Композиция для минеральной ваты

(51)03 13/06 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ МИНЕРАЛЬНОЙ ВАТЫ(57) 1. Композиция для минеральной ваты, растворимая в физиологической среде, включающая компоненты в следующем соотношении, мас.2 39-55,предпочтительно 40-52 А 2 О 3 16-27,предпочтительно 16-25 0-15,предпочтительно 0-10 2 0-15,предпочтительно 6-12 К 20-15,предпочтительно 3-12 Р 25 0-3,предпочтительно 0-2 е 23 0-15 В 23 0-8,предпочтительно 0-4 2 0-3,при этом содержание (22) составляет 10-17 мас. , предпочтительно 12-17 мас. ,причем при содержании (22), равном 10-13,0 мас. , содержаниесоставляет 0-5 мас. , предпочтительно 0-2 мас. . 2. Композиция по п. 1, отличающаяся тем, что содержит компоненты в следующем соотношении, мас.2 39-55,предпочтительно 40-52 А 2 О 3 16-25,предпочтительно 17-22 0-15,предпочтительно 0-10 2 0-15,предпочтительно 6-12 К 20-15,предпочтительно 6-12 Р 25 0-3,предпочтительно 0-2 е 23 0-15 В 23 0-8,предпочтительно 0-4 2 0-3,7616 1 2005.12.30 при этом содержание (22) составляет 13-17 мас. . 3. Композиция по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что содержание (22) составляет 13,0-15,0 мас. , предпочтительно 13,3-14,5 мас. . 4. Композиция по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что содержание е 2 О 3 составляет 0-5 мас. , предпочтительно 0-3 мас. , особенно предпочтительно 0,5-2,5 мас. . 5. Композиция по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что содержание 23 составляет 5-15 мас. , предпочтительно 5-8 мас. . 6. Композиция по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что массовое отношение компонентов (22)/А 123 составляет не менее 0,5. 7. Композиция по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что массовое отношение компонентов (22)/А 123 составляет не менее 0,6, предпочтительно не менее 0,7. 8. Композиция по любому из пп. 1-7, отличающаяся тем, что содержаниесоставляет 10-25 мас. , предпочтительно 15-25, и содержаниесоставляет 0-5 мас. ,предпочтительно 0-2 мас. , особенно предпочтительно 0-1 мас. . 9. Композиция по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что содержание СаО составляет 5-15 мас. , предпочтительно 5-10 мас. , и содержаниесоставляет 510 мас. . 10. Композиция по любому из пп. 1-9, отличающаяся тем, что имеет скорость растворения, по крайней мере, 30 нг/см 2 в час, измеренную при рН 4,5. Настоящее изобретение относится к области искусственных минеральных ват. Оно касается, в частности, минеральных ват, предназначенных для изготовления материалов,обеспечивающих термо- и/или звукоизоляцию, или субстратов для выращивания без почвы. Изобретение, в частности, относится к минеральным ватам типа каменной ваты, то есть химические составы этих ват предусматривают высокую температуру плавления и высокую текучесть при температуре образования волокна в сочетании с высокой температурой стеклования. Обычно этот тип минеральной ваты получают способами так называемого наружного центрифугирования, разновидностью которых, например, является использование каскада центрифуг, куда с помощью неподвижного средства загрузки поступает расплавленный материал, как это описывается, в частности, в патентах -045310 или ЕР-043985. Процесс образования волокна путем так называемого внутреннего центрифугирования, т.е. с использованием центрифуг, вращающихся с высокой скоростью и снабженных высверленными отверстиями, обычно предназначают для получения стеклообразных минеральных волокон ваты типа стекловаты, предопределенно имеющих состав, более обогащенный оксидами щелочных металлов с низким содержанием алюминия, более низкую температуру плавления и более высокую вязкость при температуре волокнообразования,чем каменная вата. Этот способ описан, в частности, в патентах -0189354 и ЕР-0519797. Однако технические растворы в последнее время были усовершенствованы, что позволило приспособить процесс наружного центрифугирования для получения