CZ87896A3

CZ87896A3 - Kompozice minerálních vláken

Info

Publication number: CZ87896A3
Application number: CZ96878A
Authority: CZ
Inventors: Peter Lohe; Wolfgang Holstein; Wolfgang Schwab
Original assignee: Isover Saint-Gobain
Priority date: 1994-08-02
Filing date: 1995-06-19
Publication date: 1998-01-14
Also published as: DK0721432T3; AU696046B2; EP0721432A1; WO1996004213A1; FI961471A; DE69504807T2; SK40496A3; EP0721432B1; CA2171447A1; CN1131411A; KR960704815A; HRP950332A2; CZ283414B6; PL313521A1; ES2123997T3; JPH08511763A; DE69504807D1; NO961335D0; ATE171153T1; BR9506299A

Description

Kompozice minerálních vláken

Oblast techniky

Vynález se týká kompozice minerálních vláken, která je biologicky degradovatelná.

Z 5 M 9 j

0(3 0Q

Dosavadní stav techniky

Stav techniky popisuje některé kompozice minerálních’ vláken, které jsou biologicky degradovatelné.

Biologická degradovatelnost kompozic minerálních vláken má velký význam, protože různé studie zdůrazňují, že u některých minerálních vláken velmi malých průměrů v rozsahu méně než 3 mikrometry vzniká podezřeni, že jsou karcinogenní, zatímco biologicky degradovatelná minerální vlákna karcinogennost nevykazují.

Kompozice minerálních vláken však musí být také snadno zpracovatelné známými způsoby výroby minerální vlny s malým průměrem, zejména tryskovým postupem. To znamená zejména dostatečný zpracovatelský rozsah například 80^C a vhodnou viskozitu skleněné taveniny.

Stěžejní význam mají však také mechanické a tepelné vlastnosti minerálních vláken nebo výrobků z nich vyrobených. Minerální vlákna jsou například používána ve velkém rozsahu k izolačním účelům. Zejména pro použití v oblasti průmyslu je nutná dostatečná teplotní odolnost minerálních vláken.

Vynález vychází z toho, že je třeba vytvořit novou kompozici minerálních vláken, která je charakteristická biologickou degradovatelností, má dobrou teplotní odolnost a je snadno zpracovatelná.

Vynález se opírá o zjištění, že tento problém může být řešen kompozicí pro minerální vlákna, která v podstatě sestává z oxidu křemičitého a oxidů alkalických zemin, a také z oxidu sodného a/nebo oxidu draselného jako urychlovače tavení a značného množství oxidu hlinitého pro zvýšení teplotní odolnosti.

Ukázalo se, že takové kompozice minerálních vláken splňují kombinaci nutných vlastností, zejména biologické degradovatelností, dostatečné teplotní odolnosti pro izolační účely v průmyslu a dobrou zpracovatelnost pro výrobu minerální vlny jako takové a pro výrobky z ní. To současně znamená, že horní teplota odsklenění taveniny je s výhodou pod 1 30Ó^C. Střední průměr vláken je s výhodou 10 mikrometrů nebo méně, a zejména mezi 2,5 a 5 mikrometry.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je kompozice minerálních vláken, obsahu) Sc,' která je biologicky degradovatelná, vyznaou-j-íe-í-se /

následujícími složkami v hmotnostních procentech:

oxid	křemičitý	SiO	40	až méně než	52 %
oxid	hlinitý	Al 0 2 3	1	až méně než	4 %
oxid	vápenatý	CaO	víc	než 25 a až	45 %
oxid	hořečnatý	MgO		5 až 15	O » 'o

oxid sodný Na₂0 až 12 % oxid sodný Na₂O a/nebo oxid draselný K₂0 2 až 15 %, přičemž obsah oxidu draselného K₂0 je v rozsahu 0 až 10 hmotnostních procent.

