Charakterystyka materiału włóknistego z zastosowaniem metod XRF, XPS, SEM oraz ToF-SIMS

• Autorzy: Kubacki J. , Mańka M. , Balin K. , Miros A.

Warianty tytułu

EN

Characteristics of fibrous material by using XRF, XPS, SEM and ToF-SIMS methods

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań przemysłowych materiałów termoizolacyjnych z wykorzystaniem technik spektroskopowych i mikroskopowych. Przeprowadzone badania miały na celu scharakteryzowanie struktury i składu chemicznego materiału włóknistego używanego do produkcji wełny mineralnej. Analiza składu chemicznego wykazała obecność azotu, krzemu, glinu, żelaza, sodu, magnezu i wapnia na poziomie kilku procent atomowych, oraz tlenu i węgla na poziomie kilkudziesięciu procent atomowych. Wyniki badań uzyskane metodami XRF oraz XPS wykazały odwrócony stosunek koncentracji atomowej tlenu i węgla. Określona została średnica włókien. Otrzymane z widm masowych mapy chemiczne wykazały homogeniczny rozkład pierwiastków dla pojedynczych włókien. Otrzymane wyniki stanowią bazę do zaplanowania eksperymentów wiążących skład chemiczny surowców, służących do produkcji wełny mineralnej, z właściwościami cieplnymi wyrobów finalnych.

EN

This paper presents the results of industrial investigations of thermal insulation materials by using spectroscopic and microscopic techniques. The goal of this study was to characterize a structure and chemical composition of fibrous material used in production of mineral wool. Analysis of the chemical composition showed the presence of nitrogen, silicon, aluminium, iron, sodium, magnesium and calcium at the level of a few atomic percent, and several atomic percent of carbon and oxygen. The results obtained by XRF and XPS methods showed an inverted value of atomic concentration for oxygen and carbon. The mean diameter of a single fibre was determined. The homogeneous distribution of chemical elements within an individual fibre was determined from a chemical map obtained by SIMS. The obtained results form the basis for planning experiments aimed at finding a relationship between chemical composition of the materials used for production of mineral wool and the thermal properties of final products.

Słowa kluczowe

PL

wełna mineralna; XRF; XPS; ToF-SIMS; SEM

EN

mineral wool; XRF; XPS; TOF-SIMS; SEM

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2013
• Tom: T. 65, nr 4
• Strony: 424--428
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz.

Twórcy

autor

Kubacki J.

• Instytut Fizyki im. A. Chełkowskiego, ul. Uniwersytecka 4, 40–007 Katowice

autor

Mańka M.

• Centrum Badawcze Materiałów Budowlanych "IZOLACJA", Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego. Oddział Zamiejscowy w Katowicach, al. Korfantego 193A, 40-157 Katowice

autor

Balin K.

• Instytut Fizyki im. A. Chełkowskiego, ul. Uniwersytecka 4, 40–007 Katowice

autor

Miros A.

• Centrum Badawcze Materiałów Budowlanych "IZOLACJA", Instytut Mechanizacji Budownictwa i Górnictwa Skalnego. Oddział Zamiejscowy w Katowicach, al. Korfantego 193A, 40-157 Katowice

Bibliografia

• [1] Papadopoulos, A.M.: State of the art in thermal insulation materials and aims for future development, Energy and Buildings, 37, (2005), 77–86.
• [2] Miros, A.: Izolacje techniczne – określanie minimalnej grubości izolacji oraz charakterystyka współczesnych materiałów izolacyjnych, Izolacje, 3, (2013), 72–76.
• [3] Lund, M. D., Yue, Y.-Z.: Influences of chemical aging on the surface morphology and crystallization behavior of basaltic glass fibers, J. Non-Cryst. Solids, 354, (2008), 1151–1154.
• [4] Thomason, J.L., Dwight, D.W.: The use of XPS for characterisation of glass fibre coatings, Composites: Part A, 30, (1999), 1401–1413.
• [5] Bellman, B., Muhle, H., Kamstrup, O., Draeger, U.F.: Investigation on the biodurability of chemically different stone wool fibres, 47, Experimental and Toxicologic Pathology, (1995), 195–201.
• [6] Furmański, P., Wiśniewski, T.S., Banaszek, J.: Izolacje cieplne. Mechanizmy wymiany ciepła, właściwości cieplne i ich pomiary, ITC, Warszawa, (2006).
• [7] PN-EN 14064-1:2012: Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie – Wyroby z wełny mineralnej (MW) w postaci niezwiązanej formowane in situ – Część 1: Specyfikacja wyrobów w postaci niezwiązanej, przed ich zastosowaniem.
• [8] PN-EN 14064-2:2010: Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie -- Wyroby z wełny mineralnej (MW) w postaci niezwiązanej formowane in situ -- Część 2: Specyfikacja wyrobów po zastosowaniu (oryg.).
• [9] PN-EN 14303:2012: Wyroby do izolacji cieplnej wyposażenia budynków i instalacji przemysłowych – Wyroby z wełny mineralnej (MW) produkowane fabrycznie – Specyfikacja.
• [10] PN-EN 13162:2009: Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie – Wyroby z wełny mineralnej (MW) produkowane fabrycznie – Specyfikacja.
• [11] PN-EN 13500 : 2005: Wyroby do izolacji cieplnej wyposażenia budynków i instalacji przemysłowych – Wyroby z wełny mineralnej (MW) produkowane fabrycznie – Specyfikacja.
• [12] PN-B-23118:1997: Wyroby do izolacji cieplnej wyposażenia budynków i instalacji przemysłowych – Wyroby z wełny mineralnej (MW) produkowane fabrycznie – Specyfikacja.
• [13] PN-B-23118:1997/Ap1:1999: Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie – Otuliny z wełny mineralnej.
• [14] Verma, H.R.: X-ray Fluorescence (XRF) and Particle-Induced X-ray Emission (PIXE), Atomic and Nuclear Analytical Methods, (2007), 1–90.
• [15] Fadleya, C.S.: X-ray photoelectron spectroscopy: Progress and perspectives, J. of Electron Spectroscopy and Related Phenomena, 178-179, (2010), 2–32.
• [16] Streli, C., Wobrauschek, P., Kregsamer, P.: X-Ray Fluorescence Spectroscopy, Applications, Encyclopedia of Spectroscopy and Spectrometry, Second Edition, (1999), 3000–3009.
• [17] Tilinin, I.S., Jablonski, A., Werner, W.S.M.: Quantitative surface analysis by Auger and X-ray photoelectron spectroscopy, Progress in Surface Science, 52, (1996), 193–335.
• [18] Verma, H.R.: X-Ray Photoelectron Spectroscopy, Atomic and Nuclear Analytical Methods, (2007), 213–241.
• [19] Benninghoven, A.: Chemical Analysis of Inorganic and Organic Surfaces and Thin Films by Static Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (TOF-SIMS), Angewandte Chemie International Edition, v.33, i.10, (1994), 1023–1043.
• [20] Van Vaeck, L., Adriaens, A., Gijbels, R.: Static secondary ion mass spectrometry: (S-SIMS) part 1: Methodology and structural interpretation, Mass Spectrometry Reviews, 18, (1999), 1–47.
• [21] Van Vaeck, L., Adriaens, A., Adams, F.: Static secondary ion mass spectrometry: (S-SIMS) part 1: Material science applications, Mass Spectrometry Reviews, 18, (1999), 48–81.
• [22] Marassi, R., Nobili, F.: Measurement Methods. Structural and Chemical Properties: Scanning Electron Microscopy, Encyclopedia of Electrochemical Power Sources, (2009), 758–768.
• [23] Klein, T., Buhr, E., Frase, C.G.: TSEM: A Review of Scanning Electron Microscopy in Transmission Mode and Its Applications, Advances in Imaging and Electron Physics, 171, (2012), 297-359.