UA77653C2

UA77653C2 - Мінеральна вата та спосіб її одержання

Info

Publication number: UA77653C2
Application number: UA2002107937A
Authority: UA
Inventors: Жан-Люк Бернар; Серж Вінєсу; Патріс Лєєд
Original assignee: Сен-Гобен Ізовєр; Сен-Гобен Изовер
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2007-01-15
Also published as: CA2403014A1; ATE284369T1; NZ520973A; EA200200985A1; EA004869B1; NO20024362L; CA2403014C; KR20020087407A; EP1265821B1; AU4426601A; CZ298076B6; US6897173B2; KR100765309B1; NO333900B1; JP2003527287A; IS6513A; ES2234826T3; EP1265821A1; PT1265821E; NO20024362D0

Abstract

Винахід належить до мінеральної вати, здатної розчинятися у фізіологічному середовищі, яка складається з волокн, що містять наступні компоненти, мас. %: SiO2 35-60, Аl2О3 12-27, CaO до 35, МgО до 30, Na2O до 17, K2O до 17, R2O (Na2O+K2O) 10-17, Р2O5 до 5, Fе2О3 до 20, В2O3 до 8, TiO2 до 3, а також включає сполуку фосфору, у якій вміст фосфору, виражений у вигляді P2O5, змінюється від 0,2 до 5 % від загальної маси волокон, яка при температурі вище 100°С здатна реагувати з волокнами з утворенням покриття на поверхні волокон.

Description

знаходиться в межах 15905 х Сас «х 25965 і 095 « МОДО

ЗІ» 39-55 - 190.

А269Оз3 16-25 18. Мінеральна вата за будь-яким з пп. 1-15, яка

СаО 3-35 відрізняється тим, що вміст вапна й оксиду маг- пев) до 15 нію у волокнах знаходиться в межах 595 х Сао «

МагО до 15 15965 і 595 х МДО « 10965. 6) до 15 19. Мінеральна вата за п.18, яка відрізняється

ВгО (МагО-КгО) 13-17 тим, що вміст вапна й оксиду магнію у волокнах

Р2О5 до 5 знаходиться в межах 595 х Сас « 1095 і 595 х МДО

ЕегОз до 15 - 1095.

ВгОз до 8 20. Мінеральна вата за одним з попередніх пунк-

ТО» до 3. тів, яка відрізняється тим, що волокна мають 6. Мінеральна вата за п. 5, яка відрізняється тим, швидкість розчинення щонайменше 30 нг/см? за що складається з волокон, які містять наступні годину, вимірювану при рН 4,5. компоненти, мас. 90: 21. Мінеральна вата за одним з попередніх пунк- 5іО» 40-52 тів, яка відрізняється тим, що скло, яке відпові-

А269Оз3 17-22 дає волокну, можна піддавати волокноутворенню

Сао 10-25 шляхом внутрішнього центрифугування. пев) до 10 22. Мінеральна вата за одним з попередніх пунк-

МагО 6-2 тів, яка відрізняється тим, що покриття, яке фор-

КО 6-12 мується на поверхні волокон мінеральної вати, по

ВгО (МагО-КгО) 13-17 суті складається з фосфату лужноземельного ме-

Рг2О5 до2 талу.

ЕегОз до 15 23. Мінеральна вата за пунктом 22, яка відрізня-

ВгОз до 4 ється тим, що фосфат лужноземельного металу є

ТО» до 3. фосфатом кальцію. 7. Мінеральна вата за будь-яким з пп. 1-3, яка від- 24. Мінеральна вата за одним з попередніх пунк- різняється тим, що має вміст лугу го тів, яка відрізняється тим, що сполука фосфору, (МагО--К2О) у волокнах у межах 13,090 хх 20 х здатна взаємодіяти з волокнами, є сполукою, що 1596. розкладається при температурі вище 100"С, виді- 8. Мінеральна вата за п. 7, яка відрізняється тим, ляючи фосфорну кислоту чи фосфорний ангідрид. що має вміст лугу К2О (МагО--К2О) у волокнах у 25. Мінеральна вата за пунктом 24, яка відрізня- межах 13,390 х К2О « 14,590. ється тим, що сполуки фосфору вибирають з: фо- 9. Мінеральна вата за одним з попередніх пунктів, сфатів амонію, фосфорної кислоти і гідрофосфатів яка відрізняється тим, що має вміст заліза ГегОз амонію. у волокнах (загальне залізо) у межах 095 « Бег2Оз х 26. Спосіб одержання мінеральної вати, який від-

Бор. різняється тим, що волокна утворюють з розпла- 10. Мінеральна вата за п. 9, яка відрізняється влених оксидів, при наступному їх співвідношенні, тим, що має вміст заліза РегОз у волокнах (зага- мас. 90: льне залізо) у межах 0,595 х БегОз х 2,590. ЗІ» 35-60 11. Мінеральна вата за будь-яким з пп. 1-4, яка Аг25 Оз 12-27 відрізняється тим, що має вміст заліза РГегОз у СаО до 35 волокнах (загальне залізо) у межах 595 х Бег2Оз « ПеїФ) до 30 1595. МагО до 17 12. Мінеральна вата за п. 11, яка відрізняється 6) до 17 тим, що має вміст заліза ГегОз у волокнах (зага- ВгО (МагО-КгО) 10-17 льне залізо) у межах 595 х Бег2Оз х 890. Р2О5 до 5 13. Мінеральна вата за одним з попередніх пунк- ЕегОз до 20 тів, яка відрізняється тим, що склад композицій ВгОз до 8 відповідно до винаходу задовольняє співвідно- ТО» до 3, шенню: (МагожК2гО)/АІ2Оз 2 0,5. і потім, за допомогою розпилення чи просочення 14. Мінеральна вата за одним з попередніх пунк- розчином, наносять сполуку фосфору, здатну вза- тів, яка відрізняється тим, що склад композицій ємодіяти з волокнами, з одержанням покриття на відповідно до винаходу задовольняє співвідно- поверхні волокон. шенню: (МагожК2гО)/АІ2Оз 2 0,6. 27. Спосіб одержання мінеральної вати, який від- 15. Мінеральна вата за п. 14, яка відрізняється різняється тим, що волокна утворюють з розпла- тим, що склад композицій відповідно до винаходу влених оксидів, при наступному їх співвідношенні, задовольняє співвідношенню: (МагОжКгО)АгОз 2 мас. 90: 0,7. ЗІ» 39-55 16. Мінеральна вата за одним з попередніх пунк- А269Оз 16-25 тів, яка відрізняється тим, що вміст вапна й окси- Сао 3-25 ду магнію у волокнах знаходиться в межах 1095 « ПеїФ) до 15

