|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] Настоящее изобретение относится к минеральным волокнам, имеющим следующий химический состав, мас.%: SiO 2 - от 30 до 50%; Al 2 O 3 - от 10 до 20%; CaO+MgO - от 20 до 35%; Na 2 O+K 2 O - от 1 до 10%, и отличающимся тем, что упомянутые минеральные волокна имеют полное содержание железа, выраженного как Fe 2 O 3 , от 5 до 15%, и их окислительно-восстановительный коэффициент, который соответствует массовому отношению содержания закисного железа, выраженного как Fe 2 O 3 , и полного содержания железа, выраженного как Fe 2 O 3 , составляет меньше чем 0,6, предпочтительно меньше чем 0,5 и более предпочтительно меньше чем 0,4.
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Настоящее изобретение относится к минеральным волокнам, имеющим следующий химический состав, мас.%: SiO 2 - от 30 до 50%; Al 2 O 3 - от 10 до 20%; CaO+MgO - от 20 до 35%; Na 2 O+K 2 O - от 1 до 10%, и отличающимся тем, что упомянутые минеральные волокна имеют полное содержание железа, выраженного как Fe 2 O 3 , от 5 до 15%, и их окислительно-восстановительный коэффициент, который соответствует массовому отношению содержания закисного железа, выраженного как Fe 2 O 3 , и полного содержания железа, выраженного как Fe 2 O 3 , составляет меньше чем 0,6, предпочтительно меньше чем 0,5 и более предпочтительно меньше чем 0,4.
Евразийское
патентное
ведомство
(21) 201890905 (13) A1
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2018.09.28
(22) Дата подачи заявки 2016.10.06
(51) Int. Cl.
C03C13/06 (2006.01) C03B 37/04 (2006.01) C03B 5/235 (2006.01) D04H1/4218 (2012.01) D01D 1/04 (2006.01)
(54) МИНЕРАЛЬНЫЕ ВОЛОКНА
(31) 1559582
(32) 2015.10.08
(33) FR
(71) (72) (74)
(34) PCT/FR2016/052582
(35) WO 2017/060637 2017.04.13
Заявитель:
СЭН-ГОБЭН ИЗОВЕР (FR)
Изобретатель:
Эллисон Кристофер (FR)
Представитель: Медведев В.Н. (RU)
(57) Настоящее изобретение относится к минеральным волокнам, имеющим следующий химический состав, мас.%: SiO - от 30 до 50%; ЛЬСЬ - от 10 до 20%; CaO+MgO - от 20 до 35%; Na2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
2420-549152ЕА/085 МИНЕРАЛЬНЫЕ ВОЛОКНА
Настоящее изобретение относится к области искусственных минеральных волокон. Более конкретно оно нацелено на минеральные волокна, предназначенные для производства теплоизоляционных и/или звукоизолирующих материалов. Более конкретно оно относится к стекловидным минеральным волокнам.
Для некоторых приложений изоляции минеральные волокна могут оставаться видимыми. Это имеет место, например, для распыляемой ваты, наносимой в форме смеси минеральных волокон и одного или более связующих веществ, используемой в частности для тепло- и звукоизоляции нижних этажей в неотапливаемых помещениях, таких как подземные автомобильные парковки. Для таких приложений общепринято, чтобы минеральные волокна имели слабое и однородное окрашивание для того, чтобы гарантировать эстетические качества распыляемой ваты.
Минеральные волокна шлаковаты, как указывает их название, получаются из сырья, по большей части формируемого из шлаков доменных печей. Следовательно, они содержат мало железа, обычно меньше чем 1%, и большое количество извести. Этот высокий процент шлаков позволяет получать очень слабо окрашенные волокна. Поэтому шлаковата широко используется для приложений, в которых минеральные волокна могут оставаться видимыми, таких как распыляемая вата. Тем не менее, использование большого количества шлаков приводит к увеличению уноса золы и выбросу S0X во время стадии плавления сырья. Этот унос золы нужно предотвращать для того, чтобы гарантировать санитарную и/или экологическую безопасность промышленных выбросов, что приводит к дополнительным производственным затратам.
Кроме того, биорастворимая природа, как и для всех искусственных минеральных волокон, является важным критерием для выбора минеральных волокон, используемых для распыляемой ваты. Минеральные волокна должны быть способны быстро растворяться в физиологической среде для того, чтобы предотвратить любой потенциальный патогенный риск, связанный с возможным накоплением
мельчайших волокон в теле посредством вдыхания.
