ES2306230T3 - Modificacion de fibras de silicato alcalinoterreo. - Google Patents
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Abstract
Un método para hacer fibras refractarias de silicato alcalinotérreo que comprenden predominantemente sílice y óxidos alcalinotérreos y que comprende menos que 10% en peso de alúmina de un fundido, y en que la fibra no tiene la composición en % en moles: SiO 2 54,3 Al2O3 0,3 MgO 4,9 CaO 12,2 SrO 7,1 BaO 9,7 TiO2 ZrO 2 10,2 1,0 K2O 0,3 que comprende la inclusión como un componente de fusión previsto de metal alcalino, en que al menos el 75% en moles del metal alcalino es potasio, para mejorar las propiedades mecánicas y/o térmicas de la fibra.
Description
Modificación de fibras de silicato
alcalinotérreo.
Esta invención se refiere a fibras de silicato
alcalinotérreo.
Los materiales fibrosos inorgánicos son bien
conocidos y ampliamente usados para muchos propósitos (por ejemplo,
como aislante térmico o acústico en forma de masa, alfombra o manta,
como configuraciones formadas al vacío, como tableros y papeles
formados al vacío, y como cuerdas, hilos o tejidos; como una fibra
de refuerzo para materiales de construcción; como un constituyente
de zapatas de freno para vehículos). En la mayoría de estas
aplicaciones, las propiedades por las que los materiales fibrosos
inorgánicos se usan requieren resistencia al calor, y a menudo,
resistencia a medios químicos agresivos.
Los materiales fibrosos inorgánicos puede ser o
bien vidriosos o cristalinos. El asbesto es un material fibroso
inorgánico, una de cuyas formas se ha implicado fuertemente en
enfermedades respiratorias.
Aún no está claro cual es el mecanismo causal
que relaciona algunos asbestos con la enfermedad, aunque algunos
investigadores creen que el mecanismo está relacionado con la
mecánica y el tamaño. El asbesto de un tamaño crítico puede
agujerear células en el cuerpo y así, por medio de un largo y
repetido daño celular, tiene un efecto perjudicial en la salud. Sea
cierto o no este mecanismo, las agencias han indicado un deseo de
categorizar cualquier producto de fibra inorgánica que tenga una
fracción respiratoria como peligrosa, sin importar si hay alguna
evidencia que soporte dicha categorización. Desafortunadamente, para
muchas de las aplicaciones para las que se usan las fibras
inorgánicas, no hay sustitutos realistas.
Por consiguiente, hay una demanda de fibras
inorgánicas que posean el menor riesgo posible (si tienen alguno) y
para las que haya bases objetivas para creer que son seguras.
Una línea de estudio ha propuesto que si las
fibras inorgánicas estuvieran hechas de forma que fueran
suficientemente solubles en fluidos fisiológicos, que su tiempo de
residencia en el cuerpo humano fuera corto; entonces el daño no se
daría o al menos se minimizaría. Ya que el riesgo de la enfermedad
relacionada con el asbesto parece depender mucho de la longitud de
la exposición, esta idea parece razonable. El asbesto es
extremadamente insolu-
ble.
ble.
Como el fluido intracelular es salino en la
naturaleza, la importancia de la solubilidad de la fibra en solución
salina se ha reconocido hace tiempo. Si las fibras son solubles en
solución salina fisiológica, entonces, siempre que los componentes
disueltos no sean tóxicos, las fibras serían más seguras que las
fibras que no son solubles. Se han propuesto fibras de silicato
alcalinotérreo para usar como materiales fibrosos refractarios, de
óxido inorgánico, amorfos, no metálicos, solubles en solución
salina. La invención se refiere particularmente a fibras vidriosas
de silicato alcalinotérreo que tiene sílice como su constituyente
principal.
La Solicitud de Patente Internacional núm.
WO87/05007 describía que las fibras que comprenden óxido de
magnesio, sílice, óxido de calcio y menos del 10% en peso de
alúmina, son solubles en solución salina. Las solubilidades de las
fibras descritas fueron en términos de partes por millón de silicio
(extraído del material que contiene sílice de la fibra) presente en
la solución salina después de 5 horas de exposición. El documento
WO87/05007 afirmaba que deberían usarse materiales puros y daba un
límite superior de 2% en peso en el conjunto de impurezas que
podrían estar presentes. No se hizo mención de metales alcalinos en
esta patente.
La Solicitud de Patente Internacional núm.
WO89/12032 describía fibras adicionales solubles en solución salina
y trata algunos de los constituyentes que pueden estar presentes en
dichas fibras. Este documento describió la adición de Na_{2}O en
cantidades que oscilan de 0,28 a 6,84% en peso, aunque no dio
indicación de que la presencia de Na_{2}O tuviera algún
efecto.
La Solicitud de Patente Europea núm. 0399320
describía fibras de vidrio que tienen una alta solubilidad
fisiológica y que tienen 10-20% en moles de
Na_{2}O y 0-5% en moles de K_{2}O. Aunque se vio
que estas fibras eran fisiológicamente solubles, no se indicaba su
temperatura máxima de uso.
Memorias de Patente adicionales que describen la
selección de fibras por su solubilidad en solución salina incluyen
por ejemplo las Europeas 0412878 y 0459897, las Francesas 2662687 y
2662688, los PCT WO86/04807, WO90/02713, WO92/09536, WO93/22251,
WO94/15883, WO97/16386 y la de Estados Unidos 5250488.
La capacidad de refracción de las fibras
descritas en estos diversos documentos de técnicas anteriores varía
considerablemente y para estos materiales de silicato
alcalinotérreo, las propiedades dependen de manera crítica de la
composición.
Como una generalidad, es relativamente fácil
producir fibras de silicato alcalinotérreo que funcionan bien a
bajas temperaturas, ya que para el uso a baja temperatura se pueden
proporcionar aditivos tales como óxido de boro para asegurar la
buena fibrilación y variar las cantidades de componentes para
ajustar las propiedades deseadas del material. Sin embargo, cuando
se intenta elevar la capacidad de refracción de las fibras de
silicato alcalinotérreo, se fuerza a reducir el uso de aditivos ya
que en general (aunque con excepciones), cuantos más componentes
están presentes, menor es la capacidad de refracción.
El documento WO93/15028 describió fibras que
comprenden CaO, MgO, SiO_{2}, y opcionalmente ZrO_{2}, como
constituyentes principales. Dichas fibras se conocen frecuentemente
como fibras CMS (silicato de calcio y magnesio) o CMZS (silicato de
calcio, magnesio y zirconio). El documento WO93/15028 necesitaba que
la composición usada estuviera esencialmente libre de óxidos de
metal alcalino. Cantidades de hasta 0,65% en peso se mostró que
eran aceptables para materiales adecuados para el uso como aislante
a 1000ºC. El documento WO93/15028 necesitaba además bajos niveles
de Al_{2}O_{3} (<3,97%).
El documento WO94/15883 describió un número de
dichas fibras útiles como aislante refractario a temperaturas de
hasta 1260ºC o más. Como con el documento WO93/15028, esta patente
necesitaba que el contenido de óxido de metal alcalino se
mantuviera bajo, aunque indicaba que algunas fibras de silicato
alcalinotérreo podría tolerar mayores niveles de óxido de metal
alcalino que otros. Sin embargo, niveles de 0,3% y 0,4% en peso de
Na_{2}O eran sospechosos de provocar contracción aumentada en
materiales para uso como aislante a 1260ºC. La importancia de
mantener el nivel de alúmina bajo se hace hincapié en este
documento.
El documento WO97/16386 describió fibras útiles
como aislante refractario a temperaturas de hasta 1260ºC o más.
Estas fibras comprendían MgO, SiO_{2}, y opcionalmente ZrO_{2},
como principales constituyentes. Se afirma que estas fibras
esencialmente no necesitan otros óxidos de metal alcalino más que
como impurezas traza (presentes a niveles de centenares de un
porcentaje como mucho calculado como óxido de metal alcalino). Las
fibras tienen una composición general
- SiO_{2}
- 65-86%
- MgO
- 14-35%
con los componentes MgO y SiO_{2}
que comprenden al menos 82,5% en peso de la fibra, denominándose el
equilibrio constituyentes y modificadores de viscosidad. Dichas
fibras de silicato de magnesio pueden comprender bajas cantidades
de otros elementos alcalinotérreos. La importancia de mantener bajo
el nivel de alúmina se hace hincapié en este
documento.
El documento WO2003/059835 describe ciertas
fibras de silicato de calcio, ciertas composiciones de silicato de
calcio para las que las fibras muestran una baja reactividad con
ladrillos de aluminosilicato, a saber:
65%<SiO_{2}<86%
MgO<10%
14%<CaO<28%
Al_{2}O_{3}<2%
ZrO_{2}<3%
B_{2}O_{3}<5%
P_{2}O_{5}<5%
72%<SiO_{2} + ZrO_{2} + B_{2}O_{3} +
5*P_{2}O_{5}
95%<SiO_{2} + CaO + MgO +Al_{2}O_{3} +
ZrO_{2} + B_{2}O_{3} + P_{2}O_{5}
Esta patente también describe el uso de
La_{2}O_{3} u otros aditivos lantánidos para mejorar la
fortaleza de las fibras y la manta hecha a partir de las fibras.
Esta solicitud de patente no menciona niveles de óxido de metal
alcalino, aunque se describieron cantidades en la región de
\sim0,5% en peso en fibras previstas para usar como aislante
hasta 1260ºC o más.
El documento WO2003/060016 reivindica una fibra
inorgánica resistente a las altas temperaturas, de baja contracción,
que tiene una temperatura de uso de hasta al menos 1330ºC, la cual
mantiene la integridad mecánica después de la exposición a la
temperatura de uso y que no es duradera en fluidos fisiológicos, que
comprende el producto de fibrilación de más que 71,25 a
aproximadamente 85 por ciento en peso de sílice, 0 a aproximadamente
20 por ciento en peso de óxido de magnesio, aproximadamente 5 a
aproximadamente 28,75 por ciento en peso de óxido de calcio, y 0 a
aproximadamente 5 por ciento en peso de óxido de zirconio, y
opcionalmente un modificador de viscosidad en una cantidad eficaz
para dar el producto que se puede fibrilar.
El documento EP 1323687 reivindica una
composición de fibra cerámica biosoluble para un material aislante
a alta temperatura que comprende 75-80% en peso de
SiO_{2}, 13-25% en peso de CaO,
1-8% en peso de MgO, 0,5-3% en peso
de ZrO_{2} y 0-0,5% en peso de Al_{2}O_{3}, en
el que (ZrO_{2} + Al_{2}O_{3}) está contenido en
0,5-3% en peso y (CaO + MgO) está contenido en
15-26% en peso.
El documento GB1391384 describe fibras que
incluyen óxidos de metal alcalino como ingredientes previstos,
aunque también incluye altas cantidades de alúmina.
El documento EP1561732 describe fibras de
silicato alcalinotérreo que comprende aditivos de metal alcalino y
en un ejemplo describe una fibra en que el potasio es el único
aditivo de metal alcalino. Este único ejemplo se renuncia en las
reivindicaciones anexas.
Las fibras de silicato alcalinotérreo han
recibido una definición en el Chemical Abstract Service Registry
[Número de Registro: 436083-99-7]
de:
Esta definición refleja las regulaciones
Europeas de Seguridad y Salud que imponen requisitos especiales de
etiquetado en fibras de silicato que contienen menos que 18% de
óxidos alcalinotérreos.
Sin embargo, como se indica claramente en
relación a los documentos WO2003/059835, WO2003/060016 y EP 1323687,
el contenido en sílice de las fibras de silicato alcalinotérreo se
aumenta con la demanda de temperaturas mayores de uso y esto lleva
a menores contenidos alcalinotérreos.
La presente invención no solo es aplicable a
fibras de silicato alcalinotérreo en esta estrecha definición
reflejada en la definición de Chemical Abstracts, sino también a
fibras de silicato alcalinotérreo que tienen menores niveles de
óxidos alcalinotérreos.
Por consiguiente, en la presente memoria las
fibras de silicato alcalinotérreo se consideraría que son materiales
que comprenden predominantemente sílice y óxidos alcalinotérreos y
que comprenden menos del 10% en peso de alúmina [como se indica en
el documento WO87/05007 - que introdujo primero dichas fibras],
preferiblemente en que la cantidad de alúmina, óxido de zirconio y
óxido de titanio a menos de 6% en peso [como se indica en la
definición de Chemical Abstracts]. Por razones de regulación, los
materiales preferidos contienen más del 18% de óxidos de metal
alcalinotérreo.
La técnica anterior muestra que para fibras
refractarias de silicato alcalinotérreo, se han considerado los
metales alcalinos como impurezas que pueden tolerarse a bajos
niveles, pero que tienen efectos perjudiciales en la capacidad de
refracción a mayores niveles.
