CZ181698A3

CZ181698A3 - Produkt z minerální vlny odolný vůči teplotě a jeho použití

Info

Publication number: CZ181698A3
Application number: CZ981816A
Authority: CZ
Inventors: Hans Kummermehr
Original assignee: Isover Saint-Gobain
Priority date: 1995-12-15
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 1999-05-12
Also published as: PL327340A1; TR199801100T2; EP0866780A1; DE19546979A1; WO1997022565A1

Description

Oblast techniky

Tento vynález se týká produktu z minerální vlny odolného vůči teplotě, který obsahuje vápenato hořečnato křemičitá skleněná vlákna.

Produkty z minerální vlny jsou mimo jiné používány pro tepelnou izolaci a zejména jsou také používány ve formě prvků pro ochranu před ohněm.

Dosavadní stav techniky

První pokus dosáhnout produktu z minerální vlny s tepelnou odolností je popsán v dokumentu DE 32 48 661 AI. Zde se na vnější vrstvu produktu aplikují plnivové materiály, které pronikají do prostoru mezi vlákny a také poskytují uzavřenou krycí vrstvu. Když se vystaví teplu, impregnující vrstva vytvořená z plnivových materiálů poskytne podpůrnou strukturu, která také vzniká rozkladem vláken.

Podstata vynálezu

Předmětem tohoto vynálezu je zvýšení tepelné odolnosti produktů z minerální vlny, které již mají své konečné rozměry minimálně svých sekcí, takže dosahují vyšších standardů ochrany před ohněm, i když stále zajištují snadnou vyrobitelnost.

Vynález je založen na zjištění, že zvýšená tepelná odolnost produktu z minerální vlny může být dosažena aplikací

(náhradní strana)

- la látek vhodných pro krystalizaci jednotlivých skelných vláken do vláken, zatímco tato vlákna jsou v chladném stavu.

Předmětem vynálezu je produkt z minerální vlny, sestávající z vápenato hořečnato křemičitých skleněných vláken, který je charakterizován tím, že jsou jemné anorganické částice s průměrnou velikostí zrna menší než 10 μπι, zvláště menší než 1 μπι, naneseny na vlákna z alespoň vnější vrstvy produktu, zatímco vlákna jsou v neplastickém stavu, přičemž těmito jemnými anorganickými částicemi se podporují krystalizační tendence vláken, když je produkt vystaven teplu.

Přednostně částice jsou naneseny na vlákna produktu, který má již své konečné rozměry po zpracování, pomocí pěnového impregnačního procesu s anorganickými oxidy, hydroxidy a/nebo křemičitany, které se obzvláště používají jako tyto částice.

Pěnová impregnace je, například popsána v německém spisu DE 44 35 918, jehož popis se zde zahrnuje formou odkazu. Pěnovou impregnací povrchu produktů z minerální vlny je možné účelně přidat - zvolené množství částic na vlákna, která jsou přímo vystavena zvýšeným tepelným zatížením. Obzvláště v případě těchto vláken je vyžadována krystalizace pro zvýšení jejich tepelné odolnosti.

Jako zvláště výhodné bylo nalezeno použití částic zahrnujících oxid hliníku, křemičitany hliníku, kaolinit, kaolín a/nebo hydroxid hlinitý.

Průměrná velikost zrna částic je přednostně menší než 10 μιη, zvláště menší než 1 μηι, s aplikací těchto částic na vnější vrstvu (vrstvy) produktu z minerální vlny, co je možné pomocí jakýchkoliv známých metod, jako například impregnací, postřikem nebo povlékáním.

Částice jsou přednostně zajišťovány v množství mezi 1 a 20 kg/m³.

Je zvláště výhodné, jestliže částice jsou přítomny na povrchu produktu z minerální vlny v množství mezi 30 a 200 g/m², přednostně v množství mezi 70 a 100 g/m².

S ohledem na přilnutí částic k povrchu vlákna bylo nalezeno jako vhodné použití pojivového prostředku pro

imobilizaci vláken, když jsou v horkém stavu, nebo použití přídavného pojivového prostředku.

Přídavný pojivový prostředek přednostně zahrnuje anorganické látky, jako například koloidní roztok kyseliny křemičité nebo vodní sklo.

Minerální vlákna mající složení, ve kterém rozdíl mezi součtem množství, v procentech hmotnostních, oxidů sodíku, draslíku, vápníku, hořčíku, barya a popřípadě boru a dvojnásobkem množství, v procentech hmotnostních, oxidu hliníku je alespoň 25, přednostně alespoň 40, může být výhodně použito jako měřítko v souladu s vynálezem k zvýšení tepelné odolnosti.