Сао х 25965 і 095 « МО х 590. МагО 6-12 17. Мінеральна вата за п. 16, яка відрізняється 6) 3-12 тим, що вміст вапна й оксиду магнію у волокнах ВгО (МагО-КгО) 12-17

Р2О5 до2

ЕегОз до 20 ємодіяти з волокнами, з одержанням покриття на

ВгОз до 4 поверхні волокон.

ТО» до 3, 28. Застосування мінеральної вати за одним з пун- і потім, за допомогою розпилення чи просочення ктів 1-25 у вогнестійких будівельних конструкціях. розчином, наносять сполуку фосфору, здатну вза-

Даний винахід належить до області штучної з хімічною природою матеріалу, а саме, низька мінеральної вати. Більш конкретно, винахід відно- вартість реагентів і стійкість при високій темпера- ситься до мінеральної вати, призначеної для ви- турі. робництва термічних та/або акустичних ізолюва- Отже, в даний час існують два можливих шля- льних матеріалів чи субстратів для культур хи волокноутворення азбесту, причому вибір того гідропоніки. Зокрема, винахід відноситься до тер- чи іншого шляху залежить від ряду критеріїв, що мічно стабільних мінеральних ват, призначених включають необхідний рівень якості для передба- для використання в тих областях, де має значення чуваного застосування і рівень промислової та здатність витримувати термічний вплив. економічний здійснюваності.

Ці мінеральні вати можуть відігравати важливу В останні роки до цих критеріїв додана здат- роль у вогнестійкості будівельних систем, в які ність до біологічного розкладу мінеральної вати, а вони можуть бути введені. саме її здатність швидко розчинятися у фізіологіч-

Більш конкретно, у винаході розглядаються ному середовищі, для того щоб запобігти будь- мінеральні вати типу азбесту, іншими словами, якому потенційному патогенному ризику, зв'язано- хімічні композиції, у яких вата має високу темпера- му з можливим накопиченням дуже тонких волокон туру ліквідусу і високу плинність при температурі в організмі шляхом інгаляції. волокноутворення, у поєднанні з високою темпе- Крім того, у багатьох областях застосування ратурою переходу до склоподібного стану. мінеральної вати використовується чудова влас-

Традиційно, мінеральна вата цього типу під- тивість термічної стабільності, яку мають деякі дається волокноутворенню, з використанням спо- композиції мінеральної вати. Зокрема, відома тер- собів, названих «зовнішнім» центрифугуванням, мічна стабільність мінеральних ват, одержаних з наприклад, того типу, в якому використовується базальту чи зі шлаку, збагаченого ферумом. каскад барабанів центрифугування, до яких пода- У випадку базальту, недоліком цих композицій ється розплавлений матеріал статичним пристро- є їхня низька розчинність у фізіологічному середо- єм подачі, як описано, зокрема, в патентах ЕР вищі, а у випадку шлаку, збагаченого ферумом, - 0465310 чи ЕР 0439385. його висока температура волокноутворення, що

Спосіб, названий волокноутворенням з «внут- обмежує спосіб утворення волокон з цих компози- рішнім» центрифугуванням (іншими словами, спо- цій з використанням процесів, названих «зовніш- сіб з використанням центрифуг, що обертаються з німи». високою швидкістю, і з висвердленими отворами) Одне рішення проблеми вибору композиції мі- є, з іншого боку, таким, що традиційно зберігаєть- неральної вати типу азбесту, що має властивість ся для волокноутворення мінеральної вати типу біологічної розчинності, полягає у використанні скловолокна, яка умовно має склад, збагачений композиції з високим вмістом оксиду алюмінію і оксидами лужних металів, і має низький вміст ок- помірним вмістом лугів. сиду алюмінію, знижену температуру ліквідусу і Це рішення приводить, зокрема, до високих підвищену в'язкість при температурі волокноутво- витрат на вихідні матеріали внаслідок віддання рення, у порівнянні з азбестом. Зокрема, цей спо- переваги використанню бокситу. сіб описаний у патентах ЕР 0189354 чи ЕР Метою даного винаходу є удосконалення хімі- 0519797. чної композиції волокон мінеральної вати типу

Однак недавно були розроблені технічні рі- азбесту, причому це удосконалення спеціально шення, що дають можливість пристосувати спосіб спрямоване на збільшення ступеня біологічного внутрішнього центрифугування для волокноутво- розкладу композиції, поряд зі здатністю до утво- рення азбесту, особливо шляхом модифікації ком- рення волокон, особливо і переважно шляхом вну- позиції матеріалів, що входять до складу центри- трішнього центрифугування, до того ж при збере- фуг та їхніх робочих параметрів. На подальші женні можливості одержання з недорогих вихідних подробиці з цієї темі можна послатися, наприклад, матеріалів композицій мінеральної вати, що мають на патент УМО 93/02977. Виявилося, що таке прис- чудову термічну стабільність. тосування є особливо вигідним у тім плані, що Слід розуміти, що вираз «термічно стабільна воно забезпечує поєднання властивостей, що до- мінеральна вата» чи «вата, що має термічну ста- тепер були притаманні лише одному чи іншому з більність», означає мінеральну вату, здатну вияв- двох типів вати - азбесту чи скловаті. Таким чи- ляти термічну стабільність, тобто, здатну витриму- ном, азбест, одержаний внутрішнім центрифугу- вати нагрівання без руйнування, особливо до ванням, має якість, скоріше порівнянну з якістю температури, щонайменше, 10007С. скловати зі зниженим станом неволокнистого ма- Зокрема, мінеральна вата розглядається як теріалу, чим з азбестом, одержаним традиційно. термічно стабільна, якщо вона задовольняє крите-

