DE19604238A1

DE19604238A1 - Mineralfaserzusammensetzung

Info

Publication number: DE19604238A1
Application number: DE19604238A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dr Steinkopf
Original assignee: Gruenzweig und Hartmann AG
Current assignee: Saint Gobain Isover G+H AG
Priority date: 1996-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 1997-08-07
Also published as: DE69700198D1; NO974604L; SK134697A3; ATE179404T1; DK0819102T3; DE69700198T2; CA2217562C; AU721117B2; NO316691B1; EP0819102A1; HRP970068B1; CA2217562A1; EP0819102B1; HU229654B1; PL184754B1; WO1997029057A1; NO974604D0; SK282148B6; CZ289399B6; ES2133011T3

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 seien.

Die biologische Abbaubarkeit von Mineralfaserzusammenset zungen ist insofern von großer Bedeutung, weil verschiedene Untersuchungen darauf hinweisen, daß Mineralfasern mit sehr kleinen Durchmessern im Bereich von kleiner 3 µm im Ver dacht stehen, kanzerogen zu sein, biologisch abbaubare Mi neralfasern solcher Dimensionen aber keine Kanzerogenität zeigen.

Die Mineralfaserzusammensetzungen müssen jedoch auch eine gute Verarbeitbarkeit nach bekannten Verfahren zu Herstel lungen von Mineralwolle mit kleinem Durchmesser, insbeson dere nach dem Düsenblasverfahren, aufweisen. Dies bedeutet insbesondere einen ausreichenden Verarbeitungsbereich von beispielsweise 80°C und geeignete Viskosität der Glas schmelze.

Ferner sind auch die mechanischen und thermischen Eigen schaften der Mineralfasern bzw. der daraus hergestellten Produkte von ausschlaggebender Bedeutung. Mineralfasern werden beispielsweise in großem Umfang zu Dämmzwecken ein gesetzt. Insbesondere für die Verwendung im Industriesektor und für Brandschutzelemente ist eine ausreichende Tempera turbeständigkeit der Mineralfasern notwendig.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer neuen Mine ralfaserzusammensetzung, die sich durch biologische Abbau barkeit auszeichnet, die gute Temperaturbeständigkeit auf weist, sich gut verarbeiten läßt und wirtschaftlich her stellbar ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese Auf gabe durch eine Mineralfaserzusammensetzung gelöst werden kann, die aus Siliciumdioxid und Erdalkalioxiden besteht, und ferner als Schmelzbeschleuniger einen relativ hohen An teil an Natrium- und/oder Kaliumoxid und zur Erhöhung der Temperaturbeständigkeit einen wesentlichen Anteil an Alumi niumoxid, Titanoxid und/oder Eisenoxid enthält.

Es hat sich gezeigt, daß solche Mineralfaserzusammensetzun gen die Kombination der notwendigen Eigenschaften, nämlich biologische Abbaubarkeit, ausreichende Temperaturbeständig keit für Dämmobjekte in der Industrie sowie gute Verarbeit barkeit bei der Herstellung der Mineralwolle als solche und der Produkte erfüllen. Dies beinhaltet gleichzeitig, daß die obere Entglasungstemperatur der Schmelze bei vorzugs weise unter 1300°C liegt. Der mittlere Faserdurchmesser be trägt vorzugsweise 4-5 µm oder weniger.

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

SiO₂
30 bis weniger als 51
Al₂O₃	über 6 bis 25
CaO	2 bis weniger als 23
MgO	0 bis 15
Na₂O + K₂O	über 5 bis 19
TiO₂ + Fe₂O₃	6 bis 18
diverse	0 bis 3

Unter Fe₂O₃ ist hier und im Folgenden der Gehalt an FeO und Fe₂O₃, auf letzteres berechnet, zu verstehen.

Die erfindungsgemäßen Mineralfaserzusammensetzungen sind insbesondere nach dem Düsenblasverfahren gut verziehbar, das heißt man erhält eine feine, perlenarme Mineralwolle.

Derartige Mineralfasern erreichen eine hohe Temperaturbe ständigkeit und sind für Brandschutzkonstruktionen von min destens 90 Minuten Widerstandsdauer einsetzbar, was im so genannten Kleinbrandofen nach DIN 4102, Teil 17, ermittelt wurde. Ferner liegen die Anwendungsgrenztemperaturen gemäß Bestimmung nach AGQ 132 für den Industriesektor über 600°C. Die Mineralfasern zeigen eine gute biologische Abbaubar keit.

Der relativ hohe Zusatz von Natrium- und/oder Kaliumoxid bewirkt zwar eine Schmelzpunkterniedrigung und dadurch eine bessere Verarbeitbarkeit im Schmelz- und Zerfaserungspro zeß, aber dennoch besitzt die Wolle überraschenderweise eine hohe Temperaturbeständigkeit.

Zur Erzielung der vorgenannten Eigenschaften ist es vor teilhaft, daß der Gehalt an Alkalioxiden zu Aluminiumoxid bei einem Molverhältnis von

(Na₂O + K₂O) : Al₂O₃ < 1 : 1,

vorzugsweise bei einem Molverhältnis von 1 : 1 liegt.

