close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY7615

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 7615
(13) C1
(19)
(46) 2005.12.30
(12)
7
(51) C 03C 13/06
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
СОСТАВ МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ
BY 7615 C1 2005.12.30
(21) Номер заявки: a 20000101
(22) 1999.05.04
(31) 98/05706 (32) 1998.05.06 (33) FR
(85) 2000.02.03
(86) PCT/FR99/01054, 1999.05.04
(87) WO 99/56525, 1999.11.11
(43) 2000.09.30
(71) Заявитель: ИЗОВЕР СЭН-ГОБЭН
(FR)
(72) Авторы: БЕРНАР, Жан-Люк; ЛАФФОН,
Фабрис; ДЕ МЕРЕНГО, Ален (FR)
(73) Патентообладатель: ИЗОВЕР СЭН-ГОБЭН (FR)
(56) DE 1026928, 1958.
WO 97/30002 A1.
EP 0459897 B1, 1995.
FR 2690438 A1, 1993.
(57)
1. Состав минеральной ваты, способной растворяться в физиологической среде, включающий компоненты в следующем соотношении, мас. %:
SiO2
38-52, предпочтительно 40-48
17-23
Al2O3
RO (CaO и/или MgO)
9-26, предпочтительно 12-25
MgO
4-20, предпочтительно 7-16
R2O (Na2O и/или К2О)
2-13
Р2O5
0-5
оксид железа (в пересчете на Fe2O3) от более 1,7 до 9,0, предпочтительно более 2,0
MnO
0-4
В2O3
0-5
TiO2
0-3,
при этом содержание (SiO2 + Al2O3) составляет 56-75 мас. %, предпочтительно 62-72 мас. %,
массовое отношение MgO/CaO составляет не менее 0,8, предпочтительно не менее 1,0 или
не менее 1,15, и массовое отношение R2O/Al2O3 составляет 0,2-0,8.
2. Состав по п. 1, отличающийся тем, что включает оксид железа (в пересчете на
Fe2O3) и Р2O5 в массовом отношении, равном 1-20 при содержании Р2O5 не менее 0,5 мас. %.
3. Состав по п. 1 или 2, отличающийся тем, что включает R2O в количестве более
5 мас. %, предпочтительно 5-12 мас. %.
4. Состав по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что включает MgO и CaO в массовом отношении, равном 1-3.
5. Состав по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что включает Р2O5 в количестве,
по крайней мере, 0,5 мас. % или, по крайней мере, 1,0 мас. %, предпочтительно 1,5-4,0 мас. %.
6. Состав по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что включает MgO в количестве
не более 20 мас. %, предпочтительно не менее 7 мас. %, особенно предпочтительно от 713 мас. % до 14 мас. %.
7. Состав по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что включает СаО в количестве
не более 15 мас. %, предпочтительно не менее 2 мас. %, особенно предпочтительно 514 мас. %.
BY 7615 C1 2005.12.30
8. Состав по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что включает оксид железа (в пересчете на Fe2O3) в количестве, по крайней мере, 4 мас. %, предпочтительно, по крайней
мере, 5 мас. % и предпочтительно 5-9 мас. %.
9. Состав по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что содержание (SiO2 + Al2O3 + P2O5)
составляет, по крайней мере, 60 мас. %, предпочтительно 60-70 мас. %.
10. Состав по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что включает Al2O3 в количестве не менее 18 мас. %, предпочтительно не менее 19 мас. % или 20 мас. %.
11. Состав по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что она имеет скорость растворения, по крайней мере, 30 нг/см2 в час, определяемую при pH 4,5, и скорость растворения, по крайней мере, 30 нг/см2 в час, определяемую при pH 7,5.
12. Состав по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что она имеет скорость растворения, по крайней мере, 30 нг/см2 в час, определяемую при pH 4,5, и скорость растворения, по крайней мере, 30 нг/см2 в час, определяемую при pH 6,9.