Однак, зберігаються дві основні переваги, зв'язані ріям, визначеним у проекті стандарту «Ізолювальні матеріали: термічна стабільність», запропонова- льною. ному МОКОТЕБТ (МТ РІБЕ ХХ -МОВОТЕ5Т Відповідно до варіанта винаходу, мінеральна

КЕМІЗ5 Ме1114-93). вата містить у собі волокна з компонентами, що

В цьому випробуванні викладена методика ви- вказані нижче, в таких процентах по масі: значення термічної стабільності зразка ізолюваль- ЗІ» 39-5595, краще, 40-5295, ного матеріалу при температурі 1000"С. Зразок А269Оз3 16-2795, краще, 16-2595, ізолювального матеріалу (конкретно, висотою Сао 3-3595, краще, 10-25965, 25мм і діаметром 25мм) поміщають в піч, у якій М9о 0-1595, краще, 0-1095, можна спостерігати стискання зразка в залежності МагО 0-1595, краще, 6-12965, від температури зразка. ев) 0-1595, краще, 3-12965,

Температуру печі підвищують від кімнатної ВгО(МагО -К2О) /10-1795, краще, 12-1795, температури до, щонайменше, 1000" зі швидкіс- Рг2О5 0-595, краще, 0-25, тю 5"С за хвилину. ЕегОз 0-1595,

В цьому проекті стандарту ізолювальний ма- ВгОз 0-895, краще, 0-495, теріал визначається як термічно стабільний, якщо Ті» 0-39, зразок цього матеріалу не стискується більш ніж причому, коли вміст МдО знаходиться між 0 та на 5095 від початкової товщини, поки не буде до- 595, особливо, між 0 та 295, К2О не перевищує («) сягнута температура 100070. 13,095.

Предмет винаходу є мінеральною ватою, зда- Відповідно до одного кращого варіанта здійс- тною розчинятися у фізіологічному середовищі, що нення винаходу, мінеральна вата містить у собі містить волокна з компонентами, які вказані нижче, волокна з компонентами, що вказані нижче, у та- у таких процентах по вазі: ких процентах по масі:

ЗІ» 35-6095, краще, 39-5595, ЗІ» 39-5595, краще, 40-5295,

А2Оз3 12-2795, краще, 16-2595, А29Оз 16-2595, краще, 17-2296,

Сао 0-3595, краще, 3-2595, Сао 3-3595, краще, 10-25965,

Мао 0-30905, краще, 0-1595, Пе) 0-15965, краще, 0-1095,

МагО 0-1795, краще, 6-12965, МагО 0-1595, краще, 6-1295,

КО 0-17905, краще, 3-12965, ев) 0-1595, краще, 6-1295,

ВгО (МагО-КгО) 10-1795, краще, 12-1795, ВгО (МагО-КгО) 1393-1796,

Рг2О5 0-595, краще, 0-26, Рг2О5 0-595, краще, 0-295,

ЕегОз 0-2096, ЕегОз 0-15965,

ВгОз 0-895, краще, 0-4965, ВгОз 0-895, краще, 0-495,

ТО» 0-39, Ті» 0-39. а також включає сполуку фосфору, у якій вміст В решті текста вираз «композиція» відносить- фосфору, виражений у вигляді Рг2О5, змінюється ся до інтервалів вмісту компонентів волокон міне- від 0,2 до 595, особливо, від більш ніж 0,5 до менш ральної вати чи скла, призначеного для волокноу- ніж 275, від загальної маси волокон, яка при тем- творення з метою одержання вказаних волокон. пературі вище 100 "С здатна реагувати з волокна- В решті текста слід розуміти, що будь-який ми з утворенням покриття на поверхні волокон. процентний вміст компонента композиції означає

Дійсно, несподівано було виявлено, що волок- процент по масі, причому композиції відповідно до на, компоненти яких обрані, як вказано вище, вза- винаходу можуть включати до 2 чи 395 речовин, ємодіють із сполуками фосфору вище 100"С, і що що вважаються не аналізованими домішками, як ця реакція може продовжуватися при підвищенні це відомо для композицій цього типу. температури. Спостерігається утворення покриття Вибір такої композиції забезпечує поєднання на поверхні волокон, особливо на волокнах, що великої кількості переваг, особливо, шляхом варі- нагріті до температури близько 100070. ювання багатьох комплексних факторів, що зв'я-

Це покриття має чудову властивість вогнетри- зані з рядом цих специфічних компонентів. вкості, і в такий спосіб сповільнюється стискання Дійсно, можна показати, що в результаті поєд- волокнистого зразка обраної композиції, нагрітого нання високого вмісту оксиду алюмінію, між 16 і до температури, можливо, вище ніж 10007С. 2795, краще, вище ніж 17905 та/або, краще, менше

Сполука, що утворилася в результаті взаємо- ніж 2595, особливо, менше ніж 2295, при сумарно- дії між компонентами волокна і сполуками фосфо- му вмісті формувачів каркаса - діоксиду силіцію й ру, збагачена фосфором. Звичайно, вміст фосфо- оксиду алюмінію - між 57 і 7595, краще, більше ніж ру в цій сполуці становить від 40 до бОоОсат. 6095 та/або, краще, менше ніж 7295, особливо,

Покриття, що утворилося, може бути безпере- менше ніж 7095, при високому вмісті лугів (820 - рвним по всій поверхні волокна, а його товщина сода чи поташ) між 10 і 1795, із вмістом МдО між 0 звичайно становить від 0,01 до 0,05мкм. На повер- та 595, особливо, між 0 та 295, коли Б2О«13,095, хні волокон також може спостерігатися локальна можливе одержання композицій скла, що мають кристалізація композиції, аналогічна кристалізації чудову властивість - здатність до волокноутво- покриття, і може бути досягнута товщина приблиз- рення в дуже широкому інтервалі температур, за- но від 0,1 до 0,5мкм. безпечуючи біологічний розклад одержаних воло-

Виявлено, що існує кооперативний ефект між кон у кислих середовищах (рН). У залежності від волокнами, що є предметом вибору вказаних вище варіанта здійснення винаходу, вміст лугу краще компонентів, Її сполуками фосфору. Таким чином, становить більше ніж 1295, особливо, більше ніж одержана мінеральна вата, яка здатна розчиняти- 13,095, і навіть 13,395 та/або, краще, менше ніж ся у фізіологічному середовищі і є термічно стабі- 1595, особливо, менше ніж 14,59.

