Zum chemischen Verhalten der Oberfläche glasiger Silicate gegenüber wäßrigen Medien Teil 2). Untersuchungen an technischen faserförmigen glasigen Silicaten (künstlichen Mineralfasern)

Abstract

Verschiedene künstliche Mineralfasern (KMF) mit spezifischen Oberflächen von 0,1 bis 0,5 m²/g wurden mit heißem Wasser in der Nähe des Siedepunktes eluiert und das Eluat chemisch untersucht. Außerdem wurde im Anschluß an die Behandlung die Faseroberfläche mit einem Rasterelektronenmikroskop untersucht. Im stationären Versuch nimmt bei allen Faserarten die Geschwindigkeit des Auslaugungsprozesses im Laufe von 10 bis 24 h stark ab und nähert sich asymptotisch einem Grenzwert. Der Vorgang kann auf die inhibierende Wirkung von Auslaugungsprodukten und der gebildeten Gelschichten zurückgeführt werden. Im quasikontinuierlichen Versuch kann bei alkalireichen Fasern mit einem Verhältnis SiO₂: (Na₂O + K₂O) < 5,5 keine Abnahme des Angriffs festgesteht werden. Auch bei allen anderen Fasern kommt der Angriff nicht zum Stillstand, nimmt aber in seiner Geschwindigkeit ab. Man beobachtet eine Abhängigkeit nach dem bekannten Zeitgesetz k √t, wobei sich nach etwa 25 bis 30 h der Steigungsfaktor k plötzlich signifikant ändert. Bei dem quasikontinuierlichen Auslaugungsprozeß in 4-h-Zyklen werden Schichtdicken von 2 bis 8 nm erfaßt. Die abgetragenen Schichten zeigen systematische Änderungen im Verhältnis der gelösten Komponenten, die auf unterschiedliche chemische Zusammensetzung der einzelnen Schichten hindeuten. Diese Beobachtung wird auch durch unterschiedliche Löslichkeit der einzelnen Schichten gestützt. Chemical behaviour of surfaces of vitreous silicates in aqueous solutions Part 2. Investigations of commercial silicate fibres (man-made mineral fibres) Various man-made mineral fibres with specific surfaces between 0,1 and 0,5 m² g⁻¹ were leached with water near its boiling point and the leachings examined chemicahy. In addition the fibre surfaces were afterwards examined by scanning electron microscopy. In static conditions rate of leaching decreased markedly for all fibres over a period of 10 to 24 h then approached an asymptotic limit. This behaviour can be related to the inhibiting action of the leaching products and the gel layer formed. In quasi-continuous tests alkali-rich fibres with SiO₂: (Na₂O + K₂O) < 5,5 show no decrease in attack. All other fibres show a decrease in rate of attack but do not tend to reach a steady state. A dependence in the well known time law, k √t, is observed by k changes significantly after 25 to 30 h. In quasi-stationary leaching with 4 h cycles surface layers 2 to 8nm are produced. The layers show systematic changes in the proportions of the dissolved constituents which are related to the different chemical compositions of the individual layers. These observations may also be interpreted in terms of the differing solubilities of the individual layers. Comportement chimique de la surface des silicaux vitreux en milieux aqueux 2e partie. Etude de silicates techniques vitreux sous forme de fibres (fibres minérales synthétiques) Différentes fibres minérales synthétiques ayant des surfaces spécifiques comprises entre 0,1 et 0,5 m²/g ont été attaquées avec de l'eau chaude près du point d'ébullition; le produit d'attaque a été étudié chimiquement. En outre, après traitement, la surface des fibres a été etudiée au microscope électronique à balayage. Dans les essais statiques (sans renouvellement de la solution), la vitesse de lixiviation décroît fortement, en l'espace de 10 à 24 h, pour tous les types de fibres, tendant asymptotiquement vers une valeur limite. Ceci peut être attribué à l'effet inhibiteur des produits de lixiviation et des couches de gel qui se sont formées. Dans les essais d'extraction quasi continu, on ne constate aucune diminution de l'attaque pour les fibres riches en alcalins ayant un rapport SiO₂: (Na₂O + K₂O) < 5,5. Même pour toutes les autres fibres, l'attaque continue, mais sa vitesse décroit. On observe une variation selon la loi connue k √t, où, aprés quelque 25 à 30 h, la pente k varie soudain de façon notable. Le processus de lixiviation, dans les essais d'extraction quasi continu (cycles de 4 h), exerce son effet sur des épaisseurs de chouches de 2 à 8 nm. Les couches attaquées subissent des changements systématiques en relation avec les composants dissous, ce qui atteste une composition chimique différente de chaque couche. La solubilité différente de chaque couche corrobore également cette observation.