專利名稱：礦物纖維組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能生物降解的礦物纖維組合物。
現(xiàn)有技術(shù)描述了一些據(jù)說(shuō)能生物降解的礦物纖維組合物。
礦物纖維組合物的生物降解性是十分重要的，因?yàn)樵S多研究都指出直徑很小，小于3微米的礦物纖維可能是致癌的，而同樣直徑的能生物降解的礦物纖維無(wú)致癌性。
然而，礦物纖維組合物也必須是容易由已知方法，特別是噴射法處理以制備小直徑礦棉。這尤其意味著玻璃熔體一種足夠大的處理范圍，例如80℃和合適的粘度。
而且礦物纖維或由它制成的產(chǎn)品的機(jī)械和熱性能極為重要。例如，礦物纖維常大量用作絕緣目的。特別是用于工業(yè)方面，需要礦物纖維具有足夠的耐熱性。
本發(fā)明主要提供一種新的礦物纖維組合物，其特征是能生物降解，耐熱性好且易于加工。
本發(fā)明主要基于下列發(fā)現(xiàn)礦物纖維組合物主要含有氧化硅、堿土金屬氧化物，也含有氧化鈉和/或氧化鉀作為熔融加速劑和大量氧化鋁來(lái)增加耐熱性，可解決上述問(wèn)題。
已經(jīng)證明，這樣的礦物纖維組合物能完全具備所需的性質(zhì)，即生物降解性，用于工業(yè)絕緣的耐熱性和良好的加工性，以生產(chǎn)礦棉等產(chǎn)品。這同時(shí)意味著熔體的失透性溫度上限優(yōu)選低于1300℃。平均纖維直徑有效10微米或更小，尤其為2.5～5微米。
本發(fā)明的目的是一種能生物降解的礦物纖維組合物，它以下列組成(按重量百分?jǐn)?shù))為特征SiO240～＜52Al2O3＜4CaO ＞25，≤45MgO 5～15BaO 0～7Na2O 2～12K2O0～10Na2O＋K2O 2～15TiO2，F(xiàn)e2O3，MnO 0～5本發(fā)明的礦物纖維組合物尤其可用噴射法拉制，即得到細(xì)粒低渣礦棉。
該礦物纖維耐熱性至少為730℃。
該礦物纖維具有生物降解性。
加入氧化鈉和/或氧化鉀可降低熔點(diǎn)，因而改進(jìn)熔融過(guò)程中的加工性。而且，若礦棉組合物中含有鈉，則將有利于使用最高達(dá)35％的碎廢玻璃。
本發(fā)明的礦物纖維組合物優(yōu)選在由礦物燃料，特別是以天然氣為燃料的熔煉室內(nèi)，于1350～1450℃熔煉。這類熔煉室可生產(chǎn)均勻熔體，這是生產(chǎn)質(zhì)量恒定產(chǎn)品的先決條件。玻璃熔體的均勻性也有助于成纖過(guò)程的重復(fù)性，因而有助于產(chǎn)品的熱性能和機(jī)械性能。而且，這樣生產(chǎn)出的礦棉的恒定化學(xué)組成導(dǎo)致可控的生物降解性。
加入氧化鋁尤其能增加礦棉的耐熱性。
本發(fā)明礦物纖維組合物最好具有下列組成(以重量百分?jǐn)?shù)計(jì))SiO240～51.5Al2O32～＜4CaO 25.5～40MgO 8～15BaO 0～5Na2O 3～8K2O 2～10Na2O＋K2O5～10TiO2，F(xiàn)e2O3，MnO 0～3氧化硅的含量為40～55％(重量)特別優(yōu)選。
關(guān)于堿性氧化物，特別優(yōu)選5～8％(重量)。氧化鋁的含量?jī)?yōu)選3～4％(重量)。
可用于代替氧化鈣或氧化鎂的氧化鋇的含量≤7％(重量)，優(yōu)選≤5％(重量)，特別是0.5～3％(重量)。
氧化鈉含量?jī)?yōu)選＞2％(重量)。
氧化鋁含量為1～2％(重量)，特別是1.5％(重量)也特別優(yōu)選。
鐵的含量?jī)?yōu)選0.5～2.5％(重量)。
為評(píng)估生物降解性，使用德國(guó)玻璃學(xué)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)粉末試驗(yàn)。這種方法容易進(jìn)行，當(dāng)使用模擬生理肺呼吸裝置流體于37℃時(shí)可給生物降解性給出足夠的量度。該方法描述于L.Springer，＂Laboratoriumsbuch fur die Glasindustrie＂，第3版，1950，Halle/SW.Knapp Verlag。
該礦物纖維的溫度行為由“Swedish method”法測(cè)定。此法中使用帶兩端開(kāi)口的水平工作管的碳化硅管式爐，工作管長(zhǎng)350mm，內(nèi)徑27mm。爐中心有小片陶瓷托板(30×20×3mm)用以支持試樣。試樣尺寸為12×12×12mm或12mmφ×12mm高。堆密度通常為100kg/m3。溫升為5K/min。試樣高度的變化由讀數(shù)鏡片連續(xù)測(cè)定。
參考實(shí)例，下面將對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)的描述。
實(shí)例1生產(chǎn)有下列組成(以重量百分?jǐn)?shù)計(jì))的礦棉組合物SiO251Al2O33Fe2O30.3CaO 31MgO 10Na2O 5K2O0.1此組合物可用噴射技術(shù)，在1300～1400℃拉伸溫度下，很好加工成平均直徑為2.0～10微米的礦物纖維。
按德國(guó)玻璃學(xué)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)粉末研究，得到40mg/Kg的值，因而具有高的生物降解性。
由Swedish method法對(duì)溫度行為的測(cè)定，得到在735℃時(shí)耐熱性下降5％，這可從單次拉制舉例所示的相應(yīng)圖上清楚看出。
實(shí)例2生產(chǎn)有下列組成(以重量百分?jǐn)?shù)計(jì))的礦棉組合物SiO246.5Al2O33.5CaO35MgO10Na2O 5此組合物可用噴射技術(shù)，在1300～1400℃拉伸溫度下，很好加工成平均直徑為2.0～10微米的礦物纖維。
接德國(guó)玻璃學(xué)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)粉末研究，得到35mg/Kg的值，因而具有高的生物降解性。
由Swedish method法對(duì)溫度行為的測(cè)定，得到在800℃時(shí)耐熱性下降5％。
本例表明，氧化鋁含量高的玻璃具有優(yōu)良的耐熱性，這本身又是產(chǎn)品耐燃性的標(biāo)準(zhǔn)。
實(shí)例3生產(chǎn)有下列組成(以重量百分?jǐn)?shù)計(jì))的礦棉組合物SiO250Al2O32.8
Fe2O30.9CaO25.6MgO9.7Na2O 4.9K2O 1.0BaO 4.9此組合物可用噴射技術(shù)，在1300～1400℃拉伸溫度下，很好加工成平均直徑為2.5～10微米的礦物纖維。
實(shí)例4生產(chǎn)有下列組成(以重量百分?jǐn)?shù)計(jì))的礦棉組合物SiO251Al2O32.6Fe2O31.1CaO 27.9MgO 10.4Na2O 3.2K2O0.6BaO 3.1此組合物可用噴射技術(shù)，在1300～1400℃拉伸溫度下，很好加工成平均直徑為2.5～10微米的礦物纖維。
實(shí)例5生產(chǎn)有下列組成(以重量百分?jǐn)?shù)計(jì))的礦棉組合物SiO250.9Al2O32.6Fe2O31.1CaO 30MgO 10.4Na2O 2.2K2O 1.6BaO 1.1此組合物可用噴射技術(shù)，在1300～1400℃拉伸溫度下，很好加工成平均直徑為2.5～10微米的礦物纖維。
權(quán)利要求
1.一種能生物降解的礦物纖維組合物，以下列組成(以重量百分?jǐn)?shù)計(jì))為特征SiO240～＜52Al2O3＜4CaO ＞25，≤45MgO 5～15BaO 0～7Na2O2～12K2O 0～10Na2O＋K2O 2～15TiO2，F(xiàn)e2O3，MnO 0～5
2.權(quán)利要求1的礦物纖維組合物，以下列組成(以重量百分?jǐn)?shù)計(jì))為特征SiO240～51.5Al2O32～＜4CaO 25.5～40MgO 8～15BaO 0～5Na2O 3～8K2O 2～10Na2O＋K2O 5～10TiO2，F(xiàn)e2O3，MnO 0～3
3.權(quán)利要求1或2的任何一種礦物纖維組合物，其特征是堿性氧化物的含量為5～8％(重量)。
4.權(quán)利要求1到3的任何一種礦物纖維組合物，其特征是氧化鋁的含量為3～4％(重量)。
5.權(quán)利要求1到4的任何一種礦物纖維組合物，其特征是鐵的含量為0.5～2.5％(重量)。
6.權(quán)利要求1到5的任何一種礦物纖維組合物，其特征是氧化鋇的含量為0.5～4％(重量)。
全文摘要
一種可生物降解的礦物纖維組合物，以下列組成(以重量百分?jǐn)?shù)計(jì))為特征SiO
文檔編號(hào)C03C13/00GK1131411SQ95190720
公開(kāi)日1996年9月18日 申請(qǐng)日期1995年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月2日
發(fā)明者P·洛赫, W·荷爾斯泰因, W·施瓦布 申請(qǐng)人:伊索福圣戈班公司