JP4519317B2 - 人工ミネラルウール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人工ミネラルウールに関する。さらに、特に防熱及び／または防音材あるいは非土質培養基材のためのミネラルウールを目的とする。
【０００２】
さらに、特に、グラスウールタイプのミネラルウールに関する。
【０００３】
【従来の技術】
この種のミネラルウールは、通常、いわゆる「内部的」遠心プロセスすなわち高速で回転し且つ孔で満たされた遠心処理器を用いたものによって繊維化される。それらは、事実、グラスウールタイプの、広範には、アルカリ金属酸化物を多く含む組成物を有し、及び繊維化温度でロックウール及びバソルト（ｂａｓａｌｔ）ウールよりも低液化温度及び高粘度を有するミネラルウールの繊維化に好適である。このタイプのプロセスは、特に、欧州特許０ １８９ ３５４あるいは欧州特許 ０ ５１９ ７９７に述べられている。
【０００４】
工業的及び経済的可能性及び品質レベルの既知の基準に、近年、吸入することにより、細い繊維の可能な蓄積と結び付けられて可能性のある病原体の恐れのいずれも防止し得るように、ミネラルウールの生分解性すなわち生理学的媒体中で迅速に分解されるべきその可能性の基準が加えられてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このため、本発明の目的は、特にグラスウールタイプのミネラルウールの化学的組成を改善することにある。改善は、特に生分解性増加すること及び／または生分解性を内部的遠心処理（しかしながら、他の繊維化方法を除外することはない）により繊維化させるべき可能性と一致させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の主題は、以下の成分を含む生理的媒体中で分解し得るミネラルウールにある。
【０００７】
ＳｉＯ₂ ３８−５２％、好ましくは少なくとも４０％
特に、４１−４８％または４５−５０％
Ａｌ₂Ｏ₃ １６−２３％、好ましくは１７−２１％
または１７−２０％
ＲＯ ４−１５％、好ましくは５−１２％または
（ＣａＯ及び／またはＭｇＯ） ５−１１％
Ｒ₂Ｏ １６−２５％、好ましくは１７−２２％
（Ｎａ₂Ｏ及び／またはＫ₂Ｏ） または１７−２０％
Ｂ₂Ｏ₃ ０−１０％、特に少なくとも１％、
好ましくは３−９％、４−１０％
Ｐ₂Ｏ₅ ０−３％、好ましくは０−１．５％
特に０または０より大きく多くても０．５％
Ｆｅ₂Ｏ₃（全鉄量） ０−３％、好ましくは０−１．５％
特に、約０．０１ないし１％
ＴｉＯ₂ ０−２％
（以下、組成の成分のどのような％も、重量％を意味するものとする。）
このような組成の選択は、利点のグラフ全体を、特に、多くの特定の成分が表す多くの合成物を変化させることによって確立させた。
【０００８】
このように、含まれているものは、グラスウールタイプのミネラルウール組成物であって、アルカリ金属酸化物（Ｒ₂Ｏ）は実質的にＮａ₂Ｏ及び／またはＫ₂Ｏの形であり、その含有量は、実質的にＣａＯ及び／またはＭｇＯであるアルカリ土類金属酸化物（ＲＯ）の含有量より大きい。鉄酸化物の含有量（ＦｅＯの形で計測されるが、しかし、慣習により全鉄含有量に相当する）は、非常に中庸であるかあるいは０と同等であり、一方、硼素酸化物含有量はかなりである。
【０００９】
このような組成物の繊維化における粘度は、内部的遠心処理に好適である。
【００１０】
