×
19.04.2019
219.017.2d0c

КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002254302
Дата охранного документа
20.06.2005
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Использование: для изготовления материалов, обеспечивающих термо- и/или звукоизоляцию, или субстратов для выращивания без почвы. Композиция минеральной ваты, растворимая в физиологической среде, содержит следующие компоненты в нижеследующих количествах, вес.%: SiO - 39-55, предпочтительно - 40-52, AlО - 16-27, предпочтительно - 16-25, СаО - 3-35, предпочтительно - 10-25, MgO - 0-15, предпочтительно - 0-10, NaО - 0-15, предпочтительно - 6-12, KO - 0-15, предпочтительно - 3-12, RО (NaО + KO) - 10-17, предпочтительно - 12-17, PО - 0-3, предпочтительно - 0-2, FeО - от 0 до < 6, ВО - 0-8, предпочтительно - 0-4, TiO - 0-3, FeО + TiO -0 до < 6. Содержание MgO от 0 до 5%, предпочтительно от 0 до 2%, при RО ≤ 13,0%. Техническая задача изобретения - увеличение растворимости в физиологичекой среде и обеспечение способности к волокнообразованию методом наружного центрифугирования. 8 з.п. ф-лы, 2 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области искусственных минеральных ват. Оно касается, в частности, минеральных ват, предназначенных для изготовления материалов, обеспечивающих термо- и/или звукоизоляцию, или субстратов для выращивания без почвы.

Изобретение, в частности, относится к минеральным ватам типа каменной ваты, то есть химические составы этих ват имеют высокую температуру ликвидуса (т.е. температуру начала равновесной кристаллизации) и высокую текучесть при температуре образования волокна в сочетании с высокой температурой стеклования.

Предшествующий уровень техники

Обычно этот тип минеральной ваты получают способами так называемого «наружного» центрифугирования, разновидностью которых, например, является использование каскада центрифуг, куда с помощью неподвижного средства загрузки поступает расплавленный материал, как это описывается, в частности, в патентах ЕР-045310 или ЕР-043985.

Процесс образования волокна путем так называемого «внутреннего» центрифугирования, т.е. с использованием центрифуг, вращающихся с высокой скоростью и снабженных высверленными отверстиями, обычно предназначают для получения стеклообразных минеральных волокон ваты типа стекловаты, предопределенно имеющих состав, более обогащенный оксидами щелочных металлов с низким содержанием алюминия, более низкую температуру ликвидуса и более высокую вязкость при температуре волокнообразования, чем каменная вата. Этот способ описан, в частности, в патентах ЕР-0189354 и ЕР-0519797.

Однако технические растворы в последнее время были усовершенствованы, что позволило приспособить процесс внутреннего центрифугирования для получения волокнистой каменной ваты, особенно, при модифицировании материала составных частей центрифуг и их операционных характеристик. Детализация данного вопроса приведена в международной публикации WO 93/02977, 1993. Доказано, что это приспособление особенно ценно тем, что позволяет объединить свойства, которые прежде были присущи одному или другому из двух типов волокон - волокон каменной ваты или волокон стекловаты. Таким образом, волокна каменной ваты, полученные наружным центрифугированием, по качеству сопоставимы со стекловатой с более низким содержанием неволокнистого материала, чем волокна каменной ваты, полученные обычным путем. Тем не менее оно сохраняет два основных преимущества, связанных с его химической природой, а именно низкую стоимость химических реагентов и способность выдерживать высокую температуру.

Поэтому сейчас существуют два возможных пути образования волокон каменной ваты, выбор того или другого зависит от ряда условий, включающих уровень качества, необходимый для применения, и уровень промышленной и экономической осуществимости.

В последнее время к этим критериям прибавилась биодеградируемость минеральной ваты, а именно ее способность быстро растворяться в физиологической среде для предотвращения какого-либо вредного риска, связанного с возможной аккумуляцией мельчайших волокон в организме при вдыхании.

Одно решение проблемы выбора состава для минеральной ваты типа каменной ваты, имеющего биорастворимую природу, заключается в использовании высокого содержания алюминия и умеренном содержании щелочей.

Такое решение приводит, в частности, к высоким затратам на сырье из-за предпочтения использования бокситов.

Известен патент DE 2970090254, 1997 г., в котором описана композиция минеральной ваты, способная к волокнообразованию и имеющая состав компонентов, в некоторой степени совпадающий с нижеописанным изобретением. Тем не менее данная композиция имеет ряд недостатков, в частности она получена дутьевым способом. В патенте нет рекомендаций получения волокнообразующей композиции методом внутреннего центрифугирования. Предшествующая композиция имеет иную температуру ликвидуса и значение вязкости и применима лишь для осуществления процесса "SILAN".

Раскрытие сущности изобретения

Объектом настоящего изобретения является улучшение химического состава волокнистых минеральных ват каменного типа, которое в особенности направлено на увеличение их биодеградируемости со способностью их к эффективному волокнообразованию методом внутреннего центрифугирования при сохранении возможности получения этих составов из недорогих исходных материалов.

Объектом изобретения является минеральная вата, обладающая способностью растворяться в физиологической среде, причем состав указанной минеральной ваты включает следующие компоненты в следующих количествах, % масс.:

SiO239-55предпочтительно40-52
Аl2O316-27""""16-25
СаО3-35""""10-25
MgO0-15""""0-10
Na2O0-15""""6-12
К2O0-15"."""3-12
R2O (Na2O+К2О)10-17""""12-17
P2O50-3""""0-2

Fe2O3от 0 до <6""""
В2О30-8""""0-4
ТiO20-3""""
2O3+TiO2от 0 до <6

В соответствии с предпочтительным вариантом изобретения минеральная вата содержит следующие компоненты при следующем их содержании, % масс.:

SiO239-55Предпочтительно40-52
Аl2О316-25""""17-22
CaO3-35""""10-25
MgO0-15""""0-10
Na2O0-15""""6-12
K2O0-15""""6-12
R2O (Na2O+K2O)>13.0-17""""
P2O50-3""""0-2
2O3от О до <6""""
В2O30-8""""0-4
TiO20-3""""
2O3+TiO2от 0 до <6

В остальном тексте подразумевается, что любое значение содержания того или иного компонента в композиции, указанное в процентах, означает его содержание в масс.процентах и, согласно изобретению, композиции могут содержать до 2 или 3% соединений, которые расцениваются как неанализируемые примеси, как это принято в композициях подобного типа.

Подбор компонентов в такой композиции обеспечил целый ряд сочетаемых преимуществ, особенно, при варьировании множественных и комплексных функций, присущих некоторым из этих специфических компонентов.

Фактически можно показать, что комбинация высокого содержания алюминия, от 16 до 27, предпочтительно более 17% и/или предпочтительно менее 25%, особенно менее 22%, при содержании кремния от 39 до 55%, содержании алюминия от 16 до 27%, при их суммарном содержании как составляющих прядильной массы (кремния и алюминия) - от 57 до 75%, предпочтительно более 60% и/или предпочтительно менее 72%, особенно менее 70%, с высоким содержанием щелочей (R2O: сода и поташ) от 10 до 17%, с содержанием MgO от 0 до 5%, особенно от 0 до 2%, при R2O≤13,0%, позволяет получить композиции стекла с высокой способностью волокнообразования в широком диапазоне температур и получения волокон, биорастворимых при кислых значениях рН. В зависимости от выбора вариантов изобретения содержание щелочей предпочтительно от 10 до 17%, более 13% и даже 13,3%, и/или предпочтительно менее 15%, особенно предпочтительно менее 14,5%.

Оказывается, данный состав композиций особенно выгоден, так как было установлено, что, вопреки общепринятому мнению, вязкость расплавленного стекла не уменьшается в значительной степени при увеличении содержания щелочей. Этот отличительный эффект позволяет увеличить разницу между температурой, соответствующей вязкости при волокнообразовании, и температурой ликвидуса в фазе кристаллизации и таким образом значительно улучшить условия волокнообразования, и, в частности, позволяет производить биорастворимое стекловолокно нового типа методом внутреннего центрифугирования.

В соответствии с одним из вариантов изобретения, содержание оксида железа в композициях составляет от 0 до 5%, предпочтительно менее 2,5%. Суммарное содержание оксида железа и окиси титана в композиции может составлять от 0 до<6%. Взятое в изобретении количество оксида железа обуславливает свойство несгораемости получаемых из такой минеральной ваты изделий.