El solicitante ha encontrado que, en contra del
saber recibido en el campo de las fibras refractarias de silicato
alcalinotérreo, la adición de cantidades menores de metales
alcalinos dentro de un cierto estrecho intervalo, mejora la calidad
mecánica de las fibras producidas (en particular la fortaleza de la
fibra) sin dañar de manera apreciable la capacidad de refracción de
las fibras y adicionalmente, que el potasio es particularmente
eficaz en esta fun-
ción.
ción.
Por consiguiente, la presente invención
proporciona un método para hacer fibras refractarias de silicato
alcalinotérreo a partir de un fundido como se expone en las
Reivindicaciones 1 a 22, fibras refractarias de silicato
alcalinotérreo como se expone en las Reivindicaciones 23 a 50, y
aislante térmico como se expone en las Reivindicaciones
51-52.
51-52.
El método necesita la inclusión como un
componente de fusión previsto de metal alcalino, en el que al menos
el 75% en moles del metal alcalino es potasio. Esto da por resultado
una mejora de las propiedades mecánicas y/o térmicas de la fibra en
comparación con la fibra libre de metal alcalino.
Preferiblemente, la cantidad de metal alcalino
(M) expresado como el óxido M_{2}O es mayor que 0,2% en moles y
preferiblemente en el intervalo de 0,2% en moles a 2,5% en moles,
más preferiblemente 0,25% en moles a 2% en moles.
Por "una fibra libre de metal alcalino" se
entiende una fibra en que todos los demás componentes están
presentes en las mismas proporciones pero que falta el metal
alcalino.
El metal alcalino está presente preferiblemente
en una cantidad suficiente para aumentar la fuerza tensora de una
manta hecha usando la fibra en >50% por encima de la fuerza
tensora de una manta libre de metal alcalino, y menos que una
cantidad que dará por resultado una contracción como se mide por el
método descrito debajo de más que 3,5% en una preforma de molde de
vacío de la fibra cuando se expone a 1250ºC durante 24 horas.
\newpage
Será evidente que el metal alcalino puede
proporcionarse o bien como un aditivo al fundido (preferiblemente
en la forma de un óxido), o usando como ingredientes del fundido
cantidades apropiadas de materiales que contienen metal alcalino
como un componente o impureza, o tanto como un aditivo como un
componente o impureza. La invención se basa en asegurar que el
fundido tenga la cantidad deseada de metal alcalino para alcanzar
los efectos beneficiosos de la invención.
La invención puede aplicarse a todas las
composiciones de silicato alcalinotérreo de la técnica anterior
mencionadas anteriormente.
El alcance y características adicionales de la
invención serán evidentes a partir de las reivindicaciones a la luz
de la siguiente descripción ilustrativa y con referencia a los
dibujos en los que:
La Fig. 1 es un gráfico que muestra la fuerza
tensora/densidad trazada frente a temperaturas de la corriente de
fusión como se determina en un ensayo de producción para un número
de fibras de contenido distinto de Na_{2}O;
La Fig. 2 es un gráfico que traza valores
máximo, promedio y mínimo de fuerza tensora/densidad frente al
contenido de Na_{2}O para las mismas fibras;
La Fig. 3 es un gráfico de curvas de
temperatura/viscosidad determinadas de forma experimental para una
serie de composiciones;
La Fig. 4 es un gráfico que muestra el contenido
de granalla trazado frente al contenido de Na_{2}O para las
fibras de la Fig. 1
La Fig. 5 es un gráfico del contenido de
granalla frente al contenido de Na_{2}O para una diferente serie
de fibras de silicato alcalinotérreo
La Fig. 6 es un gráfico de contracciones
lineales para fibras de silicato alcalinotérreo de composición
variable, en comparación con fibras cerámicas refractarias (RCF)
conocidas
La Fig. 7 es un gráfico del efecto en la
fortaleza de la manta de la adición de sodio a una serie de fibras
de silicato alcalinotérreo
La Fig. 8 contrasta micrográficos que muestran
diversas fibras después de la exposición a un intervalo de
temperaturas
La Fig. 9 es un gráfico que compara las
conductividades térmicas medidas para una serie de fibras.
Los inventores produjeron una manta de fibra
usando una línea de ensayo de producción en su fábrica en
Bromborough, Inglaterra. La fibra se produjo formando un fundido y
dejando que el fundido cayera en un par de rotores (como se conocen
de manera convencional).
La base fundida tenía una composición nominal en
porcentaje en peso:
- SiO_{2}
- 73,5
- CaO
- 25
- La_{2}O_{3}
- 1,5
con otros componentes formando
impurezas menores y añadiéndose óxido de sodio en cantidades
específicas.
La temperatura de la corriente de fusión se
monitorizó usando un pirómetro de dos colores.
Las fibras producidas por los rotores se pasaron
a un transportador y después se tejieron para formar una manta de
una manera convencional.
El espesor, densidad y fuerza tensora de la
manta se midieron para las fibras producidas usando una serie de
condiciones.
La manta se produjo con vistas a determinar el
efecto en la calidad de la fibra de la temperatura de la corriente
de fusión, ya que se creía que ésta tenía un efecto en la calidad de
la fibra.
Los inventores decidieron además añadir óxidos
de metal alcalino con vistas a aplanar la curva de
viscosidad-temperatura del fundido, ya que se
pensaba que era un factor relevante en la producción de fibra como
se explica debajo adicionalmente.
\newpage
Los resultados de estos ensayos se presentan en
la Tabla 1 y se ilustran de manera gráfica en las Figuras 1 y 2. En
la Tabla 1, la temperatura de la corriente de fusión, el espesor de
la manta, la densidad de la manta, la fuerza tensora y la fuerza
tensora dividida por la densidad, se muestran para todas las
composiciones. [La fuerza tensora dividida por la densidad se
calcula para contrarrestar la variación atribuible a diferentes
cantidades de material que está en la manta]. Además, para
composiciones seleccionadas, la contracción de una preforma a
1150ºC y 1250ºC se midió de la misma manera que en el documento
WO2003/059835.
La primera cosa que es digna de mención es que
las fuerzas de la manta muestran una alta variabilidad. Esto es
porque la fabricación de una manta implica muchas variables, que
incluyen:
- \sqbullet
- Composición del fundido
- \sqbullet
- Temperatura del fundido
- \sqbullet
- Temperatura de la corriente de fusión
- \sqbullet
- Contenido de granalla (fundido que ha solidificado en forma de gotitas en vez de fibras)
- \sqbullet
- Diámetro de la fibra
- \sqbullet
- Longitud de la fibra
- \sqbullet
- Condiciones del tejido
- \sqbullet
- Historia térmica posterior a la solidificación
Produciendo una serie de fibras en una única
línea y variando significativamente solo la temperatura de la
corriente de fusión y la composición (cada una de las cuales tendrá
un efecto en el contenido de granalla, diámetro de la fibra y
longitud de la fibra), se esperaba reducir dicha variabilidad. Sin
embargo, porque una manta es un cuerpo agregado de fibras
individuales, es inevitable una variación estadística en las
propiedades de dicho agregado como la fuerza tensora.
Como puede verse en la Fig. 1, parece ser una
variación relativamente pequeña en la fuerza con la temperatura de
la corriente de fusión, aunque desde que el intervalo de
temperaturas de la corriente de fusión elegido se seleccionó para
abarcar intervalos que se encontró que eran eficaces anteriormente,
esto no es sorprendente.
Sin embargo, puede verse que con aumentos
progresivos en el contenido de Na_{2}O, la fuerza tiende a
aumentar. La Fig. 2 muestra las fuerzas máxima, mínima y promedio
encontradas para una serie de composiciones y puede verse que la
fuerza de la manta muestra una fuerte correlación positiva con el
contenido de Na_{2}O. En contraste, la contracción de las fibras
parece apenas afectada.
Las fibras con contenido nominal cero de
Na_{2}O, tienen por supuesto menos cantidades traza (contenido
promedio medido 0,038% - máximo 0,11%). La extrapolación a cero de
Na_{2}O da una fuerza tensora/densidad promedio de 0,0675
kPa/[kg/m^{3}]. La fuerza tensora/densidad promedio para la
adición de 0,3% de Na_{2}O es 0,1426. El aumento en la fuerza de
la manta está por encima del 100% y menores adiciones (por ejemplo,
0,25% en moles) se esperaría que excediera del 50% de mejora.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Animados por esto y con vistas a determinar el
límite superior del óxido de metal alcalino que era apropiado, los
inventores produjeron una serie de fibras de silicato alcalinotérreo
adicionales usando un aparejo experimental en que se formó un
fundido de composición apropiada, se sacó a través de un orificio de
8-16 mm y se sopló para producir fibra de una
manera conocida. (El tamaño del agujero de la llave se varió para
atender a la viscosidad de la mezcla - esto es un ajuste que debe
determinarse experimentalmente según el aparato y la composición
usada). La contracción de las preformas de la fibra a 1150ºC y
1250ºC se midió de la misma manera que en el documento
WO2003/059835. La solubilidad total en ppm de los componentes
principales del cristal después de un ensayo estático de 24 horas
en una solución salina fisiológica se midió además para algunos de
los ejemplos.
Los resultados de estos estudios se muestran en
la Tabla 2. Las fibras en la izquierda de la tabla se dirigieron a
asegurar el efecto de añadir aproximadamente cantidades equimolares
de adición de metal alcalino a fibra de silicato de calcio que
contiene La_{2}O_{3} (como en el documento WO2003/059835),
mientras los de la derecha se dirigieron a asegurar el efecto de
variar la cantidad de Na_{2}O en dicha fibra. Aunque no
concluyentes, los resultados indican que para esas fibras, el
Na_{2}O y K_{2}O muestran contracciones no peores o incluso
mejores que la fibra libre de Na_{2}O, mientras que el Li_{2}O
parece perjudicial a la contracción.
Sin embargo, esta última conclusión no se
considera segura, ya que se determinó que el litio se había añadido
en forma de tetraborato de litio, y la adición de boro puede haber
tenido un efecto significativo. Hasta que no se compruebe otra
cosa, los solicitantes están asumiendo que la cantidad absoluta de
metal alcalino puede variar de metal a metal y de fibra a fibra.
Las figuras de solubilidad muestran que la solubilidad total se
aumenta ligeramente mediante la adición de óxido de metal
alcalino.
El lado derecho de la Tabla 2 muestra en primer
lugar que solo un \sim1% más alto de contenido en sílice tiene un
gran efecto de contracción, dando una contracción mucho menor. Para
estas fibras, la contracción lineal a 850ºC/24 horas aparece sin
afectar para todas las adiciones de sosa ensayadas, sin embargo lo
mismo no es cierto para la contracción del espesor, aunque es aún
bajo. A 1150ºC/24 horas hay un ligero aumento en la contracción
tanto lineal como a través del espesor, aunque a 1250ºC/24 horas a
través del espesor aunque aún aceptable, crece más
significativamente para la mayor adición de sosa. Todas estas
figuras son aceptables para algunas aplicaciones mientras otras
aplicaciones no podrían tolerar el mayor nivel de Na_{2}O
ensayado.
La mejora en la contracción con mayores niveles
de sílice llevó a los inventores a mirar a materiales que contienen
aún mayores niveles de sílice y los resultados se presentan en la
Tabla 3 posterior.
Estos resultados muestran baja contracción y una
solubilidad razonablemente alta a lo largo de la serie. Parece que
la adición de óxido de metal alcalino aumentaría la cantidad de
sílice que puede añadirse para producir una fibra de silicato
alcalinotérreo factible, y quizás con una solubilidad aceptable.
Esto es de gran importancia ya que, en general, el aumento de
contenido de sílice permite mayores temperaturas de uso para fibras
de silicato alcalinotérreo.
La Fig. 6 muestra la contracción a diversas
temperaturas de preformas de una serie de fibras de silicato
alcalinotérreo. La referencia SW613 se refiere a materiales que
contienen lantano de composición similar a los presentados en la
Tabla 3 con contenidos variables de sílice como se indica, aunque
ausente cualquier adición de metal alcalino. [Comprendiendo la
sílice y el óxido de calcio la mayoría del material con óxido de
lantano que está presente en aproximadamente 1,3%]. Una de estas
fibras tiene además una adición de 2% en peso de MgO. También se
muestran las contracciones para una fibra de aluminosilicato
convencional (RCF) y una fibra de silicato de magnesio (Silicato de
MgO).
Puede verse que todas las fibras SW613 tienen
una contracción menor que la de las fibras RCF y de silicato de MgO
hasta 1350ºC, aunque aumentan después. Sin embargo, hay un aumento
progresivo en la capacidad de refracción con el aumento de
contenido de sílice. Para la fibra SW613 que contiene 77 y 79% de
SiO_{2}, la contracción permanece por debajo de la de las fibras
RCF y de silicato de MgO hasta 1400ºC y mejor podrían esperarse para
contenidos mayores de sílice. En contraste, puede verse además que
la adición de 2% de MgO a las composiciones SW613 es perjudicial
para la contracción. Las fibras de silicato alcalinotérreo de alto
contenido en sílice son difíciles de hacer y la adición de metales
alcalinos a dichas composiciones mejoraría la calidad de dichas
fibras y la fabricación del caso.
Habiendo mostrado dichos efectos, los
solicitantes llevaron a cabo un ensayo para hacer una manta en una
línea de producción, para ver si se confirmaban los resultados
iniciales de contracción. Una composición base que comprende:
- SiO_{2}
- 72,5 - 74% en peso
- CaO
- 24 - 26,5% en peso
- MgO
- 0,4 - 0,8% en peso
- Al_{2}O_{2}
- <0,3% en peso
- La_{2}O_{3}
- 1,2 - 1,5% en peso
se usó y se añadieron cantidades
variables de Na_{2}O. La manta que tenía una densidad de 128
kg/m^{3} se produjo teniendo un espesor de \sim25 mm. Los
resultados, resumidos en la Fig. 7, muestran un dramático aumento
en la fortaleza de la manta con la adición de
Na_{2}O.
Estos descubrimientos se relacionan con
composiciones que contienen La_{2}O_{3} como un componente,
aunque se encontraron efectos similares de adiciones de metal
alcalino con fibras de silicato alcalinotérreo que no contenían
La_{2}O_{3} como un componente.
Los inventores ensayaron además otras fibras de
silicato alcalinotérreo que comprenden predominantemente magnesio
como el componente alcalinotérreo (fibras de silicato de magnesio) y
los resultados se presentan en la Tabla 4.
Esta tabla muestra que mientras Na_{2}O y
K_{2}O tienen un efecto perjudicial pequeño o grande
respectivamente en la contracción, Li_{2}O difícilmente tiene
algún efecto en la contracción. Esto no implica ningún efecto, los
inventores observaron que mientras las fibras con Na_{2}O y
K_{2}O eran similares a las fibras sin dichos aditivos (burda) la
fibra con adición de Li_{2}O era significativamente más fina y de
mejor calidad. A menores cantidades, Na_{2}O y K_{2}O pueden
aún dar contracciones que son tolerables en la mayoría de las
aplicaciones.
El propósito de añadir metal alcalino es
intentar alterar la curva de temperatura viscosidad para silicatos
alcalinotérreos para así proporcionar un intervalo de trabajo más
útil para los silicatos. La Fig. 3 muestra un gráfico experimental
de curvas de viscosidad/temperatura para:
\sqbullet Un cristal de sosa superior que
tiene la composición aproximada en % en peso:
- SiO_{2}
- 68
- Na_{2}O
- 13,4
- CaO
- 7,94
- B_{2}O_{3}
- 4,74
- MgO
- 2,8
- Al_{2}O_{3}
- 2,66
- Fe_{2}O_{3}
- 1,17
- TiO_{2}
- 0,09
- ZrO_{2}
- 0,08
- Cr_{2}O_{3}
- 0,06
\sqbullet Un fundido de silicato
alcalinotérreo que comprende la composición aproximada:
- CaO
- 29
- MgO
- 6%
- SiO_{2}
- 64,5
+ otros hasta
100%
\sqbullet Y el mismo fundido de silicato
alcalinotérreo que comprende respectivamente 1% en peso de Na_{2}O
y 2% en peso de Na_{2}O como un aditivo.
El gráfico viscosidad/temperatura del cristal de
sosa superior es una línea lisa que aumenta cuando la temperatura
cae.
Para el fundido de silicato alcalinotérreo
conocido (SW), la viscosidad es menor y entonces aumenta bruscamente
a un valor de temperatura crítica (ésta se muestra como una
pendiente en el gráfico aunque es un artefacto del procedimiento de
la representación en gráfico - de hecho representa un cambio mucho
más brusco).
La adición de Na_{2}O al fundido mueve este
aumento en la viscosidad a menores temperaturas.
Esto amplía el intervalo de trabajo del fundido
de manera que se vuelve menos dependiente de la temperatura,
aumentando así la tolerancia del fundido a las condiciones de
formación de la fibra. Aunque la temperatura de la corriente de
fusión es importante, el fundido se enfría rápidamente durante el
procedimiento de formación de la fibra y por lo tanto un mayor
intervalo de capacidad de trabajo para la composición mejora la
formación de fibra. La adición de los óxidos de metal alcalino
puede servir además para estabilizar la corriente de fusión de
forma que para un conjunto dado de condiciones hay una cantidad que
reduce la granalla.
De manera adicional, se supone que en pequeñas
cantidades los óxidos de metal alcalino sirven para suprimir la
separación de fase en fibras de silicato alcalinotérreo.
Como los sistemas de silicato alcalinotérreo
tienen una región de dos líquidos en sus diagramas de fase, los
solicitantes sospechan que la adición de óxidos de metal alcalino
puede mover los fundidos fuera de una región de dos líquidos a una
región de una única fase.
La adición además tiene el efecto de disminuir
la temperatura de la corriente de fusión que puede ayudar en la
estabilidad.
La eficacia de estas medidas se muestra también
por la cantidad de granalla presente en el material acabado. En el
procedimiento de formación de la fibra, las gotitas de fundido se
aceleran rápidamente (arrojándose fuera de una rueda giratoria o
volándose mediante un chorro de gas) y forman largas colas que
llegan a ser las fibras.
Sin embargo, la parte de las gotitas que no
forman fibra permanecen en el material acabado en forma de
partículas conocidas en la industria como "granalla". La
granalla es generalmente perjudicial para las propiedades térmicas
del aislante formado a partir de las fibras, y por lo tanto es un
propósito general de la industria reducir la cantidad de
granalla.
Los solicitantes han encontrado que la adición
de cantidades menores de metal alcalino al fundido tiene el efecto
de reducir la cantidad de granalla, y esto se muestra en la Fig. 4
para los materiales que contienen lantano de la Tabla 1, donde
puede verse que el contenido en granalla se redujo del \sim51% al
\sim48%.
Efectos similares se aplican a materiales libres
de lantano. La Tabla 5 muestra las composiciones analizadas de una
serie de fibras de silicato alcalinotérreo (que tienen una menor
temperatura de uso máxima) hechas de acuerdo con las composiciones
del documento WO93/15028, que se hicieron mediante giro usando una
temperatura de corriente de fusión de 1380-1420ºC,
y con un par de rotores giratorios.
La Fig. 5 muestra los contenidos de granalla
determinados experimentalmente con barras de error que indican una
desviación estándar sobre la media. Puede verse que en el intervalo
0,35 a 1,5% en peso de Na_{2}O, hay una mejora estadística en el
contenido de granalla como resultado de la adición. En particular,
es significativa una reducción del 3% en la granalla para un 0,35%
en peso de contenido en sosa.
Como no parece que haya efecto perjudicial en la
contracción a dichos niveles (y es más, una ligera mejora) puede
verse que la adición de óxidos de metal alcalino es beneficiosa para
la producción de dichos materiales.
La adición de un metal alcalino sería a niveles
que no afectaran perjudicialmente de manera excesiva a otras
propiedades de la fibra (por ejemplo, contracción), aunque para
diferentes aplicaciones lo que es "excesivo" variará.
Las fibras pueden usarse en aislamiento térmico
y pueden formar o bien un constituyente del aislante (por ejemplo,
con otras fibras y/o cargas y/o aglutinantes) o pueden formar el
total del aislante. Las fibras pueden formarse en aislante en forma
de manta.
Aunque el trabajo inicial se relacionó ante todo
a la adición de Na_{2}O a fibras de silicato alcalinotérreo, los
solicitantes descubrieron que cuando se usaba Na_{2}O como el
aditivo a fibras de alto contenido en calcio - bajo contenido en
magnesio, tenía una tendencia a promover la cristalización (y por
tanto la capacidad de pulverización de las fibras) después de la
exposición a temperaturas de \sim1000ºC. Esto puede verse en la
Fig. 8 en que la fibra a) - e) tiene composiciones base que caen en
la región:
- SiO_{2}
- 72 - 75% en peso
- CaO
- 22 - 26,5% en peso
- MgO
- 0,4 - 1% en peso
- Al_{2}O_{2}
- <0,3% en peso
- La_{2}O_{3}
- 1,2 - 1,5% en peso
Las fibras a), b) y c) muestran el efecto en la
apariencia de la superficie de fibras después de la exposición a
1050ºC durante 24 horas en fibras que contienen cantidades
aumentadas de Na_{2}O (de \sim0 por 0,5% en peso a 1,06% en
peso respectivamente). Como puede verse, la fibra con ausencia de
Na_{2}O tiene una apariencia suave que indica poca
cristalización, mientras que el aumento de Na_{2}O lleva a un
aumento en la rugosidad de la superficie indicativa de
cristalización.
En contraste, las fibras d) y e) muestran que a
1100ºC una fibra que contiene \sim0,5% en peso de K_{2}O es
poco diferente de una fibra libre de K_{2}O, y solo empieza a
mostrar una ligera rugosidad de superficie a 1150ºC.
La Tabla 6 muestra conductividades térmicas
relativas de mantas que tienen densidad aproximada de 96 kg.m^{-3}
formadas a partir de fibras que tienen los ingredientes principales
mostrados. También muestra conductividades térmicas de estas mantas
y estas figuras se muestran en la Fig. 9. Pueden verse que la
adición de Na_{2}O y K_{2}O parece dar por resultado una menor
conductividad térmica de las mantas mostrando así capacidad
aislante mejorada.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Los solicitantes han identificado por lo tanto,
ventajas adicionales del uso de óxidos de metal alcalino como
aditivos a materiales de manta de silicato alcalinotérreo, y la
ventaja particular del uso de potasio. En particular, para evitar
la promoción de la cristalización por sodio, al menos el 75% en
moles del metal alcalino es potasio. Preferiblemente al menos el
90%, más preferiblemente al menos el 95% y aún más preferiblemente
al menos el 99% del metal alcalino es potasio.
Para probar la interacción mutua de
La_{2}O_{3} y K_{2}O en las propiedades de la fibra, una serie
de fibras se hizo en mantas y se probaron para la contracción a
diversas temperaturas [24 horas a temperatura].
Se encontró que el La_{2}O_{3} podría
reducirse y sustituirse por K_{2}O sin daño significativo para
las propiedades de contracción de los materiales, aunque esto
llevaba al comienzo de la cristalización a menores temperaturas que
para los materiales que contienen La_{2}O_{3}. Sin embargo, la
sustitución de La_{2}O_{3} en parte por alúmina curó este
problema. La Tabla 7 indica una serie de materiales probados, la
temperatura a la que comenzó la cristalización, y la temperatura a
la que los cristales alcanzaron \sim1 \mum de tamaño. Todos los
materiales tenían una composición base de aproximadamente
73,1-74,4% en peso de SiO_{2} y
24,6-25,3% en peso de CaO con todos los demás
ingredientes sumando menos que 3% en total.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Por consiguiente, una serie preferida de
composiciones comprende:
72%<SiO_{2}<79%
MgO<10%
13,8%<CaO<27,8%
Al_{2}O_{3}<2%
ZrO_{2}<3%
B_{2}O_{3}<5%
P_{2}O_{5}<5%
95%<SiO_{2} + CaO + MgO + Al_{2}O_{3} +
ZrO_{2} + B_{2}O_{3} + P_{2}O_{5}
M_{2}O>0,2% y <1,5%
en que M es metal alcalino del que
al menos 90% en moles es
potasio.
\vskip1.000000\baselineskip
Más preferiblemente SiO_{2} más CaO >95%, y
de manera útil una serie preferida de composiciones comprende:
72%<SiO_{2}<75%
MgO<2,5%
24%<CaO<26%
0,5%<Al_{2}O_{3}<1,5%
ZrO_{2}<1%
B_{2}O_{3}<1%
P_{2}O_{5}<1%
M_{2}O>0,2% y <1,5%
en que M es metal alcalino del que
al menos el 90% en moles es
potasio.
\vskip1.000000\baselineskip
Una serie particularmente preferida es
SiO_{2} 74\pm2%
MgO<1%
CaO 25\pm2%
K_{2}O 1\pm0,5%
Al_{2}O_{3}<1,5%
98%<SiO_{2} + CaO + MgO + Al_{2}O_{3} +
K_{2}O
Y estas series preferidas pueden comprender
adicionalmente R_{2}O_{3}<0,5% en peso donde R se selecciona
del grupo Sc, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb,
Lu, Y o sus mezclas.
Durante pruebas adicionales, se encontró una
segunda serie de fibras que daban buenos resultados. Estas fibras
tenían la composición:
SiO_{2} = 67,8-70%
CaO = 27,2-29%
MgO = 1-1,8%
Al_{2}O_{3} = <0,25%
La_{2}O_{3} = 0,81-1,08%
K_{2}O = 0,47-0,63%
Estas fibras tenían una alta fortaleza (80 - 105
kPa para una manta de espesor \sim25 mm y densidad \sim128
kg.m^{3}) y un bajo contenido en granalla (\sim41% de granalla
total).
Las fibras podían usarse además en otras
aplicaciones donde las fibras de silicato alcalinotérreo se emplean
corrientemente (por ejemplo, como constituyentes de materiales de
fricción).
Claims (52)
1. Un método para hacer fibras refractarias de
silicato alcalinotérreo que comprenden predominantemente sílice y
óxidos alcalinotérreos y que comprende menos que 10% en peso de
alúmina de un fundido, y en que la fibra no tiene la composición en
% en moles:
- SiO_{2}
- 54,3
- Al_{2}O_{3}
- 0,3
- MgO
- 4,9
- CaO
- 12,2
- SrO
- 7,1
- BaO
- 9,7
- TiO_{2}
- 10,2
- ZrO_{2}
- 1,0
- K_{2}O
- 0,3
que comprende la inclusión como un
componente de fusión previsto de metal alcalino, en que al menos el
75% en moles del metal alcalino es potasio, para mejorar las
propiedades mecánicas y/o térmicas de la
fibra.
2. Un método según la reivindicación 1, en el
que la cantidad de metal alcalino (M) expresada como el óxido
M_{2}O, está en el intervalo de 0,2% en moles a 2,5% en moles,
preferiblemente 0,25 a 2% en moles.
3. Un método según la reivindicación 1, en que
el metal alcalino se incluye en una cantidad suficiente para
aumentar la fuerza tensora de una manta hecha usando la fibra en
>50% sobre la fuerza tensora de una manta libre de metal
alcalino, y menos que una cantidad que dará por resultado una
contracción excesiva a la temperatura máxima de uso prevista.
4. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en que la composición de la fibra de
silicato alcalinotérreo y el contenido en metal alcalino es tal que
la contracción, como se mide por el método de la descripción, de
una preforma de molde de vacío de las fibras cuando se exponen a
850ºC durante 24 horas no es mayor que 3,5%.
5. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, en que la composición de la fibra de
silicato alcalinotérreo y el contenido en metal alcalino es tal que
la contracción, como se mide por el método de la descripción, de
una preforma de molde de vacío de las fibras cuando se exponen a
1000ºC durante 24 horas no es mayor que 3,5%.
6. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en que la composición de la fibra de
silicato alcalinotérreo y el contenido en metal alcalino es tal que
la contracción, como se mide por el método de la descripción, de
una preforma de molde de vacío de las fibras cuando se exponen a
1150ºC durante 24 horas no es mayor que 3,5%.
7. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en que la composición de la fibra de
silicato alcalinotérreo y el contenido de metal alcalino es tal que
la contracción, como se mide por el método de la descripción, de
una preforma de molde de vacío de las fibras cuando se exponen a
1250ºC durante 24 horas no es mayor que 3,5%.
8. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en que la composición de la fibra de
silicato alcalinotérreo y el contenido de metal alcalino es tal que
la contracción, como se mide por el método de la descripción, de
una preforma de molde de vacío de las fibras cuando se exponen a
1150ºC durante 24 horas no es mayor que 2 veces la contracción de
una fibra de la composición libre de metal alcalino.
9. Un método según la reivindicación 8, en que
la composición de la fibra de silicato alcalinotérreo y el
contenido de metal alcalino es tal que la contracción, como se mide
por el método de la descripción, de una preforma de molde de vacío
de las fibras cuando se exponen a 1150ºC durante 24 horas no es
mayor que 1,2 veces la contracción de una fibra de la composición
libre de metal alcalino.
10. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en que la composición de la fibra de
silicato alcalinotérreo y el contenido de metal alcalino es tal que
la contracción, como se mide por el método de la descripción, de
una preforma de molde de vacío de las fibras cuando se exponen a
1400ºC durante 24 horas no es mayor que 3,5%.
11. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en que la inclusión como un componente
de fusión previsto del metal alcalino da por resultado una reducción
en el contenido de granalla.
12. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, en que el metal alcalino (M) está presente
en una cantidad expresada como el óxido M_{2}O menos que 2% en
moles.
13. Un método según la reivindicación 12, en que
el metal alcalino está presente en una cantidad menor que 1,5% en
moles.
14. Un método según la reivindicación 13, en que
el metal alcalino está presente en una cantidad menor que 1% en
moles.
15. Un método según la reivindicación 14, en que
el metal alcalino está presente en una cantidad menor que 0,75% en
moles.
16. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15, en que el metal alcalino está presente en
una cantidad mayor que o igual a 0,3% en moles.
17. Un método según la reivindicación 16, en que
el metal alcalino está presente en una cantidad mayor que o igual a
0,4% en moles.
18. Un método según la reivindicación 17, en que
el metal alcalino está presente en una cantidad mayor que o igual a
0,5% en moles.
19. Un método según la reivindicación 18, en que
el metal alcalino está presente en una cantidad mayor que o igual a
0,6% en moles.
20. Un método según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en que al menos el 90% en moles del
metal alcalino es potasio.
21. Un método según la reivindicación 20, en que
al menos el 95% en moles del metal alcalino es potasio.
22. Un método según la reivindicación 21, en que
al menos el 99% en moles del metal alcalino es potasio.
\vskip1.000000\baselineskip
23. Fibras refractarias de silicato
alcalinotérreo obtenibles de un fundido, y que comprenden
predominantemente sílice y óxidos alcalinotérreos y que comprenden
menos que 10% en peso de alúmina y que comprenden metal alcalino,
en que al menos el 75% en moles del metal alcalino es potasio y en
que la fibra no tiene la composición en % en moles:
- SiO_{2}
- 54,3
- Al_{2}O_{3}
- 0,3
- MgO
- 4,9
- CaO
- 12,2
- SrO
- 7,1
- BaO
- 9,7
- TiO_{2}
- 10,2
- ZrO_{2}
- 1,0
- K_{2}O
- 0,3
\vskip1.000000\baselineskip
24. Fibras según la reivindicación 23, en que la
cantidad de metal alcalino (M) expresado como el óxido M_{2}O,
está en el intervalo de 0,2% en moles a 2,5% en moles,
preferiblemente 0,25% a 2% en moles.
\vskip1.000000\baselineskip
25. Fibras según la reivindicación 23, que
tienen la composición en porcentaje en peso
65%<SiO_{2}<86%
MgO<10%
13,5%<CaO<27,5%
Al_{2}O_{3}<2%
ZrO_{2}<3%
B_{2}O_{3}<5%
P_{2}O_{5}<5%
72%<SiO_{2} + ZrO_{2} + B_{2}O_{3} +
5*P_{2}O_{5}
95%<SiO_{2} + CaO + MgO + Al_{2}O_{3} +
ZrO_{2} + B_{2}O_{3} + P_{2}O_{5}
en que M es metal
alcalino.
\vskip1.000000\baselineskip
26. Fibras según la reivindicación 25, en que
SiO_{2}>72% en peso.
\vskip1.000000\baselineskip
27. Fibras según la reivindicación 26, en
que:
0,5% en peso<M_{2}O<1,5% en peso.
\vskip1.000000\baselineskip
28. Fibras según la reivindicación 23, que
tienen la composición en porcentaje en peso
75%<SiO_{2}<86%
MgO<10%
13,8%<CaO<27,8%
Al_{2}O_{3}<2%
ZrO_{2}<3%
B_{2}O_{3}<5%
P_{2}O_{5}<5%
75%<SiO_{2} + ZrO_{2} + B_{2}O_{3} +
5*P_{2}O_{5}
95%<SiO_{2} + CaO + MgO + Al_{2}O_{3} +
ZrO_{2} + B_{2}O_{3} + P_{2}O_{5}
M_{2}O>0,2%
en que M es metal
alcalino.
\vskip1.000000\baselineskip
29. Fibras según la reivindicación 28, en
que:
0,2% en peso<M_{2}O<1,5% en peso.
\vskip1.000000\baselineskip
30. Fibras según cualquiera de las
reivindicaciones 25 a 29, en que:
97,5% en peso<SiO_{2} + CaO + MgO +
Al_{2}O_{3} + ZrO_{2} + B_{2}O_{3} + P_{2}O_{5} +
M_{2}O.
\vskip1.000000\baselineskip
31. Fibras según cualquiera de las
reivindicaciones 25 a 30, que comprenden adicionalmente
0,1% en peso<R_{2}O_{3}<4% en peso
donde R se selecciona del grupo Sc,
La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y o sus
mezclas.
\vskip1.000000\baselineskip
32. Fibras según cualquiera de las
reivindicaciones 25 a 31, en que al menos el 90% en moles del metal
alcalino es potasio.
33. Fibras según la reivindicación 32, en que al
meno el 95% en moles del metal alcalino es potasio.
34. Fibras según la reivindicación 32, en que al
menos el 99% en moles del metal alcalino es potasio.
35. Fibras según cualquiera de las
reivindicaciones 25 a 34, en que M_{2}O está presente en una
cantidad menor que 2,5% en moles.
36. Fibras según la reivindicación 35, en que
M_{2}O está presente en una cantidad menor que 2% en moles.
37. Fibras según la reivindicación 36, en que
M_{2}O está presente en una cantidad menor que 1,5% en moles.
38. Fibras según la reivindicación 37, en que
M_{2}O está presente en una cantidad menor que 1% en moles.
39. Fibras según la reivindicación 38, en que
M_{2}O está presente en una cantidad menor que 0,75% en moles.
40. Fibras según cualquiera de las
reivindicaciones 25 a 39, en que el metal alcalino está presente en
una cantidad mayor que o igual a 0,3% en moles.
41. Fibras según la reivindicación 40, en que el
metal alcalino está presente en una cantidad mayor que o igual a
0,4% en moles.
42. Fibras según la reivindicación 41, en que el
metal alcalino está presente en una cantidad mayor que o igual a
0,5% en moles.
43. Fibras según la reivindicación 42, en que el
metal alcalino está presente en una cantidad mayor que o igual a
0,6% en moles.
44. Fibras según cualquiera de las
reivindicaciones 25 a 43, en que la cantidad de MgO es menor que 2%
en peso.
\vskip1.000000\baselineskip
45. Fibras según la reivindicación 23, que tiene
la composición en porcentaje en peso
72%<SiO_{2}<79%
MgO<10%
13,8%<CaO<27,8%
Al_{2}O_{3}<2%
ZrO_{2}<3%
B_{2}O_{3}<5%
P_{2}O_{5}<5%
95%<SiO_{2} + CaO + MgO + Al_{2}O_{3} +
ZrO_{2} + B_{2}O_{3} + P_{2}O_{5}
M_{2}O>0,2% y <1,5%
en que M es metal alcalino del que
al menos el 90% en moles es
potasio.
\vskip1.000000\baselineskip
46. Fibras según la reivindicación 45 en que
SiO_{2} más CaO>95%.
\vskip1.000000\baselineskip
47. Fibras según la reivindicación 46, que tiene
la composición en porcentaje en peso
72%<SiO_{2}<75%
MgO<2,5%
24%<CaO<26%
0,5%<Al_{2}O_{3}<1,5%
ZrO_{2}<1%
B_{2}O_{3}<1%
P_{2}O_{5}<1%
M_{2}O>0,2% y <1,5%
en que M es metal alcalino del que
al menos el 90% en moles es
potasio.
\vskip1.000000\baselineskip
48. Fibras según la reivindicación 45 o la
reivindicación 46, que tienen la composición en porcentaje en
peso:
SiO_{2} 74\pm2%
MgO<1%
CaO 25\pm2%
K_{2}O 1\pm0,5%
Al_{2}O_{3}<1,5%
98%<SiO_{2} + CaO + MgO + Al_{2}O_{3} +
K_{2}O.
\vskip1.000000\baselineskip
49. Fibras según cualquiera de las
reivindicaciones 45 a 48, que comprenden adicionalmente
R_{2}O_{3}<0,5% en peso
donde R se selecciona del grupo Sc,
La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Y o sus
mezclas.
\vskip1.000000\baselineskip
50. Fibras según la reivindicación 23, que
tienen la composición en % en peso:
SiO_{2} = 67,8-70%
CaO = 27,2-29%
MgO = 1-1,8%
Al_{2}O_{3} = <0,25%
La_{2}O_{3} = 0,81-1,08%
K_{2}O = 0,47-0,63%.
\vskip1.000000\baselineskip
51. Aislante térmico que comprende fibras según
cualquiera de las reivindicaciones 25 a 50 o hechas por el método
según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22.
52. Aislante térmico según la reivindicación 51,
en forma de una manta.
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