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Patent 2248941 Summary

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Claims and Abstract availability

Any discrepancies in the text and image of the Claims and Abstract are due to differing posting times. Text of the Claims and Abstract are posted:

  • At the time the application is open to public inspection;
  • At the time of issue of the patent (grant).
(12) Patent Application: (11) CA 2248941
(54) English Title: COMPOSITION DE LAINE MINERALE ARTIFICIELLE
(54) French Title: ARTIFICIAL MINERAL WOOL COMPOSITION
Status: Deemed Abandoned and Beyond the Period of Reinstatement - Pending Response to Notice of Disregarded Communication
Bibliographic Data
(51) International Patent Classification (IPC):
  • C03C 13/06 (2006.01)
  • C03C 13/00 (2006.01)
(72) Inventors :
  • BERNARD, JEAN-LUC (France)
  • DE MERINGO, ALAIN (France)
  • GARCIA-LOPEZ, ENRIQUE (France)
  • LAFON, FABRICE (France)
  • FURTAK, HANS (Germany)
(73) Owners :
  • ISOVER SAINT-GOBAIN
(71) Applicants :
  • ISOVER SAINT-GOBAIN (France)
(74) Agent: LAVERY, DE BILLY, LLP
(74) Associate agent:
(45) Issued:
(86) PCT Filing Date: 1998-01-13
(87) Open to Public Inspection: 1998-07-16
Examination requested: 2002-10-04
Availability of licence: N/A
Dedicated to the Public: N/A
(25) Language of filing: French

Patent Cooperation Treaty (PCT): Yes
(86) PCT Filing Number: PCT/FR1998/000055
(87) International Publication Number: WO 1998030509
(85) National Entry: 1998-09-09

(30) Application Priority Data:
Application No. Country/Territory Date
97/00259 (France) 1997-01-14

Abstracts

English Abstract

The invention concerns a mineral wool composition capable of dissolving in a physiological medium comprising the constituents listed below in the following weight proportions: CaO + MgO + BaO + Na¿2?O + K¿2?O + B¿2?O¿3? - 2 x Al¿2?O¿3? > 30 %, RO 13.5 to 19.5 %, R¿2?O 14.2 to 23 %, RO/R¿2?O 0.70 to 0.95 %, CaO/MgO > 1.5 %, SiO¿2? 47 to 58.5 %, Al¿2?O¿3 ?0 to 3.5 %, B¿2?O¿3? 5 to 10 %, Fe¿2?O¿3? (total iron ) 0 to 3 %, with RO: the oxides of elements of column 2a of the periodic table, including CaO, MgO, BaO and SrO, R¿2?O: the oxides of column 1a of the periodic table, including Na¿2?O, K¿2?O, Li¿2?O.


French Abstract


L'invention a pour objet une composition de laine minérale susceptible de se
dissoudre dans un milieu physiologique qui comprend les constituants ci-après
selon les pourcentages pondéraux suivants: CaO + MgO + BaO + Na2O + K2O + B2O3
- 2 x Al2O3 > 30 %, RO 13,5 à 19,5 %, R2O 14,2 à 23 %, RO/R2O 0,70 à 0,95,
CaO/MgO > 1,5, SiO2 47 à 58,5 %, Al2O3 0 à 3,5 %, B2O3 5 à 10 %, Fe2O3 (fer
total) 0 à 3 %, avec RO: les oxydes des éléments de la colonne 2a du tableau
périodique, dont CaO, MgO, BaO et SrO, R2O: les oxydes de la colonne 1a du
tableau périodique, dont Na2O, K2O, Li2O.

Claims

Note: Claims are shown in the official language in which they were submitted.


- 15-
REVENDICATIONS
1. Laine minérale susceptible de se dissoudre dans un milieu
physiologique, caractérisée en ce qu'elle comprend les constituants ci-après
selon les pourcentages pondéraux suivants:
(CaO + MgO + BaO + Na2O + K2O + B2O3) - 2 x Al2O3 > 30 %
RO 13,5 à 19,5 %
R2O 14,2 à 23 %
RO/R2O 0,70 à 0,95
CaO/MgO > 1,5
SiO2 47 à 58,5 %
Al2O3 0 à 3,5 %
B2O3 5 à 10 %
Fe2O3 (fer total) 0 à 3 %
avec RO: les oxydes des éléments de la colonne 2a du tableau périodique,
dont CaO, MgO, BaO et SrO
R2O: les oxydes de la colonne la du tableau périodique, dont Na2O,
K2O, Li2O.
2. Laine minérale selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle
comprend les constituants ci-après qui, selon des pourcentages pondéraux
respectent la relation:
(CaO + MgO + BaO + Na2O + K2O + B2O3) - 2 x Al2O3 > 30% et < 40%, de
préférence > 35% et < 40%.
3. Laine minérale selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle
comprend les constituants ci-après, qui, selon des pourcentages pondéraux,
respectent la relation:
(CaO + MgO + BaO + Na2O + K2O + B2O3) - 2 x Al2O3 ~ 40%.
4. Laine minérale selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle
comprend en pourcentage pondéral les constituants suivants:
(CaO + MgO + BaO + Na2O + K2O + B2O3) - 2 x Al2O3 40 à 42 %, notamment
40,2 à 41%.
5. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'elle comprend en pourcentage pondéral les constituants
suivants:

