CZ136697A3

CZ136697A3 - Umělá skelná vlákna

Info

Publication number: CZ136697A3
Application number: CZ971366A
Authority: CZ
Inventors: Soren Lund Jensen; Vermund Rust Christensen; Marianne Guldberg
Original assignee: Rockwool International A/S
Priority date: 1994-11-08
Filing date: 1995-11-08
Publication date: 1998-10-14
Also published as: FI972516L; CN1073053C; FI972516A0; ES2111504T1; EP0792844B1; CN1162983A; DE69503919T2; WO1996014274A2; JP3955091B2; PL320344A1; DK0792844T3; HUT77860A; HU222253B1; PL320363A1; EP0877004A3; GR980300011T1; JPH11501277A; EP0790962B1; FR2726548A1; CA2204772C

Description

Umělá skelná vlákna jsou vyráběna ze sklené taveniny, vzniklé ze horniny, škváry, skla nebo jiných minerálů. Tavenina vzniká tavením kompozice požadovaného složení v peci. Tato kompozice obecně vzniká smícháním hornin nebo minerálů za vzniku požadovaného složení. Kompozice minerálů jsou Často založeny na oxideeh, což zahrnuje nejméně 32% SÍO2, méně než 30 % AI2O3 a nejméně 10 % CaO. Elementární složení ve výše uvedené specifikaci je v hmotnostních procentech a prvky jsou přepočteny na oxidy. Oxidy železa mohou být směsí FeO a FC2O3, zde jsou citovány jako FeO.

Účinná a cenově efektivní příprava taveniny v peei a také vláken z taveniny vyžaduje aby kapalná kompozice měla vhodnou teplotu a správnou viskozitu během vláknptvomého procesu. Tyto požadavky přinášejí omezení při výběru kompozice určené k tavení.

Ačkoliv neexistují žádné vědecké důkazy potvrzující zdravotní rizika spojená s výrobou a použitím umělých skelných vláken, komerční zájmy vedly výrobce k zavedení umělých skelných vláken, které si zachovávají požadované fyzikální vlastnosti umělých skelných vláken (např. odolnost při zvýšených teplotách a ve vlhku) a zároveň o nich lze tvrdit že vykazují zlepšenou biologickou bezpečnost.

Tvrzení o zlepšené bezpečnosti je obvykle založeno na in vitro testech, které zkouší rychlost rozpouštění nebo degradovatelnost vláken v kapalinách, které mají simulovat plicní kapalinu, jako třeba Gableův roztok s pH 7.4 až 7.8. Následkem zvýšené rychlosti rozpouštění při pH 7.5 je fakt, že vlákna budou mít sníženou resistenci vůči vlhkosti.

Byly publikovány četné patentové přihlášky popisující vlákna se zvýšenou rychlostí rozpouštění v takovýchto in vitro testech, jako např. W087/05007, WO89/12032, ÉP 412878, EP459897, WO92/09536, WO93/22251 a WO94/14717.

Charakteristickým rysem mnohá těchto patentových přihlášek a vláken, o nichž se tvrdí, že mají zvýšenou rychlost rozpouštění v in vitro testech, je snížený obsah hliníku.

Například, ve W087/05007 se tvrdí, že obsah AI2O3 musí být nižší než 10 %. Obsah hliníku v horninové nebo struskové vlně je obvykle v rozmezí 5 až 15 % (měřeno jako AI2O3 hmotnostně) a mnoho z těchto údajně biologicky vhodných vláken má obsah hliníku nižší než 4% a často nižší než 2 %. Je známo, že byl zaveden fosfor do těchto kompozic s nízkým obsahem AI2O3 aby byla zvýšena rychlost rozpouštění při rozpouštěcích testech prováděných při pH 7.5.

Problémem mnoha těchto vláken s nízkým obsahem AI2O3 (kromě nejistoty, zda skutečně vykazují zvýšenou biologickou bezpečnost) je to, že vlastnosti taveniny nejsou pro výrobce zcela vyhovující pokud jde o jednoduše adaptované tavení a vláknotvomý přístroj. Například, viskozita taveniny při vhodné vláknotvomé teplotě může být poněkud nízká. Dalším problémem je, že vysoká rychlost rozpouštění při pH 7.5 může vyústit ve sníženou odolnost za vlhkých podmínek, které mohou nastat po instalaci.

Kromě in vitro testů byl proveden také výzkum týkající se in vivo testů. Například, Oberdorster v VDI Berichte 853, 1991, strana 17 až 37 ukázal, že při vyčištění vláken z plic se uplatňují dva základní mechanismy, a to rozpouštění v téměř neutrální plicní kapalině a rozpouštění v kyselém prostředí (udržovaném na pH 4.5 až 5), vytvořeném makrofágy obklopujícími vlákna v plicích. Věří se, že makrofágy podporují odstranění vláken z plic urychlením lokálního rozpouštění v místech, kde jsou vlákna obklopena makrofágy, což vede ke slábnutí a lámání vláken a tím i ke zmenšení průměrné délky vlákna. Tím je umožněno makrofágům pohltit a transportovat kratší vlákna z plic. Tento mechanismus je ilustrován v článku Morimoto et al. v Occup. Environ. Med, 1994, 51, 62-67 a zvláště v Obrázcích 3 a 7 a článcích Luoto et al. v Environmental Research 66 (1994) 198-207 a Staub-Reinhaltung der Luft 52 (1992) 419-423.

Tradiční skleněná vlákna a mnoho MMV vláken, o kterých se tvrdí, že mají zvýšenou rozpustnost v plicní kapalině (při pH 7.5) mají horší rozpustnost při pH 4.5 než při pH 7.5 a tak by předpokládaný útok makrofágů nepřispíval významně ke zkracování a konečnému odstranění vláken z plic.

Existující MMV vlákna vyrobená z hornin, škváry a dalších relativně vysoce alkalických směsí zemin může mít vyšší rozpouštěeí rychlost při pH 4.5 než při pH 7.5, ale mají sklony k nižší viskozitě taveniny. Existující vlákna, která jsou vedena jako biologicky akceptovatelná, nemají uspokojivou kombinaci rychlosti rozpouštění při pH 4.5 a vlastnostmi taveniny. Vlákna, o nichž se tvrdí, že jsou preferována na základě in vitro testů mají sklony k nízké viskozitě taveniny, je-li vyžadován jejich nízký obsah hliníku. Nízká viskozita taveniny nevyhnutelně snižuje výkonnost výroby ve srovnání s normální produkcí.

Bylo by vhodné, aby byla dostupná vlákna, která by se ukázala být biodegradovatelná v plicích, měla vlastnosti taveniny, jež by dovolila normální, vysokou výrobní výkonnost a která by mohla být vyrobena z levných surovin. Přednostně by měla dobrou resistenci vůěi povětrnostním vlivům, jsou li při použití vystavena vlhkým podmínkám okolí.

Podstata vynálezu

V předloženém vynálezu jsme použily taková vlákna, mající uspokojující biologickou rozpustnost, která mají rychlost rozpouštění měřenou při pH 4 až 5 nejméně 20 nm za den a která jsou vyrobena z kompozic majících viskožitu taveniny při 1400 °C 10 až 70 poise. Například, rychlost rozpouštění při pH 4.5 může být nejméně 30 nebo dokonce 50 nm za den nebo více.

Kombinace viskozity taveniny a rozpustnosti při pH 4.5 znamená, že můžeme použít taveninu, která je vhodná k přípravě vláken obvyklými technikami a může poskytnout vlákna, která jsou biologicky rozpustná při pH 4.5. Novinkou je formulace nebo výběr vláken podle této kombinace a mnoho takových vláken má nové složení.

V preferovaném aspektu vynálezu se určuje viskozita taveniny a rychlost rozpouštění vlákna při pH v rozmezích 4-5 jedné nebo více kompozic. Vybere se kompozice mající viskozita taveniny při 1400 °C 10 až 70 poise, která poskytuje vlákna, mající rychlost rozpouštění při pH

4.5 nejméně 20 nm za den a jejichž analýza, měřená jako hmotnost oxidů zahrnuje:

SiO₂

AI2O3

CaO

MgO

FeO

Na₂O + K2O až 48% 10 až 30% 10 až 30% 2 až 20% až 15% až 12 % Oaž 6% Oaž 15%

TiO₂

Další prvky a z těchto kompozic se připraví vlákno.

V souladu s vynálezem je překvapivě možné, zajistit výrobu vláken, která mají dobrou rozpouštěcí rychlost při pH 4.5, čímž je usnadněno vyčištění vláken z plic pomocí makrofágů (tím je podpořena skutečná biodegradovatelnost), a to dokonce přesto, že vlákna mohou mít nízkou rychlost rozpouštění při pH 7.5. To dovoluje udržení dobré stability za vlhkých podmínek (bez ztráty biodegradovatelnosti). Vlákna mohou mít obzvláště výhodné charakteristiky taveniny jako např. teplotu zkapalnění, lychlost krystalizace a viskozita taveniny. Vlákna mohou být vyrobena s použitím levných surovin.

Další výhodou vláken podle tohoto vynálezu je fakt, že jsou-li vystaveny vlhkosti a kondenzované vodě, vzniklý roztok obsahující produkty rozpouštění má vyšší pH, ale vlákna mohou mít sníženou rozpustnost při zvýšeném pH a tak se rozpouštějí méně a mají vyšší odolnost.

Vynález Široce zahrnuje všechny MMVF produkty vyrobené z kompozic, majících viskozitu taveniny při 1400 °C 10 až 70 poise a kde výroba, reklama nebo prodej zahrnuje měření nebo odkazy na měření rozpustnosti při pH 4.5 (např. při pH 4 až 5) a/nebo v prostředí makrofagů v plicích, bez ohledu na to, zda je rychlost rozpouštění měřena skutečně během výroby takového produktu. Vlákna přednostně vykazují analýzu uvedenou výše.

Vynález zahrnuje použití výše zmíněné kompozice k urychlení odstranění MMVF vláken z lidských plic. Vynález také zahrnuje použití výše popsaných vláken k zajištění schopnosti být vytěsněn z lidských plic.

Vynález zahrnuje MMVF produkty, včetně MMV vláken, vyrobených z kompozic, které byly vybrány k zajištění požadované rozpustnosti. Například, zahrnuje měření rozpustnosti při pH 4 až 5 a viskozity taveniny jedné nebo několika kompozic, a poté výběr kompozice částečně nebo zcela založený na pozorované viskozitě taveniny a hodnotách rozpustnosti při pH 4 až 5 a použití kompozic majících stejnou nebo téměř stejnou analýzu pro výrobu MMVF produktů. Jakékoliv odchylky v analýze musí být dostatečně malé, aby nezměnily významně rozpustnost při pH 4-5. Při provádění měření k výběru vláken, které mají být připraveny, může být rozpustnost určována při kterémkoliv pH (obvykle v rozmezí 4 až 5), což koresponduje s pH 4.5. Viskozita taveniny může být určena buď odhadem z dat nebo měřením (kalkulací) pro libovolnou teplotu (obvykle v rozmezí 1370-1450 °C), což dává hodnoty korespondující s hodnotami při 1400 °C.

Výběr kompozice nemusí být prováděn ve stejném místě nebo stejném čase, kdy je prováděna komerční výroba s použitím vybrané kompozice. Tak výrobce by mohl provést testy k určení rozpustnosti nebo sponzorovat takové provedení testů, a použít informace z těchto testů jako součást základů pro výběr kompozice, která je užita pro komerční výrobu vláken.

Vynález zahrnuje produkty mající citované analýzy a jsou vyrobeny z kompozic vykazujících citované viskozity taveniny a které jsou označovány nebo prodávány jako produkty mající definovanou lychlost rozpouštění při pH 4-5. Vynález zahrnuje balení, obsahující MMV vlákna a nesoucí označení nebo vložený leták popř. prodávané s reklamou, popisující rozpustnost v rozmezí pH 4-5 v prostředí makrofágů nebo popisující testovací metody takovéto rozpustnosti.

Vynález zahrnuje nové MVVF produkty. Ty zahrnují zahradnická MVVF růstová média a vláknité výztuhy, kde jsou použita vlákna podle vynálezu.

Jedna skupina vláken, která jsou nová, jsou vlákna vykazující rozpustnost, viskozitu taveniny a složení podle popisu výše, s tou výjimkou, že obsah A1₂O₃ je nejméně 18 %. Další užitečná vlákna mají obsah AI2O3 vyšší než 16 %. Často je to více než 19 nebo 20 %, například až 26 nebo 28%. Ve vláknech majících obsah AI2O3 vyšší než 16 % je celkový obsah alkálií (Na₂())K₂O) obvykle nejméně 1% a přednostně nejméně 2% až 7% nebo 10% a více. Obsah alkálií je obvykle nižší než 5% a přednostně nižší než 3%, je-li množství AI2O3 vyšší než 16 %. Tato vlákna mohou mít dobrou resistenci vůči hoření a další mechanické vlastnosti. Mají-li tyto vlastnosti menší důležitost, vlákna mající užitečnou rozpustnost při pH 4.5 mohou být získány s obsahem A1₂O₃ nižším než 16 % a obsahem Na₂OTK₂O vyšším než 6 nebo 7 %, například 8 až 12 %, obvykle 8 až 10 %.

Další skupinou látek, které jsou nové, jsou vlákna přednostně vykazující rozpustnost a viskozitu taveniny danou výše a které mají obecně výše popsanou analýzu s tou výjimkou, že obsah alkálií (Na2O+K₂O) je vyšší než 6 % a množství AI2O3 je obvykle 12-18 % a často není vyšší než 16 %, přednostně 13-16 %. Kompozice často obsahuje 0.5-4 % TiO₂, obvykle 1-2 % TÍO2. Obsah alkálií je obvykle zajištěn nejméně 5 % a často nejméně 7 % Na2O. Celkové množství alkálií (Na₂O+K₂O) je přednostně 8-12 %, často 8-10 %.

Je možné vybrat elementární analýzu v obecných hranicích daných výše, aby byla získána definovaná kombinace viskozity taveniny a rychlosti rozpouštění při pH 4.5. Je také snadno možné, vybrat kompozici tak aby se vlákna přizpůsobila dalším vyžadovaným vlastnostem, jako je teplota tavení a slinovací teplota.