Виявилося, що цей інтервал складів є особли- якого можливе волокноутворення, найкраще, шля- во вигідним, оскільки можна було спостерігати, що, хом внутрішнього центрифугування. Краще, ця усупереч прийнятим уявленням, в'язкість розплав- різниця складає, щонайменше, 20 чи 30"С, чи на- леного скла не знижується істотно при збільшенні віть більше ніж 502С, особливо, більше ніж 10020. вмісту лугу. Композиції відповідно до винаходу мають ви-

Цей чудовий ефект дає можливість збільшити сокі значення температури переходу до стеклопо- різницю між температурою, що відповідає в'язкості дібного стану, конкретно, більше ніж 600С. Зна- для волокноутворення, і температурою ліквідусу чення температури відпалу (позначена Твідп) фази, що кристалізується, і таким чином, поліп- істотно більше, ніж 60020. шити умови волокноутворення, і особливо забез- Як відзначалося вище, ця мінеральна вата печує можливість утворення волокон для нового має задовільний рівень біологічної розчинності, сімейства біологічно розчинних стекол, шляхом особливо в кислому середовищі. Таким чином, внутрішнього центрифугування. звичайно вона має швидкість розчинення, виміря-

Відповідно до одного варіанта здійснення ви- ну конкретно у відношенні діоксиду силіцію при рН находу композиції мають вміст оксиду феруму між 4,5, щонайменше, Зонг/см? за годину і, краще, що-

О та 595, особливо, більше ніж 0,595, та/або менше найменше, 40 чи 5онг/см: за годину. ніж 395, особливо, менше ніж 2,595. В іншому варі- Інша дуже важлива перевага винаходу стосу- анті здійснення винаходу одержують композиції, ється можливості використання недорогих вихід- що мають вміст оксиду феруму між 5 та 1295, осо- них матеріалів для одержання композицій цих сте- бливо, між 5 та 895, з яких можна одержувати пок- кол. Ці композиції конкретно можуть бути одержані ривала з мінеральної вати, що мають вогнестій- при плавленні гірських порід, наприклад, типу фо- кість. ноліту, із лужноземельним носієм, наприклад, вап-

Краще, склад композицій відповідно до вина- няком чи доломітом, з додаванням залізної руди в ходу задовольняє співвідношенню: разі потреби. Таким чином, одержують алюміні- (МагО-КгО)/АІ20з20,5, краще, йоксидний носій помірної вартості. (магОо-КгО)А2О320,6, особливо, Композиція цього типу, що має високий вміст (магО-К2гО)/АІ20320,7, що, як виявилося, сприяє оксиду алюмінію і високий вміст лугу, може бути одержанню значення температури, що відповідає зручно розплавлена в печах випалу чи електрич- в'язкості для волокноутворення, вище, ніж темпе- них скловарних печах. ратура ліквідусу. Відповідно до одного кращого варіанта здійс-

Відповідно до варіанта здійснення винаходу, нення винаходу, покриття, здатне формуватися на композиції відповідно до винаходу, краще, мають поверхні волокон мінеральної вати, по суті скла- вміст вапна між 10 і 2595, особливо, більше ніж дається з фосфату лужноземельного металу. 12,095, краще, більше ніж 1595 та/або, краще, Таким чином, одержують покриття, склад яких менше ніж 2395, особливо, менше ніж 2095, і навіть подібний до складу кристалів типу ортофосфату менше ніж 1795, у поєднанні з вмістом оксиду маг- чи пірофосфату лужноземельного металу, темпе- нію між 0 та 595, краще, менше ніж 295 оксиду маг- ратура плавлення яких, як відомо, знаходиться нію, особливо, менше ніж 195 оксиду магнію та/або вище 10007С. з вмістом оксиду магнію більше ніж 0,3, особливо, Краще, фосфатом лужноземельного металу, більше ніж 0,596. здатним формуватися на поверхні волокон міне-

Відповідно до варіанта здійснення, вміст окси- ральної вати, є фосфат кальцію. ду магнію складає між 5 і 1095, при вмісті вапна Відомо, що фосфат кальцію, особливо орто- між 5 та 1595 і, краще, між 5 та 1095. фосфат Саз(РОг)2 і пірофосфат СагР2О; кальцію,

Додавання Р2О5, що є необов'язковим, до вмі- є вогнетривкими, причому ці сполуки мають тем- сту між 0 та 395, особливо, більше ніж 0,595, та/або пературу плавлення відповідно 1670 і 1230"С. менше ніж 295, може забезпечити збільшення біо- Відповідно до варіанта здійснення винаходу, логічної розчинності в нейтральному середовищі сполуки фосфору, здатні взаємодіяти з волокнами, (рН). Ця композиція необов'язково також може є сполуками, що розкладаються вище 100"С, виді- містити оксид бору, що може забезпечити поліп- ляючи фосфорну кислоту (НзРОч4, НРО»з та ін.) шення термічних властивостей мінеральної вати, та/або фосфорний ангідрид (Р2О5) у вигляді твер- особливо за рахунок тенденції до зменшення її дої речовини, рідини чи пари. й коефіцієнта теплопровідності у відношенні радіа- Відповідно до кращого варіанта здійснення ційного компонента, а також збільшення біологіч- винаходу, цю сполуку фосфору вибирають з таких ної розчинності в нейтральному середовищі. До сполук: цієї композиції необов'язково також може бути солі амонію, фосфати амонію, особливо гід- введений діоксид титану, наприклад, до 395. В рофосфат амонію (називаний ГФА), дигідрофос- композиції можуть бути присутніми інші оксиди, фат амонію (називаний ДФА) і поліфосфати (осо- такі як Вао, 5го, Мпо, СггОз і 7гО», вміст кожного бливо типу метафосфату і пірофосфату). доходить приблизно до 295. Ці солі амонію можуть бути чисто неорганіч-