волокнистой каменной ваты, особенно при модифицировании материала составных частей центрифуг и их операционных характеристик. Детализация данного вопроса приведена в патенте 93/02977. Доказано, что это приспособление особенно ценно тем, что позволяет объединить свойства, которые прежде были присущи одному или другому из двух типов волокон - волокон каменной ваты или волокон стекловаты. Таким образом, волокна каменной ваты, полученные наружным центрифугированием, по качеству сопоставимы со стекловатой с более низким содержанием неволокнистого материала, чем волокна каменной ваты, полученные обычным путем. Тем не менее оно сохраняет два основных пре 2 7616 1 2005.12.30 имущества, связанных с его химической природой, а именно, низкую стоимость химических реагентов и способность выдерживать высокую температуру. Поэтому сейчас существуют два возможных пути образования волокон каменной ваты, выбор того или другого зависит от ряда условий, включающих уровень качества, необходимый для применения, и уровень промышленной и экономической осуществимости. В последнее время к этим критериям прибавилась биодеградируемость минеральной ваты, а именно, ее способность быстро растворяться в физиологической среде для предотвращения какого-либо вредного риска, связанного с возможной аккумуляцией мельчайших волокон в организме при вдыхании. Одно решение проблемы выбора состава для минеральной ваты типа каменной ваты,имеющего биорастворимую природу, заключается в использовании высокого содержания алюминия и умеренном содержании щелочей. Такое решение приводит, в частности, к высоким затратам на сырье из-за предпочтения использования бокситов. Объектом настоящего изобретения является улучшение химического состава волокнистых минеральных ват каменного типа, которое в особенности направлено на увеличение их биодеградируемости современно со способностью их к эффективному волокнообразованию методом наружного центрифугирования при сохранении возможности получения этих составов из недорогих исходных материалов. Объектом изобретения является минеральная вата, обладающая способностью растворяться в физиологической среде, причем состав указанной минеральной ваты включает следующие компоненты в следующих количествах, мас.2 39-55,предпочтительно 40-52 23 16-27,-//16-25 0-15,-//0-10 2 0-15,-//6-12 2 0-15,-//3-12 2 (22) 10-17,-//12-17 25 0-3,-//0-2 23 0-15,-//23 0-8,-//0-4 2 0-3,-//и в которомот 0 до 5 , предпочтительно от 0 до 2 при 213,0 . В соответствии с предпочтительным вариантом изобретения минеральная вата содержит следующие компоненты при следующем их содержании, мас.2 39-55,предпочтительно 40-52 23 16-25,-//17-22 0-15,-//0-10 2 0-15,-//6-12 2 0-15,-//6-12 2 (22) 13,0-17,-//25 0-3,-//0-2 23 0-15,-//23 0-8,-//0-4 2 0-3,-//В остальном тексте подразумевается, что любое значение содержания того или иного компонента в композиции, указанное в процентах, означает его содержание в мас. процентах и, согласно изобретению, композиции могут содержать до 2 или 3 соединений,3 7616 1 2005.12.30 которые расцениваются как неанализируемые примеси, как это принято в композициях подобного типа. Подбор компонентов в такой композиции обеспечил целый ряд сочетаемых преимуществ, особенно при варьировании множественных и комплексных функций, присущих некоторым из этих специфических компонентов. Фактически можно показать, что комбинация высокого содержания алюминия, от 16 до 27, предпочтительно более 17 и/или предпочтительно, менее 25 , особенно менее 22 , при суммарном содержании составляющих прядильной массы - кремния и алюминия - от 57 до 75 , предпочтительно более 60 и/или предпочтительно менее 72 , особенно менее 70 , с высоким содержанием щелочей (2 сода и поташ) от 10 до 17 , с содержаниемот 0 до 5 , особенно от 0 до 2 , при 213,0 , позволяет получить композиции стекла с высокой способностью волокнообразования в широком диапазоне температур и получения волокон, биорастворимых