BR0109339B1

BR0109339B1 - lç mineral, processo de fabricaÇço da mesma e utilizaÇço da lç mineral.

Info

Publication number: BR0109339B1
Application number: BRPI0109339-8A
Authority: BR
Inventors: Jean-Luc Bernard; Serge Vignesoult; Patrice Lehuede
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2010-02-23
Also published as: HU224980B1; NO20024362L; JP2003527287A; CA2403014A1; DE60107665D1; PL357221A1; IS6513A; CZ20023138A3; PL194126B1; NO20024362D0; SK285657B6; AU2001244266B2; CN1225426C; CN1418176A; FR2806402A1; US20030181306A1; JP5021134B2; EP1265821A1; EP1265821B1; US6897173B2

Description

"LÃ MINERAL, PROCESSO DE FABRICAÇÃO DA MESMA EUTILIZAÇÃO DA LÃ MINERAL"

A presente invenção refere-se ao domínio das lãs mineraisartificiais. Ela visa mais particularmente as lãs minerais destinadas a fabricarmateriais de isolamento térmico e/ou acústico ou substratos de cultura fora dosolo. Ela visa notadamente lãs minerais estáveis termicamente, destinadas aaplicações onde a capacidade de resistência à temperatura é importante.

Estas lãs minerais são suscetíveis de desempenhar um papelimportante na resistência ao fogo de sistemas construtivos aos quais elas sãointegradas.

Ela se interessa mais particularmente pelas lãs minerais dotipo lã de rocha, ou seja, cujas composições químicas acarretam umatemperatura de liquidus elevada e uma grande fluidez na sua temperatura deformação de fibra, associadas a uma temperatura de transição vítrea elevada.

Convencionalmente, este tipo de lã mineral é convertido emfibra por processos de centrifugação ditos "externos", por exemplo, do tipodaqueles utilizando uma cascata de rodas de centrifugação alimentadas commaterial fundido por um dispositivo de distribuição estático, como descritonotadamente nas patentes EP-O 465 310 ou EP-O 439 385.

O processo de formação de fibra por centrifugação dita"interna", ou seja, tendo recorrido a centrifugadoras que giram a grandevelocidade e perfuradas por orifícios, é por outro lado convencionalmentereservado à formação de fibra de lã mineral de tipo lã de vidro,esquematicamente de composição mais rica em óxidos alcalinos e a baixataxa de alumina, de temperatura de liquidus menos elevada e de viscosidadena temperatura de formação de fibra maior que a lã de rocha. Este processo énotadamente descrito nas patentes EP-O 189 354 ou EP-O 519 797.

Foram entretanto recentemente apontadas soluções técnicasque permitem adaptar o processo de centrifugação interna à formação de fibrade lã de rocha, notadamente modificando-se a composição do materialconstitutivo das centrifugadoras e seus parâmetros de funcionamento. Poder-se-á para mais detalhes a este respeito se reportar notadamente à patente WO93/02977. Esta adaptação se revelou particularmente interessante no sentidode que ela permite combinar propriedades que só eram até aqui inerentes aum ou ao outro dos dois tipos de lã, rocha ou vidro. Assim, a lã de rochaobtida por centrifugação interna é de uma qualidade comparável à da lã devidro, com uma taxa de materiais não convertidos em fibra menor que da lãde rocha obtida convencionalmente. Ela conserva entretanto as duas grandesvantagens ligadas à sua natureza química, a saber um baixo custo demateriais químicos e uma resistência em temperatura elevada.

Duas vias são então agora possíveis para converter a lã derocha em fibra, a escolha de uma ou outra dependendo de um certo númerode critérios, incluindo o nível de qualidade requerido em vista da aplicaçãovisada e aquele da viabilidade industrial e econômica.

A estes critérios, foi adicionado há alguns anos aqueles de umcaráter biodegradável da lã mineral, a saber a capacidade desta última em sedissolver rapidamente em meio fisiológico, tendo em vista prevenir qualquerrisco patogênico potencial ligado à acumulação eventual das fibras mais finasno organismo por inalação.

Além disso, um número elevado de aplicações de lãs mineraisutiliza a propriedade notável de estabilidade térmica que apresentam certascomposições de lãs minerais. Conhece-se notadamente a estabilidade térmicadas lãs minerais obtidas a partir de basaltos ou de escórias enriquecidas emferro.

O inconveniente destas composições trata-se, para o basalto,de sua baixa dissolução em meio fisiológico, e para as escórias enriquecidasem feiro de sua temperatura elevada de formação de fibra que limita oprocesso de formação de fibra destas composições aos processos ditos"externos".

Uma solução para o problema da escolha de composição de lãmineral de tipo rocha e com caráter biossolúvel consiste no emprego de taxade alumina elevada e de taxas de alcalinos moderadas.