Tak je možné použít minerální vlákna, která obsahují dále popsané složky, uvedeno v procentech hmotnostních, pro výrobu produktů z minerální vlny v souladu s předmětným vynálezem:

nebo

Sio₂	40	až	60
Al₂°3	0,5	až	6
CaO	20	až	45
MgO	5	až	15
Na₂0	3	až	12
k₂°	0	až	10
Na₂0 + K₂O	3	až	15
^P2°5	0	až	5
TiO₂, Fe₂O₃, BaO, MnO	0	až	5
SiO₂	48	až	67

^A12°3	0	až	8
^Ρθ2θ3	0	až	12
CaO	16	až	35
MgO	1	až	16
Na₂O + K₂O	0	až	6
^p2°5	0	až	5

V upřednostňovaném uspořádání předmětného vynálezu, produkt z minerální vlny má formu desek pro požární dveře.

Při zvýšené teplotě, jako se vyskytuje například v ohni, minerální vlákna obecně ztrácejí své mechanické vlastnosti, měknou a slinují dohromady, jestliže teplota stále roste. Pokud naproti tomu jejich skelný stav je modifikován krystalickými útvary, potom jsou vlákny schopna odolávat mnohem vyšším teplotám, aniž by utrpěla významné snížení svých mechanických vlastností.

Krystalizace vláken předpokládá tvorbu jader, ze kterých se začíná přenášet krystalizace do vláken. Krystalizační rychlost závisí ve významném stupni na počtu jader, teplotě a čase.

V produktech z minerální vlny, které jsou vystaveny zvýšené teplotě je proto požadováno, aby bylo zaformováno uvnitř vláken v minimálním časovém úseku při zvýšené teplotě tak mnoho krystalizačních jader, jak je jen možné.

V souladu s předmětným vynálezem, jemné anorganické částice jsou naneseny na povrch vláken, přednostně pěnovou impregnací. Při zvýšených teplotách měknutí vláken je zamezeno skutečností, že z jedné strany samy přidané částice mají vyšší teploty tání než skelná vlákna a z druhé strany je opožděn přenos tepla, což zlepšuje sklon ke krystalizaci vláken.

Jiná výhoda spočívá ve skutečnosti, že postačuje, jestliže aplikace částic na vlákna v produktu z minerální vlny v souladu s předmětným vynálezem je zajištěna do hloubky přibližně 1 mm od povrchu produktu. Počínaje od vláken, ke kterým byly přidány částice, krystalizace pokračuje v dopředném směru dovnitř produktu z minerální vlny tak daleko, že tepelná odolnost může být dosažena alespoň v sekci produktu z minerální vlny.

Příklady provedení vynálezu

Tento vynález bude dále detailně popsán na dvou příkladech.

Příklad 1

Použitá minerální vlákna mají dále uvedené složení, v procentech hmotnostních:

SiO₂ 51

A1₂O₃ 3 ^Fe2°3 °'³

CaO 31

MgO 10

Na₂0 5

K₂O 0,5

Tato minerální vlákna, zatímco byla ve studeném stavu, byla opatřena na svém povrchu materiálem sestávajícím z dále

uvedených složek:

1,3 % stabilizátor

37,63 % kaolín % koloidní roztok kyseliny křemičité

2,0 % pěnivé činidlo

Tato impregnace byla nanesena jako pěna v množství 150 g/m² s průměrnou velikostí zrn kaolínu 0,1 μιη.

Takto připravený vzorek byl vystaven testu odolnosti proti ohni uvnitř malé plamenné pece, kde vzestup teploty byl měřen na straně odvrácené od plamene.

Po 90 minutách teplota na straně odvrácené od plamene byla 70 °C a po 120 minutách byla zjištěna tlouštky vzorku pouze 7 mm. Pro srovnání, odpovídající minerální vlna bez impregnace ukazuje úplné slinutí dohromady na straně zatěžované plamenem, to znamená zmenšení tlouštky na asi 30 mm pro produkt, který měl původně tloušťku asi 63 mm.

Příklad 2

SiO.

Al₂°3 ^Fe2°3

CaO

MgO

Na₂O k₂o

Tato minerální vlákna byla opatřena na svém povrchu stejným materiálem a ve stejném množství jako v příkladě 1.

Po 90 minutách, test prováděný malým ohněm ukázal teplotu 82 °C na straně odvrácené od ohně a bylo nalezeno, že po 120 minutách vzorek ztratil pouze 3 mm ze své tloušťky.

Díky těmto zlepšeným tepelným vlastnostem, které mohou být propůjčeny běžnému minerálnímu vláknu předmětným vynálezem, produkty podobné minerální vlně mohou být obzvláště použity jako ochranné prvky proti ohni v protipožárních dveřích. Ježto použitá minerální vlákna jsou fyziologicky odbouratelná, další pole aplikací jsou s výhodou pro ně otevřeny.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY (II) /(aákl-ed pro řízení—vnárodní 'fá-gi· )·/

1. Produkt z minerální vlny odolný vůči vysoké teplotě, obsahující skleněná vlákna, vyznačuj ící se t í m, že sklo zmíněných skelných vláken má složení, ve kterém rozdíl mezi součtem množství, -v procentech hmotnostních, oxidů sodíku, draslíku, vápníku, hořčíku, barya a popřípadě boru a dvojnásobného množství, v procentech hmotnostních, oxidu hlinitého je alespoň 25, a jemné částice anorganického oxidu a/nebo křemičitanu s průměrnou velikostí zrna menší než 10 μιη, zvláště menší než 1 μπι, jsou naneseny pomocí pěnového impregnačního procesu na vlákna z alespoň vnější vrstvy tohoto produktu, zatímco vlákna jsou v neplastickém stavu, k podpoře krystalizační tendence vláken, když je produkt vystaven teplu.
2. Produkt z minerální vlny podle nároku 1, vyznačující se tím, že zmíněné částice obsahují oxid hlinitý, křemičitany hliníku, kaolinit, kaolín a/nebo hydroxid hlinitý.
3. Produkt z minerální vlny podle některého z nároků 1 nebo 2,vyznačující se tím, že zmíněné částice jsou poskytnuty v množství mezi 1 a 20 kg/m³.
4. Produkt z minerální vlny podle některého z nároků 1 až 3,vyznačující se tím, že zmíněné částice jsou přítomny na vnější vrstvě tohoto produktu (náhradní strana) • · · · · ·· 4444 z minerální vlny v množství mezi 30 a 200 g/m², s výhodou mezi 70 a 100 g/m².
5. Produkt z minerální vlny podle některého z nároků 1 až 4,vyznačující se tím, že pojivový prostředek použitý pro imobilizaci vláken, když jsou v horkém stavu, nebo přídavný pojivový prostředek slouží k přilnutí částic na povrch vláken.
6. Produkt z minerální vlny podle nároku 5, vyznačující se tím, že zmíněný přídavný pojivový prostředek obsahuje anorganické látky, jako koloidní roztok kyseliny křemičité a vodní sklo.
7. Produkt z minerální vlny podle některého z nároků 1 až 6,vyznačující se tím, že sklo zmíněných skelných vláken má složení, ve kterém rozdíl mezi součtem množství, v procentech hmotnostních, oxidů sodíku, draslíku, vápníku, hořčíku, barya a popřípadě boru a dvojnásobného množství, v procentech hmotnostních, oxidu hlinitého je alespoň 40.

8. Produkt z minerální vlny podle některého z nároků 1 až 7,vyznačující se tím, že sklo zmíněných vláken obsahuje dále uvedené složky, v procentech hmotnostních:

SiO₂ 40 až 60 A1₂O₃ 0,5 až 6 CaO 20 až 45 MgO 5 až 15 Na₂O 3 až 12 k₂o 0 až 10

• ·· ·· ·· «· ·· ·· · · · · · · . . .

···♦».· · .,

J · J · · ·· » · ··* » « (náhradní strana*)“ ··’*»·*

- 10 - Na₂0 + K₂O 3 až 15 ^P2°5 0 až 5 TiO₂, Fe₂O₃, BaO, MnO 0 až 5. 9. Produkt z minerální vlny některého z podle nároků 1 až 7, vyznačuj ící s e t í m, že sklo zmíněných vláken obsahuje dále uvedené i složky, v procentech hmotnostních: SiO₂ 48 až 67 Αΐ2θ3 0 až 8 Fe₂°₃ 0 až 12 CaO 16 až 35 MgO 1 až 16 Na₂0 + K₂O 0 až 6,5 ^P2°5 0 až 5. 10. Použití produktu z minerální vlny podle některého

z nároků 1 až 9, ve formě desek pro ochranné prvky před ohněm, zvláště ve formě ohnivzdorných dveří.

JUDr. Otafe