Різниця між температурою, що відповідає в'яз- ними чи включати органічні радикали: кості 1025 пуаз (деципаскаль:с), позначена Тоог,, і - фосфорну кислоту в її різних формах, особ- температурою ліквідусу фази, що кристалізується, ливо ортофосфорну кислоту (НзРОх), метафосфо- позначеною Тід, краще, становить щонайменше, рну кислоту І поліфосфорну кислоту (НРОЗ) п; 102С. Ця різниця, Тодг25-Під, визначає «робочий - гідрофосфати алюмінію, особливо гідрофос- інтервал» композицій відповідно до винаходу, ін- фат алюмінію чи дигідрофосфат алюмінію, як такі шими словами, інтервал температур, усередині чи змішані з ортофосфорною кислотою.

Винахід також належить до способу одержан- Вважається, що будівельна конструкція має ня мінеральної вати, у якому волокна по суті утво- задовільну вогнестійкість якщо вона конкретно рюються з розплавлених оксидів, компоненти яких може відповідати вимогам одного з таких випробу- вказані нижче, в таких процентах по масі: вань:

ЗІ» 35-6095, краще, 39-5595, - тест пожежних дверей: випробування на лис-

А203 12-2790, краще, 16-2595, тах з мінеральних волокон, що визначені в стан-

Сао 0-3595, краще, 3-25965, дарті Німеччини 0ІМ 18089, частина 1;

Мао 0-3095, краще, 0-1595, - поведінка матеріалів і компонентів конструк-

МагОо 0-1795, краще, 6-12965, ції, як визначено в стандарті Німеччини ІМ 4102. ее) 0-1795, краще, 3-12965, Зокрема, розглядаються: стандарт Німеччини ІМ

ВгО (МагО--К2гО) 10-1795, краще, 12-17965, 4102, частина 5, для повномасштабних випробу-

Рг2О5 0-595, краще, 0-29, вань, для того щоб визначити клас вогнестійкості,

ЕегОз 0-2096, та/або стандарт Німеччини СІМ 4102, частина 8,

ВгОз 0-895, краще, 0-4965, для випробувань зразків на невеликому випроб-

Ті» 0-39, ному стенді; і в якому потім наноситься сполука фосфору, - випробування у відповідності зі стандартним здатна взаємодіяти з волокнами, для того щоб тестом ОМІ А 754 (18), у якому описані основні одержати покриття на поверхні волокон, конкретно вимоги випробувань вогнестійкості для областей за допомогою розпилення чи просочення розчи- застосування типу "МАКІМЕ", особливо для судно- ном. вих перегородок. Ці випробування проводять на

Винахід також відноситься до застосування зразках великого розміру, у печах розміром Зм х описаної вище мінеральної вати у вогнестійких Зм. Можна відзначити, наприклад, випадок стале- будівельних конструкціях. вої панелі, де необхідною властивістю у випадку

Слід розуміти, що вираз «вогнестійкі будівель- пожежі з боку ізоляції є відповідність критерію те- ні конструкції» означає системи, що включають у рмічної ізоляції, щонайменше, протягом бохв. себе взагалі зборку матеріалів, особливо тих, що Подальші подробиці і кращі характеристики основані на мінеральній ваті і металевих аркушах винаходу стануть очевидними з наведеного нижче чи пластинах, які здатні ефективно уповільнювати опису кращих варіантів здійснення, які не обмежу- поширення тепла, забезпечуючи захист від полу- ють винахід. м'я і гарячих газів, і зберігаючи механічну міцність У таблиці 1, нижче, приведені хімічні склади в при пожежі. масових відсотках для 42 прикладів.

Ступінь вогнестійкості визначається в станда- Слід розуміти, що коли сума вмісту всіх ком- ртних випробуваннях і конкретно виражається як понентів небагато менше чи небагато більше ніж час, потрібний тепловому потоку, що генерується, 10095, ця різниця (від 10095) відноситься до малих наприклад, полум'ям пальника чи електричною домішок компонентів, що не аналізуються та/або піччю, для досягнення протилежної сторони буді- обумовлені лише наближеннями, прийнятими в вельної конструкції при дії на неї потоку при зада- області використовуваних аналітичних методів. ній температурі.

Таблиця 1 11111111 пРИ | пра | пр. | Пр4 | Прор5 | прє | Пр.7 | Пр.8 | Про

Мао ////р/р/р/рюрюрюИЮюл| 80 | 63 | 60 | ба | 65 | 640 | 63 | 64 | 63 еОз гггр/р/р/ю/ю/ю/ || 72 | 25 | З | 66 | 73 | 84 | 98 | 92 | 83

Сума ////././ю/ | 700 | 99,8 | 99,9 | 98,8 | 994 | 994 | 99,6 | 99,6 | 99,6

Твідау(ВО) 77777777 | 622 | 658 | | 634 | 631 | 68 | (

Таблиця 1 (продовження 1) 77771111 ПриоЇпритупрИг|Приз|Приа|Пр.5|Прив|Пр.17|Пр.18|Пр.19|Пр.20|Пр.21

Сас 77777/7/7/7/7/7/7/7/7/7/ 1111591 98 |145) 14 | 143| 15.91 15,91 141 | 13.4 | 141 | 13,8 | 15,9 мо 77777777 / / |105|04|05105|051051|051|051|07|051|05|05

Мао |6б4|64|61| 6 | 6 | 6 |59| 6 | 83 6 | 6 | 6 ко 77777777 рг8во|80|74|72|71|71|72|72| 37 | 73 | 73 | 73

Ребоз,/..г/г/юєю 132 8 |42|63|68| 8319593 75 | 62 | 42

Сума. 1995,51995)| 1009991 9991999) 100 | 100 | 99,5 99,9 | 99,9 | 99,9

ЗО»АОз //// |614|628|628)| 68 |657|656|642| 62,7 | 63,8|645| 661 68 (Магб-К?ОуАОз 08110921 06510,671|0,581|0,66| 0.7 | 0,67 | 0.61 | 0.62 | 0,72 | 0,59 Тосгє-Тіо, (ВС). | 135 105 160 | 220 | 205 | 225 | 205 | 195) 80 | 175 | 195 | 220

Твідаля(В"С) | 615|616|6351|654|655|6451|637|638| | 644) 645)| 658 вени ехо Го ГГ ої вої зо о то о) зо зо

Таблиця 1 (продовження 2) 17111111 Пр.22ІПр.23ІПр.24|Пр.25І|Пр.26|Пр.27 | Пр.28|Пр.29|Пр.30|Пр.31 |Пр.32|Пр. 33 мо 77777777 / 105105105106|06|061|051|06|08108 0808

МаО 7 | 6 | 6 | 6 |59|59|62|63| 81 | 79 83 | 7,9 | 88

БеОз ..../юИи |741|69169|87| 4 | 6 | 81 | 75 75 | 74 | 75 | 74

Сума /-/./К«Н(Ь-/ 199.91 9991Щ999) 1001998)| 100) 10019951 993)| 99 | 991) 99 (МагО-К2ОуАгОз | 0,62|0,5910,53|0.6310,55Щ|0,52| 0,561 0,651 0,7 | 0,59 | 0,52 | 0,66

Та(в"с) 7777/7/7/// |лл2го|л16о|ч1170|1160| -|180|1200| 1160 | 1150 | 1180 | 1200 | 1150

Тосов-Пв, (вс) |205|175|160|140| | ї50) 95 | 110 | 120 | 100 | 85 | 130 Твдпалу(В"С) 7777 | 644|650|652| | | | | |625| | |в8

Таблиця 1 (продовження 3) 77777711 Фо Проза | Проз5 | Прозб | Пр.37 | Пр.з8 | Пр.39 | Пр.40 | Пра | Пр.а?г моОо 77777777 | 07 | 714 | 14 | 07 | 07 | 07 | 11 | 02 | 35

МаО 77777777 / Л|Г0Овя4 | 74 | 73 | 74 | 72 | 74 | 71 | 72 | з

Сума ..г./юИи/77/ | 991 | 988 | 99 | 988 | 985 | 985 | 986 | 992 | 994

ЗО-АрОз 77777777 / | 66 | 666 | 660 | 672 | 681 | 665 | ббл | 663 | 65 (Мак ОуАЬОз | 069 | 066 | 063 | 06 | 05 | 06 | 06 | 052 | 0,69

Твідалу(в"С) 77777777 | 619 | 636 | 636 | 640 | 643 | 633 | ба | 658

Згідно з цими прикладами, композиції підда- Пр.42, утворюються волокна з добавкою і без до- ють волокноутворенню, конкретно відповідно до бавки сполуки на основі фосфору, для того щоб рекомендацій згаданого вище патенту УМО одержати покривала з мінеральної вати. 93/02977. Контрольне скло, в якому вміст компонентів

Робочі інтервали композицій, що визначають- знаходиться поза межами, обраними для даного ся за різницею Тоог2,5- Гід, ЦІЛКом позитивні й істотно винаходу, також піддають волокноутворенню з перевищують 50"С чи навіть 100"С, і навіть біль- добавкою і без добавки сполуки на основі фосфо- ше, ніж 15076. ру. Це скло назване «контрольне» і нижче приве-

Усі композиції мають відношення дений його склад (в процентах по масі): зіО» - (магО-К2О)/АІ2О3 більше ніж 0,5, при високому 6595; АІ2Оз - 2,195; Рег2Оз - 0,195, Са - 8,195, МодО - вмісті оксиду алюмінію, приблизно від 16 до 2595, 2,495; МагО - 16,490; К2О - 0,790; В2Оз - 4,595. при дуже високій сумі вмістів (5іОожА/І29Оз) і при Слід зазначити, що добавки можуть включати вмісті лугу, щонайменше, 10905, якщо кількість МДО сполуки, які вводять разом чи окремо. У приведе- менше чи дорівнює 595, Її щонайменше, 13905, якщо них нижче випробуваннях, у таблиці 2, позначених кількість МдО більше, ніж 5905. «Тест», добавка включає сполучне на основі смо-

Температури ліквідусу є не дуже високими, іс- ли, а в деяких прикладах до цього сполучного до- тотно меншими чи рівними 1200"С чи навіть дають сполуку фосфору, яку розпорошують одно- 115076. часно зі сполучним. Тест, проведений у відсутності

Температура, що відповідає значенню в'язкос- сполучного, з розпилюванням лише сполуки фос- ті 1025 пуаз (Тодг5), дозволяє застосовувати висо- фору, позначений як «Тест 14». котемпературні диски для утворення волокон, Одержані зразки мінеральної вати досліджу- особливо в робочих умовах, описаних у заявці УМО ють і визначають їхню густину (р, виражена в кг/м3) 93/02977. та термічну стабільність. Для виміру термічної

Кращими композиціями є конкретно ті компо- стабільності з покривала мінеральної вати відби- зиції, для яких значення Тіодг25 нижче, ніж 13507С, рають зразки висотою приблизно 25 мм і діамет- краще, нижче, ніж 130070. ром 25мм. Стиск цих зразків вимірюють відповідно

Було виявлено, що для композицій, які містять до методики, визначеної вище під заголовком між 0 та 595 оксиду магнію (МдО), особливо таких, «Ізолювальні матеріали: термічна стабільність». У що містять, щонайменше, 0,595 МодО та/або мен- таблиці 2 наведені величини ступеня стиску, вимі- ше, ніж 295 чи навіть менше, ніж 195 МОО, і між 10 рюваного при 1000"С. Слід розуміти, що термін та 1395 лугу, одержують дуже задовільні результа- «відносна товщина» означає залишкову товщину ти у відношенні фізичних властивостей, особливо зразка, що виміряна при заданій температурі по робочих інтервалів і швидкостей розчинення (яку відношенню до вихідної товщини зразка при кімна- випадку таких прикладів: 18, 31, 32 і 33). тній температурі. Термін «ступінь стиску» є вели-

Для ілюстрації даного винаходу додаються рі- чиною (1 - «відносна товщина») при заданій тем- зні компоненти в ході процесу волокноутворення пературі. шляхом розпилювання їх у зоні, розташованої піс- У таблиці 2 наведені результати проведених ля зони, в якій з розплавленого скла витягаються випробувань. Для зразків вимірюють такі показни- волокна, але до зони збору мінеральної вати. ки: склад волокна, густина мінеральної вати (р) і

Термін «добавки» відноситься до сполук, що до- тип та кількість добавки, що розпорошується. Ре- даються в цій зоні розпилювання. зультат, що визначає термічну стабільність, вимі-

У наведених прикладах з чотирьох композицій, ряний і наведений у таблиці 2, є ступенем стиску позначених у таблиці як Пр.4, Пр.33, Пр.А1 та при 1000270.

Таблиця 2

Композиція | Густина міне- Ступінь стиску при

Тест вопокна бальної вати р 10002С (95 від почат- («с/му | А | в | С | 0 | Е | кової товщини) 21772153 1415: 6 1 7 181 Б ф9 Ж ЖКжИЖСаИЇІ тест! |конттолная| 44 | 0 | о | о | 25 | 0 | 9

Тест2 |контролнная| 41 | 0 | 0 | з | 25 | 0 | 85 Ж

Ттест3 | Пр4 | 48 | 0 | о | о | 151 0 | 79 и((

Тест4 | Пр. | 48 | 4 | о | о | 15 | 0 | 4

Тест5 | Пр33 | 38 | 0 | 0 | о | 15 | 0 | 79 (

Ттестб | ПпПр33 | 47 | 0 | о | о | 25 | 0 | 7

Тест7 | Пр33 | 51 | 0 | 0 | 0 | 151 0 | 72 Кр(

Ттест8 | Пр33 | 66 | 0 | 0 | 0 | 151 0 | 7

Тесту | Пр33 | 42 | з | 0 | о | 25 | 0 | 3 тест!10| ПпПр33 | 42 | 44 | 0 | о | 25 | 0 | 26

Ттест!!| Пр33 | 42 | 0 | з | 0 | 25 | 0 | 28

Тест12| Пр33 | 52 | 0 | 0 | 1 | 25 | 0 | 35

Ттестїз3| Пр3з3 | 80 2 | о | о | 15|25| 0 | 26

Продовження таблиці 2 1.12 1 з | 415161 7181 9

Тест!4| Пр33 | 65 | 0 | 0 | з | о | о | 7

Тест!15| Пр33 | 33 | 0 | 0 | з | 15 | 0 | щ 35 г

Тест!б| Пр33 | 44 | 0 | о | з | 25 | 0 | 18

Тест17| Пр33 | 76 | 0 | о | з | 15 | 0 | 7

Тест!18| Пр33 | 9 | 0 | 0 | з | 15 | 0 | 17

Тест19| Пр33 | 9 | 0 | 0 | 5 | 15 | 0 | 15

Ттест20| Пр33 | 7100 | 0 | о | 5 | 15 | 0 | 714

Тест! | Праї | 63 | 0 | 0 | 0 | 16 | 0 | 7

Тестг2| Пра! | 48 | 0 | 0 | о | 0 | 16 | 7

Теста3| Пра! | 56 | 0 | 0 | 3 | 16 | 0 | 22

Тест24| Пр4ї | 57 | 0 | 0 | з | о | ї6 | (го КВ

Тест25| Пр42 | 9 | 0 | 0 | 0 1251 0 | 48 |І

Тестав| Пр42 | по | о | о | 15 | 25 | 0 | з

Для ілюстрації способу визначають ступінь гляді Р2О5, складає приблизно 4095 від маси про- стиску при 1000"С, і на Фіг. представлена зміна дукту; вимірюваної відносної товщини зразків мінераль- - антипірен, відомий під торговою маркою ної вати в залежності від температури в інтервалі "РСАММЕТІМ ТІ 861-1"7, виробництво фірми Тпог від 500 до 1000"С. Як видно з Фіг., зразок, позна- Спетіе. Це сполука позначена як А в таблиці 2. чений як «Тест 6», раптом стискується при темпе- Цей продукт складається із суміші приблизно від ратурі вище 70070-750"С, причому при температу- 30 до 4095 РІГ АММЕТІМ ОСВ-М (А) і органічної ре- рі вище 880"С відносна товщина менше ніж 2595. човини (конкретно, акрилового типу), вміст фос-

Такий зразок вважається термічно нестабільним, фору, виражений у вигляді Р2О5, складає прибли- тому що його ступінь стиску при 10007С приблизно зно від 15 до 2095 від маси продукту. Ці два дорівнює 7595. На відміну від цього зразка, зразки, продукти, А та В, призначені для використання в позначені на Фіг. як «Тест 10», «Тест 11» і «Тест тканинах і, крім того, включають спінювальну ре- 16», зазнають помірного стиску при температурі човину, вологопоглинач (і в дуже малих кількостях, вище 70070-750"7С і потім при температурі близько змочувальний агент, диспергатор, отверджувач, 9007С стиск зразків стабілізується. Отже, можна зм'якшувач і фермент). Вони входять до складу сказати, що в них є «плато стиску». Ці три зразки рецептур, що спучуються, особливо завдяки утво- («Тест 10», «Тест 11» і «Тест 16») мають ступінь ренню шару захисної піни; стиску 2695, 2890 і 1895, відповідно. Оскільки ці - сполука фосфору, позначена як С в таблиці величини ступеня стиску менше ніж 50905, мінера- 2, а саме дигідрофосфат амонію (скорочено ДФА). льні вати, з яких узяті ці зразки, вважаються термі- З цією сполукою вносять приблизно 55 95 мас. фо- чно стабільними. сфору, вираженого як Р2О5.

