Минеральное волокно

1 Настоящее изобретение относится к минеральным волокнам. Минеральные волокна, получаемые путем плавления и центрифугирования минерального сырья, такого как скальные, шлаковые и подобные минералы, широко используются для производства матов и защитных покрытий на основе минеральных волокон, в особенности для тепло- и звукоизолирующих целей в строительной промышленности. Следовательно, такого рода мат должен, прежде всего, обладать хорошими изолирующими свойствами в отношении тепла и звука. В дополнение к этому, выгодно,чтобы мат обладал хорошей прочностью и эластичностью, а также хорошей термостойкостью. Но, в первую очередь, производственным экономическим причинам также важно, чтобы минеральный расплав имел бы выгодную для производства техническую структуру, например,хорошую способность к волокнообразованию. На рынке доступен широкий ассортимент изолирующей продукции, при этом данная продукция не только обладает различными теплоизолирующими свойствами, но также и различной степенью термостойкости. Термостойкая продукция на основе минеральных волокон обозначает продукцию, которая может выдерживать воздействие повышенных температур в течение длительных периодов времени без изменения формы или размеров в какой - либо значительной степени. Такая продукция также,следовательно, привлекательна и с точки зрения предупреждения возникновения пожара. Обычно используемое стекловолокно имеет термостойкость вплоть до приблизительно 550 С, в то время как термостойкость обычно используемой асбестовой ваты лучше, вплоть до приблизительно 700 С. Однако, существует интерес к продукции с еще более высокой термостойкостью, вплоть до 1100 - 1200 С, и такая продукция также доступна на рынке. В последнее время повышенное значение приобрели также свойства мата с точки зрения гигиены труда. Таким образом, была инициирована работа по развитию волокон, которые имели бы повышенную растворимость в биологических жидкостях для того, чтобы можно было гарантировать, что волокна, которые при длительных работах с минеральной ватой впитываются в тело без транспортирования из него, исчезали бы в результате растворения в жидкости тела. Такие растворимые волокна описываются,например, в ЕР - патенте 558548. Данные волокна характеризуются, как и в общем случае волокна асбестовой ваты, повышенным содержанием оксида кальция по отношению к содержанию оксида магния в нем вследствие того,что в общем случае оксид магния рассматривается как оказывающий нежелательное повышающее действие, а оксид кальция - желательное понижающее действие на температуру ликвидуса расплава. 2 Одной целью настоящего изобретения является модифицирование растворимых волокон,например, такого типа, что был описан в упомянутом ЕР - патенте для того, чтобы сделать такие волокна более термостойкими. Целью настоящего изобретения также является обеспечение того, чтобы производство волокон могло бы происходить экономически выгодным способом, при сохранении или улучшении свойств стекла у расплава и при уменьшенном риске преждевременного затвердевания и с хорошим выходом волокон хорошего качества, например,более длинных волокон с сохранением диаметра волокна и волокон с хорошей прочностью. Такие волокна, в свою очередь, будут образовывать волокнистый мат с улучшенной жесткостью, эластичностью и теплостойкостью. Упомянутые выше преимущества достигаются при использовании минерального волокна, соответствующего настоящему изобретению, которое в противоположность волокнам,соответствующим ЕР - патенту 558548, характеризуется увеличенным содержанием оксида магния по отношению к содержанию оксида кальция. Удивительно, но было показано, что в соответствии с настоящим изобретением вышеупомянутые выгодные характеристики, как в отношении производства волокна, так и в отношении получаемых волокон и изготавливаемой из них продукции, достигаются за счет использования фосфорсодержащего волокна с обращенным соотношением СаО/МgО. Таким образом, настоящее изобретение касается минерального волокна со следующим составом в мас.%:Fе 2O3 1-8 1-6 Р 2O5 Остальное 0-3 где массовое соотношение СаО/МgО 1, а сумма СаО + МgО = 3038 маc.%. Использованное выше обозначение "остальное" для компонентов охватывает такие необязательные компоненты, в особенности загрязнения, которые не имеют существенного значения в отношении свойств изготовленного волокна, такие, как Ti, Zr, Cr, Mn и тому подобное, при этом каждый индивидуальный прочий компонент предпочтительно присутствует в количестве, не превышающем 1 маc.%. В настоящем описании обозначение Fе 2 О 3 также обозначает двухвалентное железо FeO. В соответствии с предпочтительным вариантом реализации настоящего изобретения минеральное волокно имеет по существу следующий состав в маc.%: где массовое соотношение СаО/МgО 1. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления состав волокна содержит МgО и СаО в таких количествах, что массовое соотношение СаО/МgО превышает 0,7, предпочтительно 0,7-0,9. В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом реализации сумма МgО + СаО = 30-37 маc.%, предпочтительно 32-35 маc.%. В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом реализации настоящее изобретение касается минерального волокна, которое содержит 18-20 маc.% МgО, в особенности 18-19 мас.% МgО и 15-16 маc.% СаО. Один пример такого волокна имеет состав, куда по существу входят в маc.%:Fе 2 О 3 Р 2O5 2-4 Остальное 0-2 В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения минеральное волокно содержит по существу в маc.%:P2O5 1-6 Остальное 0-2 где массовое соотношение СаО/МgО 1, а сумма СаО + МgО 30. В соответствии с еще одним вариантом осуществления настоящего изобретения предпочтительное минеральное волокно содержит по существу в маc.%: 53-56 где CaO + МgО 30. В соответствии с настоящим изобретением было обнаружено, что при использовании в композиции увеличенного содержания оксида железа можно увеличить температуру использования волокнистой продукции даже до значений вплоть до 1000 С и выше. Композиция, соответствующая настоящему изобретению, получается обычным способом в результате смешивания и плавления подходящего сырья. Таким сырьем, например, являются минералы на основе оливина - серпентина талька, фаялит, кимберлит, перидотит, кварц,кварцевый песок, диатомит, волластонит, апатит или синтетический фосфат, цемент, известь,шлак с низким содержанием алюминия и тому подобное. Композиция, соответствующая настоящему изобретению, может быть использована для изготовления волокон обычным способом, например, путем каскадного центрифугирования получаемого расплава. Сырье может быть использовано либо как таковое, измельченное и отсортированное по подходящим размерам кусков или частиц, или в виде легкоизготавливаемых брикетов с подходящим составом, используемых индивидуально или составляющих часть загрузки. Следующие далее примеры иллюстрируют настоящее изобретение, не ограничивая его. Самодувную вагранку загружают сырьем,выбираемым из сырья, перечисленного ранее, в количествах, подходящих для получения желательного состава волокнистой продукции. Волокна были изготовлены из расплава, получаемого обычным способом путем каскадного центрифугирования, при этом данные волокна были собраны на конвейере с получением рулонного материала из минеральных волокон. В следующей таблице примеры 1-6 относятся к композиции для волокон по изобретению, в то время как примеры обозначаемые Ref.A, Ref. В и Ref. С, представляют собой сравнительные композиции.Ref. А представляет собой композицию на основе асбестовой ваты с обычным соотношением СаО/МgО, но содержащую фосфор, тогда как Ref. В представляет собой композицию на основе асбестовой ваты с "обращенным" соотношением СаО/МgО, также не содержащую фосфор, Ref. С представляет собой композицию на основе асбестовой ваты с обычным соотношением СаО/МgО, которая также содержит и фосфор. Из таблицы видно, что, если соотношение СаО/МgО будет обращено в сравнении с обычно используемым соотношением (Ref. A - Ref. В), температура спекания ваты увеличивается,то есть, увеличивается ее термостойкость. Это увеличение термостойкости позволяет включить в состав фосфор, что создает понижающий эффект для температуры спекания (Ref. А - Ref. С). Добавление фосфора необходимо для увеличения растворимости волокна в биологических жидкостях. В результате обращения соотношения СаО/МgО, в соответствии с настоящим изобретением, для комбинаций 1-6 происходит увеличение термостойкости по сравнению с Ref. С. Различие наблюдается не только в температуре спекания, но также и в температуре, характеризующей максимальную температуру использования. В особенности высокие температуры использования были получены для композиции 1,имеющей высокое содержание железа. Композиции, соответствующие настоящему изобретению, также дают, например, по сравнению с композицией Ref. А, значительно лучший выход волокон и меньшее содержание"королька" вследствие полезного влияния фосфора на получение волокна, в результате действия фосфора, выражающегося в увеличении вязкости расплава. В дополнение к этому, волокнистые композиции, содержащие фосфор, в большей степени растворимы по сравнению с композициями, не содержащими фосфор (сравните 1 и Ref. В). ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Минеральное волокно, отличающееся тем, что оно имеет следующий состав, маc.%:P2O5 1-6 Остальное 0-3 где массовое соотношение СаО/МgО 1, а сумма СаО+МgО=30-38 маc.%. 2. Минеральное волокно по п.1, отличающееся тем, что оно имеет следующий состав,маc.%:Fе 2O3 2-6 Р 2O5 2-5 Остальное 0-3 3. Минеральное волокно по п.1 или 2, отличающееся тем, что композиция содержит МgО и СаО в таких количествах, что соотношение СаО/МgО превышает 0,7, предпочтительно 0,7-0,9. 4. Минеральное волокно по любому одному из пп.1-3, отличающееся тем, что в композиции сумма МgО+СаО=30-37, предпочтительно 32-35 маc.%. 5. Минеральное волокно по любому одному из пп.1-4, отличающееся тем, что оно содержит 18-20 маc.% МgО и 15-16 маc.% CaO. 6. Минеральное волокно по п.5, отличающееся тем, что оно имеет состав, маc.%:Fе 2 О 3 2-4 Р 2O5 2-4 Остальное 0-2 7. Минеральное волокно по п.1, отличающееся тем, что оно имеет состав, маc.%:P2O5 1-6 Остальное 0-2 8. Минеральное волокно по п.7, отличающееся тем, что оно имеет состав, маc.%: