1 002551 2 Целью настоящего изобретения является способ

1
Целью настоящего изобретения является
способ увеличения упругости и уменьшения
ломкости минерального волокна, которое обладает высокой термостойкостью.
Минеральные волокна, изготовленные
плавлением и центрифугированием минеральных исходных материалов, например камня,
шлака или подобного, широко используются
для производства матов и покрытий из минерального волокна, прежде всего для целей тепло- и звукоизоляции в строительной индустрии.
Кроме того, что изготовленный мат показывает
хорошие тепло- и звукоизолирующие свойства,
в последнее время также стали уделять все
большее внимания свойствам мата с точки зрения гигиены труда.
На рынке имеется широкий диапазон изолирующих продуктов, которые не только показывают различные теплоизолирующие свойства,
но также и различающуюся степень термостойкости. Термостойкие минеральные волоконные
продукты представляют собой продукты, которые могут противостоять повышенным температурам в течение продолжительных периодов
времени без значительного изменения формы
или размеров. Такие продукты, таким образом,
являются привлекательными с точки зрения
защиты от огня.
Обычное стекловолокно имеет термостойкость при температурах до приблизительно
550°С, тогда как термостойкость минеральной
ваты лучше, вплоть до примерно 700°С. Однако
существует интерес к продуктам, имеющим еще
более высокую термостойкость, вплоть до 11001200°С, и такие продукты также имеются на
рынке.
Такие волоконные продукты со стойкостью к действию температуры содержат в качестве основных оксидов оксид кремния SiO2 и
оксид алюминия Аl2О3 и, кроме того, часто также оксид щелочно-земельного металла, например оксид кальция СаО или оксид магния МgО.
Кроме того, такие продукты могут содержать
различные количества других оксидов, например оксида титана TiO2, оксида марганца МnО,
оксида бора В2О3, оксида циркония ZrO2, оксида
хрома Сr2О3, оксидов щелочных металлов, например, оксидов натрия и калия Na2O, K2O, а
также примеси. В качестве примеров относящегося к изобретению предшествующего уровня
техники дается ссылка, например, на патенты
US 4 461 840 и DE-OS 1 496 662.
Такие термостойкие волоконные продукты, как правило, содержат увеличенное количество Аl2O3 и часто относительно высокие количества оксида железа FeO и Fе2О3. Присутствие
железа обусловлено фактом, что многие привлекательные с экономической точки зрения
сырьевые материалы содержат железо в большей или меньшей степени. Однако присутствие
алюминия и железа в огромных количествах
002551
2
делает волокно ломким и неупругим, что приводит к трудностям при обращении с волокном.
По настоящему изобретению было показано, что этот недостаток можно уменьшить посредством добавления в волокно фосфора. Добавление фосфора увеличивает упругость и
прочность на разрыв волокна, содержащего
алюминий и железо. Это, в свою очередь, ведет
к улучшенным эксплуатационным свойствам
волоконных продуктов. Поскольку волоконные
продукты могут быть упруго сжаты, уменьшается потребность в пространстве, например, при
хранении и транспортировке. Как следствие
упругости, продукт восстанавливает свою первоначальную форму после ослабления сжатия и
при использовании хорошо заполняет все пространство в строительных конструкциях. Кроме
того, вследствие уменьшенной хрупкости волокна уменьшается тенденция к образованию
пыли. Также стало очевидным, что в таких волокнах возможно использовать увеличенные
концентрации щелочей, что может являться
преимуществом при определенных способах
использования.
Более конкретно настоящее изобретение
относится к способу увеличения упругости и
уменьшения ломкости минерального волокна,
которое содержит следующие компоненты,
мас.%:
SiO2
38-47
16-20
Аl2O3
TiO2
0-4
МgО
5-15
СаО
14-22
Na2O+ K2O
0-6
Железо (FеО+Fе2O3)
3-10
0,5-4
Р2O5
Другие компоненты
0-4
Термин «другие» компоненты означает такие возможные примеси, которые не играют
существенного значения для свойств производимого волокна.
При этом к указанному составу добавляют
фосфорсодержащее соединение в количестве
0,5-4 мас.%, вычисленное по Р2О5.
Известно, что внутри диапазона 0 - примерно 15% концентрация оксида алюминия
прямо пропорциональна стабильности волокна в
биологических растворах, т.е. чем большее количество оксида алюминия содержит состав,
тем более стабилен или плохо растворим продукт. Однако, эта тенденция меняется на противоположную при более высокой концентрации
так, что растворимость волокна увеличивается с
концентрацией оксида алюминия. Таким образом, по настоящему изобретению получают волокно, которое имеет хорошую термостойкость,
хорошую упругость и высокую растворимость в
биологических растворах.
В вышеупомянутом составе МgО предпочтительно составляет 5-12 мас.%.
3
002551
Согласно предпочтительному варианту
изобретения минеральное волокно имеет следующий состав, мас.%:
40-44
SiO2
Al2O3
16-20
TiO2
0-4
МgО
8-12
СаО
16-22
Na2O+К2O
2-5
железо (FеО+Fе2О3)
3-8
P 2O 5
0,5-2
Другие компоненты
0-4
По настоящему изобретению волокно изготовляют традиционным способом, смешивая
подходящие исходные материалы, например
камень, шлак, боксит, доломит, апатит, анортозит, стекло- или другие шлаки и другие подходящие отходы в подходящих пропорциях, либо
как таковые, либо в виде брикетов. Исходные
материалы затем плавят, например, в электродуговой печи или вагранке, и затем из них изготовляют волокна любым обычным способом,
например каскадным центрифугированием расплава и собиранием волокон на конвейере.
Следующие примеры иллюстрируют настоящее изобретение, не ограничивая его.
Пример 1. Следующие компоненты с содержанием, показанным в следующей таблице,
загрузили в вагранку в количествах, показанных
в мас.%.
Количество:
Компонент, мас.%
SiO2
Аl2O3
TiO2
МgО
СаО
Na2O + K2O
Железо
Р2O5
Потеря на обзоливание
Апатит,
содержащий
перидотит
Доломит
Габброанартозит
32
20
48
45,5
9,9
1,8
11,4
13,7
4,5
9,7
2,2
8,0
1,6
0,2
17,8
30,1
0,6
1,7
0,1
45,6
30,1
0,2
2,3
16,9
1,5
2,7
0,0
1,4
39,9
0,7
Волокна были изготовлены каскадным
центрифугированием традиционным способом
из полученного расплава, затем волокна собрали
на конвейере, чтобы получить мат из минерального волокна. Минеральные волокна имели следующий состав, мас.%:
SiO2
42,0
Аl2O3
19,0
TiO2
1,0
МgО
10,0
СаО
19,0
Na2O+К2О
3,0
Железо (FeO + Fе2О3)
4,0
P 2O 5
1,0
Другие компоненты
1,0
4
Пример 2. Посредством выбора подходящих исходных материалов с одной стороны волокна по настоящему изобретению (волокно А),
так же как волокна сравнения (волокно В), были
изготовлены одинаковым способом, как описано в примере 1. Полученные волокна имели
следующий состав, мас.%:
А
В
SiO2
42,1
43,9
Аl2O3
18,7
19,6
TiO2
1,7
0,6
МgО
10,4
11,3
СаО
15,8
17,0
Na2O+K2O
2,9
1,7
железо (FeO+Fе2О3)
6,8
5,7
Р2O5
0,8
0,05
Другие компоненты
0,8
0,2
Волокна А и В содержат приблизительно
одинаковое количество оксида алюминия плюс
оксида железа, но волокно В содержит только
незначительное количество фосфора, тогда как
фосфор в волокне А находится внутри пределов
настоящего изобретения.
Сжимаемость волоконного мата, имеющего плотность 27 кг/м3, изготовленного, соответственно, из волокон А и В, измерили следующим образом. Тестовый образец мата (размер 30
х 30 см), сделанного из волокон А и В, соответственно, сжали в устройстве для сжатия между
двумя пластинами до толщины, соответствующей 20% первоначальной толщины. Тестовый
образец держали в сжатом состоянии в течение
5 мин, после чего силу сжатия ослабили и дали
возможность образцу вернуться к первоначальной форме приблизительно в течение 1 мин.
Тестовый мат из волокна А по настоящему изобретению показал в этом тесте восстановление,
равное 93-94% (после снятия давления образец
восстановил 93-94% своей первоначальной
толщины), которое является нормальным значением, тогда как это значение для волокна сравнения В было равно 89-91%, которое близко к
приемлемым пределам. Таким образом результаты теста показывают, что когда мат изготовлен из волокна А по настоящему изобретению
он имеет лучшую сжимаемость, чем в случае
эталонного волокна В.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ увеличения упругости и уменьшения ломкости минерального волокна, отличающийся тем, что к минеральному составу,
содержащему оксиды SiO2, MgO и СаО и, кроме
того, оксид алюминия в количестве 16-20 мас.%
и оксиды железа в количестве 3-10 мас.%, добавляют фосфор в форме фосфорсодержащего
соединения в количестве 0,5-4 мас.%, вычисленного по P2O5, из состава получают расплав,
из которого образуют волокна с увеличенной
упругостью и уменьшенной ломкостью.
5
002551
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что к
минеральному составу, содержащему, мас.%:
SiO2
38-47
Аl2O3
16-20
TiO2
0-4
MgO
5-15
СаО
14-22
Na2O+К2O
0-6
Железо (FеО+Fе2O3)
3-10
Другие компоненты
0-4
добавляют фосфорсодержащее соединение в
количестве 0,5-4 мас.%, вычисленное по Р2O5.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в
составе содержание MgO равно 5-12 мас.%.
6
4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем,
что к минеральному составу, содержащему,
мас.%:
SiO2
40-44
Аl2O3
16-20
TiO2
0-4
MgO
8-12
СаО
16-22
Nа2О+К2O
2-5
Железо (FeO+Fe2O3)
3-8
Другие компоненты
0-4
добавляют фосфорсодержащее соединение в
количестве 0,5-2 мас.%, вычисленное по P2O5.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, ГСП-9 101999, Москва, Центр, М. Черкасский пер., 2/6