PL181150B1

PL181150B1 - Sztuczne włókna szkliste

Info

Publication number: PL181150B1
Application number: PL95320344A
Authority: PL
Inventors: Soren L. Jensen; Vermund R. Christensen; Marianne Guldberg
Original assignee: Rockwool Int
Priority date: 1994-11-08
Filing date: 1995-11-08
Publication date: 2001-06-29
Also published as: BG101450A; DE69519589D1; EP0792843A3; WO1996014454A2; DE19581829T1; CZ136697A3; CZ140497A3; EP0792843A2; EP0877004A3; JPH11501277A; DK0792845T3; EP1157974A1; SI0791087T1; PL182565B1; PL320363A1; ES2111504T3; EP0790962B1; SI0877004T1; HU219310B; EP0792845B1

Abstract

1. Sztuczne wlókna szkliste wytworzone z kompozycji zawierajacej S 1O 2, Al 2O 3, CaO, MgO, FeO i Ti 0 2, przy czym lepkosc tej kompozycji w 1400°C wynosi 12 - 70 P, znamienne tym, ze w prze- liczeniu na tlenki, których zawartosc podano w procentach wagowych, zawieraja 32 - 45% SiO 2, 18-28% Al 2O 3, 10-30% CaO, 5-20% MgO, od 5 do ponizej 10%FeO,0- 10%Na20 + K 20,0,5-4% TiO 2 i ewentualnie ponizej 8% innych skladników, przy czym zawartosc SiO 2 + Al 2O 3 wynosi po- nizej 6 8% , a te wlókna wykazuja szybkosc rozpuszczania co najmniej 2 0 nm/dzien, mierzona przy pH 4,5. PL PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku są sztuczne włókna szkliste (w skrócie MMVF od angielskiej nazwy Man Made Vitreous Fibres), trwałe w użyciu, lecz korzystniejsze pod względem biologicznym.

Włókna MMVF wytwarza się ze stopu szklistego materiału, takiego jak skała, żużel, szkło lub z innych stopów mineralnych. Stop wytwarza się przez stapianie w piecu kompozycj i mineralnej o pożądanym składzie. Kompozycje zazwyczaj wytwarza się przez zmieszanie skał lub minerałów tak, aby uzyskać pożądany skład. Kompozycj a mineralna często zawiera, w przeliczeniu

181 150 na tlenki, co najmniej 32% SiO₂, poniżej 30% A1₂O₃ i co najmniej 10% CaO. W opisie wyniki analizy elementarnej podawane są wagowo w przeliczeniu na tlenki. Tlenek żelaza może stanowić mieszaninę FeO i Fe2O₃, ale liczony jest jako FeO.

W europejskim opisie patentowym 057 397 ujawniono sposób wytwarzania stopionego półproduktu odpowiedniego do rozwłókniania z wytworzeniem wełny mineralnej, a także taką wełnę. Typowa wełna mineralna zawiera (w % wag.) 60 - 70% SiO₂ + AlTF, 22 - 30% CaO, 1,2%MgOi 18,0%Fe2O3 + FeO, a w szczególności 42,7% S1O2,18,2% Al2O3,21,3% Co, 1,0% MgO i 13,2% Fe2O3 + FeO, przy czym nie wspomniano, że może być ona biorozpuszczalna.

Wydajne i oszczędne wytwarzanie stopu w piecu oraz włókien ze stopu wymaga, aby kompozycja wykazywała odpowiedniątemperaturę likwidusu i odpowiednią lepkość w procesie formowania włókien. Wymagania te narzucają ograniczenia odnośnie doboru składu kompozycji poddawanej topieniu.

Jakkolwiek nie zostało naukowo potwierdzone, że występuje zagrożenie dla zdrowia związane z wytwarzaniem i stosowaniem włókien MMVF, preferencje handlowe skłoniły producentów do dostarczania włókien MMVF zachowujących wymagane właściwości fizyczne włókien MMVF (takie jak trwałość w podwyższonej temperaturze i w warunkach wilgotnych), ale takich, które można uznać za bezpieczniejsze pod względem biologicznym.

Takie uznanie zwiększonego bezpieczeństwa zazwyczaj jest oparte na teście in vitro, w którym bada się szybkość rozpuszczania lub zdolność włókien do degradacji w cieczy, która ma symulować płyn w płucach, takiej jak roztwór Gamble'a o pH 7,4-7,8. Konsekwencją zwiększonej szybkości rozpuszczania przy pH 7.5 jest to, że włókna będą zazwyczaj wykazywać zmniejszoną odporność na wilgoć.

Opublikowano liczne zgłoszenia patentowe, w których opisano włókna o zwiększonej szybkości rozpuszczania w takim teście in vitro, np. W087/05007, W089/12032, EP 412878, EP 459897, W092/09536, W093/22251 i W094/14717.

Cechą charaktery styczną włókien znanych z tych zgłoszeń patentowych i uznawanych za wykazujące zwiększoną szybkość rozpuszczania w takich testach in vitro jest to, że powinny one zawierać glin w zmniejszonej ilości. Przykładowo w W087/05007 stwierdzono, że zawartość Al2O3 musi wynosić poniżej 10%. Zawartość glinu w wełnie mineralnej i w wełnie żużlowej wynosi zazwyczaj 5 -15% (w przeliczeniu na udział wagowy AĘO3), a wiele z tych włókien uznanych za odpowiednie pod względem biologicznym zawiera glin w ilości poniżej 4%, a często poniżej 2%. Znane jest stosowanie fosforu w takich kompozycjach o niskiej zawartości Al₂O3, w celu zwiększenia szybkości rozpuszczania przy pH 7,5.

Problemem występującym w przypadku wielu z tych włókien o niskiej zawartości Al2O₃(oprócz niepewności, czy rzeczywiście są one bardziej przydatne pod względem biologicznym) jest to, że właściwości stopunie sąw·'pełni zadowalające z punktu widzenia wytwarzania włókien w typowych lub łatwych do przystosowania urządzeniach do topienia i wytwarzania włókien. Na przykład lepkość stopu w dogodnej temperaturze formowania włókien może być za niska. Inny problem może stanowić to, że wysoka szybkość rozpuszczania przy pH 7,5 może spowodować zmniejszenie trwałości w warunkach wilgotnych, które mogą wystąpić podczas eksploatacji.

Oprócz testów in vitro przeprowadzono także testy in vivo. Przykładowo w Oberdorster in VDI Berichte 853,1991, str. 17-37, podano, że z klirensem włókien z płuc są związane dwa podstawowe mechanizmy, a mianowicie rozpuszczanie w prawie obojętnym płynie płucnym oraz rozpuszczanie w kwaśnym środowisku (przy pH 4,5-5) utworzonym wokół włókien otoczonych przez makrofagi w płucach. Uważa się, że makrofagi ułatwiają usuwanie włókien z płuc przyspieszających miejscowe rozpuszczanie otoczonego obszaru włókna, co prowadzi do osłabienia i rozerwania włókien tak, że zmniejsza się średnia długość włókien, co umożliwia makrofagom porwanie i odtransportowanie krótszych włókien z płuc. Mechanizm ten jest zilustrowany w artykule Morimoto i innych, w Occup. Environ. Med. 1994, 51,62-67, a zwłaszcza na fig. 3 i 7, oraz w artykułach Luoto i innych, w Environmental Research 66 (1994), 198-207 oraz Staub-Reinhaltung der Luft 52 (1992), 419-423.

181 150

Tradycyjne włókna szklane oraz wiele włókien MMVF, które uznaje się za włókna wykazujące zwiększoną rozpuszczalność w płynie płucnym (przy pH 7,5), wykazują gorszą rozpuszczalność przy pH 4,5 niż przy pH 7,5, toteż prawdopodobnie atak makrofagów nie będzie znacząco przyczyniał się do skrócenia, a w ostateczności do usunięcia włókien z płuc.

Znane włókna MMVF z minerałów; żużla i innych mieszanek o stosunkowo wysokiej zawartości ziem alkalicznych, mogą wykazywać większa szybkość rozpuszczania przy pH 4,5 niż przy pH 7,5, ale stop użytych surowców ma raczej niską lepkość. W przypadku znanych włókien nie osiągnięto zadowalającej kombinacji szybkości rozpuszczania przy pH 4,5 i właściwości stopu. W przypadku włókien, które obecnie uważa się za korzystne w oparciu o testy in vitro, lepkość stopu jest raczej niska, gdy te włókna zawierająwymaganą małą ilość glinu. Niska lepkość stopu bez wątpienia powoduje spadek wydajności produkcji w porównaniu z produkcją normalną.