Dieses Molverhältnis entspricht in etwa einem Gewichtsver hältnis von Alkalioxiden zu Aluminiumoxid </= 0,8 : 1.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Zusammensetzungen wird kein Asbestzement eingesetzt, unter anderem deshalb, weil hohe Schmelztemperaturen erforderlich wären. Nur in Ausnahmefällen kann Asbestzement in einer Menge von weniger als 40%, insbesondere weniger als 10%, eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäßen Mineralfaserzusammensetzungen können vorzugsweise in mit fossilen Brennstoffen, insbesondere Erdgas, befeuerten Schmelzwannen bei Schmelztemperaturen von 1350 bis 1450°C geschmolzen werden. Mit derartigen Schmelzwannen kann eine homogene Schmelze erzeugt werden, was Voraussetzung ist für gleichbleibende Produktqualität. Die Homogenität der Glasschmelze erleichtert auch die Re produzierbarkeit des Zerfaserungsprozesses und damit der thermischen und mechanischen Produkteigenschaften. Ferner führt die gleichbleibende chemische Zusammensetzung der so erzeugten Mineralwolle zu einer kontrollierbaren biologi schen Abbaubarkeit.

Insbesondere der Zusatz von Aluminiumoxid, Titanoxid und Eisenoxid erhöht die Temperaturbeständigkeit der Mineral wolle.

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

SiO₂
30 bis weniger als 47
Al₂O₃	über 10 bis 24
CaO	4 bis 20
MgO	0 bis 15
Na₂O + K₂O	über 7 bis 18
TiO₂+ Fe₂O₃	7 bis 16
diverse	0 bis 2

Insbesondere weisen die erfindungsgemäßen Mineralfaserzu sammensetzungen folgende Bestandteile in Gewichtsprozent auf:

SiO₂\|35 bis 45
Al₂O₃	über 12 bis 20
CaO	8 bis 17,5
MgO	2 bis 10
Na₂O + K₂O	über 7,5 bis 16
TiO₂ + Fe₂O₃	7 bis 15
diverse	0 bis 2

Der Aluminiumgehalt der Zusammensetzung liegt vorzugsweise zwischen 13 und 20 Gewichtsprozent.

Das Temperaturverhalten der Mineralfasern wurde im Klein brandofen nach DIN 4102 sowie nach AGQ 132, Bestimmung der Anwendungsgrenztemperatur, ermittelt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher beschrieben.

Beispiel 1

Es wurde eine Mineralwolle mit folgender Zusammensetzung in Gewichtsprozent produziert:

SiO₂
40,8
Al₂O₃	17,1
CaO	10,2
MgO	6,7
Na₂O	5,5
K₂O	6,5
TiO₂	5,7
Fe₂O₃	7,5

Diese Zusammensetzung konnte nach dem Düsenblasverfahren bei einer Verziehtemperatur zwischen 1300 und 1400°C zu Mi neralfasern mit einem mittleren Durchmesser von 4,5 µm gut zerfasert werden.

Eine Untersuchung gemäß der Standardgrießprobe der Deut schen Glastechnischen Gesellschaft bestätigte die hohe bio logische Abbaubarkeit der erfindungsgemäßen Wolle.

Beispiel 2

SiO₂
47,8
Al₂O₃	14,5
CaO	9,9
MgO	6,3
Na₂O	4,6
K₂O	4,2
TiO₂	7,3
Fe₂O₃	5,4

Diese Zusammensetzung konnte nach dem Düsenblasverfahren bei einer Verziehtemperatur zwischen 1300 und 1400°C Mine ralfasern mit einem mittleren Durchmesser von 4,5 bis 5 µm gut verarbeitet werden.

Eine Untersuchung gemäß der Standardgriessprobe der Deut schen Glastechnischen Gesellschaft bestätigte die hohe bio logische Abbaubarkeit der erfindungsgemäßen Wolle.

Beispiel 3

SiO₂
42,5
Al₂O₃	14,2
CaO	12,3
MgO	8,5
Na₂O	4,7
K₂O	5,7
TiO₂	2,8
Fe₂O₃	9,4

Diese Zusammensetzung konnte ebenfalls nach dem Düsenblas verfahren bei einer Verziehtemperatur zwischen 1300 und 1400°C zu Mineralfasern mit einem mittleren Durchmesser von 5,5 µm gut verarbeitet werden.

Eine Untersuchung gemäß der Standardgrießprobe der Deut schen Glas technischen Gesellschaft bestätigte die hohe bio logische Abbaubarkeit der erfindungsgemäßen Wolle.

Claims

1. Mineralfaserzusammensetzung, die biologisch abbaubar ist, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile in Ge wichtsprozent: SiO₂ 30 bis weniger als 51 Al₂O₃ über 6 bis 25 CaO 2 bis weniger als 23 MgO 0 bis 15 Na₂O + K₂O über 5 bis 19 TiO₂ + Fe₂O₃ 6 bis 18 diverse 0 bis 3

2. Mineralfaserzusammensetzung nach Anspruch 1, gekenn zeichnet durch folgende Bestandteile in Gewichtsprozent: SiO₂ 30 bis weniger als 47 Al₂O₃ über 10 bis 24 CaO 4 bis 20 MgO 0 bis 15 Na₂O + K₂O über 7 bis 18 TiO₂ + Fe₂O₃ 7 bis 16 diverse 0 bis 2

3. Mineralfaserzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile in Gewichtspro zent: SiO₂|35 bis 45 Al₂O₃ über 12 bis 20 CaO 8 bis 17,5 MgO 2 bis 10 Na₂O + K₂O über 7,5 bis 16 TiO₂ + Fe₂O₃ 7 bis 15 diverse 0 bis 2