DE69500494T2 - Glasfaserzusammensetzungen - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Glasfaserzusammensetzung, die biologisch abbaubar ist.
• Im Stand der Technik werden einige Glasfaserzusammensetzungen beschrieben, von denen angegeben wird, daß sie biologisch abbaubar sind.
• Die biologische Abbaubarkeit von Glasfaserzusammensetzungen ist von großer Bedeutung, da verschiedene Untersuchungen darauf hinweisen, daß einige Glasfasern mit sehr geringen Durchmessern im Bereich von weniger als 3 µm kanzerogen bzw. karzinogen sein können, wohingegen biologisch abbaubare Glasfasern mit diesen Abmessungen nicht karzinogen sind.
• Neben der biologischen Abbaubarkeit sind jedoch auch die mechanischen und thermischen Eigenschaften der Glasfasern oder der daraus hergestellten Produkte, die Beständigkeit der Glasfasern und die Verarbeitbarkeit der Glasfaserzusammensetzung von ausschlaggebender Bedeutung. Glasfasern werden zum Beispiel in großem Umfang für Isolations- bzw. Dämmzwecke eingesetzt. Für diese Zwecke ist eine ausreichende Feuchtigkeitsbeständigkeit erforderlich.
• Die Glasfaserzusammensetzung muß auch eine Verarbeitbarkeit nach bekannten Verfahren für die Herstellung von Glasfasern mit geringem Durchmesser, zum Beispiel der Zentrifugaltechnik, insbesondere der Innerzentrifugaltechnik, ermöglichen (diese Technik wird zum Beispiel in US-PS 4 203 745 beschrieben).
• GB-A-1 096 465 offenbart Zusammensetzungen für die Herstellung von Glas und Glasfasern, die Siliciumdioxid, Boroxid, Calciumoxid und Natriumoxid umfassen.
• Der in Glastechnische Berichte", Band 64, Nr. 1 (1991) veröffentlichte Bericht zeigt Zusammensetzungen, die aus SiO&sub2;, Al&sub2;O&sub3;, CaO, MgO, Na&sub2;O, B&sub2;O&sub3; und anderen Oxiden als wahlfreie Bestandteile bestehen, und deren Auflösungsgeschwindigkeiten bei Bedingungen, die annähernd den in der Lunge angenommenen Bedingungen entsprechen.
• Anorganische Fasern, die abbaubar oder in physiologischen Medien biologisch lösbar sind, werden in EP-A-0 412 878, US-A- 5 055 428 und EP-A-0 588 251 offenbart. Diese Fasern umfassen Siliciumdioxid, ein Erdalkalimetalloxid, ein Alkalioxid und Boroxid. Die Fasern gemäß EP-A-0 588 251 enthalten außerdem Zirconiumoxid als zwingenden Bestandteil.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Glasfaserzusammensetzung bereitzustellen, die durch biologische Abbaubarkeit gekennzeichnet ist, eine gute Stabilität oder Feuchtigkeitsbeständigkeit hat und sich einfach verarbeiten läßt.
• Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß diese Aufgabe durch eine Glasfaserzusammensetzung gelöst werden kann, die erhebliche Mengen von Alkalioxiden und Boroxid sowie gegebenenfalls Aluminiumoxid enthält.
• Es hat sich gezeigt, daß eine solche Glasfaserzusammensetzung diese Kombination der erforderlichen Eigenschaften, d.h. biologische Abbaubarkeit, Feuchtigkeitsbeständigkeit und gute Verarbeitbarkeit, erfüllt.
• Gegenstand der Erfindung ist eine Glasfaserzusammensetzung, die biologisch abbaubar ist und durch die nachstehenden Bestandteile in Gewichtsprozent gekennzeichnet ist:
• Die erfindungsgemäßen Glasfaserzusammensetzungen lassen sich nach der Zentrifugaltechnik verarbeiten. Die erhaltenen Fasern weisen eine gute Feuchtigkeitsbeständigkeit auf. Überraschenderweise zeigen diese Glasfaserzusammensetzungen eine biologische Abbaubarkeit. Der mittlere Faserdurchmesser beträgt vorzugsweise weniger als 10 µm und liegt insbesondere zwischen 2,5 und 5 µm.
• Die erfindungsgemäßen Glasfaserzusammensetzungen weisen vorzugsweise die folgenden Bestandteile in Gewichtsprozent auf:
• Durch den Zusatz von Aluminiumoxid kann eine Verbesserung der Feuchtigkeitsbeständigkeit erreicht werden. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen erhalten deshalb vorzugsweise mindestens 0,1 Gew.-%, insbesondere mindestens 0,5 Gew.-% und gewöhnlich weniger als 115 Gew.-% Aluminiumoxid.
• Die biologische Abbaubarkeit kann durch den Zusatz von Phosphorpentoxid verbessert werden. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen enthalten deshalb vorzugsweise mindestens 0,1 Gew.-% P&sub2;O&sub5;.
• Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die Zusammensetzung weniger als 2 Gew.-% Magnesiumoxid.
• Die Feuchtigkeitsbeständigkeit der erfindungsgemäßen Glasfaserzusammensetzungen wurde nach einem Standardverfahren bestimmt, das als DGG-Verfahren bekannt ist. Beim DGG-Verfahren werden 10 g fein gemahlenes Glas mit einer Korngröße zwischen etwa 360 und 400 µm fünf Stunden in 100 ml Wasser beim Siedepunkt gehalten. Nach dem schnellen Abkühlen des Materials wird die Lösung filtriert, und ein bestimmtes Volumen des Filtrats wird bis zur Trockne eingedampft. Das Gewicht des erhaltenen trockenen Materials erlaubt die Berechnung der im Wasser gelösten Glasmenge. Diese Menge wird in Milligramm pro Gramm des untersuchten Glases angegeben.
• Die biologische Abbaubarkeit der erfindungsgemäßen Glasfaserzusammensetzungen wurde untersucht, indem 1 g Glaspulver, wie bei dem DGG-Verfahren beschrieben, in eine physiologische Lösung mit der nachstehend aufgeführten Zusammensetzung und einem pH-Wert von 7,4 eingeführt wurde:
• Es wurden dynamische Versuchsbedingungen gewählt, wie es bei Scholze und Conradt beschrieben ist. Die Fließgeschwindigkeit bzw. Strömungsrate betrug 300 ml/Tag. Die Versuchsdauer betrug 14 Tage. Die Ergebnisse sind als Prozent SiO&sub2; in der Lösung x 100 nach 14 Tagen angegeben.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Beispiels detaillierter beschrieben.
Beispiel
• Es wurde Glas mit der nachstehenden Zusammensetzung in Gewichtsprozent geschmolzen:
• Diese Glasfaserzusammensetzungen konnten nach der Zentrifugaltechnik verarbeitet werden.
• Mit dem vorstehend beschriebenen DGG-Verfahren wurde ein Wert von 30 mg/g ermittelt.
• Die vorstehend beschriebene Untersuchung der biologischen Abbaubarkeit ergab einen Wert von 600.

Claims (6)

1. Glasfaserzusammensetzung, die biologisch abbaubar ist, gekennzeichnet durch die folgenden Bestandteile in Gewichtsprozent:

SiO&sub2; 57 bis 60

Al&sub2;O&sub3; weniger als 2

CaO + MgO 10 bis 16

Na&sub2;O + K&sub2;O mehr als 18 bis 23

B&sub2;O&sub3; 10 bis 12

P&sub2;O&sub5; 0 bis 4

BaO 0 bis weniger als 1

Diverse 0 bis 2.

2. Glasfaserzusammensetzung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Bestandteile in Gewichtsprozent:

SiO&sub2; 57 bis 60

Al&sub2;O&sub3; 0 bis 1.5

CaO + MgO 11 bis 12.5

Na&sub2;O + K&sub2;O mehr als 18 bis 20

B&sub2;O&sub3; 10 bis 12

P&sub2;O&sub5; 0 bis 1

BaO 0 bis weniger als 1

Diverse 0 bis 2.

3. Glasfaserzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Aluminiumoxid mindestens 0.1 Gewichtsprozent beträgt.

4. Glasfaserzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Aluminiumoxid mindestens 0.5 Gewichtsprozent beträgt.

5. Glasfaserzusammensetzung nach einem der Anspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Phosphoroxid mindestens 0.1 Gewichtsprozent beträgt.

6. Glasfaserzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Magnesiumoxid weniger als 2 Gewichtspozent beträgt.