close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

PL175273B1

код для вставкиСкачать
RZECZPOSPOLITA
POLSKA
(12) OPIS PATENTOWY (19)PL (11) 175273
(13) B1
(21) Numer zgłoszenia: 301880
(22) Data zgłoszenia:
22.04.1993
(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego:
22.04.1993, PCT/FR93/00393
Urząd Patentowy
Rzeczypospolitej Polskiej
(5 4 )
(30)
Włókno mineralne podatne na rozpuszczanie w środowisku fizjologicznym
Pierwszeństwo:
(43)
Zgłoszenie ogłoszono:
13.06.1994 BUP 12/94
(45)
O udzieleniu patentu ogłoszono:
31.12.1998 WUP 12/98
B1
PL 175273
C03C 3/087
(87) Data i numer publikacji zgłoszenia
międzynarodowego:
11.11.1993, W093/22251,
PCT Gazette nr 27/93
(73)O
Uprawniony z patentu:
Isover Saint-Gobain, Courbevoie, FR
23.04.1992,FR,9204982
(57)
(5 1) IntCl6:
(7 2 )
Twórcy wynalazku:
Wolfgang Holstein, Homberg, DE
Peter Lohe, Mutterstadt, DE
Wolfgang Schwab, Plankstadt, DE
Alain Meringo, Paryż, FR
Sylvie Thelohan, Fontenay-sous-Bois, FR
(74)
Pełnomocnik:
Klonowska Maria, POLSERVICE
1. Włókno mineralne podatne na rozpuszczanie w środowisku fizjologicznym,
zawierające S1O2, Al2O3, CaO, MgO oraz ewentualnie Fe203, Na20, K2O i P2O5,
znamienne tym, że zawiera w procentach wagowych 48 do 67% SiO2 < 4% Al2O3, do
12% Fe2O3 (całkowita zawartość żelaza), 16 do 35% CaO, 1 do 16% MgO, do 6,5%
Na2O + K2O, do 5% P2O5, przy czym zawartość składników w procentach wagowych
jest dla Na2O + P2O5 ≥ 2%, Fe203 + Al2O3 < 12%, CaO + MgO + Fe203 > 23%,
przy założeniu, że kiedy zawartość Fe203 jest > 7 % zawartość Al2O3 jest < 1 % .
Włókno mineralne podatne na rozpuszczanie
w środowisku fizjologicznym
Zastrzeżenia patentowe
1. Włókno mineralne podatne na rozpuszczanie w środowisku fizjologicznym, zawierające SiO 2, Al2O 3, CaO, MgO oraz ewentualnie Fe 2O 3, Na 2O , K2O i P 2O 5, znamienne tym,
że zawiera w procentach wagowych 48 do 67% SiO 2 < 4% Al2O 3, do 1 2 % Fe 20 3 (całkowita
zawartość żelaza), 16 do 35% CaO, 1 do 16% MgO, do 6,5% Na20 + K2O, do 5% P 2O 5,
przy czym zawartość składników w procentach wagowych jest dla Na2O + P 2O 5 ≥ 2%,
Fe 20 3 + Al2O 3 ≤ 12%, CaO + MgO + Fe 2O 3 ≥ 23%, przy założeniu, że kiedy zawartość
Fe 2 0 3 jest ≥ 7% zawartość Al2O 3 jest ≤ 1%.
2. Włókno mineralne według zastrz. 1, znamienne tym, że zawiera poniższe składniki
według następujących przedziałów wagowych: 50 do 6 6 % SiO 2, do 7% Al2O 3, do 1 1 % Fe 2 0 3
(całkowita zawartość żelaza), 16 do 35% CaO, 3 do 16% MgO, 1 do 6 % Na 2O + K2O,
do 5% P 2O 5 przy warunku: CaO + MgO + Fe 2O 3 > 25%.
3. Włókno mineralne według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że zawiera wapno,
tlenek magnezowy oraz tlenki żelaza w takiej ilości, że suma ich zawartości jest większa
od 32%.
4. Włókno mineralne według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że zawartość pięciotlenku fosforu wynosi 1 do 4%.
*
*
*
Niniejszy wynalazek dotyczy dziedziny włókien mineralnych, a w szczególności przedmiotem wynalazku jest włókno mineralne, którego skład jest tak dobrany, że rozpuszcza się
ono w środowisku fizjologicznym.
Izolacja termiczna oraz akustyczna budowli jest często wykonywana przy użyciu
produktów składających się zasadniczo z wełny mineralnej, takiej jak wełna skalista.
Specyficzny układ miejsc, które należy izolować powoduje, że osoby mające założyć
izolację są często zmuszone do przecinania jej na miejscu. Czynności te powodują zrywanie
włókien, co może prowadzić do rozproszenia niektórych włókien w atmosferze. Może się
więc zdarzyć następnie, że będą one przypadkowo wdychane. Użytkownicy są świadomi
takiego ryzyka i życzą sobie, aby przedłożono im zastępcze produkty włókniste, które
rozpuszczałyby się łatwo w żywej tkance, zachowując jednocześnie wymagane właściwości
izolacyjne. Pomiar zdolności rozpuszczania przez organizm ludzki zwykle wykonuje się
poprzez mierzenie szybkości rozpuszczania włókien w roztworze symulującym płyn pozakomórkowy.
Z francuskiego opisu patentowego nr 2 662 687 znane jest włókno szklane o następującym składzie podanym w procentach wagowych: 37 do 55% SiO 2, 7,5 do 15% Al2O 3, 7 do
40% CaO, 4-12% MgO, 0,5 do 7% P 2O 5, 1 do 20% Fe 2 0 3 (wyrażone jako całkowite żelazo),
mniej niż 10% całkowitych N a2O + K 2O + TiO 2 oraz mniej niż 2% zanieczyszczeń.
W opisie tym nie wspomina się o zależności pomiędzy zawartością tlenku glinowego, a
tlenkami żelaza.
Z brytyjskiego opisu patentowego nr 2 220 654 znane jest włókno szklane o
następującym składzie podanym w procentach wagowych: 40 do 65% SiO 2, 4 do 1 1 %
Al2O 3, 6 do 20% Na2O, 5-8% MgO, 6-17% CaO, 4-12% tlenków żelaza i do 7% K 2O.
Włókno to nie wykazuje właściwości rozpuszczania się w środowisku fizjologicznym.
Przedmiotem niniejszego wynalazku jest włókno mineralne, które rozpuszcza się
szybko w tego rodzaju roztworze, zachowując przy tym dobrą wytrzymałość mechaniczną
175 273
3
podczas poddawania działaniu ciepła. Włókno mineralne podatne na rozpuszczanie w
środowisku fizjologicznym zawierające SiO 2, Al2O 3, CaO, MgO oraz ewentualnie Fe2O3,
Na 2O , K 2O i P 2O 5, według wynalazku zawiera w procentach wagowych 48 do 67%
S1O 2, < 4% Al2O 3, do 12% Fe 2 0 3 (całkowita zawartość żelaza), 16 do 35% CaO, 1 do 16%
MgO, do 6,5% Na2O + K2O, do 5% P 2O 5, przy czym zawartość składników w procentach
wagowych jest dla Na2O + P2O 5 ≥ 2%, Fe 2O 3 + Al2O 3 ≤ 12%, CaO + MgO + Fe 20 3 ≥ 23%,
przy założeniu, że kiedy zawartość Fe 2 0 3 jest ≥ 7% zawartość Al2O 3 jest ≤ 1%.
Według niniejszego wynalazku, obecność tlenków zasadowych, w szczególności Na2O
i/lub obecność pięciotlenku fosforu w składzie określonych poprzednio włókien mineralnych, pozwala na zwiększenie ich szybkości rozpuszczania w roztworze symulującym
płyn pozakomórkowy.
Ponadto, bardzo duża zawartość tlenków alkalicznych, w szczególności Na2O, jest
czynnikiem niekorzystnym dla dobrej wytrzymałości mechanicznej włókien mineralnych
według niniejszego wynalazku w przypadku poddawania ich działaniu ciepła.
Z tych względów włókna mineralne zawierają co najmniej 2% (wagowo) Na2O
i/lub pięciotlenku fosforu, a suma tlenków alkalicznych nie przewyższa 6,5% (wagowo).
W korzystnych zakresach, suma tlenków alkalicznych jest zawarta pomiędzy 1 oraz 6%.
Krzem jest składnikiem, który zmniejsza szybkość rozpuszczania włókien. Gdy jego
zawartość wagowa jest wysoka, niezbędne jest zrównoważenie tego negatywnego efektu
przez zwiększenie zawartości składników, które sprzyjają rozpuszczaniu włókien, tak jak na
przykład Ńa20 lub też zmniejszając zawartość glinu i/lub wprowadzając do składu pięciotlenek fosforu. Jednak zwiększanie zawartości tych składników podlega podanemu wyżej
ograniczeniu. Z tego powodu, zawartość SiO 2 nie powinna przewyższać 67%.
Tlenki żelaza, wyrażone wyłącznie w postaci Fe2O3, jak również glin mają wpływ
na szybkość rozpuszczania. Nadmiar jednego i/lub drugiego zmniejsza szybkość rozpuszczania włókien. Znaczna szybkość rozpuszczania może być zachowana, gdy suma
zawartości tych dwóch tlenków zawiera się poniżej 12%, pod warunkiem, że zawartość
glinu nie przewyższa 8%.
Jakkolwiek A l2O3 i tlenki żelaza nie są niezbędnymi składnikami we włóknach
według wynalazku, ich obecność wraz z dodatkiem tlenków ziem alkalicznych polepsza
wytrzymałość mechaniczną włókien.
Zatem włókna mineralne według wynalazku wykazują dobrą wytrzymałość mechaniczną, gdy są poddawane działaniu ciepła w szczególności dzięki temu, że ich kompozycja
zawiera wapno, tlenek magnezowy oraz tlenki żelaza w takich proporcjach, że suma
zawartości tlenków przewyższa 23%, korzystnie 25%.
Korzystnie, włókno według niniejszego wynalazku zawiera poniższe składniki według
następujących proporcji wagowych 50 do 66% S iO2, do 7% A l2O3, do 11% (całkowita
zawartość żelaza), Fe203,16 do 35% CaO, 3 do 16% MgO, 1 do 6% Na20 + K2O, do 5%
P2O5 przy warunku: CaO + MgO + Fe 2 0 3 > 25%.
Ogólnie rzecz biorąc najbardziej korzystnie włókna według niniejszego wynalazku,
odpowiadające któremukolwiek z powyższych określeń zawierają poniżej 4% A l2O3.
Gdy zawartość Fe 20 3 we włóknach według niniejszego wynalazku jest równa lub
wyższa od 7%, zawartość Al2O 3 jest korzystnie równa lub niższa od 1%.
Gdy zawartość Fe 20 3 we włóknach według niniejszego wynalazku jest równa lub
wyższa od 7%, zawartość P2O5 jest korzystnie wyższa od 1%.
Korzystne cechy włókien według niniejszego wynalazku będą mogły być lepiej ocenione po zapoznaniu się z niższym szczegółowym opisem ilustrowanym kilkoma przykładami.
W załączonych tabelach zebrano różne kompozycje włókien mineralnych odpowiadające określeniu włókna według wynalazku, jak również kompozycję podaną tytułem
porównania.
Włókna odpowiadające kompozycjom podanym w tabeli nr 1 otrzymano z aparatu
rozciągowego przez płyn, typu opisanego w patentach USA 3 532 479 oraz 4 961 695
4
175 273
Zakres średnic badanych włókien, odpowiadających przykładom od 1 do 8, jest
taki że 50% spośród nich ma średnicę mniejszą odpowiednio od 2,2μm, 25 μm, 3,1 n m,
3,7 μ m, 3,5μ m, 3,4 μ m, 3,7 μm.
