1 001053 2 Изобретение относится к минеральной композиции

1
Изобретение относится к минеральной
композиции для получения волокна, а также к
минеральным волокнам, полученным из таких
композиций, обладающих температуростойкостью.
Минеральные волокна, полученные путем
плавления и центрифугирования минерального
сырья, такого как горная порода, шлак или подобное, нашли широкое применение для изготовления матов и покрытий, предназначенных
прежде всего для тепло- и звукоизоляции, используемых в строительстве. Помимо изготовленных таким способом матов, обладающих
хорошими тепло- и звукоизоляционными свойствами, в последнее время стали обращать
больше внимания на свойства матов с точки
зрения гигиены труда.
На рынке имеется большой выбор изоляционных изделий, которые обладают не только
различными изолирующими свойствами, но
также различной степенью температуростойкости. Изделия из минеральных волокон, обладающие температуростойкостью должны выдерживать воздействие высоких температур в
течение продолжительного времени без скольлибо значительного изменения формы и размеров. Такие изделия являются, таким образом,
привлекательными с точки зрения огнестойкости.
Обычное стекловолокно является температуростойким до температуры примерно 550°С,
тогда как температуростойкость обычной минеральной силикатной шерсти лучше и достигает
примерно 700°С. Однако существует потребность в продуктах, обладающих еще более высокой температуростойкостью до 1100-1200°С,
и такие продукты также имеются на рынке.
Такие температуростойкие изделия из волокна содержат в качестве основных составляющих окислов окись кремния SiO2 и окись
алюминия Аl2О3 и, кроме того, окись щелочноземельного металла, такую как окись кальция
СаО или окись магния МgО. Кроме того, такие
продукты могут содержать различные количества других окислов, таких как окись титана TiO2,
окись марганца МnО, окись бора В2O3, окись
циркония ZrO2, окись хрома Сr2О3, окиси щелочных металлов, такие как окись натрия и
окись калия Na2O и К2O, а также примеси. В
качестве примеров известного уровня техники
можно привести, например, US 4 461 840 и DE
1 496 662.
В соответствии с последней упомянутой
публикацией особенно предпочтительную композицию получают, когда расплав сырьевого
материала содержит около 4-12% окисей железа. В минеральном расплаве окиси железа в основном присутствуют в виде двухвалентного
железа (около 75-90%) и в меньшей степени
трехвалентного железа (около 25-10%). Содержание железа в минеральном расплаве является
следствием того, что многие экономически при-
001053
2
влекательные виды сырья в большей или меньшей степени содержат железо. Присутствие
двухвалентного железа оказывает преимущественно эффективное действие на температуростойкость волокна, поэтому его присутствие
является выгодным. Однако в последнее время
стали обращать серьезное внимание на возможное токсическое действие присутствующего в
минеральном волокне железа, особенно в волокнах, которые помимо температуростойкости
обладают улучшенной растворимостью в биологических жидкостях.
В связи с риском токсичности существует
необходимость сведения к минимуму общего
содержания железа в минеральных волокнах.
Однако это ведет к снижению температуростойкости.
В соответствии с настоящим изобретением
проблема, связанная со снижением температуростойкости при использовании небольших количеств железа, была решена получением композиции минерального волокна, которая содержит в качестве главных оксидов окись кремния,
окись алюминия и окись кальция. Проблему
решили включением в такую композицию окиси
магния в качестве компенсации отсутствующего
или присутствующего в небольшом количестве
двухвалентного железа так, что общее количество окиси магния МgО и окиси железа FeO
составляет, по меньшей мере, 15 маc.%. Таким
способом получают композицию минерального
волокна, обладающую как температуростойкостью, так и низкой токсичностью.
Более конкретно, изобретение относится к
минеральному волокну, имеющему следующую
композицию, маc.%:
SiO2
35-45
Аl2O3
18-25
TiO2
0-3
МgО
12-20
СаО
10-20
Na2O+К2О
0-3
железо (Fе2О3+FeO)
0-3
В2О3
0-3
Р2О5
0-4
другие
0-3
где сумма FeO+МgО ≥ 15 маc.%.
Обозначения "другие" компоненты охватывает такие возможные примеси, которые не
оказывают существенно важного влияния на
свойства получаемого волокна.
Известно, что в пределах от 0 до около
15% содержание окиси алюминия является прямо пропорциональным стабильности волокна в
биологических растворах, т.е. чем больше содержания окиси алюминия в композиции, тем
более стабильными или менее растворимым
является продукт. Однако при более высоком
уровне наблюдается обратная тенденция, а
именно, с увеличением содержания окиси алюминия увеличивается растворимость волокна. В
соответствии с изобретением полученное таким
3
001053
способом волокно обладает хорошей температуростойкостью, но низкой токсичностью и высокой растворимостью в биологических растворах.
Предпочтительно композиция содержит по
существу равные количества МgО и СаО. В соответствии с другим предпочтительным вариантом изобретения сумма FeO+МgО+СаО ≤ 32
маc.%.
В соответствии с предпочтительным вариантом изобретение относится к волокну, имеющему следующую композицию, маc.%:
SiO2
38-42
Аl2O3
18-22
1-3
TiO2
МgО
14-18
CaO
14-18
Na2O+К2О
0-2
железо (Fе2О3+FeO)
1-3
В 2O 3
1-2
1-2
P2O5
другие
0-2
где сумма FeO+МgО ≥ 15 маc.%.
В соответствии с особенно предпочтительным вариантом изобретение относится к композиции волокна, по существу состоящей из
SiO2
38
20
Аl2O3
TiO2
2
МgО
15
CaO
15
Na2O+К2O
1
железо (Fе2О3+FeO)
3
2
В 2О 3
Р2О5
2
другие
2
Минеральную
композицию
получают
обычным способом путем смешивания подходящего сырьевого материала, такого как камень,
песок, доломит, апатит, оливин, стекло или различные шлаки и другие подходящие материалы
отходов, в подходящих пропорциях. В соответствии с предпочтительным вариантом изобретения основным сырьем является шлак от производства железа, поскольку этот продукт уже
является обедненным железом. Желаемое увеличение содержания окиси алюминия достигают добавлением подходящего содержащего
алюминий сырья, например боксита, в подходящих количествах. Минеральные волокна получают из такой композиции обычным способом, например с использованием каскадного
центрифугирования.
Пример
В вагранку загружают компоненты, состав
которых указан в таблице, в количестве, указанном в маc.%.
Количество
компонент:
SiO2
Кальц. Кварцевый Шлак
боксит
песок
20,0
14,0
33,0
5,0
99,1
36,0
Апатит
5,0
Оливин.
песок
28,0
3,2
42,0
4
Аl2O3
TiO2
МgО
СаО
Na2O+K2O
железо
В2O3
Р2O5
другие
86,5
4,0
0,0
0,0
0,3
1,9
0,0
0,2
0,0
0,6
0,0
0,0
0,0
0,1
0,1
0,0
0,0
0,1
9,0
1,0
10,2
37,8
1,1
0,3
0,0
0,0
1,1
0,3
0,0
0,5
50,8
0,0
0,8
0,0
33,0
8,3
0,5
0,0
49,3
0,0
0,0
7,1
0,0
0,0
1,1
Из полученного расплава получают волокно, используя обычный способ каскадного центрифугирования, это волокно собирают на конвейере для формования матов из минерального
волокна. Минеральные волокна имеют следующую композицию:
SiO2
40,0
Аl2O3
21,2
TiO2
1,2
МgО
17,8
СаО
15,5
Na2O+К2O
0,4
железо (Fе2O3+FeO)
1,7
В2O3
0
Р2O5
1,7
другие
0,5
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Минеральное волокно, обладающее низкой токсичностью и высокой растворимостью в
биологических растворах, отличающееся тем,
что имеет следующую композицию, мас.%:
SiO2
35-45
18-25
Аl2O3
TiO2
0-3
MgO
12-20
СаО
10-20
Na2O+K2O
0-3
железо (Fe2O3+FeO)
0-3
0-3
В2О3
P2O5
0-4
другие
0-3
посредством чего сумма FeO+MgO больше или
равна 15 мас.%.
2. Минеральное волокно по п.1, отличающееся тем, что содержит по существу равные
количества MgO и СаО.
3. Минеральное волокно по п.1 или 2, отличающееся тем, что FeO+МgО+СаО≤32 маc.%.
4. Минеральное волокно по пп.1, 2 или 3,
отличающееся тем, что имеет следующую композицию, маc.%:
SiO2
38-42
Аl2O3
18-22
TiO2
1-3
МgО
14-18
СаО
14-18
Na2O+К2О
0-2
железо (Fе2О3+FeO)
1-3
В2О3
1-2
P2O5
1-2
другие
0-2
5
001053
посредством чего FeO+MgO≥15 маc.%.
5. Минеральное волокно по п.4, отличающееся тем, что имеет по существу следующую
композицию, маc.%:
38
SiO2
Аl2O3
20
TiO2
2
МgО
15
6
СаО
Na2O+К2О
железо (Fе2О3+FeO)
В2О3
P2O5
другие
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, Москва, ГСП 103621, М. Черкасский пер., 2/6
15
1
3
2
2
2