- 16 -
RO 14 à 17 %, notamment entre 15 et 16 %
6. Laine minérale selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en
ce qu'elle comprend en pourcentage pondéral les constituants suivants:
RO 13,5 à 14,5 %
7. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'elle comprend en pourcentage pondéral les constituants
suivants:
R2O 15 à 22%, notamment entre 17 et 21% ou 18 et 20,7%
8. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'elle comprend les constituants RO et R2O dans des
teneurs telles que le rapport de leurs pourcentages pondéraux est:
RO/R2O 0,70 à 0,94, notamment entre 0,75 et 0,85 %.
9. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'elle comprend du CaO et du MgO dans des teneurs
telles que le rapport de leurs pourcentages pondéraux est:
CaO/MgO ~ 1,9, de préférence de 2,2 à 14
10. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'elle comprend en pourcentage pondéral le constituant
suivant:
SiO2 48 à 58,5 %, de préférence 55 à 58,5 %.
11. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'elle comprend en pourcentage pondéral le constituant
suivant:
Al2O3 0,3 à 2,5 %, de préférence 0,5 à 2%.
12. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'elle comprend en pourcentage pondéral le constituant
suivant:
B2O3 5 à 9 %, de préférence 5,2 à 8 % ou 5 à 7%.
13. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'elle comprend en pourcentage pondéral du fer exprimé
en fer total sous forme Fe2O3:
Fe2O3 0,1 à 2%.

- 17 -
14. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu' elle comprend en pourcentage pondéral le constituant
suivant:
BaO 0 à 3%, notamment 0,01 à 2%
15. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'elle comprend en pourcentage pondéral au plus 3% de
chacun des composés suivants: ZnO, TiO2, SrO, Li2O, F, MnO, ZrO2, SO3,
P2O5.
16. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'elle comprend en pourcentage pondéral, en tout, moins
de 5% des composés suivants: ZnO, TiO2, P2O5, SrO, Li2O, F, MnO,
ZrO2,SO3.
17. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'elle comprend les constituants suivants, en
pourcentages pondéraux:
SiO2 55,2 - 58,3 %
Al2O3 0 - 2 %
CaO 10,4 - 14 %
MgO 1 - 5,5 %
Na2O 17 - 20,5 %
K2O 0 - 1,5 %
B2O3 5 - 8 %
Fe2O3 0 - 2 %
18. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'elle est de diamètre moyen compris entre 1 et 10
micromètres.
19. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'elle présente une température de liquidus T liq inférieure à
1150°C, notamment inférieure à 1100°C, de préférence comprise entre 910
et 950°C.
20. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'elle présente un ~ palier de travail ~ d'au moins 30°C,
notamment d'au moins 50°C, de préférence compris entre 50 et 100°C.

- 18 -
21. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'elle présente une température de viscosité minimale de
fibrage T log 2,5 comprise entre 990°C et 1010°C.
22. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'elle est obtenue par centrifugation interne.
23. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'elle présente une résistance hydrolytique évaluée par un
résultat au test de DGG d'au plus 50 mg/g, notamment d'au plus 40 mg/g,
notamment d'environ 20 à 35 mg/g.
24. Laine minérale selon l'une des revendications précédentes,
caractérisée en ce qu'elle est obtenue à partir de matières vitrifiables
comprenant en poids jusqu'à 80% de calcin.
25. Produit d'isolation thermique et/ou acoustique ou substrat de culture
hors-sol comprenant au moins pour partie de la laine minérale selon l'une des
revendications précédentes.

Description

Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.


CA 02248941 1998-09-09
WO 98/30S09 PCT/FR98100055
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COMPOSITION DE LAINE MINERALE ARTIFICIELLE
La présente invention concerne le domaine des laines minérales
artificielles. Elle vise plus précisément les laines minérales destinées à fabriquer
des matériaux d'isolation thermique et/ou acoustique ou des substrats de
culture hors-sol, et notamment celles désignées plus communément sous le
terme de laine de verre ou laine de roche.
Les laines minérales intéressant l'invention sont généralement obtenues
par des procédés de fibrage dits de centrifugation interne, consistant,
schématiquement, à déverser les matières premières vitrifiables, une fois à
l'état fondu, à l'intérieur de centrifugeurs dont la bande périphérique est
percée d'un grand nombre d'orifices, d'où la masse fondue est projetée sous
20 forme de filaments qui se trouvent entraînés et étirés en fibres par un courant
gazeux de température et vitesse élevées à la péripherie des centrifugeurs.
Pour plus de détails sur ce type de technique, on pourra avantageusement se
reporter, par exemple, au brevet EP-B-0 519 797.
Depuis quelques années, il a beaucoup été discuté sur le point de savoir
25 si ce type de laine minérale pouvait être nocif pour la santé, tout au moins
pour la portion de fibres dont la finesse leur permet d'être inhalées
accidentellement. Il a été évoqué le caractère potentiellement pathogène,
notamment cancérigène, d'une accumulation trop importante de fibres dans
l'organisme. C'est la raison pour laquelle nombre d'études ont été faites pour
30 adapter la composition chimique de ces fibres afin qu'elles présentent un
caractère biodégradable, en ce sens qu'elles puissent se dissoudre rapidement
dans le milieu physiologique.

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De nouvelles compositions verrières ont été ainsi mises au point en vue
d'augmenter au mieux ce caractère biodégradable, tout en préservant les
autres propriétés recherchées de ce type de laine minérale, notamment leur
capacité à être fibrées par les techniques de fibrage habituelles, leurs
propriétés mécaniques ou leur tenue en température par exemple. Dans le
domaine des laines minérales obtenues par centrifugation interne, on connaît
déjà ainsi des compositions décrites dans le brevet EP-O 4 12 878, dont la
solubilité en milieu physiologique a été testée in vitro.
Récemment, des études ont été menées en Allemagne en vue de
10 quantifier la biodégradabilité des laines minérales, études qui ont abouti à une
recommandation gouvernementale se basant sur le calcul d'un indice appelé
Kl. Cette recommandation précise que la valeur de cet indice permet de classer
la laine minerale en différentes catégories, notamment une catégorie dite
catégorie 111 correspondant à des laines minérales dont l'indice Kl est supérieur
15 à 30 et inférieur à 40, et une catégorie correspondant à des laines minéralesdont l'indice Kl est d'au moins 40. Dans le premier cas, un indice Kl de 30 à
40 constitue déjà un premier indice de non nocivité des laines, qu'il faut
ensuite confirmer par des tests complémentaires. Dans le second cas, un
indice Kl d'au moins 40 permet de considérer les laines minérales comme non
20 nocives, sans avoir recours à des tests complémentaires. Cet indice Kl fait
intervenir les pourcentages pondéraux en oxydes alcalins Na~O et K~O,
alcalino-terreux CaO, MgO et BaO, en alumine Al2O3 et en oxyde de bore B2O3
de la manière suivante:
Kl = (Na2O+ K2O + CaO + MgO+ BaO+ B;,O~) - 2 x Al,O~
Cette formule très générale autorise un grand nombre de compositions,
selon les teneurs respectives des différents constituants impliqués dans le
calcul de cet indice, et selon la nature et la teneur des constituants
complémentaires de la composition, notamment la silice, majoritaire, ou encore
le fer, etc
Une première sélection de compositions de laine minérale respectant une
valeur d'indice Kl d'au moins 40 a été décrite dans les brevets américains US-
5 523 265, US-5 523 264, compositions où, notamment, le taux d'alumine

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est faible et où, au contraire, le taux d'oxyde de bore utilisé est
significativement élevé, de l'ordre de 15%.
Ce choix n'est pas dénué d'inconvénients, notamment d'ordre
économique, les matières premières porteuses de bore étant parmi les plus
5 coûteuses de l'ensemble des matières vitrifiables usuellement utilisées dans les
compositions de laines minérales.
D'autres compositions de laine minérale respectant une valeur d'indice Kl
supérieure à 40 ont été décrites dans le brevet W0-95132927, compositions
contenant également un taux d'oxyde de bore relativement important, et des
10 teneurs en oxydes alcalino-terreux peu élevées.
L'invention se fixe alors comme but la mise au point de nouvelles
compositions de laine minérale, notamment du type de celle obtenuc par
centrifugation interne, en particulier de la laine de verre, qui présente un
caractère biodégradable, se traduisant notamment par une valeur d 'indlce K I
15 superieur a 30, et même, de préférence d'au moins 40, sans que cette
propriété ne soit obtenue au détriment d'autres propriétés intéressantes,
notamment en termes de fibrabilité, de tenue en température ou de proprietés
mécaniques, tout en prenant en compte, et en limitant au mieux, les couts de
fabricatlon, et notamment ceux liés au choix des matières premières
20 vltrifiables.
L'invention a pour objet une laine minérale de type artificielle susceptible
de se dissoudre en milieu physiologique et qui comprend, en pourcentages
ponderaux, les constituants suivants:
(a) (CaO + MgO + BaO + Na20 + K20 + B203) -2 x Al203 > 30 %
(b) RO 13,5 à 19,5 ~~0
(c) R20 14,2 à 23 %
(d) RO/R20 0,70 à 0,95 %
(e) CaO/MgO > 1,5 %
(f) SiO2 47 à 58,5 %
(g) Al203 0 à 3,5 ~/0
(h) B203 5 à 10 %
(i) Fe203 (fer total exprimé sous cette forme) O à 3 %

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avec RO: les oxydes des éléments de la colonne 2a du tableau
périodique, dont CaO, MgO, BaO et SrO,
R20: les oxydes de la colonne 1 a du tableau périodique, dont
Na20, K20, Li2O
En ce qui concerne la relation (a), qui traduit le calcul de l'indice Kl
précédemment discuté, deux choix peuvent être faits:
~~ soit on sélectionne les pourcentages pondéraux de tous les
composants entrant dans la relation (a) de fason à aboutir à une valeur
supérieure à 30%, mais qui reste inférieure à 40%, par exemple supérieure à
35% et inférieure à 40%, ou supérieure ou égale à 37% et inférieure à 40%.
On a alors défini des compositions de laine minérale que l'on peut classer en
catégorie lll de la recommandation gouvernementale allemande evoquée plus
haut, la ~ validation ~ de leur non nocivité par des tests complémentaires étantéventuellement alors à prévoir,
~ soit on sélectionne les pourcentages pondéraux de ces composants de
fason à aboutir à une valeur supérieure ou égale à 40%, ce qui suffit à prouver
leur non nocivité, toujours d'après cette recommandation gouvernementale.
La formulation générale des compositions selon l'invention est le fruit
d'un compromis très avantageux entre differents paramètres, qui a permis de
conférer à la laine minérale les propriétés voulues sans augmenter
sensiblement les contraintes de fabrication liées à la technique de fibrage
employée ni leur cout de production.
En effet, la condition imposée au départ était le caractère biodégradable
des laines, en suivant la recommandation gouvernementale par la relation (a).
Cette relation (a) pouvant définir un nombre de compositions minérales
énorme, il fallait ensuite étudier au mieux, tout d'abord, la fason la plus
judicieuse dont on pouvait ~ répartir " les teneurs respectives des oxydes
impliqués par cette relation (a) pour obtenir la valeur minimale d'indice Kl d'au
moins 30, et de préférence d'au moins 40, qui était nécessaire.
Le choix s'est porté sur un taux d'oxyde de bore relativement modéré
qui, selon la relation (h), ne dépasse pas 10% pour une raison essentiellement
économique, les matières vitrifiables porteuses de bore étant beaucoup plus
coûteuses que les autres, plus coûteuses encore que des matières vitrifiables

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apportant le sodium par exemple. Il était cependant important de choisir un
taux minimal de 5%, notamment pour deux raisons:
O d'une part, il a une influence positive sur la biodégradabilité de la laine
minérale puisque l'on voit immédiatement de la relation (a), que tout point
supplémentaire d'oxyde de bore, par exemple en diminuant d'autant le taux de
silice ou tout autre constituant n'intervenant pas dans la relation (a), augmente
d'autant la valeur de l'indice Kl,
O d'autre part, sa présence en un taux suffisant permet de conférer à la
laine minérale les propriétés d'isolation thermique que l'on recherchc, en
tendant à abaisser leur conductivité thermique. Il en effet été observé que,
plus particulièrement, la composante radiative de la conductivité thermique de
la laine minérale obtenue diminuait progressivement quand le taux de bore
augmentait dans la gamme de valeurs préconisées par l'invention, avec une
diminution marquée dans la gamme des 5 à 7 ou 8% et qui tend à devenir,
schématiquement, asymptotique vers une valeur minimale au-delà de 7 à 8%:
le gain en terme de propriété d'isolation thermique devenant donc moins
sensible dans la fourchette haute de la gamme proposée.
Enfin, à indice Kl maintenu constant, cette gamme de teneurs modérée
en oxyde de bore combinée à une gamme de teneurs en oxydes alcalino-
terreux RO relativement élevée permet de concilier au mieux réduction de cout
et fibrabilité, se traduisant par des valeurs de viscosité et de température de
liquidus du verre obtenu, lors du fibrage, compatibles avec les techniques de
centrifugation interne.
Le choix d'une teneur en oxydes alcalino-terreux RO comprise, selon la
relation (b), entre 13,5 et 19,5%, permet également de concilier différents
impératifs: cette gamme de valeurs, assez élevée, est très favorable sur le
plan économique, car à indice Kl constant, elle permet de diminuer d'autant les
taux en oxyde de bore et, dans une moindre mesure, en oxyde de sodium. En
outre, il a été observé, de manière assez inattendue, que des teneurs aussi
importantes en RO avaient une influence positive sur la durabilité de la laine
minérale, tout particulièrement en milieu aqueux, se traduisant par une
résistance hydrolytique évaluée par de bons résultats au test dit de DGG.

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On peut souligner, en outre, que l'on aurait pu s'attendre à ce que des
teneurs aussi élevées en oxydes alcalino-terreux conduisent à des valeurs de
température de liquidus très élevées. Or en fait, il s'est avéré qu'avec de telles
teneurs, on pouvait maintenir la température de liquidus à des valeurs
5 permettant un fibrage par centrifugation interne satisfaisant.
Le rapport CaO/MgO selon la relation (e) assez élevé permet d'augmenter
au mieux cette résistance hydrolytique, I'oxyde de calcium jouant vis-à-vis de
cette propriété un rôle très favorable. Il n'est cependant pas inutile de prévoir
également la présence, même en des teneurs bien plus faibles que CaO,
10 d'oxyde de magnésium MgO. En effet, accepter une certaine teneur en MgO
dans la composition des fibres autorise l'utilisation d'un taux important de
calcin dans les matières vitrifiables utilisées, ce qui va évidemment dans le
sens d'une réduction des coûts de production, et notamment concernant les
matières premières. On peut noter à ce propos que l'on comprend ici par calcin
15 du verre recyclé, qui peut être d'origines diverses, notamment qui peut
provenir de fibres de verre, du verre plat ou du verre creux.
En ce qui concerne le taux en oxydes alcalins R2O, comprenant
généralement majoritairement du Na2O, et minoritairement du K~O, défini par
la relation (c), celui-ci joue plutôt pour <~ compléter o les teneurs en oxyde de
20 bore et en oxydes alcalino-terreux CaO, MgO et BaO afin d'atteindre la valeurd'indice Kl de 40. Bien sûr, un taux minimum en alcalins est requis pour jouer
le rôle bien connu de fondant; ce taux d'au moins 14,2% caractérise en fait
souvent la laine dite de verre par rapport à la laine dite de roche. A noter parailleurs que la limite supérieure en oxydes alcalins a été choisie également en
25 fonction de la durabilité visée pour la laine minérale: il a été en effet constaté
que des teneurs excessives en Na2O pouvaient conduire à abaisser assez
significativement, notamment, la résistance hydrolytique de la laine minérale.
Le rapport de la somme des oxydes alcalino-terreux et de la somme des
oxydes alcalins RO/R2O tel que sélectionné dans la relation (d) est avantageux
30 à plusieurs titres: ce rapport est encadré par deux valeurs qui permettent
d'ajuster au mieux la o part ~ des oxydes alcalino-terreux RO par rapport à
celle des oxydes alcalins R2O dans l'indice Kl. La valeur maximale de 0,95 est
importante dans ce sens où elle garantit que les matières vitrifiables pourront

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être aisément fibrées par centrifugation interne: un ratio qui dépasserait ce
seuil tendrait à augmenter dans des conditions trop importantes la température
de liquidus et à trop diminuer le ~< palier de travail >~, qui est en fait la plage de
températures où il est possible de fibrer par centrifugation interne, palier de
5 travail ~T que l'on peut définir conventionnellement par la différence entre la
température Tlog 2,5 à laquelle la masse fondue des matières vitrifiables atteint
une viscosité, en poises, correspondant à log 2,5 et la température de liquidus
Tljq. La valeur minimale de 0,70 peut aussi se justifier à la fois pour des raisons
de coûts et de faisabilité industrielle: c'est un bon compromis en ce sens
10 qu'on conserve un palier de travail suffisant, sans avoir une proportion tropimportante en alcalins par rapport aux alcalino-terreux, ce qui serait pénalisant
en termes de coût de matières premières.
Le taux en alumine Al~03 est, de préférence, selon la relation (y),
cantonné à des valeurs faibles voire nulles, d'abord parce qu'il tend à abaisser15 la valeur de l'indice Kl: plus on augmente le taux d'alumine, plus on doit,
parallèlement, augmenter deux fois plus le taux en oxydes alcalins et/ou en
oxydes aicalino-terreux et/ou en oxyde de bore pour maintenir l'indice Kl
constant. Cela tend, en outre, à diminuer d'autant les taux des autres
constituants non mentionnés dans le calcul de l'indice Kl, et tout
20 particulièrement la silice, ce qui influe directement sur la viscosité des matières
vitrifiables, en tendant à l'abaisser jusqu'à une fluidification telle qu'elle peut
empêcher le fibrage par centrifugation interne. Cependanl, un taux modéré en
alumine n'est pas forcément dénué d'avantages: d'abord, I'alumine peut etre
présente en des taux très faibles, en tant qu'impureté apportée par exemple
25 par la matière première porteuse de silice. En outre, ajouter un peu d'alumine
tend à avoir un effet favorable sur la durabilité de la laine minérale, notamment
sur sa résistance hydrolytique.
Quant au taux de silice, c'est bien sûr un composant essentiel de la laine
minérale, il est ici variable dans une plage de valeurs finalement assez peu
30 élevées, ce qui est notamment dû à la forte teneur, par ailleurs, de la laineminérale en oxydes alcalino-terreux R0 et au choix d'un indice Kl supérieur à
30 et notamment d'au moins 40.

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Avantageusement, I'indice Kl explicité plus haut est choisi, si on souhaite
qu'il soit d'au moins 40, compris entre 40 et 42, notamment entre 40,2 et
41 .
L'invention a sélectionné des domaines préférés de teneurs dans les
5 plages précédemment définies.
Ainsi, de préférence, la somme des teneurs en oxydes alcalino-terreux RO
est ajustée entre 14 et 17% notamment entre 15 et 16%. Une autre gamme
préférée est de 1 3, 5 à 1 4, 5 % .
De même, la somme des teneurs en oxydes alcalins R2O peut être choisie
entre 15 et 22%, notamment entre 17 et 20%. Une gamme préférée est
également la suivante: 17 à 21 %, notamment 18 à 20,7%.
Le rapport RO/R2O est de préférence compris entre 0, 70 et 0, 94
notamment entre 0,75 et 0,85.
Le rapport des teneurs CaO/MgO est de préférence supérieur ou égal à
1,9, notamment compris entre 2,2 et 14 .
Le taux de silice est de préférence compris entre 48 et 58,5%,
notamment 48 et 58%, notamment 55 à 57% ou 55 à 58,5%.
Le taux d'alumine est soit nul ou voisin de zéro, soit compris entre 0,3 et
2,5%, de préférence entre 0,5 et 1,5% ou 0,5 et 2%. Une valeur d'environ
20 2% est avantageuse.
Le taux d'oxyde de bore est de préférence compris entre 5 et 9%,
notamment entre 5,2 et 8% ou 5 à 7%.
Peuvent en outre être inclus dans la composition minérale des
constituants non encore discutés, et notamment le fer. Il peut être absent, ou
25 présent que sous forme de trace en tant qu'impuretés. On peut ainsi en prévoir
un certain taux. Avantageusement, selon la relation ( l ), sa teneur en
pourcentage pondéral de fer exprimé en fer total sous forme Fe2O3, est donc
choisie entre O et 3%, de préférence 0,1 à 2%: sa présence peut notamment
être justifiée par le fait qu'il tend à protéger de la corrosion les assiettes de
30 centrifugation.
Dans la famille des alcalino-terreux, on utilise surtout la chaux CaO et la
magnésie MgO; on peut ne pas utiliser du tout d'autres alcalino-terreux
comme l'oxyde de baryum BaO. On peut cependant prévoir un taux modéré de

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W O 98/30509 PCTrFR98/00055
BaO, notamment compris entre 0 et 3%, par exemple entre 0,01 et 2%. En
effet, sa présence peut faciliter le fibrage.
Les fibres selon l'invention peuvent comprendre différents constituants
minoritaires. Ainsi, elles peuvent comporter chacun des composés suivants
5 dans un pourcentage pondéral d'au plus 3%: ZnO, TiO2, SrO, Li2O, F, MnO,
Zr~2~ SO3, P205. En tout, de préférence, la somme des pourcentages
pondéraux de ces composés reste inférieure à 5%.
De préférence, la laine minérale selon l'invention est de composition
suivante, en pourcentages pondéraux:
SiO2 55,2- 58,3 %
Al2O3 0 - 2 %
CaO 10,4- 14 %
MgO l - 5, 5 %
Na2O 17 - 20,5 %
K2O 0 - 1, 5 %
B2O3 5 - 8 %
Fe2O3 0 - 2 %
Le complément à 100% étant constitué par les taux résiduels en
constituants minoritaires et/ou impuretés.
Avantageusement, la laine minérale selon l'invention présente un
diamètre moyen compris entre l et 10 micromètres, et est notamment du type
de celle utilisée pour fabriquer des produits d'isoiation thermique et/ou
acoustique ou des substrats de culture hors-sol.
Les compositions chimiques telles que définies précédemment sont tout-
à-fait adaptées à une technique de fibrage par centrifugation interne. Elles
permettent notamment d'effectuer le fibrage dans un palier de travail ~défini
plus haut) d'au moins 30~C, notamment d'au moins 50~C, notamment
compris entre 50 et 1 00~C, palier suffisamment large pour ne pas avoir à
bouleverser significativement les techniques éprouvées et n'avoir,
qu'éventuellement, qu'à ajuster au mieux les conditions opératoires,
notamment la taille et la répartition des orifices de la bande périphérique des
assiettes de centrifugation.

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WO 98/30509 PCT/FR98/OOOS5
- 10-
La température de liquidus rencontrée est généralement inférieure à
1 1 50~C, notamment inférieure à 1 1 00~C, et de préférence comprise entre
910 et 950~C.
La température de viscosité minimale de fibrage Tlog2 5, soit ici la
5 température à iaquelle la viscosité de la masse fondue à fibrer est de log 2,5
exprimée en poises, est généralement comprise entre 990~C et 1010~C.
Les laines minérales selon l'invention présentent un niveau de résistance
hydrolytique satisfaisant: les résultats au test de DGG sont d'au plus 50
mg/g, notamment d'au plus 40 mg/g, notamment d'environ 20 à 35 mg/g. On
10 rappelle que ce test dit DGG consiste à plonger 10 grammes de verre broyé,
dont la taille des grains est comprise entre 360 et 400 micromètres, dans 100
millilitres d'eau à l'ébullition pendant 5 heures. Après refroidissement rapide,
on filtre la solution et on évapore à sec un volume déterminé du filtrat. Le
poids de la matière sèche obtenue permet de calculer la quantité de verre
15 dissoute dans l'eau, cette quantité état exprimée en milligrammes par gramme
de verre testé. Plus cette valeur sera faible, plus le verre sera considéré
comme résistant à l'attaque à l'eau: des valeurs de l'ordre de 20 à 35 rl)gig
correspondent a des verres présentant une résistance élevée.
Les compositions chimiques selon l'invention présentent l'avantage d'être
20 partlculièrement compatibles avec le recyclage du calcin dans les matières
premleres: on peut ainsi obtenir de la laine minérale à partir de matlères
vitrifiables pouvant contenir jusqu'à 80% en poids de calcin.
L'invention a également pour objet tous les produits incorporant au moins
pour partie de la laine minérale de la composition prédéfinie, notamment tous
25 les produits pour l'isolation thermique et/ou acoustique et pour les substrats
de culture hors-sol.
D'autres détails et caractéristiques avantageuses ressortent de la
description ci-après de modes de réalisation préférés non limitatifs.
Toutes les laines minérales décrites ci-après sont obtenues par la
30 technique connue de centrifugation dite interne:
O une première série d'exemples 1 à 4 concernent des compositions de
laine minérale à taux d'oxyde de bore d'environ 7 à 7,5% en poids, à indice Kl
les classant dans la catégorie des Kl d'au moins 40,

CA 02248941 1998-09-09
WO 98/30509 PCT/FRg8/00055
O une seconde série d'exemples 5 à 9 concernent des compositions de
laine minérale à taux d'oxyde de bore variant de 5,2 à 8,2% en poids, à indice
Kl les classant dans la catégorie des Kl d'au moins 40,
O l'exemple 10 concerne une composition de laine minérale contenant de
5 I'oxyde de baryum, à indice Kl la classant dans la catégorie des Kl d'au moins40,
O les exemples 11 et 12 concernent des compositions de laine minérale à
taux de MgO variable, et/ou avec un rapport MgO/CaO variable, en maintenant
une somme MgO + CaO de 15,5% et des teneurs en tous les autres
10 constituants identiques ou proches de celles de l'exemple 1, avec des indices Kl les classant dans la catégorie des Kl d'au moins 40,
O l'exemple 13 concerne une composition de laine minérale à taux
d'alumine et d'oxyde de bore un peu plus élevés que dans les exemples
précédents, avec un indice Kl la classant dans la catégorie lll, à Kl compris
15 entre 30 et 40.
Dans tous ces exemples, les teneurs sont a comprendre en pourcentages
pondéraux. Quand la somme de toutes les teneurs de tous les composés est
légèrement inférieure à 100%, il est à comprendre que le taux résiduel
correspond aux impuretés et/ou composants minoritaires non analysés. Si elle
20 est au contraire légèrement supérieure à 100%, la raison provient des
tolérances admises sur les analyses dans ce domaine.
Le tableau 1 ci-dessous regroupe, dans une première partic, les
compositions chimiques des fibres selon tous les exemples précédents, et
dans une seconde partie, les valeurs de RO, R~O, les rapports CaO/ MgO et
25 I'indice Kl tels qu'ils ont été définis plus haut:

CA 02248941 1998-09-09
WO 98/30509 - 12 - PCT/FR98/00055
~ O ~ ' ~ o ~ a~I~ 00
X~ ~ ~ ~ O
~D O O L~ a:) ~
~ ~ ~ ~ ~ I' O' ' ~ LO ~ ~ ~ o
' O ' '- ' ~ ~ ~ O Ln oo oo
X~ ~ ~ ~ ~ o~ 1' 0 ~ ~ ~ O ~
X1' o ~ ~ a) ~ , o
X~ ~ ~ ,~ cn ~ ~ O ~ o
X L~1 ~ ~ d- ~ ' !~ ' ' ~ Ln O ~ ~ o
~~ ~ ~ 0 N 0 Ir) 0 ~ o~ _
D L~ O'N ~
IS)c~l1~ ~ ~ N NO g ~ ''J 1~ ~ ~
Xo~ O O ~NO In ~ N ~
XtD O O ~~) O 1~ o ~5~ ~ ~ ~ ~
X ~ ~ ~ ~ ~~ O' 1~ ~' ~' ~ ~ ~~ ~~ ~ ~'
LL
X L~ o ~ d' ~ O1~ ,_ _~n 0
XCD ~ ~ ~ ~ O' 1' ~ ~ . O ~ ~
o
~ o ~ y
O N~ O O N ~ o o O o O ' ~

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W O 9B130509 PCT~FR98/00055
- 13 -
Le tableau 2 ci-dessous regroupe, pour les fibres des exemples 1, 2, 11
et 12, les résultats au test DGG précédemment décrit:
TABLEAU 2
EX. i EX. 2 EX. 1 1 EX. 12
¦¦ DGG (mg/g) 36,7 35,1 31,7 23
Le tableau 3 ci-dessous regroupe, pour les exemples 1 à 4, les valeurs de
température de liquidus Tljq, de température minimale de fibrage Tlog2 5 ct de
palier de travail ~T précédemment explicités, en degrés Celcius:
TABLEAU 3
Tlo92~5 Tljq /~T
EX. 1 1000 940 60
EX. 2 991 940 51
EX. 3 992 940 52
EX. 4 994 910 84
Les paliers de travail des exemples 5 à 13 ont été cvalues sans que
soient mesurées précisément les valeurs de Tl,(, et Tloq2 5 pour chacun d'entre
eux: ils sont tous supérieurs à 40~C, ce qui indique que l'on peut fibrer toutesles compositions par centrifugation interne. On a pu observer, en outre, que la
vitesse de croissance cristalline des matières vitrifiables à l'état fondu, lors de
la fabrication de la laine minérale, était peu élevée, ce qui est très favorable.
De toutes ces données peuvent être tirees les conclusions suivantes:
toutes les compositions indiquées au tableau 1 permettent l'obtention de ~ibres
minérales par centrifugation interne. Le choix d'un taux élevé en oxydes
alcalino-terreux n'a finalement pas conduit à des valeurs de température de
liquidus excessives, puisqu'elles restent, pour les exemples où les mesures ont
été faites, globalement inferieures à 101 5~C, et plutôt de l'ordre de 940 à
980~C.
Les données du tableau 2 montrent l'importance du choix du ratio
CaO/MgO vis-à-vis de la résistance hydrolytique des fibres: il se dégage de
ces résultats qu'on a avantage, si l'on privilégie l'obtention de très bons

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résultats au test DGG, à choisir des rapports CaO/MgO élevés, nettement
supérieurs à 2, voire de l'ordre de 4 ou 8 par exemple.
On peut également constater que toutes les compositions respectent une
valeur d'indice Kl d'au moins 30, et de préférence d'au moins 40, avec des
5 variations, I'homme de l'art pouvant choisir parmi ces diverses possibilités
suivant la caractéristique technique qu'il veut privilégier: en raisonnant en
termes de coûts de matières premières, il est préférable de choisir des
compositions à taux de B203 inférieurs à 7 ou 8%. D'ailleurs, I'invention a mis
au point, à l'exemple 3, une formulation satisfaisante avec un taux de B203
10 très faible, de 5,2%. L'oxyde de baryum est optionnel, de même que le fer et
l'alumine .

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Inactive: IPC from MCD 2006-03-12
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Letter Sent 2002-11-05
Request for Examination Received 2002-10-04
All Requirements for Examination Determined Compliant 2002-10-04
Request for Examination Requirements Determined Compliant 2002-10-04
Letter Sent 2000-01-12
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Classification Modified 1998-11-24
Inactive: First IPC assigned 1998-11-24
Inactive: IPC assigned 1998-11-24
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MF (application, 3rd anniv.) - standard 03 2001-01-15 2000-12-18
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Fees 2001-12-06 1 39