Zdolność tych włókien do rozpuszczania się w środowisku fizjologicznym zmierzono
w następujących warunkach eksperymentalnych: dwieście miligramów włókien umieszczono pomiędzy dwoma perforowanymi dyskami, oddzielonymi przez okrągły pierścień. Te
dwa dyski o średnicy 4,3 cm są przykryte filtrem poliwęglanowym. Układ ten tworzy
komórkę pomiarową, przez którą cyrkuluje roztwór symulujący płyn pozakomórkowy,
którego przepływ jest regulowany przez pompę perystaltyczną. Przepływ ten wynosi 40 ml
dziennie, czas trwania badania wynosi 42 dni. Komórka oraz butelka zawierająca roztwór
trwający są utrzymywane w 37°C. Po przejściu komórki roztwór trwający jest zbierany do
butelek dla późniejszego zanalizowania.
Aby zanalizować, mierzy się ilość kurzu, która przeszła do roztworu. Ciężar krzemu
rozpuszczonego w roztworze odniesiony od ciężaru krzemu zawartego początkowo we
włóknie daje wynik w procentach, który jest dobrym wskaźnikiem zdolności badanego
włókna do ulegania degradacji w środowisku fizjologicznym.
Roztwór trawiący stanowi kompozycję składników o zawartościach wyrażonych w g/litr:
MgCl2 · 6H20
0,212
NaCl
6,415
Na2HP04
0,148
Na2S 0 4 · 2H20
0,179
CaCl2 · 4H20
0,318
NaHCO3
2,703
(winian Na2) · 2H20
0,180
(cytrynian Na 3) · 5,5H20 0,186
mleczan Na
0,175
pirogronian Na
0,172
glicyna
0,118
Ponadto wytrzymałość mechaniczna włókien badanych przy poddawaniu ich działaniu ciepła zmierzono w następujących warunkach: szcześcienna próbka włókien o
gęstości około 100 kg/m3 została umieszczona w piecu rurowym o programowanym
wzroście tem peratury 5 stopni (w skali stustopniowej) na minutę. Osiadanie próbki jest
mierzone optycznie. Tem peratura, w której blok wykazuje osiadanie 10% została
przyjęta jako element oceny wytrzymałości mechanicznej badanych włókien. Różne
wyniki dotyczące rozpuszczania badanych włókien oraz ich wytrzymałości mechanicznej podano, odpowiednio, w tabelach 2 oraz 3.
Kompozycja podana dla porównania odpowiada przykładowi nr 1. Dotyczy to kompozycji klasycznego bazaltu, w którym zawartości tlenków żelaza i glinu są wysokie.
Kompozycja odpowiadająca przykładowi nr 2 odpowiada włóknom według niniejszego
wynalazku, w których duża zawartość krzemu jest kompensowana przez dodanie Na20 . O
ile szybkość rozpuszczania odpowiednich włókien jest znaczna, ich wytrzymałość mechaniczna jest poniżej wytrzymałości mechanicznej w przypadku bazaltu.
W porównaniu do poprzedniego przypadku, włókna, których kompozycja odpowiada
przykładowi nr 3 wykazują lekko ulepszoną wytrzymałość mechaniczną, lecz szybkość
rozpuszczania jest nieco słabsza, prawdopodobnie wskutek zawartości tlenku żelaza. To
zmniejszenie szybkości rozpuszczania jest w znacznym stopniu skompensowane przez
wprowadzenie P2O5, jak to pokazuje przykład nr 4. Ta szybkość rozpuszczania może być
jeszcze znacznie zwiększona przy równoczesnym polepszeniu odporności na temperaturę,
jak to pokazuje przykład nr 5.
Spośród włókien odpowiadających wyłożonemu uprzednio ogólnemu określeniu niniejszego wynalazku, włóknami o właściwym kompromisie między szybkością rozpuszczania i wytrzymałością mechaniczną są takie, w których zawartość SiO2 mieści się w granicach
175 273
5
pomiędzy 52 a 62%, zawartość tlenku magnezowego jest co najmniej równa 3%, a zawartość
tlenków alkalicznych zawiera się pomiędzy 1 a 5%.
