DE4427368C2

DE4427368C2 - Mineralfaserzusammensetzung

Info

Publication number: DE4427368C2
Application number: DE4427368A
Authority: DE
Inventors: Peter Lohe; Wolfgang Dr Holstein; Wolfgang Schwab
Original assignee: Gruenzweig und Hartmann AG
Current assignee: Saint Gobain Isover G+H AG
Priority date: 1994-08-02
Filing date: 1994-08-02
Publication date: 1997-08-28
Anticipated expiration: 2014-08-03
Also published as: ZA954853B; DE4427368A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mineralfaserzu sammensetzung, die biologisch abbaubar ist.

Es sind im Stande der Technik einige Mineralfaser zusammensetzungen beschrieben, von denen angegeben wird, daß sie biologisch abbaubar seien.

Die biologische Abbaubarkeit von Mineralfaser zusammensetzungen ist insofern von großer Bedeutung, weil verschiedene Untersuchungen darauf hinweisen, daß Mineralfasern mit sehr kleinen Durchmessern im Bereich von kleiner 3 µm im Verdacht stehen, kanzero gen zu sein, biologisch abbaubare Mineralfasern solcher Dimensionen aber keine Kanzerogenität zeigen.

Die Mineralfaserzusammensetzungen müssen jedoch auch eine gute Verarbeitbarkeit nach bekannten Verfahren zu Herstellungen von Mineralwolle mit kleinem Durch messer, insbesondere nach dem Düsenblasverfahren, aufweisen. Dies bedeutet insbesondere einen ausrei chenden Verarbeitungsbereich von beispielsweise 80°C und geeignete Viskosität der Glasschmelze.

Ferner sind auch die mechanischen und thermischen Eigenschaften der Mineralfasern bzw. der daraus her gestellten Produkte von ausschlaggebender Bedeutung. Mineralfasern werden beispielsweise in großem Umfang zu Dämmzwecken eingesetzt. Insbesondere für die Ver wendung im Industriesektor ist eine ausreichende Temperaturbeständigkeit der Mineralfasern notwendig.

In der FR 2 690 438 sind biologisch abbaubare Mineralfa serzusammensetzungen beschrieben, die einen hohen Gehalt an Siliciumdioxid aufweisen. Die in der EP 0 459 897 A1 beschriebenen Mineralfaserzusammensetzungen zeichnen sich hingegen durch einen besonders hohen Gehalt an Aluminiumoxid aus. In der WO 92/09536 erfordern die Mineralfaser zusammensetzungen einen Gehalt an Phosphoroxid, während jene in der WO 90/02713 beschriebenen wiederum einen hohen Gehalt an Aluminiumoxid aufweisen. Schließlich zeichnen sich die in der EP 0 009 418 A2 beschriebenen biologisch abbaubaren Glasfaserzusammensetzungen ebenfalls durch einen hohen Gehalt an Aluminiumoxid aus. Gegenüber diesem Stand der Technik war es wünschenswert, biologisch abbaubare Glasfaserzusammensetzungen zu schaffen, die sich insbe sondere durch hohe Gehalte an Alkalioxiden und Erdalkali oxiden auszeichnen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer neuen Mineralfaserzusammensetzung, die sich durch biolo gische Abbaubarkeit auszeichnet, die gute Temperatur beständigkeit aufweist und sich gut verarbeiten läßt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese Aufgabe durch eine Mineralfaserzusammensetzung gelöst werden kann, die im wesentlichen aus Silicium dioxid und Erdalkalioxiden besteht, und ferner als Schmelzbeschleuniger Natrium- und/oder Kaliumoxid und zur Erhöhung der Temperaturbeständigkeit einen merk lichen Anteil an Aluminiumoxid enthält.

Es hat sich gezeigt, daß solche Mineralfaserzusam mensetzungen die Kombination der notwendigen Eigen schaften, nämlich biologische Abbaubarkeit, ausrei chende Temperaturbeständigkeit für Dämmobjekte in der Industrie sowie gute Verarbeitbarkeit bei der Herstellung der Mineralwolle als solche und der Produkte erfüllen. Dies beinhaltet gleichzeitig, daß die obere Entglasungstemperatur der Schmelze bei vorzugsweise unter 1300°C liegt.

Gegenstand der Erfindung ist eine Mineralfaserzusam mensetzung, die biologisch abbaubar ist, die ge kennzeichnet ist durch folgende Bestandteile in Ge wichtsprozent:

SiO₂
40 bis weniger als 52
Al₂O₃	mehr als 2 bis weniger als 4
CaO	mehr als 25 bis 45
MgO	5 bis 15
Na₂O	3 bis 12
K₂O	0 bis 10
Na₂O + K₂O	3 bis 15
TiO₂, Fe₂O₃, @	BaO, MnO	0 bis 5.

Die erfindungsgemäßen Mineralfaserzusammensetzungen sind insbesondere nach dem Düsenblasverfahren gut verziehbar, das heißt man erhält eine feine, perlenarme Mineralwolle.

Die Mineralfasern erreichen eine hohe Temperatur beständigkeit von mindestens 730°C.

Die Mineralfasern zeigen eine gute biologische Abbaubarkeit.

Der Zusatz von Natrium- und/oder Kaliumoxid bewirkt eine Schmelzpunkterniedrigung und dadurch eine bessere Verarbeitbarkeit im Schmelzprozeß. Ferner können bei einer natriumhaltigen Mineralwolle zusammensetzung vorteilhaft bis zu 35% Altglasscher ben eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäßen Mineralfaserzusammensetzungen können vorzugsweise in mit fossilen Brennstoffen, insbesondere Erdgas, befeuerten Schmelzwannen bei Schmelztemperaturen von 1350 bis 1450°C geschmolzen werden. Mit derartigen Schmelzwannen kann eine homogene Schmelze erzeugt werden, was Voraussetzung ist für gleichbleibende Produktqualität. Die Homo genität der Glasschmelze erleichtert auch die Reproduzierbarkeit des Zerfaserungsprozesses und damit der thermischen und mechanischen Produkt eigenschaften. Ferner führt die gleichbleibende chemische Zusammensetzung der so erzeugten Mineral wolle zu einer kontrollierbaren biologischen Abbaubarkeit.

Insbesondere der Zusatz von Aluminiumoxid erhöht die Temperaturbeständigkeit der Mineralwolle.

Vorzugsweise weisen die erfindungsgemäßen Mineral faserzusammensetzungen folgende Bestandteile in Gewichtsprozent auf:

SiO₂
40 bis weniger als 52
Al₂O₃	mehr als 2 bis weniger als 4
CaO	mehr als 25 bis 40
MgO	8 bis 15
Na₂O	3 bis 8
K₂O	2 bis 10
Na₂O + K₂O	5 bis 10
TiO₂, Fe₂O₃, BaO, MnO	0 bis 3.

Bezüglich der Alkalioxide wird ein Bereich von 5 bis 8 Gewichtsprozent besonders bevorzugt. Aluminiumoxid ist vorzugsweise in einem Bereich zwischen 3 und weniger als 4 Gewichtsprozent zugegen.

Zur Beurteilung der biologischen Abbaubarkeit wurde die Standardgrießprobe der Deutschen Glasgesell schaft herangezogen. Dies ist eine einfach durch führbare Methode und gibt ein hinreichendes Maß für die biologische Abbaubarkeit. Die Methode ist beschrieben in L. Springer, "Laboratoriumsbuch für die Glasindustrie", 3. Aufl. 1950, Halle/S: W. Knapp Verlag.

Das Temperaturverhalten der Mineralfasern wurde mit der sogenannten "Schwedischen Methode" ermittelt. Bei dieser Methode wird ein Silitrohrofen mit liegendem, beidseitig offenem Arbeitsrohr mit einer Länge von 350 mm und einem Innendurchmesser von 27 mm verwendet. Im Ofenzentrum ist ein keramisches Auflageplättchen mit 30 × 20 × 3 mm³ zum Aufstellen des Prüfkörpers. Der Prüfkörper hat Abmessungen von 12 × 12 × 12 mm³ oder 12 mm ⌀ × 12 mm Höhe. Die Roh dichte beträgt im Normalfall 100 kg/m³. Die Tempe ratursteigerung beträgt 5 K/min. Die Ermittlung der Prüfkörperhöhenänderung erfolgt laufend mit einer Ableseoptik.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher beschrieben.

Beispiel 1

Es wurde eine Mineralwolle mit folgender Zusammen setzung in Gewichtsprozent produziert:

SiO₂
51
Al₂O₃	3
Fe₂O₃	0,3
CaO	31
MgO	10
Na₂O	5
K₂O	0,1.

Diese Zusammensetzung konnte nach dem Düsenblas verfahren bei einer Verziehtemperatur zwischen 1300 und 1400°C zu Mineralfasern mit einem mittleren Durchmesser von 2,0 bis 10 µm gut zerfasert werden.

Eine Untersuchung gemäß der Standardgrießprobe der Deutschen Glasgesellschaft ergab einen Wert von 40 mg/kg und somit einen Wert für hohe biologische Abbaubarkeit.

Die Ermittlung des Temperaturverhaltens gemäß der "Schwedischen Methode" ergab eine Temperaturbestän digkeit bei 5% Höhenminderung von 735°C, was aus dem zugehörigen in der einzigen Zeichnung beispielhaft dargestellten Schaubild deutlich zu erkennen ist.

Beispiel 2

SiO₂
50,4
Al₂O₃	2,5
Fe₂O₃	1,0
CaO	28,3
MgO	10,2
Na₂O	3,2
K₂O	0,5
BaO	3,2

Diese Zusammensetzung konnte nach dem Düsenblas verfahren bei einer Verziehtemperatur zwischen 1300 und 1400°C Mineralfasern mit einem mittleren Durchmesser von 2,0 bis 10 µm gut verarbeitet werden.

Eine Untersuchung gemäß der Standardgrießprobe der Deutschen Glasgesellschaft ergab hohe biologische Abbaubarkeit.

Beispiel 3

SiO₂
50,0
Al₂O₃	2,8
Fe₂O₃	0,9
CaO	25,6
MgO	9,7
Na₂O	4,9
K₂O	1,0
BaO	4,9

Beispiel 4

SiO₂
51,0
Al₂O₃	2,6
Fe₂O₃	1,1
CaO	27,9
MgO	10,4
Na₂O	3,2
K₂O	0,6
BaO	3,1

Claims

1. Mineralfaserzusammensetzung, die biologisch abbaubar ist, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile in Gewichtsprozent: SiO₂ 40 bis weniger als 52 Al₂O₃ mehr als 2 bis weniger als 4 CaO mehr als 25 bis 45 MgO 5 bis 15 Na₂O 3 bis 12 K₂O 0 bis 10 Na₂O + K₂O 3 bis 15 TiO₂, Fe₂O₃, BaO, MnO 0 bis 5.

2. Mineralfaserzusammensetzung nach Anspruch 1, gekenn zeichnet durch folgende Bestandteile in Gewichts prozent: SiO₂ 40 bis weniger als 52 Al₂O₃ mehr als 2 bis weniger als 4 CaO mehr als 25 bis 40 MgO 8 bis 15 Na₂O 3 bis 8 K₂O 2 bis 10 Na₂O + K₂O 5 bis 10 TiO₂, Fe₂O₃, BaO, MnO 0 bis 3.

3. Mineralfaserzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkalioxide in einer Menge von 5 bis 8 Gewichtsprozent vorliegen.

4. Mineralfaserzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Aluminiumoxid in einem Gehalt zwischen 3 und weniger als 4 Gewichts prozent vorliegt.