DE69501772T2

DE69501772T2 - Mineralfaserzusammensetzung

Info

Publication number: DE69501772T2
Application number: DE69501772T
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Holstein; Peter Lohe; Stephane Maugendre; Wolfgang Schwab
Original assignee: Saint Gobain Isover SA France
Current assignee: Saint Gobain Isover SA France
Priority date: 1994-05-17
Filing date: 1995-05-16
Publication date: 1998-07-02
Anticipated expiration: 2015-05-17
Also published as: ATE163907T1; CZ7196A3; BR9506228A; HRP950294A2; NO960192L; CZ282790B6; HU9503701D0; PL312574A1; DE69501772D1; NO960192D0; AU2612895A; EP0710220A1; HUT74107A; FI960209A0; CN1136307A; JPH08511760A; DK0710220T3; FI960209A; ES2113207T3; IS4284A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Mineralfaserzusammensetzung, die biologisch abbaubar ist.
Der Stand der Technik beschreibt einige Mineralfaserzusammensetzungen, die besagterweise biologisch abbaubar sind.
Die biologische Abbaubarkeit von Mineralfaserzusammensetzungen ist von großer Bedeutung, da verschiedener Untersuchungen darauf hinweisen, daß Mineralfasern mit sehr kleinen Durchmesser im Bereich kleiner als 3 µm verdächtigt werden, kanzerogen zu sein, während biologisch abbaubare Mineralfasern dieser Ausmaße keine Kanzerogenität zeigen.
Jedoch ist nicht nur die biologische Abbaubarkeit von äußerster Bedeutung, sondern auch die mechanischen und thermischen Eigenschaften der Mineralfasern oder der daraus hergestellten Erzeugnisse und die Verarbeitbarkeit der Mineralfaserzusammensetzungen. Mineralfasern werden beispielsweise im großen Umfang für Dämmungszwecke verwendet. Insbesondere für Anwendungen im industriellen Bereich ist eine genügende Temperaturstabilität der Mineralfasern notwendig.
Die Mineralfaserzusammensetzung muß ebenfalls die Verarbeitbarkeit durch bekannte Methoden zum Herstellen von Mineralfasern mit kleinem Durchmesser, zum Beispiel dem Strahlverfahren, erlauben.
GB-A-2 083 017 macht Glaszusammensetzungen bekannt, die für die Herstellung von faserförmigen Wollastonit, das aus SiO&sub2;, CaO, B&sub2;O&sub3; und anderen Oxiden als optionale Zusatzstoffe besteht, geeignet ist.
Die anorganischen Fasern, die in FR-A-2 609 438, WO-A-87/05007, WO-A-92/09536 und WO-A-93/15028 bekannt gemacht werden, bestehen aus Siliciumdioxid, Calciumoxid und Magnesiumoxid und sind in Salz- oder physiologischen Lösungen löslich. Einige dieser Fasern zeigen ebenfalls eine gute Temperaturstabilität.
Feuerbeständige Faserzusammensetzungen, die in physiologischen Salzlösungen abbaubar sind, und eine gute Temperaturstabilität haben, werden in WO-A-89/12032 bekannt gemacht. Diese Fasern enthalten SiO&sub2;, CaO, MgO und wenigstens eine der Komponenten Al&sub2;O&sub3;, ZrO&sub2;, TiO&sub2;, B&sub2;O&sub3;, Eisenoxide oder Gemische davon.
Die Erfindung basiert auf dem Problem, eine alternative Mineralfaserzusammensetzung zu erhalten, die durch biologische Abbaubarkeit gekennzeichnet ist, gute Temperaturstabilität hat und leicht herzustellen ist.
Die Erfindung basiert auf der Feststellung, daß dieses Problem durch eine Mineralfaserzusammensetzung gelöst werden kann, die hauptsächlich aus Siliciumoxid und Erdalkalioxiden besteht und ebenfalls Bariumoxid enthält.
Es hat sich herausgestellt, daß solche Mineralfaserzusammensetzungen der Kombination der nötigen Eigenschaften entsprechen, nämlich biologische Abbaubarkeit, gute Temperaturstabilität und gute Verarbeitbarkeit.
Der Gegenstand der Erfindung ist eine biologisch abbaubare Mineralfaserzusammensetzung, die durch die folgenden Bestandteile in Gewichtsprozent gekennzeichnet ist:
SiO&sub2; 50 bis 60
CaO 25 bis 35
MgO 1 bis 10
Na&sub2;O 1 bis 8
P&sub2;O&sub5; 0 bis 3
Al&sub2;O&sub3; 0 bis 2
BaO 0,5 bis 5
Die erfundenen Mineralfaserzusammensetzungen sind durch das Strahlverfahren oder durch das Rotationsverfahren tiefziehfähig. Die erhaltenen Fasern haben gute Temperaturstabilität. Erstaunlicherweise zeigen die Mineralfaserzusammensetzungen biologische Abbaubarkeit.
Der mittlere Faserdurchmesser ist vorzugsweise 10 µm oder weniger und besonders zwischen 2,5 und 5 µm.
Die erfundenen Mineralfaserzusammensetzungen haben vorzugsweise die folgenden Bestandteile in Gewichtsprozent:
SiO&sub2; 52 bis 58
CaO 28 bis 32
MgO 5 bis 10
Na&sub2;O 3 bis 7
P&sub2;O&sub5; 0 bis 1
Al&sub2;O&sub3; 0,5 bis 1,5
BaO 0,5 bis 3
In einer weiteren bevorzugten Ausführung kann der Aluminiumoxidgehalt 1 bis 2 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1 bis 1,5 Gewichtsprozent sein. In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist er jedoch weniger als 1 Gewichtsprozent.
Um die biologische Abbaubarkeit zu beurteilen, wurde der Standardpulvertest der Deutschen Glasgesellschaft verwendet. Dieser ist eine leicht durchführbare Methode und gibt ein ausreichendes Maß der biologischen Abbaubarkeit. Die Methode wird in L. Springer ,,Laboratoriumsbuch für die Glasindustrie" 3. Auflage 1950, Halleis., W. Knapp Verlag beschrieben.
Das Temperaturverhalten der Mineralfasern wurde durch die Schwedische Methode bestimmt. In dieser Methode wird ein Silitrohrofen mit einem an beiden Seiten oben offenen, horizontalen Arbeitsrohr, das eine Länge von 350 mm und einen Innendurchmesser von 27 mm hat, verwendet. In der Mitte des Ofens ist zum Halten der Testprobe eine kleine keramische Trägerplatte (30 × 20 × 3 mm). Die Testprobe hatte Abmaße von 12 × 12 × 12 mm oder 12 mm ∅ × 12 mm Höhe. Die Schüttdichte ist normalerweise 100 kg/m³. Der Temperaturanstieg ist 5 K/min. Die Veränderung der Testprobengröße wurde kontinuierlich mit einer Laseroptik bestimmt.
Die Erfindung soll im folgenden ausführlicher mit Bezug auf die Beispiele beschrieben werden.

BEISPIEL 1

Eine Mineraiwolle mit folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozent wurde hergestellt:
SiO&sub2; 56
Al&sub2;O&sub3; 1
CaO 28,5
MgO 7
Na&sub2;O 5
BaO 2,5.
Diese Zusammensetzung konnte gut zu Mineralfasern mit einem mittleren Durchmesser von 2,7 µm durch das Strahlverfahren bei einer Tiefziehtemperatur von 1350 ºC verarbeitet werden.
Eine Untersuchung gemäß dem Standardpulvertest der Deutschen Glasgesellschaft ergab einen Wert von 35 mg/kg und damit einen Wert für hohe biologische Abbaubarkeit.
Die Bestimmung des Temperaturverhaltens durch die Schwedische Methode ergab eine Temperaturstabilität bei 5%iger Größenverringerung von 720 ºC.

BEISPIEL 2

Eine Mineralwolle mit folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozent wurde hergestellt:
SiO&sub2; 56
Al&sub2;O&sub3; 1
CaO 29
Mgo 8
Na&sub2;O 5
BaO 1.
Diese Zusammensetzung konnte gut zu Mineralfasern mit einem mittleren Durchmesser von 2,8 µm durch das Strahiverfahren bei einer Tiefziehtemperatur von 1360 ºC verarbeitet werden.
Eine Untersuchung gemäß dem Standardpulvertest der Deutschen Glasgesellschaft ergab einen Wert von 39 mg/kg und damit einen Wert für hohe biologische Abbaubarkeit.
Die Bestimmung des Temperaturverhaltens durch die Schwedische Methode ergab eine Temperaturstabilität bei 5%iger Größenverringerung von 740 ºC (siehe Diagramm in der Zeichnung als Illustration dessen).

Claims

1. Eine biologisch abbaubare Mineralfaserzusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus den folgenden Bestandteilen in Gewichtsprozent besteht:

SiO&sub2; 50 bis 60

CaO 25 bis 35

MgO 1 bis 10

Na&sub2;O 1 bis 8

P&sub2;O&sub5; 0 bis 3

Al&sub2;O&sub3; 0 bis 2

BaO 0,5 bis 5

2. Die Mineralfaserzusammensetzung nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß sie aus den folgenden Bestandteilen in Gewichtsprozent besteht:

SiO&sub2; 52 bis 58

CaO 28 bis 32

MgO 5 bis 10

Na&sub2;O 3 bis 7

P&sub2;O&sub5; 0 bis 1

Al&sub2;O&sub3; 0,5 bis 1,5

BaO 0,5 bis 3