Například, je-li shledáno, že viskozita dané taveniny při 1400 °C je příliš vysoká, bylo by možné snížit celkový obsah SiO₂ a AI2O3. Podobně, je-li viskozita taveniny příliš nízká, bylo by možné upravit ji zvýšením celkového obsahu S1O2+AI2O3, obecně v rozmezí 55 až 75 %, často až 75 %, nebo zvýšením množství alkalických oxidů. Podobně, je možné snížit viskozitu zvýšením celkového množství oxidů kovů alkalických zemin a FeO,

Je-li rychlost rozpouštění při pH 4.5 příliš nízká, je možné ji zvýšit snížením obsahu S1O2, ovšem potom může být nezbytné zvýšit obsah AI2O3 (a/nebo přidat další složku jako třeba P2O5), aby byly zachovány vlastnosti taveniny.

Množství SÍO2 je normálně nejméně 32 %, často nejméně 34 % a přednostně nejméně 35%. Normálně je nižší než 47 % a přednostně nižší než 45 % a často 38-42 %. Avšak obsahy 42 až 47 % jsou preferovány, není-li obsah AI2O3 vyšší než 16 %.

Množství AI2O3 je obvykle nejméně 12 % a přednostně nejméně 13 %. Je-li množství alkálií relativně nízké, může být dobrá rozpustnost při pH 4.5 dosažena obsahem AI2O3 vyšším než 16 nebo 17 %, obzvláště nejméně 18 %, ale přednostně nejméně 20 % a často 24 %. Normálně je nižší než 28 % a přednostně nižší než 26 %. Často je upřednostněn obsah 20-23 %. Avšak, je-li množství alkálií relativně vysoké (například nejméně 7 % Na2O+K2O), dobrá rozpustnost při pH 4.5 může být získána obsahem AI2O3 nižším než 16 %, např. 13-15 %.

Celkové množství SÍO2+AI2O3 je normálně mezi 55 až 75 %, obvykle nejméně 56 % a přednostně nejméně 57 %. V preferovaných produktech je často vyšší než 60 %, nej výhodněji nejméně 61 nebo 62 %. Obsah je nonnálně nižší než 70 nebo 68 % a přednostně nižší než 65 %. Není-li množství AI2O3 vyšší než 16 %, je obsah SÍO2+AI2O3 často 56 až 60 %.

Množství CaO je normálně nejméně 14 % a přednostně nejméně 18 %. Obvykle je nižší než 28 % a přednostně nižší než 25 %. Množství v rozmezí 14 až 20 % jsou často preferována.

Množství MgO je normálně nejméně 5 %, přednostně nejméně 6 % a nejvýhodněji nejméně 8 %. Obvykle je nižší než 15 % a přednostně nižší než 11 %. Není-li obsah AI2O3 vyšší než 16 %, množství MgO je přednostně 5 až 11 %.

Množství FeO je nonnálně nejméně 3 % a přednostně 5 %. Obvykle je nižší než 12 %, přednostně nižší než 10 % a nejvýhodněji nižší než 8 %. Množství 5 až 7 % jsou často preferována. Přednostně je obsah CaO+MgO+FeO v rozmezí 25 až 40 %.

Kompozice často zafrnuje T1O2 v množstvích až 3 nebo 4 %, obvykle do 2 %. Množství T1O2 je obvykle nejméně 0.2 %, často nejméně 0.5 až 1 %.

Množství dalších prvků může být přítomno v kompozici v libovolném množství, které neovlivní požadované vlastnosti. Příklady dalších prvků jež mohou být zahrnuty jsou P2O5, B2O3, BaO, ZrO2, MnO, ZnO a V2O5.

často je žádoucí zahrnutí P2O5 a/nebo B2O3, například kvůli upravení vlastností taveniny nebo pro úpravu rozpustnosti. Celkové množství P2O5 a B2O3 není obecně vyšší než 10 %. Množství P2O5 je obvykle vyšší než množství B2O3 a je obvykle nejméně 1 nebo 2 %. Často B2O3 zcela schází. Přednostně je P2O5 v rozmezí 1 až 8 %, obvykle 1 až 5 % a B2O3 v rozmezí 0 až 5 % (často 1 až 4 %).

Celkové množství těchto ostatních prvků je obvykle nižší než 15 % a často nižší než 10 nebo 8 %. Každý z přítomných prvků se normálně vyskytuje v množstvích ne vyšších než 2 %, s výjimkou P2O5 a/nebo B2O3, které mohou být zastoupeny ve větším množství jak bylo uvedeno výše.

Tavenina může mít normální krystalizaění charakteristiky, ovšem je-li vyžadována minimalizace krystalizace, může toho být dosaženo zahrnutím hořčíku v poměrně malých množstvích, např. 2 až 6 % MgO.

Jsou-li požadovány vlákna se zvýšenou nehořlavostí, obvykle se vyžaduje zvýšení obsahu FeO, který je pak přednostně nejméně 6 %, např. 8 % nebo vyšší (např. 10 %) a obsah MgO by měl být nejméně 8 %.

Analýza kompozice je přednostně taková, aby vlákna měla rychlost rozpustnosti při pH

4.5 nejméně 25 a přednostně nejméně 40 nm za den. Vyžaduje se, aby rychlost rozpouštění byla co nejvyšší (to je v souladu s požadavky na adekvátní resistenci vůči ohni a vůči vlhkosti), ale obecně není nezbytné aby byla vyšší než 150 nebo 100 nm za den a obvykle je nižší než 80 nm za den.

Ačkoliv vysoká rychlost rozpouštění při pH 7.5 byla předpokládána jako žádoucí vlastnost (jako indikátor údajné schopnosti biodegradace), ve skutečnosti je nechtěnou vlastností, protože je indikátorem špatné odolnosti vůči povětrnostním vlivům jsou-li vlákna vystavena vlhkosti. Rozpustnost v plicích při pH 7.5 není nezbytně vyžadována pro biodegradovatelnost vláken. Přednostně mají vlákna rychlost rozpouštění při pH 7.5 v Gamblesově roztoku nižší než 25 a nej výhodněji nižší než 15 nm za den.

Viskozita kompozice při 1400 °C je obvykle nejméně 12 nebo 15 poise a je přednostně nejméně 18 noise. Ačkoliv může být až např. 60 poise vysoká, je obecně nižší než 40 poise a přednostně není vyšší než 30 poise.

Je-li u vláken vyžadována dobrá resistence vůči hoření, složení je přednoslně takové, že teplota slinutí je nejméně 800 °C a přednostně nejméně 1000 °C.

Teplota tání je obvykle nejméně 1200 °C, ale obvykle nejméně 1240 °C. Může být až 1400 °C vysoká, ale přednostně není vyšší než 1340 °C.

Výhodou použití tavenin se středním obsahem hliníku definovaných pro použití podle vynálezu je to, že dovoluje zahrnout do kompozice snadno dostupné materiály, mající střední obsah hliníku jako třeba horniny, písek a hlušina. To tedy minimalizuje potřebu použití drahých materiálů s vysokým obsahem hliníku, jako třeba bauxit nebo kaolin, a zároveň použití materiálů s velmi nízkým obsahem hliníku, jako třeba křemičitý nebo olivínový písek, železná ruda a pod. Tyto dražší materiály mohou být ovšem užitečné, je-li třeba. Typicky, snadno dostupné materiály se středním obsahem hliníku, které mohou být použity jako část nebo celek kompozice, zahrnují anorthosit, phonolit a gabbros.

Kompozice je typicky tvořena smícháním příslušných množství přírodní horninových a pískových materiálů, jako třeba anorthosit, gabbros, vápenec, dolomit, diabáza, apatit, materiály obsahující bór a odpadní materiály jako jsou odpadní minerální vlny, aluminosilikáty, škvára, a zvláště škváry s vysokým obsahem hliníku (20-30 %) jako jsou struska, slévárenský písek, filtrační prach, popílek, kal a odpady s vysokým obsahem hliníku z výroby žáruvzdorných materiálů.

Kompozice mohou být převedeny na taveninu obvyklými způsoby, například v plynem vytápěné peci nebo v elektrické peci nebo v kulovité peci. Výhodou vynálezu je to, že kompozice může snadno mít značně nízkou tavící teplotu (zatímco je zachována adekvátní viskozita při 1400 °C) a to minimalizuje množství energie, které je vyžadováno pro vytvoření taveniny.

Tavenina může být převedena na vlákna obvyklými způsoby, například spřádacím procesem nebo kaskádovým rotorovým procesem, jak je např. popsáno v W092/06047.

Vlákna podle vynálezu mohou mít libovolný průměr a délku.

V tomto vynálezu je rychlost rozpouštění určena s použitím následujícího testovacího protokolu.

300 mg vlákna bylo umístěno v polyethylenových láhví obsahujících 500 ml modifikovaného Gambleova roztoku (např. s komplexujícím ěinidlem), adjustovaných na pH 7.5 popřípadě 4.5. Jednou denně je pH přezkoušeno a je-li třeba, adjustováno pomocí HC1.

Testy jsou provedeny během jednoho týdne. Láhve jsou ponořeny ve vodní lázni při teplotě 37 °C a intenzivně protřepány dvakrát denně. Alikvotm podíly roztoku jsou odebrány po prvním a čtvrtém dnu a analyzovány na Si pomocí atomového absorpčního spektrometru PerkinElmer.

Modifikovaný Gambleův roztok má následující složení:

MgCl₂.H₂O	gň 0.212
NaCl	7.120
CaCl₂.2H₂O	0.029
Na₂SO₄	0.079
Na₂HPO4	0.148
NaIICO₃	1.950
(Na2-tartarát).2H₂O.O	0.180
(Na₃-citrát).2H2<)	0.152
90 % mléčná kyselina	0.156
glycin	0.118
Na-pyruvát	0.172
formalín	1 ml

Distribuce průměru vláken je určena pro každý vzorek měřením průměrů nejméně 200 individuálních vláken pomocí výřezové metody a skenovacího elektronového mikroskopu nebo optického mikroskopu (zvětšení 1000 x). Odečly jsou použity pro výpočet specifického povrchu vzorku vlákna, přičemž se bere do úvahy hustota vlákna.

Na základě rozpustnosti SÍO2 (síťová rozpustnost) byla vypočtena specifická tloušťka rozpuštěného vlákna a tak stanovena rychlost rozpouštění (nm/den). Výpočet je založen na obsahu S1O2 ve vlákně, specifickém povrchu a rozpuštěném množství Si.

V této specifikaci se slinovaeí teplota určuje následujícím testovacím protokolem:

Vzorek (5 x5 x7.5 cm) minerální vlny vyrobené z vláknité kompozice, která má být testována, je umístěn v peci předehřáté na 700 °C. Po 1.5 h sesychání bylo vyhodnoceno slinutí vzorku. Metoda se opakuje pokaždé s novým vzorkem a teplotou pece zvýšenou o 50 °C oproti předešlé hodnotě. Tak je určena maximální teplota pece, při které nedochází ke slinutí nebo nadměrnému sesychání vzorku.

V této specifikaci je viskozitapři 1400 °C (v poise) vypočtena podle Bottiga and Weill, American Journal of Science Volume 272, May 1972, strany 455-475.

Příklady provedeni vynálezu

Kompozice byly vytvořeny smícháním příslušného množství surovin jak je ukázáno v tabulce a každá byla tavena v peci a zvlákněna pomocí kaskádové spřádací techniky. Byla určena viskozita taveniny a rozpustnost každého vzorku. Složení jednotlivých kompozic a jejich vlastnosti jsou citovány v následujících tabulkách. Ve vynálezu je každá kompozice A až X považována za vhodnou a je vybrána pro následnou výrobu MMVF produktů, které jsou označovány jako produkty s dobrou biologickou rozpustností. Kompozice s viskozitou vyšší než 20 a rozpustností při pH 4.5 vyšší než 30 jsou preferovány.

Produkt 1 je podobný komerční škvárově vlně a vykazuje slabou viskozitu. Produkt 2 má vysoký obsah hliníku, ale proporce ostatních složek jsou takové, že viskozita taveniny je příliš vysoká pro výhodné spřádání. Produkt 3 je podobný komerčním produktům z horninové vlny s obvyklými dobrými vlastnostmi, má ovšem velmi nízkou rychlost rozpustnosti při pH 4.5. Podobně, produkty 1, 2 a 3 nejsou vybrány pro výrobu produktů Z biologicky rozpustných umělých skelných vláken.

Vybraná vlákna mohou být získána v libovolné vhodné formě obvyklé u umělých skelných vláken. Např. mohou být dodávány jako produkt složený z volných nevázaných vláken. Obvykle jsou dodávána společně s vázacím činidlem, například jako výsledek formování vláken a jejich spojování obvyklými metodami. Obecně je produkt zpevněn jako deska, tabule nebo jinak tvarovaný materiál.

Produkty podle vynálezu mohou být formulovány pro libovolné použití MMV vláken, například jako desky, tabule, trubky nebo jinak tvarované produkty, které jsou určené pro použití jako teplotní izolace, ohňovzdomé materiály, ochrana před hlukem, zvukotěsné nebo zvukoregulační materiály, popř. ve vhodném tvaru k použití jako zahradnická růstová média nebo coby volná vlákna pro zpevnění betonu, plastických hmot nebo dalších produktů nebo jako plnivo.