Włókna według niniejszego wynalazku, w których zawartość CaO, MgO i Fe 2O 3 jest
taka, że ich suma jest równa lub większa od 32% wykazują temperaturę odpowiadającą
osiadaniu o 10% co najmniej równą temperaturze w przypadku bazaltu.
Kompozycje tych włókien są zilustrowane w przykładach nr 5 oraz 6.
W tabeli 4 zebrano inne kompozycje odpowiadające niniejszemu wynalazkowi. Zdolność tych szkieł do rozpuszczania się w środowisku fizjologicznym zmierzono za pośrednictwem próby wykonanej na szkle kruszonym mechanicznie w następujących warunkach:
* ziarna szkła otrzymane przez kruszenie są przesiewane i frakcja uziamienia zawarta
między 355 a 400 mikrometrów jest zachowana dla próby: Ziarna tak wybrane przemywa
się alkoholem i suszy się w suszarce. Gram tego proszku szklanego umieszcza się w komórce
identycznej do opisanej poprzednio,
* stosowany roztwór nieznacznie różni się od poprzedniego co do zawartości NaCl
oraz CaCl2, które wynoszą odpowiednio 6,6 oraz 0,022 g/litr. Zawiera on nadmiar formaldehydu w ilości 1,08 g/litr,
* przepływ tego roztworu wynosi 300 mililitrów dziennie, a czas trwania próby -2
tygodnie przy pomiarach pośrednich od 1 dnia do 1 tygodnia.
W tabeli 4 przykład nr 1, który służy jako odniesienie jest identyczny z figurującym w
tabeli nr 1.
Pod koniec 1 dnia trawienie szkieł nr 9 do 11 jest dużo wyższe niż w przypadku szkła
odniesienia, lecz wpływ kompozycji nie ujawnia się we wczesnym stadium trawienia.
Pod koniec 1 tygodnia jest już inaczej. Zwiększenie zawartości Fe2O3 wynika prawdopodobnie ze zmniejszenia ilości rozpuszczonego krzemu, jednak nieoczekiwanie to zmniejszenie jest względnie słabe. Przy zawartości 10% Fe2O3 szkło z przykładu 11 jest jeszcze
około 10 razy bardziej rozpuszczalne niż szkło odniesienia.
Na przykładzie szkieł nr 12 oraz 13 widać, że wprowadzenie P 2O 5 oraz niemal
całkowite usunięcie Al2O3pozwolily osiągnąć znaczne szybkości rozpuszczania pomimo
wysokiej zawartości Fe 2O 3 oraz nieobecności tlenków alkalicznych.
Szkła nr 15 do 18 ilustrują warianty pośrednie względem zawartości F e 2 O 3 oraz A l2O3
lecz z zawartością tlenków alkalicznych.
Szkło nr 14 ilustruje kompozycje bez tlenku żelazowego i o znacznej szybkości
rozpuszczania pomimo dużej zawartości Al2O 3.
Spośród włókien według niniejszego wynalazku odpowiadających ogólnemu określeniu wynalazku, kategoria kompozycji korzystnych odpowiada kompozycjom, określonym
przez zawartość pięciotlenku fosforu pomiędzy 1 a 4%.
Szkła według niniejszego wynalazku można przekształcić we włókna za pomocą
znanego aparatu do zewnętrznego odwirowywania, takiego jak opisane np. w patentach
USA 2 663 051, patencie europejskim 0 167 508 lub też patencie francuskim 2 609 708.
Włókna tak otrzymane pozwalają na uzyskanie produktów włóknistych o znakomitej
jakości, nadających się do licznych zastosowań. Jako przykład mogą posłużyć włókna według
niniejszego wynalazku korzystnie stosowane w formie dobrze określonych geometrycznie
płytek, usztywnionych przez spolimeryzowane spoiwo, lub w postaci produktów tabularnych
przeznaczonych do izolowania rurociągów. Włókna według nieniejszego wynalazku można
wykorzystać również w postaci materaców szytych na kartonie lub na siatce metalowej, w
postaci wałka lub też luzem dla wypełnienia.