У зоні розпилення вводяться добавки двох ти- Приведені в таблиці 2 результати демонстру- пів: ють, що: - сполучні агенти на основі смоли, добре відо- - додавання сполуки фосфору, у якій вміст мі в області мінеральної вати. Функцією цих спо- фосфору, виражений як РоО5, складає між 0,2 та лучних є надання покривалу з мінеральної вати 0,595, дозволяє одержати термічно стабільну міне- бажаної механічної міцності. В даних випробуван- ральну вату, волокна якої мають склад, що відпо- нях досліджені два сполучних: сполучне на основі відає інтервалу складів, обраному для даного ви- фенолоформальдегідної смоли із сечовиною (ста- находу; ндартне сполучне), посилання на зразок О у таб- - мінеральна вата, волокна якої мають склад, лиці 2, і сполучне на основі меламіну, посилання що не відповідає обраному інтервалу складів, не на зразок Е у таблиці 2, відоме як таке, що забез- мають термічної стабільності навіть при додаванні печує підвищену термічну стабільність; сполуки фосфору в кількості, що відповідає вина- - сполуки фосфору, переваги яких будуть про- ходу (див. «Тест 25); демонстровані у відношенні поліпшення чи збіль- - при 10007С ступінь стиску мінеральної вати, шення термічної стабільності мінеральної вати, що що включає в себе волокна відповідно до винахо- складається з волокон композиції відповідно до ду, зменшується, коли зростає вміст Р2О5. Однак, винаходу. вплив сполуки фосфору є дуже значним навіть при

В таблиці 2 представлені три сполуки фос- низькому вмісті Р2О5: у випадку Тесту 12 кількість фору: Р2О5 становить близько 0,595, а у випадку Тестів 9, - непостійний антипірен (уповільнювач полу- 13 ї Тесту 26 воно приблизно дорівнює 0,895. Крім м'я), відомий під торговою маркою "РГАММЕТІМ того, необхідно відзначити, що вплив фосфору

ОСв-М", виробництво фірми Тпог Спетіє. Ця спо- досягає межі при вмісті Р26О5 приблизно від 2 до лука позначена як В в таблиці 2. Цей продукт ви- 390 (порівняйте Тести 19 і 20); користовують для забезпечення пожежної безпеки - сполучне має дуже слабкий вплив на терміч- тканин з бавовни, целюлози і на основі поліефірів. ну стабільність мінеральної вати відповідно до

Вона містить фосфати амонію. Можна оцінити, що винаходу, і відмінні результати виходять навіть вміст фосфору в цьому продукті, виражений у ви- при відсутності сполучного (Тест 14).

Серед переваг винаходу вказана можливість О,О05мкм. До його складу в основному входять фо- використання дуже простих сполук фосфору, які сфор і кальцій. У деяких зразках відзначена наяв- відрізняються від композицій, що спучуються. Та- ність магнію та/або феруму. ким чином, досягається дуже значна перевага за Також було виявлено, що в зразках волокна витратами, причому необхідно мати справу з на- після нагрівання до температури 600"С є покриття багато меншою кількістю матеріалу. Крім того, того ж типу, що існує при температурах нижче було продемонстровано, що сполуки фосфору, які 100026. легко розкладаються з утворенням фосфорної Не бажаючи зв'язувати себе з науковою теорі- кислоти, змішуються зі сполучними агентами, що єю, автори вважають ймовірним, що сполука фо- традиційно використовуються у виробництві міне- сфору, особливо вище 1000"С, виділяє фосфорну ральної вати, таким чином, забезпечується мож- кислоту та/або фосфорний ангідрид, які починають ливість одночасного розпилення сполучного і спо- реагувати з волокнами композиції відповідно до луки фосфору, здатної реагувати зі скляними винаходу. У випадку цих композицій, високий вміст волокнами відповідно до винаходу. у них лугу може відігравати роль при компенсації

Були досліджені зразки мінеральної вати, оде- заряду алюмінію, який також присутній у великій ржані після випробувань термічної стабільності, кількості. Атомна рухомість лужноземельних еле- тобто після їхнього нагрівання до температури ментів відповідно може бути вище рухомості цих 100026. елементів в інших композиціях скла. Потім ці від-

Відзначено, що волокна зразків мінеральної носно рухомі лужноземельні елементи будуть зда- вати відповідно до винаходу відносно краще за- тні взаємодіяти з фосфорною кислотою чи фос- хищені і що вони не розплавилися. форним ангідридом з утворенням вогнетривких

В дослідженнях з використанням мікроаналі- сполук, головним чином, фосфатів лужноземель- тичних методик, особливо сканувальної електрон- них елементів, і в такий спосіб будуть забезпечу- ної мікроскопії з елементним аналізом (СЕМА) і вати відмінну термічну стабільність мінеральної мас-спектрометрії вторинних іонів (іонна проба, ваті відповідно до винаходу.

МУВІ) продемонстровано, що на поверхні волокон Краще, мінеральна вата відповідно до винахо- знаходиться майже безперервне покриття. Зви- ду є придатною для всіх звичайних областей за- чайно це покриття має товщину від 0,01 до стосування скловолокна й азбесту.

ДЕ тент яттянттт, пенні ои воно ів па лока па о нс ке ииинн -ч

Ї | | т

І; |; 1 ! Е ) ! 1 хв за і ; т зош нини пон нн "1 ях . нн нина нина, орду й на фоннт інн вні ло опти досі птн офнпотнлджтня

І ! Й Н ! Тло. ї ся Й й нини поси нин нин 5! | ! пити Догє я ЖК нт рин няння и ше шо: чав знов ениви нини нки тя ; | й | !

ЖЕ 1 " ; ! Тест їй

ЩОБ б ретривер ять проте -3

ШИ шо сн І подив 8 в І І і т З і ї І і з Ши шини пиши ж пи нини нин

Я і І !

Ф пен нин Печі МИШІ нин ин в ! | ' - | | ше !

М пуття нк рт --т кі ; і тек нір рол ї | ! | Ї І

Н і ві --- еВ Винники ВО ЗИ ваш і « ГО 5 Ох оп ТВО. рий

Температура фіг,

Комп'ютерна верстка 0. Гапоненко Підписне Тираж 26 прим.

Міністерство освіти і науки України

Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна

ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601