при кислых значениях рН. В зависимости от выбора вариантов изобретения содержание щелочей предпочтительно составляет более 12 , особенно предпочтительно более 13 и даже 13,3 , и/или предпочтительно менее 15 , особенно предпочтительно менее 14,5 . Оказывается, данный круг композиций, особенно выгоден, так как смогли установить,что, вопреки общепринятому мнению, вязкость расплавленного стекла не уменьшается в значительной степени при увеличении содержания щелочей. Этот отличительный эффект позволяет увеличить разницу между температурой, соответствующей вязкости при волокнообразовании и температурой плавления в фазе кристаллизации и таким образом значительно улучшить условия волокнообразования, и, в частности, позволяет производить биорастворимое стекловолокно нового типа методом наружного центрифугирования. В соответствии с одним из вариантов изобретения, содержание оксида железа в композициях составляет от 0 до 5 , предпочтительно менее 2,5 . В другом варианте композиции содержание оксида железа от 5 до 12 , предпочтительно от 5 до 8 , что может обусловливать свойство несгораемости получаемых из такой минеральной ваты изделий. Хорошо, когда композиции, согласно данному изобретению, соответствуют следующему соотношению (2 К 2 О)/А 2 О 30,5, предпочтительно (2 К 2 О)/А 2 О 30,6,особенно предпочтительно (2 К 2 О)/А 2 О 30,7, которое, по-видимому, благоприятствует достижению температуры, соответствующей вязкости при волокнообразовании,превышающей температуру плавления. В соответствии с вариантом изобретения композиции, согласно изобретению, предпочтительно содержат известь в количестве от 10 до 25, особенно предпочтительно более 12 , предпочтительно более 15 и/или предпочтительно менее 23 , особенно предпочтительно менее 20 и даже менее 17 , в сочетании с магнезией в количестве от 0 до 5 , предпочтительно менее 2 , особенно предпочтительно менее 1 и/или содержании магнезии более 0,3 , особенно более 0,5 . В соответствии с другим вариантом содержание магнезии составляет от 5 до 10 при содержании извести от 5 до 15 , и предпочтительно от 5 до 10 . Добавление 25, которое является необязательным, в количестве от 0 до 3 , предпочтительно более 0,5 и/или менее 2 может обусловить повышение биорастворимости при нейтральных значениях рН. Композиция может также необязательно содержать оксид бора, который может обеспечить улучшение термальных свойств минеральной ваты, особенно в результате его тенденции снижать ее коэффициент термопроводности радиоактивного компонента, а также увеличение биорастворимости при нейтральных рН. В композицию может быть также (необязательно) включен Т 2, например, в количестве до 3 . Другие оксиды, такие как , , , С 2 О 3 и 2, могут также входить в состав композиции, каждый в количестве примерно 2 . Разница между температурой, соответствующей вязкости, равной 102,6 пауз (деципаскаль, сек), обозначаемой 2,5, и (температурой) плавления фазы кристаллизации, обо 4 7616 1 2005.12.30 значаемой Т, предпочтительно составляет по меньшей мере 10 С. Эта разница,2,5 , называют рабочим диапазоном композиции данного изобретения, т.е. это - температурный диапазон, внутри которого можно производить волокна, наиболее предпочтительно - методом наружного центрифугирования. Эта разница предпочтительно составляет по меньшей мере 20 или 30 С и даже более 50 С, более предпочтительно 100 С. Композиции данного изобретения имеют высокие температуры стеклования, особенно предпочтительно более 600 С. Их температура прокаливания (обозначаемаяпрокаливания) существенно выше 600 С. Как указывалось выше, рассматриваемые виды минеральной ваты имеют приемлемый уровень биорастворимости, особенно при кислых рН. Таким образом, в целом их скорость растворения, в частности, определяемая по окиси кремния, составляет, по меньшей мере,30 и предпочтительно, по меньшей мере, 40 или 50 нг/см 2 в час при определении рН 4,5. Другое очень важное преимущество данного изобретения заключается в возможности использования для получения композиции этих стекловат недорогих исходных материалов. Эти композиции могут, в частности, обеспечивать сплавление минералов горных пород, например, фонолитного типа с носителем на основе щелочноземельных металлов,например известняка или доломита, если необходимо, с железной рудой. Таким путем получают алюминиевый носитель с умеренной стоимостью. Этот тип композиции с высоким содержанием алюминия может быть успешно сплавлен с огненных или электрических печах для стекла. Дальнейшие детали и преимущества будут раскрыты ниже в описании без ограничения объема изобретения его предпочтительными вариантами. Ниже, в таблице 1 приведены химические составы композиций в мас. по пяти примерам. Когда суммарные количества всех компонентов в композиции немного отличаются от 100(в ту или иную сторону), следует иметь в виду, что эта разница по сравнению со 100 соответствует неанализируемому незначительному количеству примесных компонентов и/или является следствием приблизительности вычислений в данной области, произведенных с помощью аналитических методов. Таблица 1 Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Пример 5 2 47,7 42,6 44,4 45,2 45,4 23 18,6 18,1 17,3 17,2 18,1(22)/23 0,71 0,76 0,76 0,81 0,812,5 1293 С 1239 С 1230 С 1248 С 1280 С Т 1260 С 1200 С 1190 С 1160 С 1160 С 2,5 -33 С 39 С 40 С 88 С 120 С прокаливания 622 С 658 С 634 С 631 С 2 2 2 2 Скорость раство 107 нг/см 107 нг/см 230 нг/см 30 нг/см 30 нг/см рения при рН 4,5 в час в час в час в час в час 5 7616 1 2005.12.30 В примерах получали волокна из приведенных композиций методом наружного центрифугирования, особенно предпочтительно технология, описанная в вышеупомянутом патенте 93/02977. Рабочие диапазоны, определяемые как разность- , оцениваются весьма позитивно. Все (примеры) имеют соотношение (2 К 2 О)/А 2 О 3 более 0,7 при высоком содержании алюминия примерно от 17 до 20 при очень высокой сумме содержания(223) и содержании щелочной по меньшей мере 13,0 . Оказалось, что примеры других дополнительных композиций настоящего изобретения(обозначенные как примеры 6-40) являются полезными, они представлены в таблице 2. Во всех примерах отношение (22)/23 более 0,5, предпочтительно более 0,6 и даже более 0,7. Содержание алюминия высокое, от 17 и до более 25 , при совсем высоком значении суммы (223), предпочтительно более 60 . Содержание щелочей в дополнительных композициях предпочтительно между менее 11,5 и более 14 . Следует отметить, что их рабочие диапазоны весьма позитивны, предпочтительно более 50 С, в действительности выше, чем 100 С и даже выше, чем 150 С. Температуры плавления не очень высоки, в частности менее или равны 1200 С и даже 1150 С. Температуры ( 2,5), соответствующие вязкости 102,5 пауз, совместимы с использованием дисков высокотемпературного волокнообразования, особенно при условиях использования, описанных в заявке 93/02977. Предпочтительными композициями являются такие, в которых 2,5 меньше 1350 С,предпочтительно меньше 1300 С. Можно показать, что для композиций, содержащих магнезиюот 0 до 5 , особенно при, по меньшей мере, 0,5 и/или менее чем 2 , или даже менее 1 и содержащих 10-13 щелочей, характерны весьма удовлетворительные величины физических свойств, особенно рабочие диапазоны и скорость растворения (в случае примеров прим. 18, 31, 32, 33 и пример 35-40). Следует отметить, что их температуры прокаливания значительно выше 600 С, даже выше 620 С и даже выше 630 С.(22)/232,5 (в С) Т (в С)2,5 -(в С) прокаливания (в С) Скорость растворения при рН 4,5(22)/232,5 (в С) Т (в С)2,5 -(в С) прокаливания (в С) Скорость растворения при рН 4,5(22)/232,5 (в С) Т (в С)2,5 -(в С) прокаливания (в С) Скорость растворения при рН 4,5(22)/232,5 (в С) Т (в С)2,5 -(в С) прокаливания (в С) Скорость растворения при рН 4,5 (в нг/см 2 в час) Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 10