,9	1.1	0,7

Tabuľka č. 2 % až 16 % hmotn., až 4 % hmotn., % až 9 % hmotn.,

OJ % až 5 % hmotn.

oxid horečnatý MgO oxid železitý Fe₂O₃ oxid fosforečný P₂O₅ oxid sodný Na₂O + + oxid draselný K₂O

6. Použitie minerálnych vláken podľa nárokov 1 až 5 na prípravu produktu s tepelnou a/alebo zvukovou izolačnou schopnosťou.

Koniec dokumentu

Chemická odolnosť vo fyziologickom médiu; množstvo rozpusteného oxidu kremičitého SiO₂ v % hmotn.

Čas trvania skúšky	Sklo č 1	Sklo č. 2	Sklo č. 3	Sklo č. 4
20 dni	0,7	5,1	2,5	0.9

čas trvania skúšky	Sklo č. 5	Sklo č. 6	Sklo Č. 7	Sklo č. 8
20 dní	11.4	5.2	2.6	5,3

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Minerálne vlákno, ktoré sa rozkladá v prítomnosti fyziologického média, vyznačujúce sa tým, že okrem nečistôt, ktorých celkový obsah je maximálne 3 % hmotnosti, obsahuje nasledujúce zložky:

oxid kremičitý SiO₂oxid hlinitý A1₂O₃oxid vápenatý CaO oxid horečnatý MgO oxid fosforečný P₂O₅celkový obsah železa

37 % až 58 % hmotn.,

3 %až 14% hmotn.,

7 % až 40 % hmotn.,

4 % až 16 % hmotn.,

1 %až 10% hmotn., vyjadrený ako oxid železitý

Fe₂O₃ až 15 % hmotn., pričom celkový obsah oxidu sodného Na₂O a oxidu draselného K₂O je menší ako 7 % hmotn., a množstvo oxidu vápenatého CaO + oxidu horečnatého MgO + oxidu železitého Fe₂O₃ je väčšie ako 25 % hmotn.

2. Minerálne vlákno podľa nároku 1,vyznačujúce sa tým, že množstvo oxidu kremičitého SiO₂a oxidu hlinitého A1₂O₃ je väčšie ako 50 % hmotn.

3. Minerálne vlákno podľa niektorého z nárokov 1 alebo 2, vyznačujúce sa tým, že množstvo oxidu vápenatého CaO a oxidu horečnatého MgO je menšie ako 40 % hmotn.

4. Minerálne vlákno podľa niektorého z nárokov 1 až 3, vyznačujúce sa tým, že obsahuje: oxid kremičitý SiO₂ 45 % až 57 % hmotn., oxid hlinitý A1₂O₃ 3 % až 6 % hmotn., oxid vápenatý CaO 20 % až 30 % hmotn., oxid horečnatý MgO 6 % až 16 % hmotn., oxid železitý Fe₂O₃ 0,1 % až 4 % hmotn., oxid fosforečný P₂O₅ 1 % až 7 % hmotn., oxid sodný Na₂O + + oxid draselný K₂O 0,1 % až 5 % hmotn.

5. Minerálne vlákno podľa niektorého z nárokov 1 až 3, vyznačujúce oxid kremičitý SiO₂oxid hlinitý A1₂O₃oxid vápenatý CaO