13. Состав по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что она имеет скорость растворения, по крайней мере, 60 нг/см2 в час, определяемую при pH 4,5, и/или скорость растворения, по крайней мере, 40 нг/см2 в час, определяемую при pH 7,5, и/или скорость
растворения, по крайней мере, 40 нг/см2 в час, определяемую при pH 6,9.
Настоящее изобретение относится к области искусственной минеральной ваты. В особенности оно относится к минеральной вате, предназначенной для производства термои/или звукоизоляционных материалов или субстратов для гидропонных культур.
Более конкретно, оно относится к минеральной вате типа минеральной силикатной
шерсти или базальтовой шерсти, то есть химические составы которых предполагают высокую температуру расплава и высокую текучесть при температуре их волокнообразования.
Обычно этот тип минеральной ваты получают путем превращения в волокнистую
массу с помощью способов так называемого "внешнего" центрифугирования, например,
типа таких, где используется каскад центрифуговых барабанов, снабжаемых расплавленным материалом за счет устройства статической подачи, как описывается, в частности, в
европейских патентах 0465310 или 0439385.
Способ волокнообразования путем так называемого "внутреннего" центрифугирования,
то есть при использовании центрифуг, вращающихся с высокой скоростью и перфорированных, с другой стороны, обычно предназначается для получения волокнистой минеральной ваты типа стекловаты, в основном имеющей состав, более обогащенный оксидами щелочных металлов, более низкую температуру расплава и более высокую вязкость
при температуре волокнообразования, чем минеральная силикатная шерсть или базальтовая шерсть. Этот способ, например, описывается в европейских патентах 0189354 или
0519797.
Однако недавно найдены технические решения, которые делают возможным способ
"внутреннего" центрифугирования приспособить для получения путем волокнообразования минеральной силикатной шерсти или базальтовой шерсти, главным образом путем
модификации состава материала, центрифугирование которого осуществляют, и рабочих
параметров способа. Для получения более подробных сведений на этот предмет можно
сослаться в особенности на международную заявку на патент 93/12977. Оказывается, что
это приспособление является особенно полезным в том, что оно позволяет комбинировать
свойства, которые до сих пор были неприсущи ни одному из двух типов ваты - минеральной силикатной шерсти или стекловаты. Таким образом, минеральная силикатная шерсть,
получаемая путем "внутреннего" центрифугирования, сравнима по качеству с таковым
стекловаты, которая имеет более низкое содержание не превращенной в волокна массы,
чем таковое обычно получаемой минеральной силикатной шерсти. Однако она сохраняет
2
BY 7615 C1 2005.12.30
оба главных аспекта, связанных с ее химической природой, а именно низкую стоимость
химикалиев и очень высокую огнестойкость.
Следовательно, существуют два возможных пути получения волокнообразующей минеральной силикатной или базальтовой шерсти, причем выбор того или другого из них
зависит от некоторого числа критериев, включающих требуемый уровень качества с учетом предназначаемого применения и осуществимость этого пути с промышленной и экономической точек зрения.
К этим критериям в последние годы добавился критерий биоразрушаемости минеральной ваты, а именно ее способности быстро растворяться в физиологической среде, с
целью предотвращения всякого потенциального патогенного риска, связанного с возможной аккумуляцией тончайших волокон в организме путем вдыхания.
Предметом изобретения, следовательно, является улучшение химического состава
минеральной ваты минерального силикатного или базальтового типа, причем под улучшением понимают главным образом повышение ее биоразрушаемости и/или согласование
биоразрушаемости со способностью к волокнообразованию путем "внутреннего" центрифугирования (однако, не исключая другие способы волокнообразования).
