HRP20000009A2 - Mineral wool composition - Google Patents

Description

Sadašnji izum odnosi se na područje umjetne mineralne vune, Odnosi se ponajprije na mineralnu vunu namijenjenu proizvodnji termičkih i/ili akustičkih izolacijsjkih materijala ili za nezemljane substrate za uzgoj kultura.

Sadašnji izum odnosi se posebice na mineralnu vunu tipa kamene vune ili bazaltne vune, znači onih čiji kemijski sastav uključuje visoku temperaturu likvidusa i visoku fluidnost pri temperaturi njihovog razvlaknjivanja.

Obično se taj tip mineralne vune razvlaknjuje procesom takozvanog "vanjskog" centrifagiranja, primjerice primjenom kaskade centrifugirajućih kotača koji se pune rastaljenim materijalom pomoću statičnog uređaja za punjenje, kao što je opisano ponajprije u patentima EP-0,465,310 ili EP-0.439,385.

Poznatim kriterijima za Industrijsku i ekonomsku izvedivost i za razinu kakvoće, posljednjih su godina dodani oni o biorazgradljivosti mineralne vune, naime njezine sposobnosti brzog otapanja u fiziološkoj sredini, da bi se spriječio svaki potencijalni patogeni rizik povezan s mogućom akumulacijom najfinijih vlakana u tijelu, do koje bi došlo udisanjem.

Predmet izuma stoga je poboljšanje kemijskog sastava mineralne vune kamenog ili bazaltnog tipa, pri čemu je ponajprije poboljšanje ciljano na povećanje njezine biorazgradljivosti i/ili usklađivanje biorazgradljivosti sa sposobnošću razvlaknjivanja vanjskim centrifugiranjem (međutim, bez isključenja drugih metoda razvlaknjivanj a).

Predmet Izuma je mineralna vuna koja se može otopiti u fiziološkoj sredini, a koja sadrži donje sastojke u sljedećim masenlm postotcima:

SiO2 38 - 46 %, ponajprije 40 %

Al2O3 16 - 24 %

RO (CaO 1/ili MgO) 16 - 40 %

MgO 10 - 20 %

MgO/CaO ≥ 0.8, (111 > 0.7, ponajprije ≥ 0.75)

R2O (Na2O i/ili K2O) ≥ 0.3 %

P2O5 0 - 5 %

Fe2O3 (ukupno željezo) > 0.5 %

TiO2 0 - 3 %

MnO 0 - 2 %

SO3 0-2 %

(U cijelom tekstu, za svaki postotak sastojaka sastava treba podrazumijevati značenje masenog postotka.)

Odabir takvog sastava omogućio je nadogradnju širokog spektra prednosti, ponajprije variranjem mnogih složenih uloga koje igra niz njegovih specifičnih konstituenata.

Stoga, radi se o sastavu mineralne vune tipa kamene vune, u kojoj je sadržaj oksida alkalijskih metala (R2O) suštinski u obliku Na2O i/ili K2O umjeren ili čak nizak, općenito manji od 6 %. Istodobno, njegov sadržaj oksida zemnoalkalijskih metala (RO), koji su suštinski u obliku CaO i/ili MgO je visok, općenito najmanje 20 % i čak najmanje 22 %.

Opcljske sadržaje MnO, TiO2 i SO2 potrebno je smatrati više kao sadržaje nečistoća koje često postoje u ovog tipa sastava: općenito, ukupan sadržaj nečistoća do 3 % može se naći u sastavima.

Viskoznost takvog sastava pri razvlaknjivanju prikladna je za unutrašnje centrifagiranje.

Glede biorazgradljivosti, bilo je već poznato da ju neki spojevi kao što je P2O5 mogu znatno poboljšati, ponajprije u sastava tipa staklene vune, dok drugi oksidi kao što je aluminijev, čini se naprotiv da imaju tendenciju njezina smanjenja, barem pri neutralnom pH. To je vidljivo primjerice iz patenata EP-0,459,897 1 W0 93/22251. Međutim, veliki dodatak P2O5 nije se u kontekstu izuma pokazao najrazboritijim pristupom. Zbog toga može doći do drugih razmatranja, primjerice onih ekonomskih P2O5 se dobiva iz skupih sirovina) kao i tehničkih - promjene omjera P2O5 i aluminijeva oksida u sastavu mogu prouzročiti promjene drugih svojstava na nepoželjan ili na nepoznat način. Stoga, P2O5 nije bez utjecaja na viskoznost sastava, a isto vrijedi i za aluminijev oksid. Međutim, ponajprije u slučaju sastava tipa kamene vune koju treba razvlakniti vanjskim centrifugiranjem, a na koju se posebice izum odnosi, viskozimetrijsko ponašanje sastava je važan kriterij koji treba kontrolirati.