175 273
6
T a b e 1a nr 1
(Kompozycje wyrażone w procentach wagowych)
Składniki
Przykład
nr 1
Przykład
nr 2
Przykład
nr 3
Przykład
nr 4
Przykład
nr 5
Przykład
nr 6
Przykład
nr 7
Przykład
nr 8
SiO2
46
64,5
61,4
58,1
60,7
61,3
51,2
55,5
Fe2O3
12,5
0,43
6,1
7
1
1
4,5
3
Al2O3
13,4
0,77
0,2
0,2
0,3
0,3
3,5
3
CaO
10,6
19,4
18,6
18,4
28,1
20,85
26
29,6
MgO
9,4
8,5
8,8
9
6,4
14,6
11
6,5
Na2O
3,1
6
4,5
4,5
1,2
0,05
0,3
1,1
K2O
1,4
0,1
0,2
0,1
0,55
0,06
0,4
0,6
P2O5
0,43
0,15
0,1
2,6
2,6
2,6
2,8
0,1
TiO2
2,65
0,1
0,05
0,1
0,12
0,13
0,2
0,5
T a b e l a nr2
(Ilość rozpuszczonego S1O2, wyrażona w procentach)
Czas
trwania
Przykład
nr 1
Przykład
nr 2
Przykład
nr 3
Przykład
nr 4
Przykład
nr 5
Przykład
nr 6
Przykład
nr 7
Przykład
nr 8
42 dni
3,5
27
21,9
33,8
43,2
36,5
24,3
14,2
T a b e l a nr3
Temperatu
ra w°C
Przykład
nr 1
Przykład
nr 2
Przykład
nr 3
Przykład
nr 4
Przykład
nr 5
Przykład
nr 6
Przykład
nr 7
Przykład
nr 8
720
680
690
690
730
750
-
-
T a b e l a nr 4
(Kompozycje wyrażone w procentach wagowych)
Składniki Przykł. Przykł. Przykł. Przykł. Przykł. Przykł. Przykł. Przykł. Przykł. Przykł. Przykł.
nr 11
nr 9
nr 10
nr 12 nr 13
nr 14 nr 15
nr 16
nr 17
nr 1
nr 18
SiO2
46,5
61,4
59,4
57,3
53,8
50,2
61,0
61,3
59,9
60,2
60,6
Fe2O3
12,5
6,1
8,0
10,0
8,0
11,8
0,1
5,0
8,1
1,9
1
Al2O3
13,4
0,2
0,2
0,2
0,1
0,1
6,5
3,9
3,9
6,4
6,4
CaO
10,6
18,6
18,6
18,3
24,9
25,0
21
18,0
16,8
20,2
20,4
MgO
9,4
8,8
9,1
9,3
10,0
9,8
4,0
3,8
3,2
3,9
4
Na2O
3,1
4,5
4,3
4,5
0,02
0,02
4,9
4,8
4,9
2,4
2,8
K2O
1,4
0,2
0,15
0,2
0,05
0,05
0,1
0,1
0,1
1,6
1,9
P2O5
0,43
0,1
0,1
0,1
3,0
3,0
2,4
3,0
3,0
2,9
2,8
TiO2
2,65
0,05
0,1
0,12
0,14
0,14
0,1
0,1
0,1
0,4
0,1
175 273
7
T a b e l a nr 5
(Ilość rozpuszczonego S1O2 wyrażona w procentach)
Czas
Przykł. Przykł. Przykł. Przykł. Przykł. Przykł. Przykł. Przykł. Przykł. Przykł. Przykł.
trawienia nr 1
nr 9
nr 10
nr 11
nr 12 nr 13
nr 14
nr 15
nr 16 nr 17
nr 18
1 dzień
0,015
0,068
0,098
0,075
0,246
0,121
0,218
0,083
-
-
-
1 tydzień
0,065
0,84
0,72
0,62
1,63
0,96
2,55
1,04
0,77
0,99
1,52
2
tygodnie
<0,1
5,43
2,01
-
-
-
175 273
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.
Cena 2,00 zł
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
597 Кб
Теги
pl175273b1
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа