DE19503171A1

DE19503171A1 - Glasfaserzusammensetzungen

Info

Publication number: DE19503171A1
Application number: DE1995103171
Authority: DE
Inventors: Elisabeth Rouyer; Meringo Alain De; Stephane Maugendre; Daniel Sainte-Foi
Original assignee: Gruenzweig und Hartmann AG
Current assignee: Saint Gobain Isover G+H AG
Priority date: 1995-02-01
Filing date: 1995-02-01
Publication date: 1996-08-08

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Glasfaserzusammenset zung, die biologisch abbaubar ist.

Es sind im Stande der Technik einige Glasfaserzusammen setzungen beschrieben, von denen angegeben wird, daß sie biologisch abbaubar sind.

Die biologische Abbaubarkeit von Glasfaserzusammensetzungen ist insofern von großer Bedeutung, weil verschiedene Unter suchungen darauf hinweisen, daß einige Glasfasern mit sehr kleinen Durchmessern im Bereich von kleiner 3 µm kanzerogen sein könnten, biologisch abbaubare Glasfasern solcher Di mensionen aber keine Kanzerogenität zeigen.

Neben der biologischen Abbaubarkeit sind jedoch auch die mechanischen und thermischen Eigenschaften der Glasfasern bzw. der daraus hergestellten Produkte, die Beständigkeit der Glasfasern sowie die Verarbeitbarkeit der Glasfaser zusammensetzung von ausschlaggebender Bedeutung. Glasfasern werden beispielsweise in großem Umfang zu Dämmzwecken ein gesetzt. Für diese Zwecke ist eine ausreichende Feuchtig keitsbeständigkeit erforderlich.

Ferner muß die Glasfaserzusammensetzung eine Verarbeitbar keit nach bekannten Verfahren zur Herstellung von Glasfa sern mit kleinem Durchmesser, wie beispielsweise der Zen trifugaltechnik, insbesondere der Innenzentrifugaltechnik, ermöglichen (diese Technik ist beispielsweise in der US-PS 4 203 745 beschrieben).

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer neuen Glasfa serzusammensetzung, die sich durch biologische Abbaubarkeit auszeichnet, eine gute Stabilität bzw. Resistenz gegen Feuchtigkeit aufweist und sich gut verarbeiten läßt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese Auf gabe durch eine Glasfaserzusammensetzung gelöst werden kann, die im wesentlichen erhebliche Mengen an Erdalkali oxid, Alkalioxid und Boroxid aufweist und die ferner Ba riomxid enthält.

Es hat sich gezeigt, daß eine solche Glasfaserzusammen setzung die Kombination der notwendigen Eigenschaften, näm lich biologische Abbaubarkeit, Resistenz gegen Feuchtigkeit sowie gute Verarbeitbarkeit erfüllt.

Gegenstand der Erfindung ist eine Glasfaserzusammen setzung, die biologisch abbaubar ist, die gekennzeichnet ist durch folgende Bestandteile in Gewichtsprozent:

SiO₂\|45 bis 60
Al₂O₃	0 bis 5
CaO + MgO	10 bis 16
Na₂O + K₂O	14 bis 20
B₂O₃	7 bis 18
P₂O₅	0 bis 4
BaO	1 bis 5
Ti, Zr, Zn, Sr, Li, Fe, Mn-Oxid	0 bis 1,5
diverse	bis 0,5

Die erfindungsgemäßen Glasfaserzusammensetzungen sind mit der Zentrifugaltechnik verarbeitbar. Die erhaltenen Fasern haben gute Beständigkeit gegen Feuchtigkeit. Überraschen derweise zeigen die Glasfaserzusammensetzungen biologische Abbaubarkeit. Der mittlere Faserdurchmesser beträgt vor zugsweise 3 µm oder weniger.

Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäßen Glasfaserzusam mensetzungen folgende Bestandteile in Gewichtsprozent auf:

SiO₂\|53 bis 60
Al₂O₃	0 bis 1,5
CaO + MgO	10 bis 13
Na₂O + K₂O	14 bis 18
B₂O₃	8 bis 14
P₂O₅	0 bis 2,0
BaO	1,5 bis 3
Ti, Zr, Zn, Sr, Li, Fe, Mn-Oxid	0 bis 1,5
diverse	bis 0,5

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weisen die erfindungsgemäßen Glasfaserzusammensetzungen folgende Be standteile in Gewichtsprozent auf:

SiO₂\|46 bis 55
Al₂O₃	1,5 bis 4
CaO + MgO	10 bis 14
Na₂O + K₂O	14 bis 17
B₂O₃	10 bis 17
P₂O₅	0 bis 2,0
BaO	3 bis 5
Ti, Zr, Zn, Sr, Li, Fe, Mn-Oxid	0 bis 1,5
diverse	bis 0,5

Bariumoxid hat einen positiven Einfluß auf die Feuchtig keitsbeständigkeit und wohl auch auf die biologische Abbau barkeit.

Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können bis zu 1,5 Gewichtsprozent Titanoxid, Zirkonoxid, Zinkoxid, Stron tiumoxid, Lithiumoxid, Eisenoxid und/oder Manganoxid ent halten. Mischungen von 2 oder 3 dieser Oxide werden beson ders bevorzugt.

Phosphoroxid ist vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 2 Gewichtsprozent, insbesondere 0,3 bis 1,5 Gewichtsprozent zugegen. Phosphoroxid beeinflußt die biologische Abbaubar keit positiv.

Die Feuchtigkeitsbeständigkeit der erfindungsgemäßen Ver fahren wurde mittels einer Standardmethode, die als "DGG-Methode" bekannt ist, ermittelt. Bei der DGG-Methode werden 10 g feingemahlenes Glas mit einer Korngröße zwischen etwa 360 und 400 µm in 100 ml Wasser beim Siedepunkt 5 Stunden gehalten. Nach schneller Abkühlung des Materials wird die Lösung filtriert und ein bestimmtes Volumen des Filtrats zum Trockenen eingedampft. Das Gewicht des so erhaltenen trockenen Materials erlaubt es, die Menge an im Wasser ge löstem Glas zu berechnen. Die Menge ist in Milligramm per Gramm des untersuchten Glases angegeben.

Die biologische Abbaubarkeit der erfindungsgemäßen Glas zusammensetzungen wurde untersucht, indem 1 g des Glaspul vers, wie bei der DGG-Methode beschrieben, in eine physio logische Lösung der nachstehenden Zusammensetzung mit einem ph-Wert von 7,4 eingebracht wurde:

NaCl
6,78
NH₄Cl	0,535
NaHCO₃	2,268
NaH₂PO₄H₂O	0,166
(Na₃ citrat) 2H₂O	0,059
Glycin	0,450
M₂SO₄	0,049
CaCl₂	0,022

Es wurden dynamische Versuchsbedingungen gewählt, wie sie bei Scholze und Conradt beschrieben sind. Die Fließge schwindigkeit betrug 300 ml/Tag. Die Versuchsdauer betrug 14 Tage. Die Ergebnisse sind als Prozent SiO₂ in der Lö sung × 100 nach 14 Tagen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher beschrieben.

Beispiel 1

Es wurde ein Glas folgender Zusammensetzung in Gewichts prozent erschmolzen:

SiO₂
57,5
Al₂O₃	0,5
CaO	8,0
MgO	3,5
Na₂O	15,8
K₂O	0,2
B₂O₃	12,0
BaO	2,0
diverse	0,5

Diese Glaszusammensetzungen konnten mit der Zentrifugal technik verarbeitet werden.

Mittels der vorstehend beschriebenen DGG-Methode wurde ein Wert von 40 ermittelt.

Die vorstehend beschriebene Untersuchung der biologischen Abbaubarkeit ergab einen Wert von 500.

Beispiel 2

Es wurde ein Glas folgender Zusammensetzung in Gewichts prozent erschmolzen:

SiO₂
56,5
Al₂O₃	0,5
CaO	8,0
MgO	3,5
Na₂O	15,8
K₂O	0,2
B₂O₃	12,0
BaO	2,0
P₂O₅	1,0
diverse	0,5

Die vorstehend beschriebene Untersuchung der biologischen Abbaubarkeit ergab einen Wert von 600.

Beispiel 3

Es wurde ein Glas folgender Zusammensetzung in Gewichts prozent erschmolzen:

SiO₂
51,5
Al₂O₃	2,5
CaO	8,0
MgO	3,5
Na₂O	14,5
K₂O	0,5
B₂O₃	15,5
BaO	3,5
diverse	0,5

Mittels der vorstehend beschriebenen DGG-Methode wurde ein Wert von 20 ermittelt.

Beispiel 4

Es wurde ein Glas folgender Zusammensetzung in Gewichts prozent erschmolzen:

SiO₂
50,5
Al₂O₃	2,5
CaO	8,0
MgO	3,5
Na₂O	14,5
K₂O	0,5
B₂O₃	15,5
BaO	3,5
P₂O₅	1,0
diverse	0,5

Claims

1. Glasfaserzusammensetzung, die biologisch abbaubar ist, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile in Ge wichtsprozent: SiO₂|45 bis 60 Al₂O₃ 0 bis 5 CaO + MgO 10 bis 16 Na₂O + K₂O 14 bis 20 B₂O₃ 7 bis 18 P₂O₅ 0 bis 4 BaO 1 bis 5 Ti-, Zr-, Zn-, Sr-, Li-, Fe-, Mn-Oxid 0 bis 1,5 diverse bis 0,5

2. Glasfaserzusammensetzung nach Anspruch 1, gekennzeich net durch folgende Bestandteile in Gewichtsprozent: SiO₂|53 bis 60 Al₂O₃ 0 bis 1,5 CaO + MgO 10 bis 13 Na₂O + K₂O 14 bis 18 B₂O₃ 8 bis 14 P₂O₅ 0 bis 2,0 BaO 1,5 bis 3 Ti-, Zr-, Zn-, Sr-, Li-, Fe-, Mn-Oxid 0 bis 1,5 diverse bis 0,5

3. Glasfaserzusammensetzung nach Anspruch 1, gekennzeich net durch folgende Bestandteile in Gewichtsprozent: SiO₂|46 bis 55 Al₂O₃ 1,5 bis 4 CaO + MgO 10 bis 14 Na₂O + K₂O 14 bis 17 B₂O₃ 10 bis 17 P₂O₅ 0 bis 2,0 BaO 3 bis 5 Ti-, Zr-, Zn-, Sr-, Li-, Fe-, Mn-Oxid 0 bis 1,5 diverse bis 0,5

4. Glasfaserzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammenset zung bis zu 1,5 Gewichtsprozent Titanoxid, Zirkon oxid, Zinkoxid, Strontiumoxid, Lithiumoxid, Eisenoxid, Manganoxid sowie deren Mischungen enthält.

5. Glasfaserzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung 0,1 bis 2 Gewichtsprozent, insbesondere 0,3 bis 1,5 Gewichtsprozent Phosphoroxid enthält.