Esta solução conduz notadamente a custos de matérias primaselevados, devido ao emprego preferido de bauxita.

A presente invenção tem por objetivo melhorar a composiçãoquímica das fibras que compreendem as lãs minerais de tipo de rocha,melhoria visando notadamente aumentar seu caráter biodegradável com umacapacidade de ser convertida em fibra notadamente e vantajosamente porcentrifugação interna, ao mesmo tempo em que conserva a possibilidade deobter estas composições com matérias primas baratas e conferir a estas lãsminerais uma excelente estabilidade térmica.

Denomina-se "lã mineral estável termicamente" ou"apresentando uma estabilidade interna térmica" uma lã mineral suscetível deapresentar um caráter de resistência em temperatura, ou seja, suscetível denão entrar em colapso de maneira substancial quando ela é aquecidanotadamente até temperaturas de pelo menos IOOO°C.

Considera-se notadamente que uma lã mineral é estáveltermicamente se ela responde aos critérios definidos pelo projeto de norma"Materiais isolantes: estabilidade térmica" (Insulanting materiais: Thermalsatbility) tal como é proposto por NORDTEST (NT FIRE XX - NORDTESTREMISS N0 1114-93).

Este teste define um procedimento para determinar aestabilidade térmica de uma amostra de material isolante a uma temperaturade IOOO°C. Uma amostra de material isolante (notadamente de 25 mm dealtura e 25 mm de diâmetro) é introduzida em um forno que permite aobservação do colapso da amostra em função da temperatura de contato daamostra.A temperatura do forno cresce 5°C por minuto, a partir datemperatura ambiente, até pelo menos IOOO0C.

Este projeto de norma define um material isolante comoestável termicamente se a amostra deste material não se entra em colapso pormais do que 50% de sua espessura inicial até que a temperatura de IOOO0Cseja atingida.

A invenção tem por objeto uma lã mineral suscetível de sedissolver em um meio fisiológico, que compreende fibras cujos constituintessão mencionados, abaixo conforme as porcentagens ponderais seguintes:

<table>table see original document page 5</column></row><table>

e que compreende igualmente um composto de fósforo cujo teor em fósforo,expresso sob forma P2O5, varia de 0,2, notadamente mais de 0,5% a 5%,notadamente menos de 2% da massa total das fibras, suscetível de reagir apartir de IOO0C com as fibras para formar um revestimento na superfície dasfibras.

Pode-se, com efeito, constatar que, de maneira surpreendente,as fibras, cujos constituintes são selecionados acima, reagem com compostosde fósforo a partir de IOO0C e que esta reação pode continuar quando atemperatura aumenta. Constata-se a formação de um revestimento nasuperfície das fibras, notadamente sobre fibras que foram levadas atemperaturas de cerca de IOOO°C.

Este revestimento tem a propriedade notável de ser refratário eretarda assim o colapso de uma amostra de fibras, da composiçãoselecionada, levada a temperaturas que podem atingir IOOO°C.

O composto, fruto da reação entre os constituintes das fibras eos compostos de fósforo, é rico em fósforo. Observa-se notadamente taxas defósforo atômico compreendidas entre 40 e 60%, neste composto.

O revestimento observado pode ser contínuo sobre asuperfície de uma fibra e sua espessura é notadamente compreendida entre0,01 e 0,05 μηι. Cristalizações de uma composição próxima daquela dorevestimento podem igualmente ser observadas localmente na superfície dasfibras, e podem atingir espessuras da ordem de 0,1 a 0,5 μηι.

Um efeito cooperativo é evidenciado entre as fibras quefizeram o objeto da seleção de constituintes acima e compostos de fósforo.Obtêm-se assim lãs minerais suscetíveis de se dissolver em meio fisiológico eestáveis termicamente.

De acordo com uma variante da invenção, a lã mineralcompreende fibras cujos constituintes são mencionados abaixo, conforme asporcentagens ponderais seguintes:

<table>table see original document page 6</column></row><table>B2O3 0-8%, - 0-4%

TiO2 0-3%,

e quando MgO está compreendido entre O e 5%, notadamente entre O e 2%R2O <13,0%.

De acordo com um modo de realização vantajoso da invenção,a lã mineral compreende fibras cujos constituintes são mencionados abaixo,conforme as porcentagens ponderais seguintes:

<table>table see original document page 7</column></row><table>

Na seqüência do texto, denominar-se-á "composição" asfaixas dos constituintes das fibras de lã mineral, ou do vidro destinado a serconvertido em fibra para produzir as ditas fibras.