θ' c «£° 7, β · —< (0	- --——-—-—-—-----—- οοοοοοοοο ο ο ο 2 ο 2 22S§°°oS§⁰ οο ο ο ο ο ο ο ο ο ο oooSoSS °2 2ο ο 9 99 ο22 «ο <η co <ο co οο <0 <η co <ο co <ο g σ> g 2 ·? g g t~ «ο g g gr- g g Λ A Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ Λ 7 Λ Λ Λ ^Λ Λ Λ ^{Λ Λ} Λ Λ Λ ^Λ Λ λ
ιη	— >
α β «	Ρ «0	<0 «4 CD CM Ch Ο Ο W 4? CM «4 Γ- θ' Φ ΙΛ 4 Η Μ) © Ο θ' Ο (h 4 Γ) _ * * · ·-·.-· « · · · <h · · · · · '··.· · · «
« 4J *Τ	Ο Ό
«4 <	*-’**«>.	^ιο<ι^ΓΓ*4βο^ΐίο·4^<7»ιθΜ^«4<ο<ο<7»<ο4ΠΓΜ<4<τι <·ϊ to w ιη <μ· rn -^tř **> x? 'cj-^in^o^o^^in^tcM cm to
Ο U X	ε
a	C
ιη
« © · Β Uf' -4 « Ο Η X	Ρ «β α XJ ε	inffl^řtnOOJOiSHcruOfO' <o^f'j77®^,nciHU1'·¹⁰!®⁰<h io r-« r- in m· <> to n o cm to to 5?^ ⁿHHinn <n xt r. <Si
Οι	C.
β β ·		ow oOfflHr· »-t co ocoeooicocoo^.^^nioiro cj\~i _Μ g r~
~1~ig **<-4		ΗΟ» ίΟ<Μ Γ- ©O· OOHMXMO-J * ‘©(ΜΠΟΓ' 2 9π) <M»4CM<MCMCM<nCMO5Tr0<lCMC1r44 V .4 CM CM CM CM ^W CM
		o oo oo o o oopOOOOo o oo o o o o o o o o o
X ο W		oooo o o o o oo o o o o o o o o o o o o o o oob οοοοοοοοοοοοοοοοοοοοοόοοοόο
	«4 r4 «4 4 Ή 4 r4 «4 .4 4 »4 «4 ·4 «4 »4 w4 »4 »4 «-Ι \| «4 »4 «4 «4 «4 v4 »4
*		<j3H(ocococO’?r'í'inr'©D’ř5řn<ac»u)ino<ovoconf'n
ο X		o^-<ooooooooooo^iooooo^t^iooooo»H
ο *		ΦΟ w 5?πω cm to to rinor r co cm xr -<r c^ co to
«-« «		ΟΗΟ^ΗΗΟΗΜΠΠΗΟΟΟΊΗΟιΗΟσιιηιίΙΐηΟΟΝ
		co \D π ιο φ © r* r* m <o c* π η π h r* ís co cm «4 to <h co
*
ο		.ΟιηΗΗΐηοσ>θιθιθιΊ)ο)ιηο>οθΓΌΐηοοιοΊΐ(Λοισ>
θ'		to ~4 <4 r-4 4 »4 «4 *4
X		.íoťh-^^^^^tnOinr-tfunofflcinnnďicoOHthOri
ο		tnr-^^^vtf^iDoiúHinoininintno.iHiaoHvDini''
<0		Γ4Η(ΝΗΗΟΐΗΗΗΗΗίΝΗΗ»4ΗΗΗ<ΝΠΠΠΡ<ΠΠΗΗ
ο		Π θ' O Ό O Γ* Π Π CJ <S Π CO H O ΙΠ Ό f*· »Λ CO ''f O
ο		ciiíďíuiciniíunrunnooionoininoriOttunoo®
β)		4 4 «4
X		to (Jl o to w in <D W in m X) (D M O Ό Ol o W H 1 »0 Ο’ίΜηΟΟ
ο *		r-4 r4 4 «4 t4 <4 O CO «4 O «4 4 4 O 4 O CM «4 «4 O 4 «4 4 »4 O *“4 CO
Η
		Onor-o® OttirtOioiOOMOirirnninoHiOif-o co oj
Ο *
«*«		co to w O o* o* <0 <0 co co O <o ch co cm «μ· r* τ \o to to o cm co
*4 <		(ΊΜΜΜΜΗΗΗΗΗΗΓΊΜΜι-ΙΗΜΗΗΗΗΗΗΗίΟΓΟΗ
		ΐηΜΠΗΜΜΓΌ®0ι<-Ι®®®^®Ο·ιίΓ1ΗΜΟΙΟιΐηΓΌΟΙ
θ’ * •4		^νΟΦΦΠΠΡ'ΓΐΙ/ΐΦ’ίΦΠΟΙΓΊΓ'Ο ΙΟ «Ο cirCMCOCM<M<hO
<0		nnnnxTirxrxrxriunxjTiuiTirxíxr-iínxírnfvr)·»
Φ α
Λ <χ		rfOODWfcOXHnXJ2200.0CWH3>2XHM mj
~t >. ω Η		I

Průmyslová využitelnost produkty díky snadnému rozpouštění a odbourání v plicích.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

32 až 48 % 10 až 30% 10 až 28% 2 až 20 %
2 až 15% 0ažl2%

0 až 4% 0až8%

1. Způsob přípravy produktů z umělých skelných vláken zahrnující tvorbu jedné nebo více minerálních tavenin a výrobu vláken z jejich směsi nebo z každé z nich, vyznačující se t í m, že viskozita taveniny a rychlost rozpouštění vláken při pH 4.5 jsou určeny pro směs nebo každou kompozici zvlášť, přičemž je vybrána taková kompozice, mající viskozitu při 1400 °C 10 až 70 poise a poskytující vlákna, která vykazují rychlost rozpouštění nejméně 20 nm za den, je-li měřena při pH 4.5 a teplotu slinutí nejméně 800 °C a které zahrnují hmotnostní podíly oxidů;

SiOi

A1₂O₃GaO MgO FeO

Na₂O+K₂O TiO₂

Další prvky a vybrané kompozice se používají přo výrobu umělých skelných vláken.

2. Použití vláken vyrobených z kompozice, která zahrnuje hmotnostní podíly oxidů

SiO₂ 32 až 48%

A1₂O₃ 12 až 30 %

CaO

10 až 28 %

MgO 2 až 20%

FeO 2 až 15%

Na₂O+K₂O

0 až 12 %

TiO₂ 0 až 4 %

Další prvky 0 až 8 % a vykazující viskozitu 10 až 70 poise při 1400 °C, popř. vláken vykazujících rychlost rozpouštění měřenou při pH 4.5 nejméně 20 nm za den a vláken majících slinovací teplotu nejméně 800 °C, jako biologicky akceptovatelná umělá skelná vlákna.
3. Balení obsahující produkty z umělých skelných vláken vyznačující s e vlákna jsou vyrobena z kompozice mající složení (ve formě oxidů) zahrnující t í m, že

SiO₂

AI2O3

CaO

32 až 48% 12 až 30 % 10 až 28 %

MgO

FeO

Na₂O+K₂O

TiO₂

Další prvky

2 až 20 % 2 až 15% 0 až 12 % 0 až 4 %

0 až 8 % a která má viskozitu 10 až 70 poise při teplotě 1400 °C a vlákna mají rychlost rozpouštění při pH
4.5 nejméně 20 nm za den a vlákna mají teplotu slinování nejméně 800 °C.

4. Vynález podle nároků 1 až 3 v y z n a Č u j í c í s e t í m, že obsah A1₂O3 je od 16 do 28 % .
5. Vynález podle nároků laž4 vyznač u j ící se t í m, že obsah MgO je v rozmezí 5 až 20 %.
6. Vynález podle nároků 1 až 5 v y z n a c u j í c í s e t í m, že obsah železa měřeného jako FeO je do 10%.
7. Vynález podle nároků laž6 vyznačující se tím, že obsah železa ve vláknech měřeného jako FeO je nejméně 5 %, ale nejvýše 10 %.
8. Vynález podle nároků 1 až 7 v y z n a č u j í c í se t í m, že viskozita kompozice při 1400 °C je nejméně 12 poise.
9. Vynález podle nároků 1 až 8 v y z n a č u j í c í se t í m, že kompozice má viskozitu při 1400 °C 15 až 40 poise.
10. Vynález podle nároků laž9vyznačující se tím, že rychlost rozpouštění při pH

7.5 je nižší než 15 nm za den.
11. Vynález podle nároků 1 až 10 v y z na č u j í c í se t í m, že vlákna mají teplotu slinutí nejméně 1000 °C.
12. Vynález podle nároků 1 až 11 v y z na č u j í c í se t í m, že obsah AI2O3 je 18 až 30 %, SÍO2+AI2O3 je 60 až 75 %, FeO je 2 až 12 %, Na₂O+K₂O je 0 až 7 %, TiO₂ je 0 až 4 % a další prvky jsou v rozmezí 0 až 8 %.
13. Vynález podle nároků 1 až 12 v y z n a ě u j í c í s e t í m, že kompozice zajišťuje teplotu tání 1240 až 1340 °C.
14. Vynález podle nároků 1 až 13 vyznačující se t í m, že obsah A1₂O₃ je nižší než 19 %.
15. Produkt zahrnující umělá skelná vlákna vyznačující se t í m, že jsou vyrobena z kompozice mající složení (ve formě oxidů) zahrnující

SÍO₂ 32 až 48% A12O3 12 až 30% CaO 10 až 28 % MgO 2 až 20 % FeO 2 až 15% Na₂O+K₂O 6 až 12 % TiO₂ 0 až 4 % Další prvky 0 až 8 %

a kompozice má viskožitu 10 až 70 poise při teplotě 1400 °C a vlákna vykazují rychlost rozpouštění při pH 4.5 nejméně 20 nm za den a vlákna mají slinovací teplotu nejméně 800 °C.
16. Produkt podle nároku 15 v y z n a č u j í e í se t í m, že obsah MgO je nejméně 5% a nejvíce 20 %.
17. Produkt podle nároků 15 nebo 16 v y z n a ě u j í c í se tím, že obsah železa měřený jako FeO je v rozmezí 5 až 20 %.
18. Produkt podle nároků 15ažl7vyznačující se tím, že obsah SÍO2 je v rozmezí 32 až 45%.
19. Produkt podle nároků 15 až 17 v y z n a č u j í e í se t í m, že obsah NazO+KjO je v rozmezí 5 až 10 %.