Je výhodné, že kompozice dále obsahuje alespoň jednu z následujících složek v hmotnostních procentech: oxid barnatý BaO až 7 % oxid titaničitý TiO, a/nebo oxid železitý Fe O a/nebo oxid manganatý MnO v celkovém množství až 5 %.

Kompozice minerálních vláken podle vynálezu lze zejména snadno táhnout tryskovým postupem, tj. získá se jemná minerální vlna o malé hmotnosti.

Získaná vlákna mají dobrou teplotní odolnost alespoň

730^C.

Minerální vlákna vykazují biologickou degradovatelnost.

Přídavek oxidu sodného a/nebo oxidu draselného snižuje teplotu tavení, tím zlepšuje zpracovatelnost tavícího procesu. Obsahuje-li kompozice minerální vlny sodík, je výhodné použít až 3 5*j% zlomkového odpadního skla.

/*»

Kompozice minerální^ vláken podle vynálezu mohou být s výhodou taveny při teplotách tavení 1 350 až l 450f°C r>

v tavných komorách vytápěných fosilními palivy, zejména zemním plynem. . Takové tavné komory mohou vyrábět homogenní taveninu, která je předpokladem pro stálou kvalitu výrobků. Homogenita taveniny skla také usnadňuje reprodukovatelnost procesu výroby vláken, a tím i tepelných a mechanických vlastností výrobků. Kromě toho, stálé chemické složení takto vyrobené minerální vlny vede ke kontrolovatelné biologické degradovatelnosti.

Zejména přídavek oxidu hlinitého zvyšuje teplotní odolnost minerální vlny.

Kompozice minerálních vláken podle vynálezu mají s výhodou následující složky v hmotnostních procentech:

Sio

Al 0 2 2

CaO

MgO

Na₂O

K₂0

Na₂O a/nebo K₂0 přičemž mohou dále obsahovat v hmotnostních procentech:

BaO až 52 % až méně než 4 %

25,5 až 40 % až 15 % až 8 % až 7 % až 10 %, následuj ící složky az 5

TiO₂ a/nebo Fe₂O₃ a/nebo MnO v celkovém množství až 3 %. Obsah oxidu křemičitého v rozsahu 40 až 51,5 hmotnostních procent je zvlášú výhodný.

Co se týče alkalických oxidů, výhodný rozsah je 5 až hmotnostních procent. Oxid hlinitý je s výhodou přítomen v rozsahu mezi 3 a 4 hmotnostními procenty. Oxid barnatý, který může být použit místo oxidu draselného nebo oxidu hořečnatého, je přítomen v množství až do 7 hmotnostních procent, s výhodou do 5 hmotnostních procent, zejména v rozsahu 0,5 až 3 hmotnostní procenta.

Oxid sodný je s výhodou přítomen v množství více než 2 hmotnostní procenta.

Obsah oxidu hlinitého mezi 1 a 2 hmotnostními procenty, zejména 1,5 hmotnostního procenta, je také zvláště výhodný.

Obsah železa je s výhodou 0,5 až 2 hmotnostní procenta.

I

Pro stanovení biologické degradovatelnosti byl použit I i

standardní práškový test Německé sklářké společnosti. Je to | snadno proveditelná metoda a poskytuje dostatečné ohodnocení | biologické degradovatelnosti, když se používá se simulovanou fyziologickou plicní tekutinou při 37^0. Tato metoda je popsána v publikaci L. Springler, Laboratorní kniha pro sklářský průmysl, 3. vydání, 1950, Halle/S: nakladatelství *

S. Knapp.

Teplotní chování minerálních vláken bylo určeno švédskou metodou. Při této metodé se používá silitová troubová pec s horizontální pracovní troubou otevřenou na obou stranách, o délce 350 mm a vnitřním průměru 27 mm. Ve středu pece je malá keramická nosná destička (30 x 20 x 3 mm) pro držení zkušebního vzorku. Zkušební vzorek má rozměry 12 x 12x 12 mm nebo 12 mm φ x 12 mm výška. Objemová hustota je normálně 100 kg/m³. Nárůst teploty je 5 K/min. Změna výšky zkušebního vzorku je určována kontinuálně čtecí optikou.

Vynález bude dále podrobněji popsán s odkazy na příklady.

íta oAiAý/u j-t ,

Příklad 1

Byla vyráběna minerální vlna s následujícím složením ve hmotnostních procentech:

SiO, 2	50,6	%
Al 0	3 %
2 3
Fe O	0,3	%
2 3
CaO	31 %
MgO	10 %
Na 0	5 %
2
K₂O	0,1	%

Kompozice je dobře zpracovatelná do minerálních vláken se středním průměrem 2,0 až 10 mikrometrů tryskovým postupem při teplotě tažení mezi 1 300 a 1 400|^C.

Zkoušky podle standardního práškového textu Německé sklářské společnosti poskytly hodnotu 40 mg/kg, a tím hodnotu vysoké biologické degradovatelnosti.

Určení teplotního chování švédskou metodou stanovilo teplotní odolnost při 5% redukci výšky 735^C, což je jasně patrné na odpovídajícím diagramu znázorněném jako příklad na jediném výkresu.

Příklad 2

SiO,

AlA

CaO

MgO

Na O

46,5 %

3,5 % %

%

%.

Kompozice je také dobře zpracovatelná do minerálních vláken se středním průměrem 2,0 až 10 mikrometrů tryskovým

Ί postupem při teplotě tažení mezi l 300 a 1 400j°C.

Zkoušky podle standardního práškového textu Německé sklářské společnosti poskytly hodnotu 35 mg/kg, a tím hodnotu vysoké biologické degradovatelnosti.

Určení teplotního chování švédskou metodou stanovilo teplotní odolnost při 5% snížení ve výši 800j^C.

Tento příklad ukazuje, že sklo s vysokým obsahem oxidu hlinitého má výbornou teplotní odolnost, což je zase kriteriem ohnivzdornosti výrobků.

Příklad 3

SiO 2	50 %
	2,8 %
Fe₂O₃	0,9 %
CaO	25,6 %
MgO	9,7 %
Na₂0	4,9 %
K₂O	1,0 %
BaO	4,9 %

Kompozice je dobře zpracovatelná do minerálních vláken se středním průměrem 2,5 až 10 mikrometrů tryskovým postupem při teplotě tažení mezi 1 300 a 1 40Ó^C.

Příklad 4

SiO 2	51 %
Al 0	2,6 %
2 3
Fe 0	1,1 %
2 3
CaO	27,9 %
MgO	10,4 %
Na O 2	3,2 %
K,0	0,6 %
BaO	3,1 %

Kompozice je dobře zpracovatelná do minerálních vláken se středním průměrem 2,5 až 10 mikrometrů tryskovým postupem při teplotě tažení mezi 1 300 a 1 400)°C.

A

Příklad 5

SiO 2	50,9	%
Al O	2,6	%
2 3
Fe O	1,1	%
2 3
CaO	30 %
MgO	10,4	%
Na O	2,2	%

K₂O	1,6	%
BaO	1,1	%

Kompozice je dobře zpracovatelná do minerálních vláken se středním průměrem 2,5 až 10 mikrometrů tryskovým postupem při teplotě tažení mezi 1 300 a 1 400rC.

Claims

NÁROKY

1. Kompozice minerálních vláken, která je biologicky degradovatelná, vyznačující se tím, že obsahuje následující složky v hmotnostních procentech:

SiO₂ 40 až méně než 52 %

A1₂O₃ 1 až méně než 4 %

CaO víc než 25 a až 45 %

MgO 5 v az 15 O. o Na 0 2 2 až 12 o, o Na 0 a K 0 celkem 2 2 2 v az 15 %,

přičemž obsah K^O je v rozsahu 0 až 10 hmotnostních procent.
2. Kompozice minerálních vláken podle nároku 1, vyznačující se tím, že dále obsahuje alespoň jednu z následujících složek v hmotnostních procentech:

BaO až 7 %

TiO₂ a/nebo Fe₂O₃ a /nebo MnO v celkovém množství až 5 %.
3. Kompozice minerálních vláken podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že obsahuje následující složky v hmotnostních procentech:

SiO

Al O

CaO

MgO

Na O

40 až 51,5 %

2 až méně než 4 %

25,5 až 40 %

8 až 15 %

3 až 8 % • ·

K O 2 až 7 %

Na O a K O celkem 5 až 10 %.

2 2
4. Kompozice minerálních vláken podle nároku 3, vyznačující se tím, že dále obsahuje následující složky v hmotnostních procentech:

BaO až 5 %

TiO₂ a/nebo Fe₂O₃ a/nebo MnO v celkovém množství až 3 %.
5. Kompozice minerálních vláken podle kteréhokoliv z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že obsahuje alkalické oxidy v množství 5 až 8 hmotnostních procent.
6. Kompozice minerálních vláken podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že obsahuje oxid hlinitý v rozsahu 3 až 4 hmotnostní procenta.
7. Kompozice minerálních vláken podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje oxid hlinitý v rozsahu 1 až 2 hmotnostní procenta, například 1,5 hmotnostního procenta.
8. Kompozice minerálních vláken podle kteréhokoliv z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že obsahuje železo v rozsahu 0,5 až 2,5 hmotnostních procent.
9. Kompozice minerálních vláken podle kteréhokoliv z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že obsahuje oxid barnatý až do

5 hmotnostních procent, například v rozsahu 0,5 až 4 hmotnostní procenta, s výhodou 0,5 až 3 hmotnostní procenta.

10. Kompozice minerálních vláken podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6 nebo 7 až 9, vyznačující se tím, že obsahuje následující složky v hmotnostních procentech:

SiO 2 51 % Al 0 3 % 2 3 Fe 0 0.3 2 3 CaO 31 % MgO 10 % Na₂0 5 % K₂O 0,1

11. Kompozice minerálních vláken podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6 nebo 7 až 9, vyznačující se tím, že obsahuje v hmotnostních procentech:

Sio₂ 46,5 Ai₂o₃ 3,5 CaO 35 % MgO 10 % Na O 5 %
12. Kompozice minerálních vláken podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6 nebo 7 až 9, vyznačující se tím, že obsahuje následující složky v hmotnostních procentech:

SiO

50 %

Al 0 2 3 2,8 % Fe 0 0,9 % 2 3 CaO 25,6 0, Ό MgO 9,7 % Na 0 4,9 %

K₂0 1,0 % BaO 4,9 %

13. Kompozice minerálních vláken podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6 nebo 7 až 9, vyznačující se tím, že obsahuje následující složky v hmotnostních procentech:

Si°₂ 51 % Al 0 2,6 % 2 3 Fe 0 1,1 % 2 3 CaO 27,9 % MgO 10,4 % Na 0 2 3,2 % K 0 0,6 % 2 BaO 3,1 %

14. Kompozice minerálních vláken podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6 nebo 7 až 9, vyznačující se tím, že obsahuje následující složky v hmotnostních procentech:

SiO 2 50,9 % Al O 2,6 % 2 3 Fe O 1,1 % 2 3 CaO 30 % MgO 10,4 % Na 0 2 2,2 % K 0 2 1,6 %

* · · * ♦ · · · • « ·» · ♦ » · * • · ·

BaO 1,1%.

15. Kompozice minerálních vláken podle kteréhokoliv z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že obsahuje i

až do 35 hmotnostních procent zlomkového odpadního skla.

i > co --1 7Z

Ch o

<

ΓΓΛ zc o

teplotní chování (švédská metoda)