Štoviše, neki spojevi mogu biti korisni za postizanje nekih svojstva, ali nepovoljni za dobivanje visokog stupnja biorazgradljivosti, kao što se čini daje slučaj sa željezom, koje je korisno primjerice za postizanje visoke protupožarne otpornosti mineralne vune, ali koje prouzročuje smanjenje biorazgradljivosti kamene vune, ili slučaj s aluminijevim oksidom koji je razborito uporabiti za regulaciju viskoznosti sastava, ali nije baš jako povoljan s obzirom na biotopljivost, ponajprije ukoliko se mjeri testovima in vitro u neutralnom pH.

Stoga je izum utvrdio razborit kompromis između svih tih podataka na sljedeći način: sastav može sadržavati P2O5, ali u umjerenim količinama od najviše 5 %, ponajprije najviše do 4 %. Također sadrži barem malu količinu željezovog oksida, koja se može pokazati korisnom (ili neizbježnom u količini tragova), ali iz drugih razloga, a ne zbog biorazgradljivosti. Međutim, sastav postiže visok stupanj biorazgradljivosti bez dodatka suvišnih količina P2O5, ili čak uopće bez P2O5 (ili bilo kojega drugog posebnog spoja smatranog povoljnim glede postizanja biorazgradljivosti), na drugi način koji se ponajprije sastojao u variranju relativnog omjera MgO u odnosu na CaO. Zapravo, sastavi tipa kamene vune općenito su sadržavali udio vapna CaO zamjetno veći od onoga magnezijeva oksida MgO. Modificiranjem tog omjera nađeno je da se visoki stupanj biorazgradljivosti može postići uz visok sadržaj P2O5, čime se "kompenziraju" znatni sadržaji aluminijeva i željezova oksida. Nadalje, ali ne i beznačajno, treba zapaziti prednost povezanu s niskim sadržajem P2O5, naime prevelika količina P2O5 utječe zapravo na povećanje temperature likvidusa sastava.

Drugi karakterističan aspekt prema izumu odnosi se na kombinaciju tog osobitog odnosa MgO/CaO uz relativno visok sadržaj aluminijeva oksida, budući da ovaj iznosi najmanje 16 %. Nađeno je da ta kombinacija zadovoljava kriterije o biotopljivosti, mjerene kako testovima in vitro pri neutralnom pH tako i testovima in vitro u kiselim pH. Zapravo, spoznaje o području pH koje bi bilo najreprezentativnije kao fiziološka sredina in vivo, ponajprije ona za pulmonalna područja, nisu do sada definitivno razlučene. Do sada je izgledalo da su visoki sadržaji aluminijeva oksida pogodni za brzo otapanje u kiselom području pH, ali ne u neutralnom području pH.

Izum omogućuje dobivanje visokih stupnjeva biotopljivosti, barem mjerenih in vitro, pri bilo kojemu pH, odabirom visokog sadržaja aluminijeva oksida, ali uz prilagodbu sadržaja ponajprije oksida zemnoalkalijskih metala, tako da se zadrži njihov koristan učinak u kiselom pH bez negativnog utjecaja u neutralnom pH.

Treba primljetiti da zbroj SiO2 + Al2O3 omogućuje znatnu kontrolu viskozimetrijskog ponašanja sastava, te iznosi ponajprije barem 58 %, a posebice između 59 i 64 %.

Ponajprije, sastavi mineralne vune prema izumu imaju sadržaj oksida zemnoalkalijskih metala RO (CaO i/ili MgO) bilo između 18 1 32 %, primjerice između 26 1 30 %, ili više od 32 % i čak do 40 %.

Slično tome, prema prvom obličju, sadržaji željezovog oksida Fe2O3 mogu biti vrlo umjereni, ponajprije od 0.5 do 1.7 % (oni su općenito kombinirani s visokim sadržajem RO, većim od 32 %). Taj niski sadržaj omogućuje dobivanje onoga što se ponekad naziva "bijelom vunom", koja se rabi ponajprije kao mineralna vina sprejana na komponente za izgradnju.

Prema drugom obličju, sadržaj željeza je viši, ponajprije viši od 1 % i do 12 % Fe2O3, a posebice od 5 do 10 % ili od 5 do 8 % Fe2O3 (općenito kombiniran sa sadržajem RO od 18 do 32 %). Kao 9,to je ranije spomenuto, željezo može ponajprije dati mineralnoj vuni protupožarnu otpornost. U tom obličju, mineralna vuna općenito se sakuplja u obliku prešane mase.

Ponajprije, sadržaj R2O (Na2O i/ili K2O) može iznositi bilo između 0.3 i 1 % (ponajprije s ciljem proizvodnje gore spomenute bijele vune) ili više od toga, posebice više od 1 % do skoro 6 %, primjerice najmanje 2 do 2.2 % ili između 1 i 3 %.

Ponajprije, sastavi prema izumu također zadovoljavaju sljedeći odnos, izražen kao omjer masenih postotaka: MgO/CaO više od 0.85, ponajprije više od 0.95 ili 1 ili 1.15. a općenito najviše 2 ili 3. Stoga, gore spomenuti povoljan učinak dobiva se bez prevelikog suviška MgO u odnosu na CaO čineči dodatno složenim ili skupim pribavljanje tih oksida kao sirovina. Kao što je gore spomenuto, također je moguće uporabiti nešto niže omjere, primjerice omjer MgO/CaO između 0.75 i 0.80.

Također u prednosti, sastavi prema izumu mogu zadovoljavati omjer R2O/Al2O3 u području između 0.07 i 0.8, ponajprije između 0.09 i 0.3 ili između 0.05 i 0.2.

Sastavi prema izumu ponajprije imaju sadržaj P2O5 viši od 0.1 %, a posebice 2 do 3 %. Taj umjereni sadržaj ima vrlo povoljan utjecaj ne biorazgradljivost, bez gospodarski previše lošeg utjecaja na sastav i bez prevelikog utjecaja na njegovu temperaturu likvidusa.

Prema drugom obličju, sadržaj P2O5 može biti niži, ponajprije jednak nuli ili neznatno viši, te do 0.1 %.

Oksidacija sastava može se primjerice kontrolirati pomoću opcijskog dodatka manganovog oksida MnO, ponajprije u količini od 0.1 do 4 %.

Dodatkom borovog oksida, koji je također opcijski 1 ponajprije u količini od 0.1 do 5 %, mogu se poboljšati tehnička Izolacijska svojstva mineralne vune, ponajprije sniženjem njezina koeficijenta termičke vodljivosti u radijativnim komponentama.

Opcijski sastav može sadržavati i TiO2, bilo kao nečistoću ili dodanog namjerno, primjerice u količni 1 do 2 %. Nečistoćom treba također smatrati SO3, kao i P2O5, ponajprije kada postoji u vrijednostima manjim od 0.1 %.

U prednosti je u sastavu prema izumu sadržaj CaO, koji je manji ili jednak 22 %, ponajprije najmanje 10 %, u prednosti Između 11 1 18 %, 111 više od 18 % i do 21 %.

Paralelno, u prednosti je u sastavu sadržaj MgO, koji iznosi najmanje 11 %, a općenito najviše 19 %, dok je u prednosti područje između 12 i 15 %.

Prema obličju izuma koje je u prednosti, a koje ne ograničuje, sadržaj aluminijeva oksida Al2O3 u sastavu iznosi najmanje 18.5 %, ponajprije barem 19 %, te čak najmanje 20 ili 21 %.

Razlika Tlog1 - Tliq iznosi ponajprije najmanje 10 °C, ponajprije barem 20 ili 30 °C: ta razlika definira "radno područje" sastava prema izumu, tj. temperaturno područje u kojemu se oni mogu razvlaknjivati, ponajprije vanjskim centrifugiranjem.

Takva mineralna vuna, kao što je gore spomenuto, ima zadovoljavajuću razinu biotopljivosti, bilo da mjerna metoda uključuje neutralnl ili slabo bazni pH, ili pak kiseli pH.

Takva mineralna vuna prema izumu stoga općenito ima brzinu topljivosti od najmanje 30, ili ponajprije najmanje 40 ili čak 50 ng/cm2 na sat (ponajprije mjerenu na silikatu) mjerenu pri pH 4.5, te najmanje 30 i ponajprije najmanje 40 ili čak 50 ng/cm2 na sat (ponajprije mjerenu na silikatu) mjerenu pri pH 7.5.

Općenito, takva mineralna vuna također ima brzinu topljivosti od najmanje 30 1 ponajprije najmanje 40 ili čak 50 ng/cm2 na sat mjerenu pri pH 4.5, te brzinu otapanja od najmanje 30 i ponajprije najmanje 40 ili čak 50 ng/cm2 mjerenu pri pH 6.9 (opet, ponajprije mjerenu na silikatu).

Općenito, ona također ima brzinu topljivosti od najmanje 60 1 ponajprije najmanje 80 ng/cm2 na sat mjerenu pri pH 4.5 1/ili brzinu otapanja od najmanje 40 1 ponajprije najmanje 60 ng/cm2 mjerenu pri pH 6.9 i/ili mjerenu pri pH 7.5 (ponajprije mjerenu na silikatu).

Mineralna vuna se poglavito rabi za proizvodnju termičkih i/ili akustičkih izolatorskih proizvoda ili za nezemljane substrate za uzgoj kultura. Predmet izuma je također svaki proizvod koji sadrži, barem djelomice, takvu mineralnu vunu kakva je gore opisana.

Daljnje pojedinosti i povoljne značajke proizići će same od sebe iz daljnjeg opisa obličja koja su u prednosti, a koja ne ograničuju izum.

Tablica 1 u nastavku, prikazuje kemijske sastave petnaest primjera, izražene u masenim postocima.

Kada je zbroj svih sadržaja svih spojeva neznatno manji lli veći od 100 %, treba podrazumijevati da razlika do 100 % odgovara manjim nečistoćama/komponentama (koje nisu kvantitativno određene), a koji sadržaj iznosi najviše 0.5 do 1 %, i/ili treba razliku pripisati samo prihvaćenoj aproksimaciji u analitičkoj metodi primijenjenoj u ovom području.

Sastavi prema ovim primjerima razvlaknjeni su vanjskim centrifugiranjem, posebice prema učenju prethodno spomenutih patenata.

Tablica 1

[image]

Tablica 1 (nastavak

[image]

Njihova radna područja, definirana razlikom Tlog1 – Tliq, znatno su pozitivna.

Svi sastavi imaju omjer MgO/CaO veći od 0.8 i čak veći od 0.85, te vrlo umjeren sadržaj P2O5 (manji od 1 %) ili ništa. Također imaju visok sadržaj aluminijeva oksida od približno 17 do 23 %. Osim primjera 6, svi primjeri imaju sadržaj Fe2O3 od približno 6 do 8 %. Primjer 6, s vrlo malo željeza i velikom količinom oksida zemnoalkalijskih metala, omogućuje proizvodnju gore spomenute "bijele" kamene vune.

Njihova biorazgradljivost je zadovoljavajuća, a ponajprije je mjerena pri neutralnom ili slabo kiselom pH (pH 6.9 ili 7.5), ili pri kiselom pH (4.5).

Dolje pokazana Tablica 2 prikazuje rezultate mjerenja brzine otapanja silikata u mineralnoj vuni prema primjerima 9, 10 i 11, označenima kao "KSiO2 izraženlm u ng/cm2 na sat:

→ prema testu in vitro u sredini puferiranoj do kiselog pH

(4.5), nazvanoj "kiselom sredinom",

→ prema testu in vitro u sredini puferiranoj do vrijednosti

pH približno 7,4 do 7.5, nazvanoj "neutralnom sredinom".

Tablica 2

[image]

Iz ovih rezultata izgleda da proizlazi zaključak, da se s višim sadržajem aluminijeva oksida povećava brzina otapanja u kiselom pH, te u manjim razmjerima, također 1 u neutralnom pH.

Dva dodatna primjera, primjeri 16 i 17, uz zadovoljenje gore opisane formulacije s omjerom MgO/CaO iznosa 0.75, također su se pokazali uporabljivima.

Sastavi su u pojedinostima prikazani donjom Tablicom 3, s istim konstituentima kao u Tablici 1.

Tablica 3

[image]

Claims (16)

1. Mineralna vuna koja se može otopiti u fiziološkoj sredini, naznačena time, da sadrži dolje navedene sastojke u sljedećim masenim postocima: SiO2 38 - 46 %, ponajprije 40 % Al2O3 16 - 24 % MgO 10 - 20 % RO (CaO + MgO) 16 - 40 % MgO/CaO ≥ 0.8 R2O (Na2O + K2O) ≥ 0.3 % P2O5 0 - 5 % Fe2O3 (ukupno željezo) > 0.5 % 'IiO2 0 - 3 % MnO 0 - 2 % SO3 0 - 2 %

2. Mineralna vuna prema zahtjevu 1, naznačena time, da sadrži okside RO (CaO + MgO) u sljedećim masenim postocima: RO, 18 - 32 %, ili više od 32 %. i do 40 %.

3. Mineralna vuna prema bilo kojem od prethodnih zahtjeva, naznačena time, da uključuje sadržaj Fe2O3 (ukupno željezo) u sljedećim masenim postocima: 0.5 do 1.7 %, 111 više od 1.7 %, i do 12 %.

4. Mineralna vuna prema jednom od prethodnih zahtjeva, naznačena time, da sadrži okside R2O (Na2O + K2O) u sljedećim postocima: 0.3 do 1 %, ili više od 1 % 1 do 6 %. ponajprije najmanje 2 ili 2.2 %.

5. Mineralna vuna prema jednom od prethodnih zahtjeva, naznačena time, da zadovoljava odnos: MgO/CaO > 0.85, ponajprije > 0.95, posebice > 1 ili > 1.15.

6. Mineralna vuna prema jednom od prethodnih zahtjeva, naznačena time, da zadovoljava odnos: R2O/Al2O3 = 0.07 - 0.8. ponajprije 0.09 do 0.3.

7. Mineralna vuna prema jednom od prethodnih zahtjeva, naznačena time, da sadrži od 0 do 0.1 rnasenih % P2O3 ili više od 0.1 %, 1 do 2 ili 3 %.

8. Mineralna vuna prema jednom od prethodnih zahtjeva, naznačena time, da sadrži MnO, ponajprije u količini od 0.1 do 4 %, i/ili B2O3, ponajprije u količini od 0.1 do 5 %.

9. Mineralna vuna prema jednom od prethodnih zahtjeva, naznačena time, da sadrži MgO u sljedećim masenim postocirna: MgO ≥ 11 %. ponajprije 19 %, posebice između 12 1 15 %.

10. Mineralna vuna prema jednom od prethodnih zahtjeva, naznačena time, da sadrži CaO u sljedećim masenim postocima: CaO = 22 %, ponajprije 10 %, posebice između 11 i 18 %, ili više od 18 %, 1 do 21 %.

11. Mineralna vuna prema jednom od prethodnih zahtjeva, naznačena time, da sadrži Al2O3 u sljedećim postocima: Al2O3 ≥ 18.5 %, ponajprije ^ 19 % ili > 20 %.

12. Mineralna vuna prema jednom od prethodnih zahtjeva, naznačena time, da ima brzinu otapanja od najmanje 30 ng/cm2 na sat mjerenu pri pH 4.5 1 brzinu otapanja od najmanje 30 ng/cm2 na sat mjerenu pri pH 7.5.

13. Mineralna vuna prema jednom od prethodnih zahtjeva, naznačena time, da ima brzinu otapanja od najmanje 30 ng/cm2 na sat mjerenu pri pH 4.5 i brzinu otapanja od najmanje 30 ng/cm2 na sat mjerenu pri pH 6.9.

14. Mineralna vuna prema jednom od prethodnih zahtjeva, naznačena time, da ima brzinu otapanja od najmanje 60 ng/cm2 na sat mjerenu pri pH 4.5 i/ili brzinu otapanja od najmanje 40 ng/cm2 na sat mjerenu pri pH 7.5 i/ili brzinu otapanja od najmanje 40 ng/cm2 na sat mjerenu pri pH 6.9.

15. Mineralna vuna prema jednom od prethodnih zahtjeva, naznačena time, da se dobiva vanjskim centrifugiranjem.

16. Termički i/ili akustički izolatorski proizvodi ili substrat za kulture bez prisutnosti tla, naznačeni time, da sadrže, barem djelomice, mineralnu vunu prema nekom od prethodnih zahtjeva.