Улучшение свойств огнестойкости также является важным критерием в контексте тепло- и/или звукоизоляции сооружений, к которой предъявляются все более строгие требования. Известно использование увеличения содержания железа в составах минеральных волокон для улучшения их огнестойкости. Однако при увеличении содержания железа минеральные волокна становятся окрашенными, что нежелательно, в частности для таких приложений, в которых минеральные волокна остаются видимыми.
Настоящее изобретение предлагает улучшить огнестойкость минеральных волокон, которые могут использоваться для формирования продуктов из минеральной ваты, в частности, но не ограничиваясь этим, в приложениях распыляемой ваты, одновременно ограничивая их окрашивание. Заявитель обнаружил, что можно достичь этого компромисса за счет управления степенью окисления-восстановления минеральных волокон. Другой задачей настоящего изобретения является предложить минеральные волокна, имеющие хорошие свойства биорастворимости. Другой задачей настоящего изобретения является минимизация выбросов S0X во время производства минеральных волокон.
Таким образом, настоящее изобретение относится к минеральным волокнам, имеющим химический состав, содержащий следующие компоненты, в мае.%:
Si02 от 30% до 50%
А1203 от 10% до 20%
CaO+MgO от 20% до 35%
Na20+K20 от 1% до 10%
отличающимся тем, что упомянутые минеральные волокна имеют
полное содержание железа, выраженного как Fe2C> 3, от 5% до 15%, и
их окислительно-восстановительный коэффициент, который
соответствует массовому отношению содержания закисного железа, выраженного как Fe2C> 3, и полного содержания железа, выраженного как Fe2C> 3, составляет меньше чем 0, б, предпочтительно меньше чем 0,5, и более предпочтительно меньше чем 0,4.
В настоящем документе содержание выражается в массовых процентах.
Содержание кремнезема (Si02) предпочтительно находится внутри диапазона от 35% до 45%, более конкретно от 38% до 44%.
Содержание глинозема (А120з) предпочтительно находится внутри диапазона от 13% до 17%.
Содержание извести (СаО) предпочтительно находится внутри диапазона от 5%, или даже 10%, 12% или 15% до 25%, или даже 20%, или 18%, в частности от 10% до 20% или от 12% до 18%. Содержание оксида магния (МдО) предпочтительно находится внутри диапазона от 5%, или даже 7%, 7,5% или 8% до 25%, или даже 20%, 15% или 13%, в частности от 5% до 15%, от 7,5% до 15% или от 8% до 13%. Сумма содержаний извести и оксида магния предпочтительно находится внутри диапазона от 25%, или даже 25,5% или 27,5% до 33%, или даже 32% или 31%, в частности от 25,5% до 32% или от 27,5% до 31%.
Предпочтительно содержание оксида бария (ВаО) составляет самое большее 1%, в частности 0,5%, или даже 0,1%. Содержание оксида марганца (МпО) составляет самое большее 1%, в частности оно находится внутри диапазона от 0,05% до 0,5%, или даже от 0,1% до 0,3%. Содержание оксида стронция (SrO) предпочтительно составляет самое большее 1%, или даже 0,5% и даже 0,1% или ноль.
Полное содержание оксидов щелочного металла (Na20+K20) предпочтительно находится внутри диапазона от 2%, или даже 3,5% до б%, или даже 5%. Содержание Na20 предпочтительно составляет самое большее б%, в частности оно находится внутри диапазона от 0,1%, или даже 1% до 5%, или даже 4%. Содержание К20 предпочтительно составляет самое большее б%, в частности оно находится внутри диапазона от 0,1%, или даже 0,5% до 5%, или даже 3%. Минеральная вата предпочтительно не содержит оксидов щелочных металлов, отличающихся от Na20 и К20. Она может тем не менее содержать небольшие количества Li20, иногда присутствующие как примеси в некоторых полевых шпатах.
Оксид титана (Ti02) обеспечивает очень заметное влияние на высоко - и низкотемпературное зародышеобразование шпинелей в стекловидной матрице. Содержание Ti02 предпочтительно находится внутри диапазона от 0,1% до 3%, более конкретно от 0,5% до 2,5%.
