DE19503170A1

DE19503170A1 - Mineralfaserzusammensetzungen

Info

Publication number: DE19503170A1
Application number: DE1995103170
Authority: DE
Inventors: Jean Luc Bernard; Alain De Meringo; Elisabeth Rouyer; Hans Dr Furtak
Original assignee: Gruenzweig und Hartmann AG
Current assignee: Saint Gobain Isover G+H AG
Priority date: 1995-02-01
Filing date: 1995-02-01
Publication date: 1996-08-08

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mineralfaserzusammen setzung, die biologisch abbaubar ist.

Es sind im Stande der Technik einige Mineralfaserzusammen setzungen beschrieben, von denen angegeben wird, daß sie biologisch abbaubar sind.

Die biologische Abbaubarkeit von Mineralfaserzusammenset zungen ist insofern von großer Bedeutung, weil einige Un tersuchungen darauf hinweisen, daß Mineralfasern mit sehr kleinen Durchmessern im Bereich von kleiner 3 µm kanzerogen sein könnten, biologisch abbaubare Mineralfasern solcher Dimensionen aber keine Kanzerogenität zeigen.

Neben der biologischen Abbaubarkeit sind jedoch auch die mechanischen und thermischen Eigenschaften der Mineralfa sern bzw. der daraus hergestellten Produkte, die Bestän digkeit der Mineralfasern sowie die Verarbeitbarkeit der Mineralfaserzusammensetzung von ausschlaggebender Bedeu tung.

Mineralfasern werden beispielsweise in großem Umfang zu Dämmzwecken eingesetzt. Für diese Zwecke ist eine ausrei chende Feuchtigkeitsbeständigkeit erforderlich.

Ferner muß die Mineralfaserzusammensetzung eine Verar beitbarkeit nach bekannten Verfahren zur Herstellung von Mineralfasern mit kleinem Durchmesser, wie beispielsweise der Zentrifugaltechnik, insbesondere der Innerzentrifugal technik, ermöglichen (diese Technik ist beispielsweise in der US-PS 4 203 745 beschrieben).

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer neuen Mine ralfaserzusammensetzung, die sich durch biologische Abbau barkeit auszeichnet, eine gute Stabilität bzw. Resistenz gegen Feuchtigkeit aufweist und sich gut verarbeiten läßt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese Auf gabe durch eine Mineralfaserzusammensetzung gelöst werden kann, die erhebliche Mengen an Alkalioxiden und Erdalkali oxiden umfaßt, sowie gegebenenfalls Phosphoroxid enthält.

Es hat sich gezeigt, daß eine solche Mineralfaserzusammen setzung die Kombination der notwendigen Eigenschaften, näm lich biologische Abbaubarkeit, Resistenz gegen Feuchtigkeit sowie gute Verarbeitbarkeit erfüllt.

Gegenstand der Erfindung ist eine Mineralfaserzusammen setzung, die biologisch abbaubar ist, die gekennzeichnet ist durch folgende Bestandteile in Gewichtsprozent:

SiO₂\|45 bis 60
Al₂O₃	0 bis 5
CaO	7 bis 18
MgO	4 bis 10
Na₂O	8 bis 20
K₂O	0 bis 4
B₂O₃	1 bis 11
P₂O₅	0 bis 4
diverse	0 bis 5
Na₂O + K₂O	8 bis 24
CaO + MgO	10 bis 25
BaO	0 bis 5
TiO₂	0 bis 4
Cr₂O₃	0 bis 1,5
Fe₂O₃	0 bis 3

Die erfindungsgemäßen Mineralfaserzusammensetzungen sind mit der Zentrifugaltechnik verarbeitbar. Die erhaltenen Fa sern haben gute Beständigkeit gegen Feuchtigkeit. Über raschenderweise zeigen die Mineralfaserzusammensetzungen biologische Abbaubarkeit. Der mittlere Faserdurchmesser be trägt vorzugsweise 3 µm oder weniger.

Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäßen Mineralfaser zusammensetzungen folgende Bestandteile in Gewichtsprozent auf:

SiO₂\|50 bis 58
Al₂O₃	0 bis 3
CaO	10 bis 18
MgO	4 bis 8
Na₂O	10 bis 18
K₂O	0 bis 2
B₂O₃	3 bis 12
P₂O₅	0,5 bis 4
diverse	0 bis 2
Na₂O + K₂O	10 bis 21
CaO + MgO	12 bis 24
BaO	0 bis 4
TiO₂	0 bis 3
Cr₂O₃	0 bis 1
Fe₂O₃	0 bis 2

Insbesondere weisen die erfindungsgemäßen Mineralfaser zusammensetzungen folgende Bestandteile in Gewichtsprozent auf:

SiO₂\|50 bis 57
Al₂O₃	0,5 bis 1,5
CaO	11 bis 16
MgO	4,5 bis 6
Na₂O	12 bis 17
K₂O	0,5 bis 1
B₂O₃	5 bis 11
P₂O₅	1 bis 3
diverse	0,5 bis 1,0
Na₂O + K₂O	11 bis 17
CaO + MgO	16 bis 22
BaO	0 bis 3
TiO₂	0 bis 2
Cr₂O₃	0 bis 0,5
Fe₂O₃	0 bis 1,5

Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäßen Mineralfaser zusammensetzungen weniger als 55% Siliciumdioxid auf.

Auch ist es insbesondere bevorzugt, daß die Zusammensetzun gen mehr als 5 Gewichtsprozent Magnesiumoxid enthalten.

Der Zusatz von Bariumoxid erfolgt vorzugsweise im Austausch zu Calciumoxid.

Die biologische Abbaubarkeit kann durch den Zusatz von Phosphorpentoxid gesteigert werden. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten daher vorzugsweise mindestens 0,5 Gewichtsprozent P₂O₅.

Der Zusatz von Titanoxid, Chromoxid und/oder Eisenoxid ist vorteilhaft, um die korrodierenden Eigenschaften der Schmelze zu verringern.

Die Feuchtigkeitsbeständigkeit der erfindungsgemäßen Mine ralfaserzusammensetzungen wurde mittels einer Standard methode, die als "DGG-Methode" bekannt ist, ermittelt. Bei der DGG-Methode werden 10 g feingemahlenes Mineral mit ei ner Korngröße zwischen etwa 360 und 400 µm in 100 ml Wasser beim Siedepunkt 5 Stunden gehalten. Nach schneller Abküh lung des Materials wird die Lösung filtriert und ein be stimmtes Volumen des Filtrats zum Trockenen eingedampft. Das Gewicht des so erhaltenen trockenen Materials erlaubt es, die Menge an im Wasser gelöstem Mineral zu berechnen. Die Menge ist in Milligramm per Gramm des untersuchten Mi nerals angegeben.

Die biologische Abbaubarkeit der erfindungsgemäßen Mine ralzusammensetzungen wurde untersucht, indem 1 g des Mine ralpulvers, wie bei der DGG-Methode beschrieben, in eine physiologische Lösung der nachstehenden Zusammenset zung mit einem pH-Wert von 7,4 eingebracht wurde:

NaCl
6,78
NH₄Cl	0,535
NaHCO₃	2,268
NaH₂PO₄H₂O	0,166
(Na₃ citrat) 2H₂O	0,059
Glycin	0,450
H₂SO₄	0,049
CaCl₂	0,022

Es wurden dynamische Versuchsbedingungen gewählt, wie sie bei Scholze und Conradt beschrieben sind. Die Fließge schwindigkeit betrug 300 ml/Tag. Die Versuchsdauer betrug 14 Tage. Die Ergebnisse sind als Prozent SiO₂ in der Lösung × 100 nach 14 Tagen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher beschrieben.

Beispiel 1

Es wurde eine Zusammensetzung folgender Bestandteile in Gewichtsprozent hergestellt:

SiO₂
56
Al₂O₃	0,5
CaO	15
MgO	4,0
Na₂O	16,2
K₂O	0,8
B₂O₃	5,5
P₂O₅	1,5
diverse	0,5

Diese Mineralzusammensetzung konnte mit der Zentrifugal technik verarbeitet werden.

Mittels der vorstehend beschriebenen DGG-Methode wurde ein Wert von 32 mg/g ermittelt.

Die vorstehend beschriebene Untersuchung der biologischen Abbaubarkeit ergab einen Wert von 615.

Beispiel 2

SiO₂
54,5
Al₂O₃	0,5
CaO	15
MgO	4,0
Na₂O	16,2
K₂O	0,8
B₂O₃	5,5
P₂O₅	3,0
diverse	0,5

Die vorstehend beschriebene Untersuchung der biologischen Abbaubarkeit ergab einen Wert von 690.

Beispiel 3

SiO₂
56
Al₂O₃	0,5
CaO	13
MgO	6
Na₂O	16,2
K₂O	0,8
B₂O₃	5,5
P₂O₅	1,5
diverse	0,5

Beispiel 4

SiO₂
54,5
Al₂O₃	0,5
CaO	13
MgO	6
Na₂O	16,2
K₂O	0,8
B₂O₃	5,5
P₂O₅	3
diverse	0,5

Beispiel 5

SiO₂
56
Al₂O₃	0,5
CaO	16
MgO	6
Na₂O	13,2
K₂O	0,8
B₂O₃	5,5
P₂O₅	1,5
diverse	0,5

Mittels der vorstehend beschriebenen DGG-Methode wurde ein Wert von 22 mg/g ermittelt.

Die vorstehend beschriebene Untersuchung der biologischen Abbaubarkeit ergab einen Wert von 585.

Beispiel 6

SiO₂
54,5
Al₂O₃	0,5
CaO	16
MgO	6
Na₂O	13,2
K₂O	0,8
B₂O₃	5,5
P₂O₅	3
diverse	0,5

Die vorstehend beschriebene Untersuchung der biologischen Abbaubarkeit ergab einen Wert von 660.

Beispiel 7

SiO₂
54,5
Al₂O₃	1
CaO	16
MgO	6
Na₂O	13,2
K₂O	0,8
B₂O₃	6,5
P₂O₅	1,5
diverse	0,5

Mittels der vorstehend beschriebenen DGG-Methode wurde ein Wert von 17 mg/g ermittelt.

Die vorstehend beschriebene Untersuchung der biologischen Abbaubarkeit ergab einen Wert von 570.

Beispiel 8

SiO₂
53
Al₂O₃	1
CaO	16
MgO	6
Na₂O	13,2
K₂O	0,8
B₂O₃	6,5
P₂O₅	3
diverse	0,5

Die vorstehend beschriebene Untersuchung der biologischen Abbaubarkeit ergab einen Wert von 645.

Beispiel 9

SiO₂
50,5
Al₂O₃	1,5
CaO	16
MgO	8
Na₂O	12,2
K₂O	0,8
B₂O₃	6,5
P₂O₅	4
diverse	0,5

Mittels der vorstehend beschriebenen DGG-Methode wurde ein Wert von 7 mg/g ermittelt.

Beispiel 10

SiO₂
50,5
Al₂O₃	1,5
CaO	18
MgO	6
Na₂O	10,7
K₂O	0,8
B₂O₃	8
P₂O₅	4
diverse	0,5

Beispiel 11

SiO₂
55
Al₂O₃	1
CaO	11
MgO	5
Na₂O	14,2
K₂O	0,8
B₂O₃	11,5
P₂O₅	1
diverse	0,5

Mittels der vorstehend beschriebenen DGG-Methode wurde ein Wert von 31 mg/g ermittelt.

Die vorstehend beschriebene Untersuchung der biologischen Abbaubarkeit ergab einen Wert von 600.

Beispiel 12

SiO₂
56,5
Al₂O₃	0,5
CaO	11
MgO	5
Na₂O	14,2
K₂O	0,8
B₂O₃	10,5
P₂O₅	1
diverse	0,5

Mittels der vorstehend beschriebenen DGG-Methode wurde ein Wert von 36 mg/g ermittelt.

Die vorstehend beschriebene Untersuchung der biologischen Abbaubarkeit ergab einen Wert von 620.

Claims

1. Mineralfaserzusammensetzung, die biologisch abbaubar ist, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile in Ge wichtsprozent: SiO₂|45 bis 60 Al₂O₃ 0 bis 5 CaO 7 bis 18 MgO 4 bis 10 Na₂O 8 bis 20 K₂O 0 bis 4 B₂O₃ 1 bis 12 P₂O₅ 0 bis 4 diverse 0 bis 5 Na₂O + K₂O 8 bis 24 CaO + MgO 10 bis 25 BaO 0 bis 5 TiO₂ 0 bis 4 Cr₂O₃ 0 bis 1,5 Fe₂O₃ 0 bis 3

2. Mineralfaserzusammensetzung nach Anspruch 1, gekenn zeichnet durch folgende Bestandteile in Gewichts prozent: SiO₂|50 bis 58 Al₂O₃ 0 bis 3 CaO 10 bis 18 MgO 4 bis 8 Na₂O 10 bis 18 K₂O 0 bis 2 B₂O₃ 3 bis 12 P₂O₅ 0,5 bis 4 diverse 0 bis 2 Na₂O + K₂O 10 bis 21 CaO + MgO 12 bis 24 BaO 0 bis 4 TiO₂ 0 bis 3 Cr₂O₃ 0 bis 1 Fe₂O₃ 0 bis 2

3. Mineralfaserzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile in Ge wichtsprozent: SiO₂|50 bis 57 Al₂O₃ 0,5 bis 1,5 CaO 11 bis 16 MgO 4,5 bis 6 Na₂O 12 bis 17 K₂O 0,5 bis 1 B₂O₃ 5 bis 11 P₂O₅ 1 bis 3 diverse 0,5 bis 1,0 Na₂O + K₂O 11 bis 17 CaO + MgO 16 bis 22 BaO 0 bis 3 TiO₂ 0 bis 2 Cr₂O₃ 0 bis 0,5 Fe₂O₃ 0 bis 1,5

4. Mineralfaserzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Sili ciumdioxid weniger als 55 Gewichtsprozent beträgt.

5. Mineralfaserzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Magnesiumoxid mehr als 5 Gewichtsprozent beträgt.