Na seqüência do texto, toda porcentagem de um constituinteda composição deve ser compreendida como uma porcentagem ponderai e ascomposições de acordo com a invenção comportam até 2 ou 3% decompostos a considerar como impurezas não analisadas, como é conhecidoneste gênero de composição.

A seleção de uma tal composição permitiu acumular toda umasérie de vantagens, notadamente atuando nos múltiplos papéis, complexos,que desempenha um certo número de seus constituintes específicos.Foi possível constatar com efeito que a associação de umataxa de alumina elevada compreendida entre 16 e 27%, de preferênciasuperior a 17% e/ou de preferência inferior a 25%, notadamente a 22%, parauma soma de elementos formadores, sílica e alumina, compreendida entre 57e 75%, de preferência superior a 60% e/ou de preferência inferior a 72%,notadamente a 70%, com uma quantidade de alcalinos (R2O: soda e potassa)elevada compreendida entre 10 e 17%, com MgO compreendido entre 0 e5%, notadamente entre O e 2%, quando R2O < 13.0%, permite obtercomposições de vidro que possuem a propriedade notável de seremtransformáveis em fibra em um vasto domínio de temperatura e conferindoum caráter biossolúvel a pH ácido às fibras obtidas. De acordo com modos derealizações da invenção, a taxa de alcalinos é de preferência superior a 12%,notadamente a 13,0% e mesmo 13,3% e/ou de preferência inferior a 15%,notadamente inferior a 14,5%.

Este domínio de composições se mostra particularmenteinteressante pois foi possível observar que, contrariamente às opiniõesrecebidas, a viscosidade do vidro fundido não se abaixa significativamentecom o aumento da taxa de alcalinos. Este efeito notável permite aumentar avariação entre a temperatura que corresponde à viscosidade da formação defibra e a temperatura de líquidus da fase que cristaliza e assim melhorarconsideravelmente as condições e formação de fibra e torna notadamentepossível a formação de fibra em centrifugação interna de uma nova família devidros biossolúveis.

De acordo com um modo de realização da invenção, ascomposições possuem taxas de óxido de ferro compreendidas entre 0 e 5%,notadamente superior a 0,5% e/ou inferior a 3%, notadamente inferior a2,5%. Um outro modo de realização é obtido com composições que possuemtaxas de óxido de ferro compreendidas entre 5 e 12%, notadamente entre 5 e8%, o que pode permitir obter uma resistência ao fogo dos colchões de lãsminerais.

Vantajosamente, as composições de acordo com a invençãorespeitam o ratio:

(Na2O + K2(D)Al2O3 > 0,5, de preferência (Na2O + K2O)/ Al2O3 > 0,6.notadamente (Na2O + K20)A1203 > 0,7 que parece favorecer a obtenção deuma temperatura na viscosidade de formação de fibra superior à temperaturade liquidus.

De acordo com uma variante da invenção, as composições deacordo com a invenção têm de preferência uma taxa de cal entre 10 e 25%,notadamente superior a 12%, de preferência superior a 15% e/ou depreferência inferior a 23%, notadamente inferior a 20%, e mesmo inferior a17% associada a uma taxa de magnésia compreendida entre 0 e 5%, com depreferência menos de 2% de magnésia, notadamente menos de 1% demagnésia e/ou uma taxa de magnésia superior a 0,3%, notadamente superior a0,5%.

De acordo com uma outra variante, a taxa de magnésia écompreendida entre 5 e 10% para uma taxa de cal compreendida entre 5 e15%, e de preferência entre 5 e 10%.

Adicionar P2O5, que é opcional, a teores compreendidos entre0 e 3%, notadamente superior a 0,5% e/ou inferior a 2%, pode permitiraumentar a biossolubilidade a pH neutro. Opcionalmente, a composição podetambém conter óxido de boro que pode permitir melhorar as propriedadestérmicas da lã mineral, notadamente tendendo a abaixar seu coeficiente decondutividade térmica na componente radioativa e igualmente aumentar abiossolubilidade a pH neutro. Pode-se igualmente incluir TiO2 nacomposição, de maneira opcional, por exemplo, até 3%. Outros óxidos taiscomo BaO, SrO, MnO, Cr2O3, ZrO2, podem estar presentes na composição,cada um até teores de cerca de 2%.

A diferença entre a temperatura correspondente a umaviscosidade de IO2'5 poises (decipascal.segundo), denotada Tiog 2,5 e o líquidusda fase que cristaliza, denotado Tiiq é de preferência e pelo menos IO0C. Estadiferença, Tiog 2,s - Tiiq define o "patamar de trabalho" das composições dainvenção, ou seja, a gama de temperatura na qual pode-se converter em fibra,por centrifugação interna muito particularmente. Esta diferença se estabelecede preferência a pelo menos 20 ou 30°C, e mesmo a mais de 50°C,notadamente mais de IOO0C.