Хорошо, когда композиции, согласно данному изобретению, соответствуют следующему соотношению: (Na2O+К2O)/Аl2O3≥0,5, предпочтительно (Na2O+К2O)/Аl2O3≥0,6, особенно предпочтительно (Na2O+К2O)/Аl2O3≥0,7, которое, во-видимому, благоприятствует достижению температуры, соответствующей вязкости при волокнообразовании, превышающей температуру ликвидуса.

В соответствии с вариантом изобретения композиции, согласно изобретению, содержат известь в количестве от 3 до 35%, предпочтительно от 10 до 25, особенно предпочтительно более 15% и/или предпочтительно менее 25%, и даже менее 15%, в сочетании с магнезией в количестве от 0 до 5%, предпочтительно менее 2%, особенно предпочтительно менее 1% и/или содержании магнезии более 0,3%, особенно более 0,5%.

В соответствии с другим вариантом содержание магнезии составляет от 5 до 10% при содержании извести от 5 до 15% и предпочтительно от 5 до 10%.

Добавление Р2О5, которое является необязательным, в количестве от 0 до 3%, предпочтительно более 0,5% и/или менее 2%, может обусловить повышение биорастворимости при нейтральных значениях рН. Композиция может также необязательно содержать оксид бора, который может обеспечить улучшение термальных свойств минеральной ваты, особенно в результате его тенденции снижать ее коэффициент термопроводности радиоактивного компонента, а также увеличение биорастворимости при нейтральных рН. В композицию может быть также (необязательно) включен ТiO2, например, в количестве до 3%. Другие оксиды, такие как BaO, SrO, MnO, Сr2О3, ZrO2, могут также входить в состав композиции, каждый в количестве примерно 2%.

Разница между температурой, соответствующей вязкости, равной 102,6 пауз (деципаскаль. сек), обозначаемой Tlog 2,5, и температурой ликвидуса фазы кристаллизации, обозначаемой Tliq, предпочтительно составляет, по меньшей мере, 10°С. Эту разницу, Tlog 2,5-Tliq, называют «рабочим диапазоном» композиции данного изобретения, т.е. это температурный диапазон, внутри которого можно производить волокна наиболее предпочтительно методом внутреннего центрифугирования. Эта разница предпочтительно составляет по меньшей мере 20 или 30°С и даже более 50°С, более предпочтительно 100°С.

Композиции данного изобретения имеют высокие температуры стеклования, особенно предпочтительно более 600°С. Их температура прокаливания (обозначаемая Т прокаливания) существенно выше 600°С.

Как указывалось выше, рассматриваемые виды минеральной ваты имеют приемлемый уровень биорастворимости, особенно при кислых рН. Таким образом, в целом их скорость растворения, в частности, определяемая по окиси кремния, составляет, по меньшей мере, 30 и предпочтительно, по меньшей мере, 40 или 50 нг/см2 в час при определении при рН 4,5.

Другое очень важное преимущество данного изобретения заключается в возможности использования для получения композиции этих стекловат недорогих исходных материалов. Эти композиции могут, в частности, обеспечивать сплавление минералов горных пород, например, фонолитного типа с носителем на основе щелочноземельных металлов, например известняка или доломита, если необходимо, с железной рудой. Таким путем получают алюминиевый носитель с умеренной стоимостью.

Этот тип композиции с высоким содержанием алюминия может быть успешно сплавлен в огненных или электрических печах для стекла.

Дальнейшие детали и преимущества будут раскрыты ниже в описании без ограничения объема изобретения его предпочтительными вариантами.

В таблице 1 приведены химические составы композиций в мас.% по двум примерам 1 и 2 (первоначальная нумерация №2 и 3).

Практически суммарные количества всех компонентов в композиции могут немного отличаться от 100% (в ту или иную сторону), следует иметь в виду, что эта разница по сравнению со 100% соответствует не анализируемому незначительному количеству примесных компонентов и/или является следствием приблизительности вычислений в данной области, произведенных с помощью аналитических методов. Примеси в композиции могут составлять 0,1-0,2 мас.%.