生分解性に関しては、Ｐ₂Ｏ₅のようなある種の化合物が特にグラスウールタイプのミネラル組成物の生分解性をかなり改善しうることはすでに知られているが、反対に、他の酸化物例えばアルミナは、非常に少なくとも中性のｐＨにおいて、それを低減する傾向を有する。例えば欧州特許４１２ ８７８が参照される。しかしながら、Ｐ₂Ｏ₅の大量の添加（または、例えばアルミナの脱落）は、本発明の状況において、最も賢明な取り組み方であることを証明していなかった。このことは、例えば経済的なもの（高価な原材料から得られるＰ₂Ｏ₅）及び技術的なもの−組成物中のＰ₂Ｏ₅の比率の変化、及び特にアルミナの比率の変化は、その特性のその他のものを生じ得、不所望なまたは既知の方法を変えるという他の考えが上がるからである。このように、Ｐ₂Ｏ₅は、アルミナのように、組成物の粘度に影響を与える。しかしながら、さらに特に、内部的遠心処理によって繊維化されるべきグラスウールタイプの組成物の場合、これに対し本発明は最も有利に適用し、その組成物の粘度的挙動は好適に制御されるべき重要な標準である。
【００１１】
このため、この発明は、以下の様式で賢明な歩み寄りを確立した。その組成物はＰ₂Ｏ₅を含むが、多くても３または１．５％の中位の量である。このため、生分解性に関する有益な効果は過剰な添加をすることなく保持され、高価になったり、その組成物の液化温度を増加する傾向もない。
【００１２】
一方では、その組成物の他の主成分すなわちＲＯ、Ｒ₂Ｏ、Ｂ₂Ｏ₃、及びＳｉＯ₂の含有量を好適に調整することによって、Ａｌ₂Ｏ₃の含有量は、少なくとも１６ないし１７％顕著に増加された。このため、アルミナ含有量は、有利に、少なくとも１８％、特に少なくとも１９％または２０％であり得る。
【００１３】
この組合せは、中性ｐＨにおける生体内での試験及び酸性ｐＨにおける生体内での試験の両方で測定された生分解性の標準を申し分なく満足させ、肺を冒す領域の標準は、決定的には解決されなかった。高いアルミナ含有量は、今まで、酸性ｐＨにおける迅速な分解に有利であるが中性ｐＨではわずかな／遅い分解であるように見えていた。
【００１４】
本発明は、高レベルの生物溶解性を得ることを可能にさせ、少なくとも体内で計測され、ｐＨでも、高アルミナ含有量を選択することによって、しかし、特にＲＯ、Ｒ₂Ｏ、及びＢ₂Ｏ₃の含有量を調節することによって、中性ｐＨにおいて被らされることなく酸性ｐＨでのその有益な高価を維持することができる。
【００１５】
本発明に係るその組成物の好ましいＣａＯ含有量は、有利には、４ないし１１％で選択される。
【００１６】
同時に、その組成物の好ましいＭｇＯ含有量は、０．１ないし７％特に０．３ないし６．５％で選択される。
【００１７】
事実、アルカリ土類金属酸化物の全含有量として、特に、原料コストの理由から、ＭｇＯ含有量よりも高いＣａＯ含有量を選択するのが普通である。このように、ＭｇＯ含有量は、非常に低いまたはゼロに等しく（例えば０ないし１％）またはそれより高くなるように選択され得、例えば２ないし６％である。
【００１８】
第１の態様によれば、このように、ＣａＯ／ＭｇＯ比は、≧１．２５、特に≧５及び≧１０と同等であり得る。
【００１９】
しかしながら、本発明の状況において、ＣａＯ含有量と同等あるいはそれより多いＭｇＯ含有量の提供に存する第２の態様を提案することは有用であると分かっていた。このように、ＭｇＯ／ＣａＯ比は、≧０．８より大きいか、あるいは１または１．０５より大きいか、等しく：この比は、個々のＭｇＯ及びＣａＯ含有量で異なり、その組成物の生分解性に有利な影響を与える。
【００２０】
その組成物のＮａ₂Ｏ含有量は、少なくとも１２％であり、特に１３ないし１９．５％であり、同時に、好ましいＫ₂Ｏ含有量は、少なくとも０．５％、特に０．５ないし８％である。
【００２１】