As composições de acordo com a invenção têm temperaturasde transição vítrea elevadas, notadamente superior a 600°C. Sua temperaturade annealing (denotada T^neaiing, conhecida igualmente sob o nome de"temperatura de recozimento") é notadamente superior a 600°C.

As lãs minerais, como mencionada mais acima, apresentamum nível de biossolubilidade satisfatório notadamente a pH ácido. Elasapresentam assim geralmente uma velocidade de dissolução, notadamentemedida sobre a sílica, de pelo menos 30, de preferência de pelo menos 40 a50ng/cm por hora medida a pH 4,5.

Uma outra vantagem muito importante da invenção trata dapossibilidade de utilizar matérias primas baratas para obter a composiçãodesses vidros. Estas composições podem notadamente resultar da fusão derochas, por exemplo do tipo fonolitos, com um portador de alcalino-terroso,por exemplo calcário ou dolomita, completadas se necessário por minério deferro. Obtém-se por este meio um portador de alumina a custo moderado.

Este tipo de composição, com taxa de alumina e com taxa dealcalinos elevadas pode ser vantajosamente fundido em fornos vidraceiros achama ou a energia elétrica.

De acordo com um modo de realização vantajoso da invenção,o revestimento suscetível de se formar na superfície das fibras da lã mineral éconstituído essencialmente de fosfato de alcalino-terroso.

Obtêm-se assim revestimentos cuja composição é próximadaquela dos cristais de tipos ortofosfato ou pirofosfato de alcalino-terrosocujo ponto de fusão é conhecido como sendo superior a IOOO0C.

Vantajosamente, o fosfato de alcalino-terroso que é suscetívelde se formar na superfície das fibras da lã mineral é um fosfato de cal.pirofosfato (Ca2PiO7) são conhecidos por serem refratários e estes compostostêm temperaturas de fusão respectivamente de 1670°C, 1230°C.

De acordo com uma variante da invenção o composto defósforo suscetível de reagir com as fibras é um composto que se decompõe apartir de IOO0C liberando o ácido fosfórico (H3PO4, HPO3...) e/ou o anidridofosfórico (P2O5), sob uma forma sólida, líquida ou vapor.

De acordo com uma realização preferida, o composto defósforo é escolhido dentre os compostos seguintes:

- os sais de amônio, fosfatos de amônio, notadamente o mono-hidrogenofosfato (denotado MAP), o di-hidrogenofosfato (denotado DAP),os polifosfatos (notadamente de tipo meta-, piro, polifosfatos).

Estes sais de amônio podem ser puros ou compreenderemradicais orgânicos.

- o ácido fosfórico sob suas diversas formas, notadamenteortofosfórico (H3PO4), metafosfórico e polifosfórico ((HPO3)n)

- os hidrogenofosfatos de alumínio, notadamente mono ou di-hidrogenofosfato de alumínio sós ou misturados com o ácido ortofosfórico.

A invenção se refere igualmente a um processo de fabricaçãode lã mineral onde se formam fibras essencialmente a partir de óxidosfundidos cujos constituintes são mencionados abaixo, conforme asporcentagens ponderais seguintes:

Os fosfatos de cal, notadamente ortofosfato (Ca3(PO4)2),MgO 0-30%, -- 0-15%

Na2O 0-17%, - 6-12%

K2O 0-17%, - 3-12%

R2O (Na2O + K2O) 13-17%, -- 12-17%,

P2O5 0-5%, ~ 0-2%

Fe2O3 0-20%

B2O3 0-8%, -- 0-4%

TiO2 0-3%,

e onde se aplica em seguida, notadamente por pulverização ou impregnaçãode uma solução, um composto de fósforo suscetível de reagir com as fibraspara formar um revestimento na superfície das fibras.

A invenção refere-se igualmente à utilização da lã mineraldescrita acima nos sistemas construtivos resistentes ao fogo.

Denominam-se "sistemas construtivos resistentes ao fogo",sistemas compreendendo geralmente combinações de materiais, notadamenteà base de lã mineral e placas metálicas, suscetíveis de retardar de maneiraeficaz a propagação do calor, bem como assegurar uma proteção contra aschamas e gases quentes e conservar uma resistência mecânica durante umincêndio.

Testes normalizados definem o grau de resistência ao fogo,expresso notadamente como o tempo necessário para que uma temperaturadada seja atingida do lado oposto do sistema construtivo submetido a umfluxo de calor, deflagrado, por exemplo, pela chama de um queimador ou umforno elétrico.

Considera-se que um sistema construtivo apresenta umacapacidade para resistir ao fogo satisfatória, notadamente se ele é suscetívelde responder às exigências de um dos ensaios seguintes:

- teste para porta corta-fogo: ensaios sobre placas de fibrasminerais tal como definido na norma alemã DIN 18 089-Teil 1.- comportamento ao fogo de material e elementos para aconstrução tal como definido na norma alemã DIN 4102. Considera-senotadamente a norma alemã DIN 4102-Teil 5 para os testes em plena escala afim de determinar a classe de resistência ao fogo, e/ou a norma alemã DIN4102-Teil 8 para os testes sobre amostras com um pequeno banco de ensaio.

- teste segundo o ensaio normalizado OMI A 754 (18) quedescreve as exigências gerais dos ensaios de resistência ao fogo para asaplicações de tipo "MARINE", notadamente os anteparos de barcos. Essesensaios são praticados em amostras de grande tamanho, com fornos de 3 mpor 3 m. Pode-se citar, por exemplo, o caso de uma ponte de aço, onde odesempenho requerido no caso de um fogo no lado isolante satisfaz o critériode isolamento térmico durante pelo menos 60 minutos.

Outros detalhes e características vantajosas vão ressaltar dadescrição abaixo de modos de realizações preferidos não limitativos.

A tabela 1 abaixo reagrupa as composições químicas, emporcentagens ponderais, de 42 exemplos.

Quando a soma de todos os teores de todos os compostos éligeiramente inferior ou ligeiramente superior a 100%, deve sercompreendido que a diferença com 100% corresponde às impurezas/componentes minoritários não analisados e/ou é devida apenas à aproximaçãoaceita neste domínio nos métodos de analise utilizadas.

As composições de acordo com estes exemplos foramconvertidas em fibra por centrifugação interna, notadamente segundo oensinamento da patente WO 93/02977 precitada.

Seus patamares de trabalho, definidos pela diferença TLog 2,5 -TLiq são largamente positivos notadamente superiores a 50°C, até mesmo100°C, e mesmo superiores a 150°C.

Todos têm uma relação (Na20 + K2O)/ AI2O3 superior a 0,5para uma taxa de alumina elevada de cerca de 16 a 25%, com uma soma(SiO2 + Al2O3) bastante elevada e uma taxa de alcalinos de pelo menos10,0% quando MgO é inferior ou igual a 5% e de pelo menos 13% quandoMgO é superior a 5%.

As temperaturas de líquidus são pouco elevadas, notadamenteinferiores ou iguais a 1200°C e mesmo 1150°C.

As temperaturas correspondentes a viscosidades de 10 'poises (TLog 2,5) são compatíveis com a utilização de pratos de formação defibra a alta temperatura notadamente nas condições de uso descritos nopedido WO 93/02977.

As composições preferidas são notadamente aquelas ondeTLog2,5 é inferior a 1350°C, de preferência inferior a 1300°C.

Pode-se observar que para as composições que compreendementre 0 e 5% de magnésia MgO, notadamente com pelo menos 0,5% de MgOe/ou pelo menos de 2%, ou mesmo menos de 1% de MgO, e entre IOe 13%de alcalinos, obtêm-se resultados de propriedades físicas, notadamentepatamares de trabalho, e de velocidade de dissolução muito satisfatórias (casodos exemplos: Ex. 18, Ex. 31, Ex. 32, Ex. 33).

Para ilustrar a presente invenção, diferentes componentesforam adicionados durante o procedimento de formação de fibra, porpulverização, em uma zona situada após a zona de estiramento das fibras apartir do vidro fundido, e antes da zona de recepção da lã mineral. Denomina-se "adjuvantes", os compostos adicionados nesta zona de pulverização.

A título de exemplos, quatro composições da tabela I,numeradas EX. 4, EX. 33, EX. 41 e EX. 42, foram convertidas em fibra come sem presença de um composto à base de fósforo, para obter colchões de lãmineral.

Um vidro de controle, cujo teor dos elementos se situa fora dafaixa selecionada para a presente invenção, foi igualmente convertido emfibra com e sem presença de um composto à base de fósforo. Este vidro éreferenciado "CONTROLE", e sua composição é a seguinte (porcentagem emmassa):

SiO2: 65%; Al2O3: 2,1%; Fe2O3: 0,1%; CaO: 8,1%; MgO: 2,4%; Na2O:16,4%; K2O: 0,7%; B2O3: 4,5%.

Nota-se que os adjuvantes podem compreender compostosintroduzidos simultaneamente de maneira separada. Nos ensaios seguintesdados na tabela II, denotados "TESTE", o adjuvante compreende um ligante àbase de resina e para certos exemplos um composto de fósforo adicionado aeste ligante e pulverizado ao mesmo tempo em que ele. Um ensaio foi feitoem ausência de ligante, só o composto de fósforo sendo pulverizado (ensaioreferenciado "TESTE 14").

As lãs minerais obtidas foram estudadas e mediu-se sua massapor volume (mv, expressa em kg/m3) bem como sua estabilidade térmica. Paramedir a estabilidade térmica, amostras de lã mineral de cerca de 25 mm dealtura e 25 mm de diâmetro foram extraídas nos colchões de lã mineral.Mede-se o colapso destas amostras de acordo com o procedimento definidoacima sob o título "Materiais Isolantes: estabilidade térmica". Reporta-se natabela II o valor da taxa de colapso medida a 1000°C. Denomina-se"espessura relativa", a espessura residual da amostra medida a umatemperatura dada, relacionada à espessura inicial da amostra (à temperaturaambiente). Denomina-se "taxa de colapso" o valor: (1-"espessura relativa"), àtemperatura dada.

Reporta-se na tabela II os resultados de ensaios efetuados. Asvariáveis sobre as amostras medidas são: a composição das fibras, a massapor volume da lã mineral (mv), o adjuvante (tipo e quantidade pulverizada). Oresultado significativo da capacidade a apresentar uma estabilidade térmicamedida e reportada na tabela II é a taxa de colapso a 1000°C.

Para ilustrar o método de determinação da taxa de colapso a1000°C, representa-se na figura 1 a evolução medida da espessura relativa deamostras de lã mineral em função da temperatura, de 500°C a 1000°C.Constata-se que a amostra referenciada "TESTE 6" entra em colapsobrutalmente a partir de 700°C a 750°C e que a espessura relativa é inferior a25% a partir de 800°C. Dir-se-á que uma tal amostra não é estáveltermicamente pois sua taxa de colapso a 1000°C é da ordem de 75%.Diferentemente desta amostra, as amostras correspondentes ao "TESTE 10""TESTE 11", "TESTE 16" da figura 1 apresentam um colapso moderado apartir de 700-750°C, e depois seu colapso se estabiliza a 900°C. Dir-se-á queelas apresentam então um "patamar de temperatura". Essas três amostras("TESTE 10, 11, 16") apresentam uma taxa de colapso respectivamente de26, 28, 18%. Esta última sendo inferior a 50%, qualifica-se as lãs mineraisnas quais as amostras foram retiradas de estáveis termicamente.

Os adjuvantes adicionados na zona de pulverização são deduas ordens:

> os ligantes, à base de resina, bem conhecidos no domínio das lãs minerais.Estes últimos têm por função dar uma resistência mecânica desejada aoscolchões de lã mineral. Dois ligantes foram estudados para os presentesensaios: um ligante à base de resina formo-fenólica com uréia (ligantepadrão) referência D na tabela II, e um ligante à base de melamina referência

E na tabela II, e conhecido por prover vantagens para a estabilidademecânica:

> os compostos de fósforo de que se demonstra interesse para favorecer ouaumentar a estabilidade das lãs minerais constituídas de fibras de composiçãode acordo com a invenção.

Os compostos de fósforo apresentados na tabela II são emnúmero de três:

> um agente ignífugo não permanente conhecido sob o nome comercial de"FLAMMETIN UCR-N" e produzido pela empresa THOR CHEMIE. Estecomposto é referenciado B na tabela II. Este produto é utilizado para opreparo ignífiigo de tecidos à base de algodão, celuloses e poliéster. Elecompreende fosfatos de amônio. Pode-se estimar o aporte de fósforo expressosob a forma P2O5, desse produto da ordem de 40% da massa do produto.> um agente ignífugo conhecido sob o nome comercial de "FLAMMENTINTL 861-1" e produzido pela empresa THOR CHEMIE. Este composto éreferenciado A na tabela II. Este produto é constituído de uma mistura decerca de 30 a 40% de FLAMMENTIN UCR-N (A) e de um compostoorgânico (de tipo acrílico notadamente). O aporte em fósforo, expresso sobforma P2O5 é da ordem de 15 a 20% da massa do produto. Esses doisprodutos, AeB, são destinados a aplicações têxteis e compreendemigualmente agentes de expansão, agentes dessecantes, (e em muito baixaquantidade, emolientes, dispersantes, fixadores, amaciantes e enzimas). Elescontêm fórmulas intumescentes, notadamente graças à formação de umacamada de espuma protetora.

> um composto de fósforo referenciado C na tabela II; o dihidrogenofosfato(denotado "DAP"). Este composto introduz cerca de 55% em peso de fósforo,expresso em P2O5.

Os resultados apresentados na tabela II permitem demonstrar:que o aporte de um composto de fósforo, cujo teor em fósforo, expressoem P2O5 é compreendido entre 0,2 e 5% permite obter lãs minerais estáveistermicamente, cuja composição das fibras corresponde à gama dos teoresselecionados para a presente invenção,

que uma lã mineral cuja composição das fibras não está compreendida nafaixa selecionada não apresenta estabilidade térmica mesmo com o aporte deum composto de fósforo nos teores de acordo com a invenção (ver "TESTE 2"),

que a taxa de colapso a IOOO0C da lã mineral, compreendendo fibras deacordo com a invenção, diminui quanto mais a quantidade de P2O5 aumenta.

Entretanto o efeito do composto de fósforo é muito significativo, mesmo ataxas baixas de P2O5; o aporte de P2O5 é da ordem de 0,5% para o ensaio"TESTE 12", da ordem de 0,8% para os ensaios "TESTE 9", "TESTE 13",

"TESTE 26". Nota-se igualmente que o efeito do fósforo atinge um nível de 2a 3% de P2O5 (comparar "TESTE 19" e "TESTE 20"),

que o ligante tem muito pouco efeito sobre a estabilidade térmica das lãsminerais de acordo com a invenção e que excelentes resultados são obtidos,mesmo em ausência de ligante ("TESTE 14").

Dentre as vantagens da invenção, nota-se a possibilidade deutilizar um composto muito simples de fósforo que se diferencia dascomposições intumescentes. Obtém-se assim uma vantagem de custo muitosignificativa e é necessário manipular muito menos quantidade de material.

Foi possível, além disso, notar que os compostos de fósforo que sedecompõem facilmente em ácido fosfórico são miscíveis com os ligantesutilizados classicamente na indústria das lãs minerais, permitindo assimefetuar simultaneamente a pulverização de um ligante e o aporte de compostode fósforo suscetível de reagir com as fibras de vidro de acordo com ainvenção.

As amostras de lã minerais obtidas após ensaio de estabilidadetérmica, ou seja após ter atingido uma temperatura de IOOO0C, foramestudadas.

Observa-se que as fibras das amostrar de lã mineral de acordocom a invenção são relativamente preservadas e que elas não fundiram.

Observações por técnicos de micro-análise, notadamente pormicroscopia eletrônica de varredura com análise elementar (por EDX) e porsonda iônica (SIMS) evidenciam a presença de um revestimento quasecontínuo na superfície das fibras. Este revestimento tem tipicamente umaespessura de 0,01 a 0,05 ja.m. Sua composição é essencialmente à base defósforo e de cálcio. Notou-se a presença de magnésio e/ou de ferro para certasamostras.Observa-se igualmente sobre fibras amostradas após umaelevação de temperatura até 600°C que um revestimento do mesmo tiporesiste a temperaturas inferiores a 1000°C.

Sem querer estar amarrado por uma teoria científica, pode-sepensar que o composto de fósforo libera a partir de IOO0C notadamente, oácido fosfórico e/ou o anidrido fosfórico que começa a reagir com as fibrasde composição de acordo com a invenção. No caso dessas composições, ataxa elevada de alcalinos que elas compreendem pode desempenhar um papelde compensador de carga do alumínio, igualmente presente a taxas elevadas.

Ter-se-á assim composições onde a mobilidade atômica dos alcalino-terrososé superior àquela destes elementos em outras composições de vidro. Essesalcalino-terrosos relativamente móveis, seriam então suscetíveis de reagircom o ácido fosfórico ou anidrido fosfórico para formar um compostorefratário, notadamente um fosfato de alcalino-terroso, e permitiriam assimassegurar uma excelente estabilidade térmica às lãs minerais de a invenção.

As lãs minerais de acordo com a invenção convémvantajosamente para todas as aplicações habituais das lãs de vidro e de rocha.<table>table see original document page 20</column></row><table><table>table see original document page 21</column></row><table><table>table see original document page 22</column></row><table><table>table see original document page 23</column></row><table><table>table see original document page 24</column></row><table>

Claims

1. Lã mineral, estável termicamente, suscetível de se dissolverem um meio fisiológico, caracterizada pelo fato de que compreende:fibras cujos constituintes são mencionados abaixo, conformeas porcentagens ponderais seguintes:<table>table see original document page 25</column></row><table>um composto de fósforo cujo teor em fósforo, expresso sob aforma P2O5, varia de 0,2, notadamente mais de 0,5% a 5%, notadamentemenos de 2% da massa total das fibras, suscetível de reagir a partir de IOO0Ccom as fibras para formar um revestimento na superfície das fibras.

2. Lã mineral de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que compreende fibras cujos constituintes são mencionadosabaixo, conforme as porcentagens ponderais seguintes:<table>table see original document page 25</column></row><table><table>table see original document page 26</column></row><table>e de que MgO está compreendido entre 0 e 5%, notadamente entre 0 e 2%quando R2O < 13,0%.