Таблица 1
Пример 1Пример 2
SiO242.644.4
Аl2О318.117.3
СаО22.721.7
MgO0.20.4
Na2O6.36.0
К2O7.47.1
2O32.53
Примеси0,20,1
SiO2+Аl2О360.761.7
Na2O+К2O13.213.1
(Na2O+К2O)/ Аl2O30.760.76
Tlog2,51239°С1230°С
Tliq1200°С1190°С
Tlog2,5-Tliq+39°С+40°С
Tпрокаливания658°С
Скорость растворения при рН 4,5≥30 нг/см2 в час≥30 нг/см2 в час

В примерах получали волокна из приведенных композиций методом внутреннего центрифугирования, особенно предпочтительна технология, описания в вышеупомянутом патенте WO 93/02977.

Рабочие диапазоны, определяемые как разность Tlog-Tliq, оцениваются весьма позитивно. Все примеры имеют соотношение (Na2O+К2О)/Аl2О3 более 0,7 при высоком содержании алюминия, примерно от 17 до 20%, при очень высокой сумме содержания SiO2+Аl2О3 и содержании щелочей, по меньшей мере, 13,0%.

Оказалось, что примеры других дополнительных композиций настоящего изобретения (обозначенные как примеры 6-40) являются полезньми, они представлены в таблице 2.

Во всех примерах отношение (Na2O+К2O)/Аl2O3 более 0,5, предпочтительно более 0,6 и даже более 0,7.

Содержание алюминия высокое, от 17% и до более 25%, при совсем высоком значении суммы SiO2+Аl2О3, предпочтительно более 60%.

Содержание щелочей в дополнительных композициях предпочтительно между менее 11,5% и более 14%.

Следует отметить, что их рабочие диапазоны весьма позитивны, предпочтительно более 50°С, в действительности выше, чем 100°С и даже выше, чем 150°С.

Температуры ликвидуса не очень высоки, в частности менее или равны 1200°С и даже1150°С.

Температуры (Tlog 2,5), соответствующие вязкости 102,5 пауз, совместимы с использованием дисков высокотемпературного волокнообразования, особенно, при условиях использования, описанных в заявке WO 93/02977.

Предпочтительными композициями являются такие, в которых Tlog 2,5 меньше 1350°С, предпочтительно меньше 1300°С.

Можно показать, что для композиций, содержащих магнезию (MgO) от 0 до 5%, особенно при, по меньшей мере, 0,5% MgO и/или менее чем 2%, или даже менее 1% MgO и содержащих 10-13% щелочей, характерны весьма удовлетворительные величины физических свойств, особенно рабочие диапазоны и скорость растворения (в случае примеров: 18, 31, 32, 33 и 35-40).

Следует отметить, что их температуры прокаливания значительно выше 600°С, даже выше 620°С и даже выше 630°С.

SiO39-55,предпочтительно40-52AlО16-27,-"-16-25СаО3-35,-"-10-25MgO0-15,-"-0-10NaO0-15,-"-6-12КО0-15-"-3-12RO(NaO+КO)10-17,-"-12-17РO0-3,-"-0-2FeОот0до<6ВО0-8,-"-0-4TiO0-3FeО+TiOот0до<6.c0c1211none960SiO39-55,предпочтительно40-52AlО16-25-"-,17-22CaO3-35-"-,10-25MgO0-15-"-,0-10NaО0-15-"-,6-12KО0-15-"-,6-12RО(NaО+KО)>13,0-17PО0-3-"-,0-2FeОот0до<6ВО0-8-"-,0-4TiO0-3FeО+TiOот0до<6.c0c1211none116210≤СаО≤25,предпочтительно15≤СаО≤25,и0≤MgO≤5,предпочтительно0≤MgO≤2,особеннопредпочтительно0≤MgO≤1.1.Композицияминеральнойваты,растворимаявфизиологическойсреде,характеризующаясятем,чтоонасодержиткомпонентывследующихколичествах,мас.%:12.Композицияпоп.1,характеризующаясятем,чтоонасодержиткомпонентывнижеследующихколичествах,мас.%:23.Композицияпоп.1или2,характеризующаясятем,чтосодержаниещелочныхоксидов(NaО+КО)составляет13,0≤RО≤15,предпочтительно13,3≤RО≤14,5.34.Композицияполюбомуизпредшествующихпунктов,характеризующаясятем,чтоонасодержитFeО(врасчетенажелезо)вколичестве0≤FeO≤5,предпочтительно0≤FeО≤3,особеннопредпочтительно0,5≤FeО≤2,5.45.Композицияполюбомуизпредшествующихпунктов,характеризующаясятем,чтоонасоответствуетсоотношению(NaО+КО)/AlО≥0,5.56.Композицияполюбомуизпредшествующихпунктов,характеризующаясятем,чтоонасоответствуетсоотношению(NaO+KO)/AlО≥0,6,предпочтительно(NaO+KO)/AlО≥0,7.67.Композицияполюбомуизпредшествующихпунктов,характеризующаясятем,чтоонасодержитизвестьиоксидмагниявследующихколичествах:78.Композицияполюбомуизпп.1-6,характеризующаясятем,чтоонасодержитизвестьиоксидмагниявследующихколичествах:5≤MgO≤10и5≤CaO≤15,предпочтительно5≤СаО≤10.89.Композицияполюбомуизпредшествующихпунктов,характеризующаясятем,чтоонаимеетскоростьрастворения,покрайнеймере,30нг/смвчас,измереннуюприрН4,5.9
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-2 из 2.
08.03.2019
№219.016.d483

Состав минеральной ваты

Изобретение относится к составу минеральной ваты, способной растворяться в физиологической среде, включающей следующие компоненты в следующем количестве в массовых процентах: SiO 38-47,54%; AlO 20-23%; SiO + AlO 56-75%, предпочтительно 62-72%; RO (СаО и/или MgO) 9-26%, предпочтительно 12-25%;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002254301
Дата охранного документа: 20.06.2005
11.03.2019
№219.016.d7a2

Состав минеральной ваты

Объектом изобретения является минеральная вата, способная растворяться в физиологической среде и включающая нижеследующие компоненты с указанием их количества в мас.%: SiO - 38-52, AlO - 16-23, RO(CaO+MgO) - 4-15, RO (NaO+KO) - 16-25, BO - 0-10, FeO (общее количество железа) - 0-3,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02222506
Дата охранного документа: 27.01.2004
Показаны записи 1-4 из 4.
08.03.2019
№219.016.d483

Состав минеральной ваты

Изобретение относится к составу минеральной ваты, способной растворяться в физиологической среде, включающей следующие компоненты в следующем количестве в массовых процентах: SiO 38-47,54%; AlO 20-23%; SiO + AlO 56-75%, предпочтительно 62-72%; RO (СаО и/или MgO) 9-26%, предпочтительно 12-25%;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002254301
Дата охранного документа: 20.06.2005
11.03.2019
№219.016.d7a2

Состав минеральной ваты

Объектом изобретения является минеральная вата, способная растворяться в физиологической среде и включающая нижеследующие компоненты с указанием их количества в мас.%: SiO - 38-52, AlO - 16-23, RO(CaO+MgO) - 4-15, RO (NaO+KO) - 16-25, BO - 0-10, FeO (общее количество железа) - 0-3,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 02222506
Дата охранного документа: 27.01.2004
11.03.2019
№219.016.d823

Минеральная вата, изоляционный материал и способ изготовления

Изобретение относится к области искусственных минеральных ват. Минеральная вата содержит волокна состава, мас.%: SiO 35-60, предпочтительно 39-55, AlO 12-27, CaO 0-35, MgO 0-30, NaO 0-17, KO 0-17, NaO+KO 10-17, PO 0-5, FeO 0-20, BO 0-8, TiO 0-3 и по меньшей мере одно соединение фосфора,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002390508
Дата охранного документа: 27.05.2010
04.04.2019
№219.016.fbdc

Сплавы на основе кобальта, способ производства минеральной ваты с их использованием, изделия из этих сплавов и способ изготовления таких изделий

Изобретение относится к области металлургии, а именно к сплавам на основе кобальта, изделиям на их основе, которые могут быть использованы при производстве минеральной ваты. Предложены варианты сплавов на основе кобальта, обладающие механической прочностью при высокой температуре в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002255131
Дата охранного документа: 27.06.2005
+ добавить свой РИД