アルカリ土類金属酸化物のＣａＯ及びＭｇＯ含有量の場合のように、アルカリ金属酸化物の場合は、その組成物は通常、好ましいＫ₂Ｏ含有量よりも顕著に高いＮａ₂Ｏ含有量を有する。アルカリ金属酸化物の与えられた全含有量のために、Ｋ₂Ｏはこのように、非常に低いかまたはゼロの含有量（例えば３％未満特に０．５ないし２．５％）を有し得る。しかしながら、例えば約５ないし７％の非常に高いＫ₂Ｏ含有量を提供することはまた、本発明の範囲内で可能であり、何か例えばその組成物中のアルカリ金属酸化物の全重量の４分の１以上または３分の１に等しいかあるいはそれ以上までに相当し得る。
【００２２】
有利には、その組成物はアルカリ土類及びアルカリ金属酸化物を下記比率で含む：Ｒ₂Ｏ／ＲＯ＞１．８特に２ないし４。
【００２３】
ＳｉＯ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃の合計は、その組成物の粘性の挙動を大きく制御させることが知られており：この合計は好ましくは少なくとも６０％、特に好ましくは６１ないし６７％である。
【００２４】
鉄酸化物（全鉄）の含有量に関しては、上述のように、任意である。その組成物は、故意に添加されるあるいは不純物として、低い鉄含有量を有し得る。その組成物におけるその存在は、得られたミネラルウールの燃焼の挙動について有益な高価を有する。
【００２５】
鉄のように、Ｐ₂Ｏ₅の存在は任意であり、その含有量はゼロであるか、あるいは０．１％までか、あるいは少なくとも０．１％及び１．５または２％までであることが可能である。
【００２６】
硼素酸化物は、有利な任意の化合物であり、特に、流動剤として作用し、アルカリ金属酸化物が作用する様子と同様に、ミネラルウールの生分解性に有利であるように見える。さらに、その存在は、その放射性成分中の熱伝導係数を低減することに役立つことによって、ミネラルウールの断熱特性を改善する傾向がある。
【００２７】
さらに、組成物は、一般的にその組成物の多くても２ないし３％の全量を有するある数の他の副化合物を含有する。これらは、例えばＴｉＯ₂、ＭｎＯ、及びＳＯ₃等の微量成分であり得る。
【００２８】
その温度では、その組成物は、ｌｏｇ_η＝２．５，Ｔ_{ｌｏｇ 2.5}のような粘度η（ポイズ）を有し、及び／またはその温度で、ｌｏｇ_η＝３，Ｔ_{ｌｏｇ 3}のような粘度η（ポイズ）を有し、いずれかまたはいずれも液化温度Ｔ_ｌｉｑより大きく；Ｔ_{ｌｏｇ 2.5}−Ｔ_ｌｉｑ及び／またはＴ_{ｌｏｇ 3}−Ｔ_ｌｉｑの違いは、好ましくは少なくとも１０℃、好ましくは少なくとも２０または４０℃である。この違いは、本発明の組成物の「作用領域」すなわち特に内部的遠心処理により繊維化され得る温度範囲を定義する。
【００２９】
上述のように、測定方法が中性あるいはわずかに酸性のｐＨ、あるいは酸性ｐＨを含んでいても、ミネラルウールは満足なレベルの生分解性を有する。
【００３０】
このように、本発明に係るミネラルウールは、一般的に、ｐＨ４．５で、一時間当たり少なくとも３０、または少なくとも４０または５０ｎｇ／ｃｍ²の分解速度、ｐＨ７．５で、一時間あたり少なくとも３０及び特に少なくとも４０または５０ｎｇ／ｃｍ²が計測される。
【００３１】
一般に、ミネラルウールはまた、ｐＨ４．５で一時間あたり少なくとも３０及び特に少なくとも４０または５０ｎｇ／ｃｍ²が計測され、ｐＨ６．９では、一時間あたり少なくとも少なくとも３０及び特に少なくとも４０または５０ｎｇ／ｃｍ²が計測される。
【００３２】
一般的に、ｐＨ４．５で一時間あたり少なくとも６０及び特に少なくとも８０ｎｇ／ｃｍ²が計測され、ｐＨ６．９または７．５では、一時間あたり少なくとも少なくとも４０及び特に少なくとも６０ｎｇ／ｃｍ²が計測される。
【００３３】
ミネラルウールは、主に、断熱及び／または防音製品または非土質培養基材を製造するために使用される。また、本発明の課題は、少なくとも一部に、上記に定義されたようなミネラルウールを含むどのような製品でもある。
【００３４】
さらに、詳細及び有利な特性は、好ましい限定されない態様に下記説明から明らかになる。
【００３５】
下記表１は、重量パーセントで、９つの実施例の化学的組成を与える。
【００３６】
表２は、３つの他の実施例を与えるもので、ここでは、化学的分析の正確さが少し良く、また、３つの物理的特性すなわち液化温度（Ｔ_liq）がわかり、その温度（Ｔ_log3）では、ポイズで表される粘度ηがｌｏｇ_η＝３であり、その温度（Ｔ_log2.5）では、ポイズで表される粘度ηがｌｏｇ_η＝２．５であり、３つの温度は℃で表される。
【００３７】
全化合物の全ての含有量の合計は、１００％よりわずかに少ないか、それより多く、１００％との差が少量の不純物／成分に相当し、これは常に分析されるのではなく、あるいは微量の状態（ＴｉＯ₂、ＳＯ₃）で分析され得ず、及び／または使用される分析方法においてこの分野で許容される近似に帰するだけである。
【００３８】
【表１】

【００３９】
【表２】

【００４０】
組成物は、既知の方法で、特に上述の特許の教示に基づき、内部的遠心処理によって繊維化される
それらの作用範囲はＴ_log2.5−Ｔ_liqの差によって定義され、十分に明確である。
【００４１】
特に中性またはわずかに酸性のｐＨ（ｐＨ４．９または７．５）、または酸性ｐＨ（４．５）で計測されたそれらの生分解性は、満足となるものである。
【００４２】
実施例１及び２は、本発明の第１の態様に関するもので、アルカリ土類金属族からの非常に有力な酸化物はＣａＯであり、アルカリ金属族からの非常に有力な酸化物はＮａ₂Ｏである。
【００４３】
実施例３ないし９は、第２の態様に係るもので、対称的に、アルカリ土類金属族からのＭｇＯ含有量、及びアルカリ金属族からのＫ₂Ｏ含有量は、各々顕著ではない。
【００４４】
実施例１０ないし１２は、その特性がさらに正確に特定されており、問題の組成物が、それら（Ｔ_liq値は非常に高すぎる）の溶融のための非常によい特性及び過剰な困難なく繊維化することによって製造されるべきそれらに十分に広い作用領域を示している。

Claims (24)

1. 以下の重量パーセントの成分を含むことを特徴とする生理的媒体中で分解し得るミネラルウール
   ＳｉＯ_２ ３８−５２％、
   Ａｌ_２Ｏ_３ １６−２３％、
   ＲＯ （ＣａＯ＋ＭｇＯ） ４−１５％、
   Ｒ_２Ｏ （Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ） １６−２５％、
   Ｂ_２Ｏ_３ ０−１０％、
   Ｆｅ_２Ｏ_３（全鉄量） ０−３％、
   Ｐ_２Ｏ_５ ０−３％、
   ＴｉＯ_２ ０−２％
2. 以下の重量パーセントの上記成分を含むことを特徴とする請求項１に記載のミネラルウール。
   ＳｉＯ _２ ４１−４８％
   Ａｌ _２ Ｏ _３ １７−２１％
   ＲＯ （ＣａＯ＋ＭｇＯ） ５−１２％
   Ｒ _２ Ｏ （Ｎａ _２ Ｏ＋Ｋ _２ Ｏ） １７−２２％
   Ｂ _２ Ｏ _３ ３−９％
   Ｆｅ _２ Ｏ _３ （全鉄量） ０−１．５％
   Ｐ _２ Ｏ _５ ０−１．５％
   ＴｉＯ _２ ０−２％
3. ４ないし１１％のＣａＯを含有することを特徴とする請求項１または２に記載のミネラルウール。
4. ０．１ないし７％のＭｇＯを含有することを特徴とする請求項１ないし３に記載のミネラルウール。
5. ０．３ないし６．５％のＭｇＯを含有することを特徴とする請求項４に記載のミネラルウール。
6. 下記関係を満足することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のミネラルウール。
   ＭｇＯ／ＣａＯ≧０．８
7. 下記関係を満足することを特徴とする請求項６に記載のミネラルウール。
   ＭｇＯ／ＣａＯ≧１
8. 下記関係を満足することを特徴とする請求項７に記載のミネラルウール。
   ＭｇＯ／ＣａＯ≧１．０５
9. 下記関係を満足することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載のミネラルウール。
   ＣａＯ／ＭｇＯ≧１．２５
10. 下記関係を満足することを特徴とする請求項９に記載のミネラルウール。
    ＣａＯ／ＭｇＯ≧５
11. 下記関係を満足することを特徴とする請求項１０に記載のミネラルウール。
    ＣａＯ／ＭｇＯ≧１０
12. １２％ないし１９．５％のＮａ _２ Ｏを含有することを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のミネラルウール。
13. Ｋ _２ Ｏ含有量は、０．５ないし８％である請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のミネラルウール。
14. 下記関係を満足することを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のミネラルウール。
    Ｒ _２ Ｏ／ＲＯ＞１．８
15. 下記関係を満足することを特徴とする請求項１４に記載のミネラルウール。
    ４≧Ｒ _２ Ｏ／ＲＯ≧２
16. ＳｉＯ _２ ＋Ａｌ _２ Ｏ _３ ：６０％ないし６７％含むこと特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載のミネラルウール。
17. 温度Ｔ _{ｌｏｇ２．５} 及び／または温度Ｔ _ｌｏｇ３ 、及び液化温度Ｔ _ｌｉｑ は、（Ｔ _{ｌｏｇ２．５} −Ｔ _ｌｉｑ ）または（Ｔ _ｌｏｇ３ −Ｔ _ｌｉｑ ）の違いが、少なくとも１０℃であることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれか１項に記載のミネラルウール。
18. ｐＨ４．５で計測される、一時間当たり少なくとも３０ｎｇ／ｃｍ ^２ の分解速度、及びｐＨ７．５で計測される、一時間あたり少なくとも３０ｎｇ／ｃｍ ^２ の分解速度を有することを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか１項に記載のミネラルウール。
19. ｐＨ４．５で計測される、一時間当たり少なくとも３０ｎｇ／ｃｍ ^２ の分解速度、及びｐＨ６．９で計測される、一時間あたり少なくとも３０ｎｇ／ｃｍ ^２ の分解速度を有することを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか１項に記載のミネラルウール。
20. ｐＨ４．５で計測される、一時間当たり少なくとも６０ｎｇ／ｃｍ ^２ の分解速度、及び／またはｐＨ６．９で計測される、一時間あたり少なくとも４０ｎｇ／ｃｍ ^２ の分解速度、及び／またはｐＨ７．５で計測される、一時間あたり少なくとも４０ｎｇ／ｃｍ ^２ の分解速度を有することを特徴とする請求項１ないし１９のいずれか１項に記載のミネラルウール。
21. 内部的遠心処理によって得られることを特徴とする請求項１ないし２０のいずれか１項に記載のミネラルウール。
22. 請求項１ないし２１のいずれか１項に記載のミネラルウールを少なくとも一部含有する防熱材。
23. 請求項１ないし２１のいずれか１項に記載のミネラルウールを少なくとも一部含有する防音材。
24. 請求項１ないし２１のいずれか１項に記載のミネラルウールを少なくとも一部含有する非土質培養基材。