3. Lã mineral de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2 caracterizada pelo fato de que compreende fibras cujos constituintessão mencionados abaixo, conforme as porcentagens ponderais seguintes:SiO2 39-55%,de preferência 40-52%Al2O3 16-25%, -- 17-22%CaO 3-35%, -- 10-25%MgO 0-15%, -- 0-10%Na2O 0-15%, -- 6-12%K2O 0-15%, -- 6-12%R2O (Na2O + K2O) 13-17%P2O5 0-5%, ~ 0-2%Fe2O3 15%B2O3 8%, - 0-4%TiO2 0-3%.

4. Lã mineral de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a taxa de alcalinos (Na2O + K2O) dasfibras está compreendida entre:- 13,0% < R2O < 15%, notadamente 13,3% < R2O < 14,5%

5. Lã mineral de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que os teores em Fe2O3 (ferro total) dasfibras são tais que:0% < Fe2O3 < 5%, de preferência 0% < Fe2O3 < 3%,notadamente 0,5% < Fe2O3 < 2,5%

6. Lã mineral de acordo com qualquer uma das reivindicações-1 a 3, caracterizada pelo fato de que os teores em Fe2O3 (ferro total) dasfibras são tais que:-5% < Fe2O3 < 15%, notadamente 5% < Fe2O3 < 8%

7. Lã mineral de acordo com qualquer uma das reivindicações-1 a 6, caracterizada pelo fato de que as composições das fibras respeitam arelação:(Na2O + K2O)/ Al2O3 > 0,5

8. Lã mineral de acordo com qualquer uma das reivindicações-1 a 7, caracterizada pelo fato de que os constituintes das fibras respeitam arelação:(Na2O + K2O)/ Al2O3 > 0,6, notadamente (Na2O + K2O)/ Al2O3 > 0,7

9. Lã mineral de acordo com qualquer uma das reivindicações-1 a 8, caracterizada pelo fato de que os teores em cal e magnésio das fibrassão tais que:-10% < Cao < 25%, notadamente 15% < CaO < 25% e-0% < MgO < 5% com de preferência 0% < MgO < 2%,notadamente 0% < MgO < 1%

10. Lã mineral de acordo com qualquer uma das reivindicações-1 a 8 caracterizada pelo fato de que os teores em cal e magnésio das fibrassão tais que:-5% < MgO < 1% e 5% < CaO < 15%com de preferência 5% < CaO < 10%

11. Lã mineral de acordo com qualquer uma das reivindicações-1 a 10, caracterizada pelo fato de que as fibras apresentam uma velocidade de dissolução de pelo menos 30 ng/cm por hora medida a pH 4,5.

12. Lã mineral de acordo com qualquer uma das reivindicações-1 a 11, caracterizada pelo fato de que o vidro correspondendo às fibras podeser convertido em fibra por centrifugação interna.

13. Lã mineral de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de que o revestimento suscetível de se formarna superfície das fibras é constituído essencialmente de fosfato de alcalino-terrosos.

14. Lã mineral de acordo com a reivindicação 13,caracterizada pelo fato de que o fosfato alcalino-terroso é um fosfato de cal.

15. Lã mineral de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que o composto de fósforo suscetível dereagir com as fibras é um composto que se decompõe a partir de 100°Cliberando o ácido fosfórico ou o anidrido fosfórico.

16. Lã mineral de acordo com a reivindicação 15,caracterizada pelo fato de que o composto de fósforo é escolhido dentre: osfosfatos de amônio, o ácido fosfórico e os hidrogenofosfatos de amônio.

17. Processo de fabricação de lã mineral caracterizado pelofato de que: se formam fibras essencialmente a partir de óxidos fundidoscujos constituintes são mencionados abaixo, conforme as porcentagensponderais seguintes:SiO2 35-60%, de preferência 39-55%Al2O3 12-27%, - 16-25%CaO 0-35%, -- 3-25%MgO 0-30%, - 0-15%Na2O 0-17%, -- 6-12%K2O 0-17%, -- 3-12%R2O (Na2O + K2O) 13-17%, -- 12-17%,P2O5 0-5%, - 0-2%Fe2O3 0-20%B2O3 0-8%, - 0-4%TiO2 0-3%,e se aplica em seguida, notadamente por pulverização ou impregnação deuma solução, um composto de fósforo suscetível de reagir com as fibras paraformar um revestimento na superfície das fibras.

18. Utilização da lã mineral de acordo com qualquer dasreivindicações 1 a 16 caracterizada pelo fato de que é nos sistemasconstrutivos resistentes ao fogo.