Pożądane byłoby uzyskanie włókien MMVF, które na podstawie szybkości rozpuszczania przy pH 4,5 można by uznać za ulegające degradacji biologicznej w płucach, przy czym właściwości stopu umożliwiałyby osiągnięcie normalnej, wysokiej wydajności produkcji, a te włókna byłyby wytwarzane z tanich surowców; Korzystnie włókna powinny wykazywać dobrą odporność na starzenie w warunkach atmosferycznych przy narażeniu na wilgotne warunki otoczenia w czasie eksploatacji.

Nieoczekiwanie stwierdzono, że takie wymagania spełniają włókna o znacznie większej zawartości tlenku magnezu i niezbyt wysokiej zawartości tlenków żelaza, a także o stosunkowo wysokiej zawartości tlenku glinu.

Tak więc sztuczne włókna szkliste według wynalazku stanowią włókna wytworzone z kompozycji zawierającej SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO, FeO i TiO₂, przy czym lepkość tej kompozycji w 1400°C wynosi 12 - 70 P, a cecha tych włókien jest to, że w przeliczeniu na tlenki, których zawartość podano wprocentach wagowych, zawierają32 - 45% SiO2,18 - 28% Al₂O₃,10 - 30% CaO,

- 20% MgO, od 5 do poniżej 10% FeO, 0 -10% Na20 + ^0,0,5 - 4% TiO2 i ewentualnie poniżej 8% innych składników, przy czym zawartość SiO2 + Al₂O₃ wynosi poniżej 68%, a te włókna wykazują szybkość rozpuszczania co najmniej 20 nm/dzień, mierzoną przy pH 4,5.

Korzystnie sztuczne włókna szkliste zawierają co najmniej 19% Al₂O₃,, a zwłaszcza powyżej 20% Al₂O3.

Korzystnie sztuczne włókna szkliste zawierają poniżej 42% SiO2.

Korzystnie sztuczne włókna szkliste zawierają powyżej 20% Al₂O₃ i poniżej 42% SiO2.

Wyżej określone włókna sąszczególnie korzystne, gdy zawierająco najmniej 35% SiO₂.

Korzystnie takie włókna zawierająco najmniej 18% CaO.

Korzystnie takie włókna zawierają od 5 do poniżej 8% FeO.

Korzystnie takie włókna zawierająod 60 do poniżej 68% SiO₂+Al^ i O - 7% Na2O+K2O.

W szczególności takie włókna zawierają34 - 45% SiO2,19 - 28% A^O3,14 - 25% CaO,

- 20% MgO, 5 - 8% FeO i poniżej 5% Na₂O + K₂O.

Ponadto również korzystne włókna zawierająod 55 do poniżej 68% SiO₂ + Al₂O3, a zwłaszcza od 61 do poniżej 68% SiO2 + Al2O₃.

Inne korzystne włókna zawicrają20 - 26% Al·^.

Jeszcze inne korzystne włókna zawierająco najmniej 8% MgO i od 6 do poniżej 10% FeO.

Ponadto sztuczne włókna szkliste charakteryzują się tym, że ich temperatura spiekania wynosi co najmniej 800°C.

Sztuczne włókna szkliste według wynalazku to włókna o dobrej szybkości rozpuszczania przy pH 4,5, co ułatwia ich klirens z płuc przez makrofagi (a tym samym zapewnia rzeczywistą zdolność do degradacji biologicznej), nawet jeśli włókna wykazują niską lub umiarkowana szybkość rozpuszczania przy pH 7,5. Umożliwia to zachowanie dobrej trwałości w warunkach wilgotnych (bez utraty zdolności do degradacji biologicznej). Włókna można wytwarzać ze stopu o korzystnych właściwościach, takich jak temperatura likwidusu, szybkość krystalizacji i lepkość stopu. Włókna można wytwarzać z tanich surowców.

181 150

Inną zaletą włókien jest to, że po wystawieniu na działanie wilgoci i skroplonej wody, powstały roztwór zawierający produkty rozpuszczania wykazuje podwyższone pH, ale włókna mogą wykazywać zmniejszoną rozpuszczalność przy podwyższonym pH, a więc mogą rozpuszczać się w mniejszym stopniu i są znacznie trwalsze.

Można dobrać taki skład w podanych zakresach, aby uzyskać określoną kombinację lepkości stopu i szybkości rozpuszczania przy pH 4,5. Ponadto łatwo można dobrać taki skład, aby kompozycja do wytwarzania włókien spełniała inne pożądane właściwości, takie jak temperatura likwidusu i temperatura spiekania.

Gdy np. stwierdzi się, że lepkość konkretnego stopu w 1400°C jest za wysoka, możnająobniżyć zmniejszając całkowitą ilość SiO₂ + Al₂O₃. Podobnie gdy lepkość stopu jest za niska, można ją ewentualnie podwyższyć zwiększając całkowitą ilość SiO2 + Al2O₃, zazwyczaj do zakresu od 55 do poniżej 68%, często od 60 do poniżej 68%, albo zwiększając ilość tlenkówmetali alkalicznych. Można również obniżyć lepkość zwiększając całkowitą ilość składników w postaci tlenków metali ziem alkalicznych i FeO.

Gdy szybkość rozpuszczania przy pH 4,5 jest za niska, można ja ewentualnie zwiększyć obniżając ilość SiO2, lecz może wówczas okazać się konieczne zwiększenie ilości AfO, dla zachowania właściwości stopu.

Zawartość SiO2 wynosi zazwyczaj co najmniej 32%, często co najmniej 34%, a korzystnie co najmniej 35%. Jest ona zazwyczaj niższa niż 45%, a korzystnie niższa niż 42%. Często korzystne są ilości w zakresie 38 - 42%.

Zawartość AŁO3 wynosi zazwyczaj co najmniej 18%, często co najmniej 19%, lecz korzystnie co najmniej 20%, a często co najmniej 24%. Jest ona zazwyczaj niższa niż 28%, a korzystnie niższa niż 26%. Często korzystne są ilości w zakresie 20-23%.

Łączna zawartość SiO2 + Al₂O_; wynosi zazwyczaj od 55 do poniżej 68%, zwykle co najmniej 56%, a korzystnie co najmniej 57%. W korzystnych produktachjest ona często wyższa niż 60%, a najkorzystniej wynosi co najmniej 61 lub 62%. Jest ona zazwyczaj niższa niż 68%, a korzystnie niższa niż 65%. Zazwyczaj łączna ilość tych tlenków wynosi od 57 do poniżej 68%.

Ilość CaO wynosi zazwyczaj co najmniej 14%, a korzystnie co najmniej 18%. Jest ona zazwyczaj niższa, niż 28%, a korzystnie niższa niż 25%. Ilość w zakresie 14 - 20% są korzystne.

Ilość MgO wynosi zazwyczaj co najmniej 5%, korzystnie co najmniej 6%, a często co najmniej 8%. Jest ona zazwyczaj niższa niż 15%, a korzystnie niższa niż 11%. Ilości w zakresie 7 - 12% są korzystne.

Ilość FeO wynosi zazwyczaj co najmniej 5%. Jest ona zazwyczaj niższa niż 10%, a korzystnie niższa niż 8%. Ilości w zakresie 5 - 7% są korzystne.

Korzystnie zawartość CaO + MgO + FeO wynosi 25 - 40%.

Łączna ilość składników alkalicznych (Na2O + K2O) wynosi zazwyczaj co najmniej 1%, a korzystnie co najmniej 2%. Jest ona zazwyczaj niższa niż 5%, a korzystnie niższa niż 3%.

Kompozycja często zawiera TiO₂ w ilości do 3 lub 4%, zazwyczaj do 2%. Ilość TiO2 wynosi zazwyczaj co najmniej 0,5 lub 1%.

Kompozycja może zawierać szereg innych składników w ilościach nie wpływających na pożądane właściwości. Do przykładowych innych składników należą P2O5, B2O3, BaO, ZrO2, MnO, ZnO i V2O₃.

Często pożądane jest stosowanie P2O₅ i/lub B2O3, np. dla uzyskania odpowiednich właściwości stopu lub uzyskania odpowiedniej rozpuszczalności. Całkowita ilość P₂O5 i B2O3 wynosi zazwyczaj nie więcej niż 8%. Ilość P2O5jest zwykle większa od ilości B2O3 i zazwyczaj wynosi co najmniej 1 lub 2%. Często B₂O3 nie występuje. Korzystnie kompozycja zawiera 1 - 8%, zazwyczaj 1 - 5% P₂O5 i 0 - 5% B2O₃ (1 - 4% B₂O3).

Całkowita ilość tych składników wynosi zazwyczaj poniżej 8%. Każdy z tych składników, które są obecne, zazwyczaj występuje w ilości nie większej niż 2%, przy czym P2O5 i/lub B₂O3 mogą występować w większych ilościach.

181 150

Stop może wykazywać normalną charakterystykę krystalizacji, przy czym gdy pożądane jest ograniczenie krystalizacji do minimum, można to osiągnąć dodając magnezu w stosunkowo niewielkiej ilości, np. 5 - 6% MgO.

Gdy pożądane jest otrzymanie włókien o zwiększonej ognioodpomości, zazwyczaj pożądane jest zwiększenie ilości FeO, która korzystnie wynosi wówczas co najmniej 6%, np. do 8% lub powyżej, np. do poniżej 10%, przy czym zawartość MgO powinna wówczas wynosić co najmniej 8%.

Skład kompozycji jest korzystnie taki, że włókna wykazują szybkość rozpuszczania przy pH 4,5 co najmniej 25, akorzystnie co najmniej 40 nm/dzień. Pożądane jest, aby szybkość rozpuszczania była możliwie jak najwyższa (przy zachowaniu odpowiedniej odporności na wilgoć i ciepło), lecz zazwyczaj nie jest konieczne, aby wynosiła ona ponad 150 lub 100 nm/dzień, a zwykle wynosi ona poniżej 80 nm/dzień.

Jakkolwiek wysoka szybkość rozpuszczania przy pH 7,5 jest pożądaną właściwością (jako oznaka uznanej zdolności do degradacji biologicznej), w rzeczywistości często jest to właściwość niepożądana, gdyż jest oznaką słabej odporności na starzenie w warunkach atmosferycznych pod działaniem wilgoci. Rozpuszczanie się w płucach przy pH 7,5 nie jest absolutnie niezbędne do tego, aby włókna ulegały degradacji biologicznej. Korzystnie rozpuszczalność włókien w roztworze Gamble'aprzy pH 7,5 wynosi poniżej 25, a najkorzystniej poniżej 15 nm/dzień.

Lepkość kompozycj i w 1400°C wynosi zwykle co najmniej 12 lub 15 P, a korzystnie co naj mniej 118 P Jakkolwiek może ona wynosić np. nawet 60 P, to zazwyczaj jest ona niższa niż 40 P, a korzystnie wynosi nie więcej niż 30 P.

Gdy pożądane jest, aby włókna wykazywały dobra ognioodpomość, ich skład powinien być taki, aby temperatura spiekania wynosiła co najmniej 800°C, a korzystnie co najmniej 1000°C.

Temperatura likwidusu wynosi zazwyczaj co najmniej 1200°C, a często co najmniej 1240°C. Może ona wynosić np. nawet 1400°C, lecz korzystnie niejest ona wyższa niż 1340°C.

Zaletą zastosowania stopów według wynalazku o umiarkowanej zawartości glinu jest to, że kompozycj a może zawierać łatwo dostępne materiały o umiarkowanej zawartości glinu, takie jak skały, piasek i odpady. Ogranicza to do minimum konieczność stosowania drogich materiałów o wysokiej zawartości tlenku glinu, takich jak boksyt lub kaolin, przy równoczesnym ograniczeniu do minimum konieczności stosowania drogich materiałów o niskiej zawartości tlenku glinu, takich jak piasek krzemionkowy lub piasek oliwinowy, ruda żelaza itp. Takie droższe materiały można stosować w razie potrzeby. Do typowych, łatwo dostępnych materiałów o średniej zawartości tlenku glinu, które można stosować jako część lub całość kompozycji, należą anortozyt, fonolit i gabro.

Kompozycje do wytwarzania włókien zazwyczaj tworzy się przez zmieszanie odpowiednich ilości występujących w przyrodzie materiałów skalnych i piasków, takichjak anortozyt, gabro, wapień, dolomit, diabaz, apatyt, materiały zawierające bor, oraz materiałów odpadowych, takich jak odpady wełny mineralnej, glinokrzemiany, żużel, zwłaszcza żużle o wysokiej zawartości tlenku glinu (20-30%), takie jak żużel kadziowy, piasek formierski, pył z filtrów, popiół lotny, popiół dermy oraz odpady o wysokiej zawartości tlenku glinu z produkcji materiałów ogniotrwałych.

Kompozycję można przekształcić w stop w znany sposób, np. w piecu ogrzewanym gazem, w piecu elektrycznym lub w piecu kopułowym. Zaleta wynalazku jest to, że można łatwo uzyskać kompozycję o stosunkowo niskiej temperaturze likwidusu (przy zachowaniu odpowiedniej lepkości w 1400°C), co zmniejsza ilość energii niezbędnej do wytworzenia stopu.

Stop można przekształcić we włókna znanym sposobem, np. w procesie z garnkiem przędzalniczym lub w procesie z kaskadą rotorów, np. opisanym w W092/06047.

Włókna według wynalazku mogą mieć dowolną odpowiednią średnicę i długość.

Przy realizacji wynalazku szybkość rozpuszczania oznacza się zgodnie z następującą procedurą.

181 150

300 mg włókien umieszcza się w butelkach polietylenowych zawierających 500 ml zmodyfikowanego roztworu Gamble'a (ze środkiem kompleksującym), nastawionego odpowiednio na pH 7,5 lub 4,5. Raz dziennie sprawdza się pH i w razie potrzeby nastawia się je z użyciem HCl.

Testy przeprowadza się przez tydzień. Butelki utrzymuje się w łaźni wodnej w 37°C i wytrząsa intensywnie 2 razy dziennie. Próbki roztworu pobiera się po 1 i 4 dniach wykonuje się oznaczenia Si w spektrofotometrze do absorpcji atomowej (Perkin-Elmer).

Zmodyfikowany roztwór Gamble'a ma następujący skład:

g/litr

MgCl₂ · 6H₂0 0.212

NaCl 7,120

CaCl2 ·2ΙΙ₂0 0,029

Na2SO₄ 0,079

Na2HPO₄ 0,148

NaHCO₃ 1,^^0 (Winian Na2)-2^O 0,180 (Cytrynian Na₃) · 2H2O 0,152

90% Kwas mlekowy 0,156

Glicyna 0,118

Pirogronian Na 0,172

Formalina 1 ml

Rozkład średnicy włókien wyznacza się dla każdej próbki mierząc średnicę co najmniej 200 pojedynczych włókien metodą wyznaczania odcinków oraz z użyciem mikroskopu skaningowego lub mikroskopu optycznego (powiększenie 1000 x). Odczyty wykorzystuje się do obliczania powierzchni właściwej próbek włókien z uwzględnieniem gęstości włókien.

Na podstawie rozpuszczania SiO2 (rozpuszczanie sieci) obliczano zmianę grubości na skutek rozpuszczania oraz określano szybkość rozpuszczania (nm/dzień). Obliczenia oparte były na zawartości SiO2 we włóknach, powierzchni właściwej i ilości rozpuszczonego Si.

Temperaturę spiekania oznaczano zgodnie z następującą procedurą.

Próbkę (5 x 5 x 7,5 cm) wełny mineralnej wykonaną/kompozycji badanych włókien umieszczano w piecu ogrzanym do 700°C. Po 1,5 godzinnej ekspozycji oceniano skurcz i spiekanie próbki. Procedurę powtarzano stosując za każdym razem świeżą próbkę oraz temperaturę wyższąo 50°C od poprzedniej temperatury pieca, aż do ustalenia maksymalnej temperatury pieca, w której nie obserwuje się spiekania lub nadmiernego skurczu próbki.

Lepkość w puazach (P) w 1400°C obliczano metodąBottingi i Weilla, American Journal of Science, Vol. 272, maj 1972, str. 455-475.

Wynalazek ilustrują poniższe przykłady.

W każdym przykładzie kompozycję do wytwarzania włókien sporządzano przez zmieszanie w odpowiednich proporcjach surowców, po czym topiono jąw piecu tyglowym i rozwłókniano sposobem z kaskadą rotorów. Skład kompozycji i ich właściwości podano w poniższej tabeli. Produkty A - Q są produktami według wynalazku.

Produkt V ma skład podobny do handlowej wełny żużlowej i jak stwierdzono, jest produktem o stosunkowo małej zawartości glinu, o wysokiej zawartości wapnia, o stosunkowo niskiej lepkości i o umiarkowanej szybkości rozpuszczania przy pH 7,5. Produkt X jest podobny do wełny żużlowej V, ale jego lepkość jest zbyt niska, aby można było przeprowadzić właściwe przędzenie. Ponadto trwałość termiczna włókna jest niska z uwagi na małą zawartość FeO i MgO.

Produkt Y jest produktem o wysokiej zawartości tlenku glinu, ale proporcje wszystkich składników sątakie, że lepkość stopujest zbyt wysoka, aby można było przeprowadzić właściwe przędzenie.

Produkt Z jest podobny do zwykłej wełny mineralnej, o normalnych, dobrych właściwościach, ale o bardzo małej szybkości rozpuszczania przy pH 4,5. Zawiera on stosunkowo dużo krzemionki i stosunkowo mało tlenku glinu.

181 150

Tabela

Temperatura spiekania °C	008 <	008 <	>800	\| 008 <	\| 008 <	O o 00 Λ	Γ 008 <	Ο ο 00 Λ	>800	>800	>800	>800	>1000	>900	1 >1000 j	>1000 \|	>1000	>700	>700	>1000	>1000
Szybkość rozpuszczania pH 7,5 (s)) nm/dzień	34,8	wo* d^-	53,8	64,2	OS' r-* wo	47,0	Ο CT	SO οο en		CT wo* en	ττ	49	39,7	45,9	os WO	WO SO	61,1	n-	OO os wo	59,3 1	O en
Szybkość rozpuszczania pH 7,) (s)) nm/dzień	9,5	oo so	n-	o%	<o wi	°Ο_Λ η·	θ' en*	5,8	3,1	6*0	SO ci	5,7	ei	1	SO i	CT O*	r-*	σ% ei	wo^	00^ r-G	θ' ci
Lepkość P 1400°C	21,2	19,4	24,7	20,0	©0^ ci CT	27,1	34,7	25,1	30,8	44,0	30,3	30,8	21,9	36,8	19,8	15,0	19,4	CT 00*	15,2	100,0	23,7
O .o	0,8		0,8	0,8	oo O*	0,8	Ο*	Γ-^ Ο*	Ι> Ο*	0,5	O*	0,8	0,3		o*	0,3	0,8	0,3	wo	o*	en
<0 o·' Z	SO O*	o	0,7	CT	CT	θ'	θ'	οο	ι/Ί ci	ei	en ei	00	CT O*	9*0	SO O	i'	wo	r-^ o*	^0,7	0,3	so ci
MgO %	5,6	10,8 ¹ .1	5,6	en	11,5	SO wo*	10,8	9,7	Γγ os*	wo Os	00 os	c% o	en oi	wo*	en Os*	10,1	10,7	os*	CT wo*	ci	n; Os*
2 £ u	\| 25,4	Γ-*	24,9	C-*	16,6	[24,7	16,6	16,4	16,5	17,0	«Ο so*	21,7	15,6	17,5	co wo	15,8	15,2	36,9	34,3	15,7	17,1
FeO %°	en en	OS tT*	3,0	SO	5,0	en	Γ-^ en	wo*	5,3	3,3	C% wo*	CT en	10,3	8,8	10,1	12,0	wo r-*	o*	0,5	<O r-'*	so*
n O H °	°o	o%	<>	°°_Λ	so^	</γ	0,8	en*	‘'Ύ	«/γ θ'	so	00	CT	0,7	SO'	6*0	o ci	en θ'	L 0z.		3,0
Ó© _S’o- <	28,0	26,3	25,0	24,7	20,0	19,8	19,4	18,8	οο*'	18,9	18,7	24,3	20,4	23,2	19,9	18,3	22,2	8,8	14,0	32,8	13,2
on	34,5	36,2	en oo* en	38,1	43,2	43,2	47,7	43,7	45,6	46,9	44,1	39,6	43,8	42,9	43,1	37,8	40,0	42,7	43,1	Γ-γ Os* en	46,9
Typ włókna	<	CQ	u	Q	ω	Uh	Ο	Κ	-	•J		j		Z	O	Oh	oC	>	X	>-	N

Nowe włókna można dostarczać w dowolnej postaci typowej dla włókien MMVF. Można je dostarczać w postaci produktu zawierającego luźne, nie związane włókna. Zazwyczaj są one związane środkiem wiążącym, np. w wyniku formowania włókien i łączenia ich w znany sposób. Zazwyczaj produkt spaja się z wytworzeniem płyt, arkuszy lub innych kształtowych wyrobów.

Produkty według wynalazku można formować i stosować w tych samych celach jak wyroby ze zwykłych włókien MMVF np. jako płyty, arkusze, rury lub inne kształtowe wyroby służące jako izolacja cieplna, izolacjaprzeciwogniowaoraz do ochrony przed hałasem lub do zmniejszania i regulowania hałasu, po odpowiednim ukształtowaniu jako podłoża do upraw ogrodniczych, bądź też jako swobodne włókna do wzmacniania cementu, tworzyw lub innych produktów, albo jako wypełniacz.

181 150

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sztuczne włókna szkliste wytworzone z kompozycji zawierającej SiO₂, A1₂03, CaO, MgO, FeO i T1O2, przy czym lepkość tej kompozycji w 1400°C wynosi 12 - 70 P, znamienne tym, że w przeliczeniu na tlenki, których zawartość podano w procentach wagowych, zawierają 32 - 45% S1O2,18 - 28% Al₂O3,10 - 30% CaO, 5 - 20% MgO, od 5 do poniżej 10% FeO, 0 -10% Na20 + K20, 0,5 - 4% TiO2 i ewentualnie poniżej 8% innych składników, przy czym zawartość S1O2 + Al2O3 wynosi poniżej 68%, a te włókna wykazują szybkość rozpuszczania co najmniej 20 nm/dzień, mierzoną przy pH 4,5.
2. Sztuczne włókna szkliste według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają co najmniej 19% Al203.
3. Sztuczne włókna szkliste według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają powyżej 20% AlĄ.
4. Sztuczne włókna szkliste według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają poniżej 42% SiO₂.
5. Sztuczne włókna szkliste według zastrz. 1, znamienne tym, że zawierają powyżej 20% Al2O3 i poniżej 42% SiO₂.
6. Sztuczne włókna szkliste według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienne tym, ze zawierają co najmniej 35% SiO₂.
7. Sztuczne włókna według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienne tym, że zawierają co najmniej 18% CaO.
8. Sztuczne włókna szkliste według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienne tym, że zawierają od 5 do poniżej 8% FeO.
9. Sztuczne włókna szkliste według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienne tym, że zawierają od 60 do poniżej 68% SiO2 + Ał^ i O - 7% Na₂O + K₂O.
10. Sztuczne włókna szkliste według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienne tym, że zawierają 34 - 45% SiO2,19 - 28% Al·^, 14 - 25% CaO, 6 - 20% MgO, 5 - 8% FeO i poniżej 5% Na2O + K₂O.
11. Sztuczne włókna szkliste według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienne tym, że zawierają od 55 do poniżej 68% SiO2 + AĄOj,.
12. Sztuczne włókna szkliste według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienne tym, że zawierają od 61 do poniżej 68% SiO2 + Al₂O3.
13. Sztuczne włókna szkliste według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienne tym, że zawierają 20 - 26% Al·^.
14. Sztuczne włókna szkliste według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienne tym, że zawierają co najmniej 8% MgO i od 6 do poniżej 10% FeO.
15. Sztuczne włókna szkliste według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienne tym, że ich temperatura spiekania wynosi co najmniej 800°C.