CS74992A3 - Product made of mineral wool - Google Patents

Description

1

Oblast techniky

Vynález se týká výrobku z minerální vlny, sestávajícíhov podstatě z minerálních vláken, zejména z minerální vlny,a pojivá, které je tepelným zpracováním vytvrditelné.

Pod pojmem výrobek z minerální vlny se rozumí předevšímsrolovatelné izolační plsti, izolační desky, izolační rohože,lamelové rohože a další tvarovaná tělesa, zejména všechna těle-sa, která jsou podrobována stálému nebo střídavému tepelnémuzatížení, jako jsou například izolační materiály u topení nebokamen jakéhokoli druhu.

Dosavadní stav techniky Výroba izolačních materiálů z minerální vlny se provádírozvlákňováním silikátové taveniny. Průměr sklovitě ztuhlýchminerálních vláken činí přibližně 1 až asi lO^Aím při středníchhodnotách od 4 do 5^um.

Jako pojivo se pro izolační materiály z minerální vlnyosvědčily vodné roztoky fenolformaldehydových a močovinofor-maldehydových pryskyřic. Pryskyřice, nacházející se v časnémstadiu polykondenzační reakce, jsou prakticky rozpustné vevodě, a proto se při vnesení do proudu vláken vysoce dispergu-ji, takže na velmi jemných minerálních vláknech tvoří velmitenké povlaky, přičemž tyto povlaky se v místech vzájemnéhodoteku bodovitě spojí. Obsah pojivá v izolačních materiálechčiní méně než 8 % hmotnosti. K pojivu patří ještě tak zvanémastící přípravky pro hydrofobaci a zvýšení drsnosti. Tytomastící přípravky sestávají z emulzí oleje ve vodě, minerálních 2 olejů, silikonových olejů, silikonových pryskyřic a jejich mo-difikací .

Použitím vodného média pro dispergováni fenolformaldehy-dové pryskyřice se jednak zabrání tvorbě emisí a za určitýchokolností tvorbě organického rozpouštědla škodícího okolnímuprostředí, ale co je pro technologii ještě podstatnější je,že rychlost ochlazování vláken se urychlí tak, že vlákna s jis-totou sklovitě ztuhnou, a že konečně teploty jsou tak nízké,že nedojde k předtvrzení filmu nebo kapiček pojivá na vláknechv tak zvané sběrné komoře. Při tomto způsobu se musí jednotliváminerální vlákna zachycovat ve sběrných komorách. Potom serozvrstvují na požadovanou tloušťku a ve stálém proudu vlákense přivádějí do vytvrzovací pece. Teprve ve vytvrzovací pecise předem stanoveným odstupem přítlačných pásů a předem stano-venou hustotou proudu vláken vytvoří odpovídající hustota,tlouštka a struktura pozdějšího izolačního materiálu. Horkýmvzduchem se modifikovaná fenolová pryskyřice vytvrdí při teplo-tách mezi 250 °C a 300 °C irreverzibilně do teplem vytvrditelnépryskyřice.

Podstatnou nevýhodou organické fenolformaldehydové a mo-čovinoformaldehydové pryskyřice je, že se při vyšších teplotáchrozloží. Přitom se vytvářejí páchnoucí plyny, které za určitýchokolností jsou škodlivé pro zdraví. Tepelná odolnost pojivá le-ží řádově mezi 250 až 325 °C a tudíž hluboko pod bodem tavenívláken, který u vláken roztavených ze surovin, jako je diabasnebo čedič, činí více než 1000 °C.

Nechyběly ani pokusy nahradit organické pojivo anorganic-kým pojivém. Tak jsou známy pokusy použití vodního skla prospojení tělesa s vláknem. To platí zejména pro výrobu vlákni-tých těles. K tomu se hodí i jílové minerály. Vlákna se mohoui procesem ze sólu na gel spojovat například se sloučeninamisodíku, bóru a křemíku. Tato vazba neboli spojení je však vevšech případech poměrně křehká. Navíc je zapotřebí velkého 3 množství pojivá. Technika, která je v průmyslu minerálníchvláken obvyklá, není přitom použitelná. Izolační materiálytakto vyrobené však nemají pro četné případy použití až do roz-sahu hustoty 200 kg/m3 potřebnou ohebnost a známou pružnostvláknitých izolačních materiálů. Tato vlastnost je však nezbytná. Dále je známé, že v binárním systému Al2O3-P2‘O5 je alumi-niummetafosfát dobrým tvořičem skla. Složení s vyššími obsahyoxidu hliníku, jako je například ALPOH4 nepřicházejí ze zkuše-nosti v úvahu, protože ztuhnou krystalicky a vzhledem k velmirozdílným koeficientům roztažnosti pojivá a skla vláken se odsebe rozpojí a netvoří požadovanou vazbu. To je případ i dalšíchkrystalicky tuhnoucích materiálů.

Kromě toho existují řetězovitě vytvořené polyfosfáty, ja-ko je například hydrofosforečnansodný, který může vytvářetpouze sklo rozpustné vodou, což v případě použití nezaručujepotřebnou trvalou vazbu. Úkolem vynálezu je vytvořit výrobek z minerální vlny,který je při zachováni běžných pevnostních vlastností tepelněvysoce zatižitelný a u něhož se netvoří žádné páchnoucí nebozdraví škodlivé plyny.

Podstata vynálezu

Tento úkol splňuje výrobek z minerální vlny, sestávajícív podstatě z minerálních vláken, zejména minerální vlny, apojivá, které je tepelným zpracováním vytvrditelné, podle vy-nálezu, jehož podstatou je, že jako pojivo je použit aluminium-metafosfát Al (PO3)3 dispergovaný ve vodě. Tímto způsobem vzniknepodstatná výhoda v tom, že výrobky z minerální vlny, respektiveizolační materiály z minerální vlny je možno tepelně zpracovatnebo zatížit až do bodu měknutí minerálních vláken, přičemžnevznikají žádné škodlivé plyny. Další výhoda spočívá v tom,že vznikne dobrá a trvalá vazba mezi pojivém a minerálními vlákny 4

To je kromě toho způsobeno tím, že kyselina metafosforečnátvoří prstencovité molekuly rozdílné velikosti. Protože běžnépevnostní vlastnosti zůstávají zachovány, je možno výrobek zminerální vlny zpracovat do srolovatelných izolačních plstí,izolačních desek, izolačních rohoží, lamelových rohoží a dolibovolného druhu dalších vláknitých těles. S výhodou činí podíl metafosforečnanu hlinitého (aluminium-metafosfátu) přibližně 3 až 20 % hmotnosti, s výhodou 7 až 12 %hmotnosti, vztaženo na celkovou hmotnost. V praxi může být metafosforečnan hlinitý vyroben jako mikroskopický prášek, který se potom disperguje ve vodě a nastříká-vá v rovnoměrné, jemně rozptýlené formě na horká, právě vyrobe-ná minerální vlákna.

Stanovený úkol se podle vynálezu řeší alternativně i tím,že jako pojivo je použit fosforečnan monohlinitý Al(H2PC>4)grozpustný ve vodě.

Označení fosforečnan monohlinitý je nutno chápat v tomtopřípadě jako souhrnný pojem. V literatuře se používá i všeo-becné označení hydrogenfosforečnan hlinitý nebo dihydrogenfosfo-rečnan hlinitý. V rámci vynálezu může být použit jako pojivoi ve zvláštní formě, totiž jako trihydrát fosforečnanu mono-hlinitého AI(POg)g.3H2O nebo jako dihydrogenfosforečnan hlini-tý s chemickým vzorcem AI(H2PO4)g.3H2O.

Tepelným zpracováním vláken impregnovaných popsanými po-jivý při teplotě nad 250 °C se vytvoří kyselý trifosforečnanAlHgPgO^Q a při dalším zvýšení teploty nad 500 °C, zejména na600 °C, se přemění pojivo v dlouhořetězový polyfosforečnan hli-nitý a cyklický tetrafosforečnan hlinitý. Rozdílný stupeň zpra-cování , podmíněný teplotou, pojivá se používá cíleně k tomu, abyse vyrobilo pružné pojivo s malým obsahem prachu pro izolaciperiodicky provozovaných, tepelně vysoce zatížených zařízení,jako jsou kamna apod. Použitím v těchto zařízeních se pojivov tepelně vysoce zatížených oblastech izolace přemění již na 5 irreverzibilně vodou nerozpustné polyfosforečnany popřípadětetrametafosforečnany. Ve vnější oblasti příslušného zaříze-ní, která je tepelně zatížena méně, zůstává pojivo v reverzi-bilním stavu. V důsledku toho zůstává výrobek z minerální vlnyi s vazbou, kterou obsahuje vlivem pojivá, vysloveně pružný aohebný. Další výhoda tohoto reverzibilního stavu je, že poji-vo například při možné odstávce zařízení umožní, aby výrobekz minerální vlny přijmul vlhkost z vnějšího vzduchu, takžetím je i vazba prachu výrobku z minerální vlny příznivě ovlivňo-vána .

Pro další případy použití je v praxi rovněž výhodné, kdyžse pojivo již v průběhu procesu výroby výrobku z minerálnívlny zavede do požadovaného stupně přeměny tím, že cesta izo-lačního materiálu z minerální vlny se vede pecí, která je nasta-vena na příslušnou teplotu.

Co bylo objasněno již pro metafosforečnan hlinitý, platíi pro předtím objasněnou skupinu monofosforečnanů hlinitých.Existuje totiž i zde ta výhoda, že výrobky z minerální vlny,popřípadě izolační materiály z minerální vlny mohou být tepelnězpracovány až do bodu měknutí minerálních vláken, aniž by setepelným štěpením, například organických substancí, netvořilyškodlivé nebo nepříjemně páchnoucí plyny. Dále budou objasněny ještě další výhodná provedení vyná-lezu. S výhodou mohou být přidávány i zhuštovací prostředky,jako polysacharidy, karbooxylmethylcelulosa, polyvinylalkoholnebo směs fenolformaldehydové a močovinoformaldehydové prysky-řice .

Pro použití vynálezu jsou jako minerální vlákna vhodnápředevším málo alkalická vlákna, jako je minerální vata.

Podle dalšího vylepšení vynálezu se navíc přidává mastí-cí přípravek, jako je minerální olej nebo emulze oleje ve vodě,v nejjemnějším rozptýlení. 6 A konečně se podle dalšího provedení vynálezu do dálezapojeného agregátu přidávají impregnační prostředky, důleži-té zejména z hlediska účelu použití, do výrobku z minerálnívlny nebo izolačního materiálu z minerální vlny, ve formě aero-solu nebo páry. Příklady provedení vynálezu

Metafosforečnan hlinitý, dispergovaný ve vodě a modifiko-vaný různými plastickými hmotami, nebo monofosforečnan hlinitý,rozpuštěný ve vodě se samotné nebo spolu s mastícími přípravky,jako jsou například minerální oleje, emulze oleje ve vodě,v nejjemnějším rozptýlení nastříkávají na vlákna. Přitom použi-té přísady plastických materiálů ve spojení s přirozeným obsa-hem hydrátů metafosforečnanu hlinitého nebo monofosforečnanuhlinitého způsobují nejprve dostatečné přilnutí filmu nebo ka-piček pojivá na vlákna. Současně reaktivita pojivá zůstává za-chována. To je elementární předpoklad k tomu, aby se vláknaimpregnovaná tímto způsobem normálně nahromadila a obvyklýmzpůsobem přiváděla do vytvrzovací pece. Vhodným odstupem pří-tlačného pásu nebo přítlačných válečků od sebe a vhodným nasta-vením doby prodlevy, jakož i hustoty proudu vláken, může býtstanovena tlouštka, hustota, orientace, tedy struktura výrobkunebo izolačního materiálu z minerální vlny.

Proudem horkého vzduchu o teplotě mezi 250 °C a 500 °C svýhodou 275 °C až 350 °C, se odstraní jak přítomná vlhkost,tak i podíl plastických materiálů. Tvoři se požadovaná vazbafosforečnanového skla jak s výhodou s málo alkalickými mine-rálními vlákny, tak i mezi sebou navzájem. Vzhledem k tomu, žekoeficienty roztažnosti fosfátového skla a skla vláken jsouvelmi podobné, vzniklá vazba je velmi trvalá.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ N

   minerálních vláken, zejména z minerální vaty, a pojivá, kte-ré je tepelným zpracováním vytvrditelné, vyznačuj ícíse tím, že jako pojivo je použit metafosforečnan hlinitýA1(PO3)3 dispergovaný ve vodě.
2. 2. Výrobek z minerální vlny podle nároku 1, v y z n a -čující se tím, že podíl metafosforečnanu hlinitéhočiní zhruba 3 až 20 % hmotnosti, s výhodou 7 až 12 % hmotnosti,vztaženo na celkovou hmotnost.
3. 3. Výrobek z minerální vlny, sestávající v podstatě z minerálních vláken, zejména z minerální vaty, a pojivá, kteréje tepelným zpracováním vytvrditelné, vyznačujícíse tím, že jako pojivo je použit monofosforečnan hlini-tý rozpuštěný ve vodě.
4. 4. Výrobek z minerální vlny podle jednoho z předcházejí-cích nároků, vyznačující se tím, že je při-dáno zhuštovadlo, jako polysacharidy, karbooxylmethylcelulosa,polyvinylalkohol nebo směs fenolformaldehydové a močovinoformal-dehydové pryskyřice.
5. 5. Výrobek z minerální vlny podle jednoho z předcházejí-cích nároků, vyznačující se tím, že jakominerální vlákna jsou použita málo alkalická vlákna, jako jeminerální vata. 8
6. 6. Výrobek z minerální vlny podle jednoho z předcházejí-cích nároků, vyznačující se tím, že navícje použit mastící prostředek, jako minerální olej nebo emulzeoleje ve vodě, v nej jemnějším roztýlení.
7. 7. Výrobek z minerální vlny podle jednoho z předcházejí-cích nároků, vyznačující se tím, že navícje přidán impregnační prostředek v aerosolové nebo parní fázi.
8. 8. Výrobek z minerální vlny podle nároku 3, v y z n a -čující se tím, že podíl monofosforečnanu hlinitéhočiní zhruba 3 až 20 % hmotnosti, vztaženo na celkovou hmotnost.