Оксид железа (Ге20з) оказывает положительное влияние на
огнестойкость минеральных волокон. Его полное содержание
(выраженное в форме БегОз независимо от того, находится ли железо
в трехвалентной или двухвалентной форме) предпочтительно
составляет по меньшей мере 7%, или даже 8% и/или самое большее
13% или 12%. Окислительно-восстановительный коэффициент, который
соответствует массовому соотношению между содержанием
двухвалентного железа (Fe2+), выраженным как БегОз, и полным
содержанием железа, выраженным как БегОз, предпочтительно
находится внутри диапазона от 0,1% до 0,5%. Массовое отношение
содержания трехвалентного железа (Fe3+), выраженного как БегОз, к
полному содержанию железа, выраженному как БегОз, предпочтительно
составляет больше чем 0,4, в частности больше чем 0,5, или даже
больше чем 0,6. Одно из дополнительных преимуществ низкого
значение окислительно-восстановительного коэффициента
заключается в том, что оно позволяет избежать образования чугуна в варочном резервуаре, что позволяет улучшить условия безопасности и эффективность процесса. Операции по очистке варочного резервуара, необходимые в случае образования чугуна, фактически являются опасными и требуют остановки производства.
Состав минеральной ваты в соответствии с настоящим изобретением может также содержать Р2О5, в частности в диапазоне от 0 до 3%, или даже от 0 до 1,2%, чтобы увеличить биорастворимость при нейтральном значении рН.
Само собой разумеется, что описанные выше различные предпочтительные диапазоны могут свободно комбинироваться друг с другом, и поэтому не все различные комбинации указываются для краткости.
Несколько предпочтительных комбинаций описывается ниже.
В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления минеральные волокна в соответствии с настоящим изобретением имеют химический состав, содержащий следующие компоненты, в мас.%:
Si02 от 35% до 45%
А1203 от 13% до 20%
CaO+MgO от 25% до 33%, предпочтительно от 25,5% до 33% ЫагО+К20 от 1% до б%, предпочтительно от 3,5% до б%
Ti02 от 0,1% до 3%
и отличаются тем, что упомянутые минеральные волокна имеют полное содержание железа, выраженное как Fe2C> 3, от 7% до 13% и значение окислительно-восстановительного коэффициента меньше чем 0,6, предпочтительно меньше чем 0,5, более предпочтительно меньше чем 0,4.
Этот диапазон является особенно предпочтительным, поскольку он охватывает биорастворимые композиции в соответствии с европейской директивой 97/67/ЕС.
В соответствии с одним особенно предпочтительным вариантом осуществления минеральные волокна в соответствии с настоящим изобретением имеют химический состав, содержащий следующие компоненты, в мас.%:
Si02 от 38% до 44%
А1203 от 13% до 17%
CaO+MgO от 25% до 31%, предпочтительно от 25,5% до 31% Na20+K20 от 2% до 6%, предпочтительно от 3,5% до 6% Ti02 от 0,5% до 2,5%
и отличаются тем, что упомянутые минеральные волокна имеют полное содержание железа, выраженное как Fe203, от 8% до 12% и значение окислительно-восстановительного коэффициента меньше чем 0,6, предпочтительно меньше чем 0,5, более предпочтительно меньше чем 0,4.
Другим предметом настоящего изобретения является способ изготовления минеральных волокон в соответствии с настоящим изобретением, содержащий стадию плавления загруженной смеси, имеющей по существу тот же самый химический состав, что и упомянутые минеральные волокна; а затем стадию получения волокон, в частности с помощью внешнего процесса центрифугирования.
Стадия плавления позволяет получать расплавленную ванну из загруженной смеси, содержащей большую часть горной породы, например больше чем 60%, в частности больше чем 7 0% или даже больше чем 80% или больше чем 90%. Горная порода может быть выбрана, например, из базальта, полевого шпата, диабаза, перидотита, пироксенита, апатита, боксита, доломита, железных
руд, известняка, рутила, магнезита, магнетита и брусита в зависимости от желаемого состава.
Загружаемая смесь может содержать меньшую часть шлаков, например меньше чем 40%, в частности меньше чем 30%, или даже меньше чем 20% или меньше чем 10%. Предпочтительно не использовать шлак для того, чтобы избежать выброса нежелательных остаточных газов во время плавления загруженного материала.
Плавление сырья на основе горной породы, используемого для изготовления минеральных волокон, традиционно выполняется в купольных печах, работающих на коксе. Эти условия плавления создают восстановительную среду. Заявитель наблюдал, что, напротив, плавление загруженных смесей на основе горных пород в окислительных условиях (то есть так, чтобы окислительно-восстановительный коэффициент расплавленной ванны был меньше чем 0,6) позволяет получать минеральные волокна, которые являются не сильно окрашенными, несмотря на присутствие относительно большого количества железа в смеси.
Стадия плавления может быть выполнена различными известными способами, в частности путем плавления в печи, работающей на топливе, или с помощью электроплавки.
В электропечи загруженная смесь плавится за счет эффекта Джоуля с использованием электродов, погруженных в расплавленную ванну, без использования каких-либо других средств нагрева, таких как огонь. Электроды могут быть подвешенными так, чтобы они опускались в расплавленную ванну сверху, или могут устанавливаться в боковых стенках печи. Первый вариант обычно является предпочтительным для крупных печей, чтобы как можно лучше распределить нагрев стеклянной ванны. Электроды предпочтительно делаются из молибдена, или даже опционально из оксида олова.
Топливные печи содержат по меньшей мере одну верхнюю или погружную горелку. В печи с верхними горелками пламя располагается над расплавленной ванной и нагревает ее посредством излучения. В печи с погружными горелками пламя создается непосредственно внутри расплавленной ванны, что обеспечивает более эффективный энергообмен. Каждая горелка
снабжается смесью воздух/топливо или кислород/топливо, причем могут использоваться различные виды топлива, такие как природный газ или мазут.
Стадия плавления может также выполнять как пламенное плавление, так и электрическое плавление, например путем использования топливной печи, снабженной также электродами в боковых стенках стороны, используемыми для ускорения плавления загруженной смеси.
Упомянутые выше печи позволяют создавать более или менее
окисляющие условия плавления. Однако в случае необходимости
возможно регулировать окислительно-восстановительный коэффициент
расплавленной ванны. Этот процесс включает в себя непрерывное
плавление загруженной смеси, предпочтительно в печи с погружными
горелками. Печи с погружными горелками, подходящие для
настоящего изобретения, описаны, например, в патентных заявках
W0 2013/186480, WO 2013/132184 и WO 2013/117851, включенных
посредством ссылки в настоящую патентную заявку. Погружные
горелки играют двойную роль - нагревания загруженных материалов
и гомогенизации состава. Сырье может быть перемолото или
измельчено перед тем, как попасть в печь. Однако благодаря
эффективности погружных горелок печь может также питаться
натуральным сырьем с относительно крупным размером частиц. Печь
предпочтительно содержит голые металлические стенки, то есть
стенки, которые не защищены огнеупорами, через которые проходит
система внутренних каналов, в которых циркулирует хладагент,
например вода. В печи этого типа, называемой печью с водяной
рубашкой, твердый слой более или менее расстеклованного
материала формируется на границе между жидкой ванной и
охлаждаемыми стенками, и защищает последние от износа и
окисления. Эта печь предпочтительно содержит два
последовательных резервуара. Первый резервуар, называемый варочным резервуаром, имеет водяную рубашку и входное отверстие для загружаемого материала, множество погружных горелок, которые позволяют нагревать загруженные материалы до тех пор, пока не будет получена жидкая ванна, а также выходное отверстие жидкой ванны. Входное отверстие первого резервуара предпочтительно
снабжается загрузочным устройством, как описано в патентном документе W0 2013/132184. Второй резервуар, называемый нагревательным резервуаром, также имеет водяную рубашку и содержит по меньшей мере одну погружную горелку. Второй резервуар обеспечивает нагревание жидкой ванны при температурах, достаточных для выполнения операций по получению волокон.
Стадия получения волокон предпочтительно выполняется с помощью внешнего центрифугирования с использованием каскада вращающихся колес, снабжаемых расплавленным материалом с помощью дозирующего устройства, как описано, например, в патентных документах ЕР 0465310 или ЕР 0439385, включенных посредством ссылки в настоящую патентную заявку.
Полученные волокна могут быть упакованы свободно или в кипах для приложений выдуваемой ваты или распыляемой ваты. В последнем случае минеральные волокна объединяются со связующим веществом во время их применения. Полученные волокна могут также быть связаны вместе с использованием связующего соединения, распыляемого на их поверхность, перед их получением и формованием в различные продукты из минеральной ваты, такие как рулоны или панели.
Другим предметом настоящего изобретения является термоизолирующий и/или изолирующий продукт, содержащий минеральные волокна в соответствии с настоящим изобретением. Такой продукт может в частности иметь форму готовых к использованию распыляемых смесей. Этот изолирующий продукт может также иметь форму рулонов или панелей. Такой продукт является особенно подходящим, но не ограничиваясь этим, для таких приложений, в которых изолирующий продукт, и более конкретно минеральные волокна, остается видимым. Он может использоваться, например, в сооружениях, в промышленности или в транспортных средствах, в частности на железнодорожном или морском транспорте. В более общем смысле, продукт в соответствии с настоящим изобретением может использоваться для термической или акустической изоляции любых типов сооружений, как для сферы услуг, так и для жилого сектора (многоквартирного или индивидуального). Он может использоваться, например, во внешних
системах изоляции, для изоляции деревянных каркасных домов, в многослойных панелях, в вентиляционных каналах и т.д.
Минеральные волокна в соответствии с настоящим изобретением имеют улучшенную огнестойкость, в частности по сравнению с минеральной ватой, традиционно используемой для приложений распыления, и при этом имеют слабое окрашивание. Кроме того, предпочтительные волокна в соответствии с настоящим изобретением имеют выгодную биорастворимость. И наконец, сокращение количества шлака, или даже отсутствие шлака, используемого для изготовления волокон в соответствии с настоящим изобретением, позволяет значительно уменьшить выбросы S0X при плавлении сырья, что одновременно уменьшает как медицинские и/или экологические риски, так и затраты, связанные с обработкой этих выбросов.
Следующие примеры иллюстрируют настоящее изобретение неограничивающим образом.
Загружаемая смесь на основе базальта, боксита, диабаза, доломита, и не содержащая шлака, плавилась в печи с погружными горелками. Расплавленная ванна использовалась для получения с помощью внешнего центрифугирования минеральных волокон, имеющих химический состав, содержащий следующие компоненты, в мас.%:
Si02 39, 7%
А1203 15, 3%
СаО 17,5%
МдО 10,6%
Fe203 10, 4%
Na20 3, 05%
К20 0, 92%
Ti02 1, 69%
Р203 0, 32%
МпО 0,15%
SrO 0,04%
и имеющих окислительно-восстановительный коэффициент 0,38. Получаемые волокна имеют слабое и однородное окрашивание, а также хорошую огнестойкость.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Минеральные волокна, имеющие химический состав,
содержащий следующие компоненты, в мае.%:
Si02 от 30% до 50% А1203 от 10% до 20% CaO+MgO от 20% до 35% Na20+K20 от 1% до 10%
отличающиеся тем, что упомянутые минеральные волокна имеют
полное содержание железа, выраженного как Fe2C> 3, от 5% до 15%, и
их окислительно-восстановительный коэффициент, который
соответствует массовому отношению между содержанием закисного железа, выраженного как Fe2C> 3, и полным содержанием железа, выраженным как Fe2C> 3, составляет меньше чем 0, б, предпочтительно меньше чем 0,5.
2. Минеральные волокна по п. 1, отличающиеся тем, что они имеют окислительно-восстановительный коэффициент меньше чем 0,4.
3. Минеральные волокна по любому из пп. 1 и 2, отличающиеся тем, что упомянутые минеральные волокна имеют массовое соотношение между содержанием трехвалентного железа, выраженного как Fe203, и полным содержанием железа, выраженным как Fe203, больше чем 0,4, предпочтительно больше чем 0,5, и более предпочтительно больше чем 0,6.
4. Минеральные волокна по любому из пп. 1-3, отличающиеся тем, что они имеют полное содержание железа, выраженного как Fe203, от 7% до 13%, предпочтительно от 8% до 12%.
5. Минеральные волокна по любому из пп. 1-4, отличающиеся тем, что они имеют содержание А120з от 13% до 17%.
6. Минеральные волокна по любому из пп. 1-5, отличающиеся тем, что они имеют содержание CaO+MgO от 25,5% до 35%.
7. Минеральные волокна по любому из пп. 1-6, отличающиеся тем, что они имеют содержание CaO+MgO от 12% до 18%.
8. Минеральные волокна по любому из пп. 1-7, отличающиеся тем, что они имеют содержание Na20+K20 от 3,5% до б%.
9. Минеральные волокна по любому из пп. 1-8, отличающиеся тем, что они имеют содержание СаО от 12% до 18%.
10. Минеральные волокна по любому из пп. 1-9, отличающиеся
тем, что они имеют содержание МдО от 7,5% до 13%.
11. Способ изготовления минеральных волокон по любому из пп. 1-10, включающий стадию плавления загружаемой смеси, имеющей по существу тот же самый химический состав, что и упомянутые минеральные волокна; а затем стадию получения волокон.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что загружаемая смесь не содержит шлака.
13. Способ по любому из пп. 11 и 12, отличающийся тем, что стадию плавления выполняют в печи с погружными горелками.
14. Продукт для термоизоляции и/или звукоизоляции,
содержащий минеральные волокна по любому из пп. 1-10.
По доверенности
|