Предметом настоящего изобретения является способная растворяться в физиологической среде минеральная вата, которая включает нижеуказанные компоненты в следующем
количестве в массовых процентах:
SiO2
38-52, предпочтительно 40-48
Al2O3
17-23
SiO2 + Al2O3
56-75, предпочтительно 62-72
RO (CaO и/или MgO)
9-26, предпочтительно 12-25
MgO
4-20, особенно 7-16
MgO/CaO
≥ 0,8, предпочтительно ≥ 1,0 или > 1,15
R2O (Na2O и/или K2O)
2-13
P2O5
0-5
Fe2O3 (общее железо)
> 1,7-9, предпочтительно > 2
MnO
0-4
B2O3
0-5
TiO2
0-3.
Кроме того, минеральная вата также может предпочтительно включать такие количества Fe2O3 (общее железо) и P2O5, что:
1 ≤ Fe2O3 (общее железо) / P2O5 ≤ 20, когда P2O5 ≥0,5 % (На всем протяжении остальной части текста, под любым процентным содержанием компонента состава нужно понимать содержание в массовых процентах и составы, согласно изобретению, могут включать
вплоть до 2 или 3 % соединений, рассматриваемых как неанализируемые примеси, как известно в случае этого типа семейства составов).
Подбор такого состава позволяет получать целую массу создаваемых преимуществ,
особенно за счет изменения многих сложных ролей, которые выполняет некоторое количество его специфических компонентов.
Таким образом, подразумевается, что состав минеральной ваты является таковым типа
минеральной силикатной шерсти, в котором содержание оксидов щелочных металлов
(R2O), по существу в виде Na2O и/или K2O, умеренное, до 13 %, желательно, меньше, чем
12 %, или даже меньше, чем 10 % или даже 8 %. В то же самое время содержание в нем
оксидов щелочноземельных металлов (RO), по существу в виде CaO и/или MgO, является
относительно высоким, составляющим по крайней мере 9 % и даже больше, по крайней
мере 12 % или даже 16 %. Содержание оксида железа (определяемое в виде Fe2O3, но условно соответствующее общему содержанию железа) установлено на относительно высоком уровне, составляющем по крайней мере 1,7 % и даже больше, по крайней мере 5 %.
Такое содержание, имеющееся в составе, в высшей степени особенно оправдывает себя,
3
BY 7615 C1 2005.12.30
когда состав нужно превращать в волокнистую массу путем "внутреннего" центрифугирования, так как наблюдают, что в этом случае может замедляться скорость коррозии материалов, из которых изготовлена центрифуга. В особенности подобную роль может играть
оксид марганца MnO - это причина, по которой состав может необязательно содержать
несколько процентов MnO.
Кроме того, вязкость при волокнообразовании такого состава может быть достаточно
высокой для "внутреннего" центрифугирования и его можно называть состав "твердой породы", причем это в особенности обусловлено соответствующим содержанием диоксида
кремния и оксида алюминия.
Что касается его биоразрушаемости, уже известно, что, в особенности в составах типа
минеральной силикатной шерсти, некоторые соединения, такие как P2O5, могут значительно повышать ее, в то время как другие оксиды, в противоположность, имеют тенденцию уменьшать ее, по крайней мере при нейтральном значении pH. Например, в этом
отношении можно сделать ссылку на европейский патент 0459897 и международную заявку 93/22251. Однако добавление в большом количестве P2O5, согласно контексту изобретения, не подтверждает, что это в высшей степени полезный подход. Так как это может
проистекать из других соображений, например, с экономической точки зрения (P2O5 происходит из дорогостоящего сырья) и также с технической точки зрения (изменения в количествах P2O5 и особенно оксида алюминия), в составе нежелательным или неизвестным
образом можно вызвать изменение других его свойств. Так, P2O5 присутствует не без оказания влияния на вязкость состава, точно подобно оксиду алюминия. Однако в особенности в случае составов типа минеральной силикатной шерсти, подвергаемых волокнообразованию с помощью "внутреннего" центрифугирования, к которым наиболее предпочтительно относится изобретение, вискозиметрическое поведение состава является
очень решающим и важным критерием, достаточно контролируемым и регулируемым.
Кроме того, некоторые соединения могут быть предпочтительными для некоторых
свойств, но неблагоприятными для достижения высокой степени биоразрушаемости, приблизительно, по-видимому, это случай с железом, которое является предпочтительным,
как указано выше, для продления срока службы центрифуг, но которое имеет тенденцию
уменьшать биоразрушаемость минеральной силикатной шерсти, или случай с оксидом
алюминия, который полезен для регулирования вязкости состава, но не может быть очень
благоприятным с точки зрения биорастворимости, особенно когда проводят оценку с помощью тестов in vitro при нейтральном значении pH.
Следовательно, согласно изобретению, устанавливается наиболее приемлемый компромисс между всеми этими данными, особенно следующим образом: состав может содержать P2O5, но в умеренном количестве, самое большее 5 %, или лучше самое большее
4 %. Он также содержит оксид железа, который является полезным, но по другим причинам, чем биоразрушаемость. Однако состав достигает высокой степени биоразрушаемости
без добавления в избыточном количестве P2O5 (или любого другого специального соединения, рассматриваемого как благоприятствующее биоразрушаемости), другими способами, которые состоят, в частности, в изменении относительной доли MgO по отношению к
CaO. На самом деле, составы типа минеральной силикатной шерсти содержат долю извести CaO, которая больше, чем таковая магнезии MgO. Путем реверсирования этого соотношения, найдено, что высокой степени биоразрушаемости до настоящего времени можно
было достичь только с помощью высоких содержаний P2O5, чтобы можно было "компенсировать" значительные количества оксида алюминия и железа. Следует отметить дополнительное, но не незначительное, преимущество, связанное с низким содержанием Р2О5, а
именно слишком большое количество P2O5 на самом деле имеет тенденцию приводить к
повышению температуры расплава состава, которое явно является неблагоприятным для
волокнообразования путем "внутреннего" центрифугирования.
4
BY 7615 C1 2005.12.30
Другой характерный аспект изобретения относится к сочетанию этого особого соотношения MgO/СаО предпочтительно с высоким содержанием оксида алюминия, так как
оно составляет по крайней мере 17 %. Найдено, что это сочетание позволяет удовлетворять критериям биорастворимости, оцениваемой как в тестах in vitro при нейтральном
значении pH, так и также в тестах in vitro при кислом значении pH, Знание того, какое
значение pH наиболее характеpно в in vivo физиологической среде, особенно таковое в
области легких, в действительности окончательно не уточнено. Высокое содержание оксида алюминия до настоящего времени считается благоприятным для быстрого растворения при кислом значении pH, но слабого/медленного при нейтральном значении pH.
Изобретение позволяет достигать высокой степени биорастворимости, оцениваемой
по крайней мере in vitro, каким бы ни было значение pH, за счет выбора высокого содержания оксида алюминия, однако, путем адаптации содержания оксидов щелочноземельных металлов, чтобы сохранить их полезный эффект при кислом значении pH, без
ухудшения его при нейтральном значении pH.
Следует заметить, что сумма SiO2 + Аl2Oз позволяет в значительной степени контролировать вискозиметрическое поведение составов.
Согласно одному варианту изобретения, составы удовлетворяют соотношению:
R2O/Al2O3 = от 0,2 до 0,8. Содержание оксидов щелочных металлов R2O, то есть по существу Na2O и/или K2O, составляет предпочтительно по крайней мере 5 % и особенно поддерживается в пределах около 12 % (или возможно 13 %).
Что касается содержания оксида (оксидов) железа (общее железо), как указано выше,
то предусматривается предпочтительно содержание по крайней мере 4 %, и даже по крайней мере 5 %, оксидов железа, чтобы предохранять центрифуги, особенно 5-9 %. Кроме
того, оксиды железа могут оказывать благоприятное воздействие на огнестойкость полученной минеральной ваты.
Предпочтительно, составы, согласно изобретению, также удовлетворяют следующему
соотношению, выражаемому в виде отношения в массовых процентах: MgO/СаО = от 1 %
до 3 %. Таким образом, вышеуказанного полезного эффекта достигают без слишком
большого избытка MgO по отношению к CaO, который делает чрезмерно сложным или
дорогостоящим обеспечение этими оксидами в качестве исходных материалов.
Составы, согласно изобретению, предпочтительно содержат P2O5 в количестве, составляющем по крайней мере 0,5 % или по крайней мере 1 % и особенно около 1,5-4 %.
Это умеренное содержание оказывает очень полезное влияние на биоразрушаемость, без
слишком большой экономической невыгодности состава или без оказания слишком большого влияния на температуру расплава.
Согласно другому варианту, содержание P2O5 может быть ниже, особенно от 0 % или,
например, от 0,1 % до 0,5 % или от 0,1 % до 1 %.
Предпочтительное содержание CaO в составе, согласно изобретению, составляет величину меньше, чем или равную 15 %, особенно по крайней мере 2 % и предпочтительно
5-14 %.
Параллельно, предпочтительное содержание MgO в составе составляет меньше, чем
или равно 20 % и предпочтительно по крайней мере 7 %, предпочтительно находится в
пределах 5-14 %.
Следует принимать во внимание, отдельно от необязательного P2O5, что два соединения, которые оказывают огромное влияние на вязкость в процессе волокнообразования
состава, представляют собой диоксид кремния и оксид алюминия. Таким образом, можно
выбирать содержание по крайней мере 60 % (SiO2 + Al2O3 + P2O5), чтобы гарантировать
достаточно высокую вязкость для волокнообразования путем "внутреннего" центрифугирования, особенно в пределах значений от 60 % до 70 % и в особенности по крайней мере
61-62 %.
5
BY 7615 C1 2005.12.30
Оксидирование состава можно, например, контролировать путем добавления оксида
марганца MnO.
Добавление оксида бора, который остается необязательным компонентом, может способствовать улучшению термоизоляционных свойств минеральной ваты, особенно за счет
тенденции снижать коэффициент теплопроводности в ее радиационном компоненте. Необязательно состав также может содержать TiO2 в качестве примеси или целенаправленно
добавляемый, например, в количестве вплоть до 2 %.
Согласно предпочтительному, не ограничивающему объема охраны изобретения, варианту, содержание оксида алюминия в составах, согласно изобретению, составляет по
крайней мере 18 %, особенно по крайней мере 19 % или по крайней мере 20 %.
Разница Tlog2,5 - Tliq составляет предпочтительно 10 °С, предпочтительно по крайней
мере 20 или 30 °С. Эта разница определяет "рабочий диапазон" составов, согласно изобретению, то есть температурные пределы, в которых эти составы могут быть подвергнуты
волокнообразованию, предпочтительнее всего путем "внутреннего" центрифугирования.
Температура, при которой составы имеют вязкость η (в пуазах), такая, что log η = 2,5, обозначается как Тlog2,5, а температура ликвидуса обозначается как Tliq.
Такая минеральная вата, как указанная выше, имеет удовлетворительную степень биорастворимости, включает ли способ оценки использование нейтрального или слегка основного значения pH или кислого значения pH.
Таким образом, минеральная вата, согласно настоящему изобретению, обычно имеет
скорость растворения по крайней мере 30, и предпочтительно по крайней мере 40 или
50 нг/см2 в час, определяемую при pH = 4,5, и по крайней мере 30, предпочтительно по
крайней мере 40 или 50 нг/см2 в час, определяемую при pH = 7,5.
Вообще, такая минеральная вата имеет скорость растворения по крайней мере 30 и
предпочтительно по крайней мере 40 или по крайней мере 50 нг/см2 в час, определяемую
при pH = 4,5, и скорость растворения по крайней мере 30 и предпочтительно по крайней
мере 40 или по крайней мере 50 нг/см2 в час, определяемую при pH = 6,9.
Вообще, она также имеет скорость растворения по крайней мере 60 и особенно по
крайней мере 80 нг/см2 в час, определяемую при pH = 4,5, и/или скорость растворения по
крайней мере 40 и особенно по крайней мере 60 нг/см2 в час, определяемую при pH = 6,9,
и/или скорость растворения по крайней мере 40 и особенно по крайней мере 60 нг/см2 в
час, определяемую при pH = 7,5.
Минеральную вату большей частью используют для производства термо- и/или звукоизоляционных продуктов или субстратов для гидропонных культур. Предметом изобретения также является любой продукт, включающий, по крайней мере частично,
вышеуказанную, минеральную вату.
Дальнейшие подробности и полезные характеристики следуют из нижеприводимого
описания предпочтительных вариантов, не ограничивающих объема охраны изобретения.
В нижеприводимой таблице 1 представлены химические составы, в виде массовых
процентов, в семи примерах.
Если сумма всех содержаний всех соединений слегка меньше или слегка больше, чем
100 %, то следует понимать, что различие по отношению к 100 % соответствует незначительным (неанализируемым) примесям/соединениям и/или оно обусловлено только допустимым приближением в используемых в этой области аналитических методах.
Составы, согласно этим примерам, подвергают волокнообразованию путем "внутреннего" центрифугирования, особенно согласно инструкции вышеуказанной международной
заявки на патент 93/02977.
Их рабочие диапазоны, определяемые разницей Tlog2,5 - Тliq, достаточно положительные.
6
BY 7615 C1 2005.12.30
Все составы имеют соотношение MgO/СаО больше, чем 1, и очень умеренное (менее
чем 1 %) содержание Р2О5 и содержание оксида железа примерно 7 %, который оказывается полезным в ограничении коррозии центрифуг. Они также имеют высокое содержание
оксида алюминия, составляющее приблизительно 18-20 %, фактически с высокой суммой
(SiO2 + Al2O3), и содержание оксида щелочного металла по крайней мере 5 %.
Биоразрушаемость, особенно определяемая при нейтральном или слегка кислом значении pH (pH = 4,9 или 7,5) или кислом значении pH (4,5), высокая.
Состав согласно примеру 7, который содержит более чем 0,5 % Р2O5, удовлетворяет
соотношению Fe2О3/Р2О5, от 1 до 20, в этом случае равному 12,5, в соответствии с предпочтительным вариантом изобретения.
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
Na2O
K2O
B2Q5
P2O5
TiO2
MnO
Сумма
CaO + MgO (RO)
Na2O + K2O (R2O)
SiO2 + Al2O3 + P2O5
MgO/CaO
R2O/Al2O3
Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 Пример 6 Пример 7
42,7
45,8
42,1
44,9
42,4
48,0
42,7
0,0
20,3
18,1
20,7
23,8
19,0
20,0
7,5
7,5
7,6
7,7
7,0
7,0
7,5
10,0
10,5
6,1
5,5
5,0
6,0
10,0
12,5
11,8
13,7
11,4
7,0
7,0
12,5
5,0
5
11,3
7,1
8,0
8,08
5,0
0,5
0,5
0,6
0,9
5,0
5,0
0,5
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0,02
0,04
0
0
0,6
1,8
0
0,6
1,9
1,8
1,2
0
0
0,02
0,04
0
0
100
100
100,1
100,1
100
100
100
22,5
22,3
19,8
16,9
12,0
13,0
22,5
5,5
5,5
11,9
8
13,0
13,0
5,5
63
66,1
60,2
65,6
66,2
67,00
63,6
1,25
1,12
2,25
2,04
1,40
1,17
1,25
4,09
4,05
1,66
2,11
0,92
1
4,09
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
158 Кб
Теги
by7615, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа