專利名稱：能分解在生理介質(zhì)中的礦物纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及礦物纖維領(lǐng)域，更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明的對象是一種礦物纖維，該礦物纖維的組成是這樣的，即當(dāng)這些礦物纖維一旦與生理介質(zhì)接觸時，它們就會分解。
通常使用基本上由礦棉，如巖棉所構(gòu)成的產(chǎn)品來為建筑物作隔熱或隔音用。要做隔絕的房屋的特殊構(gòu)造常常導(dǎo)致在現(xiàn)場切割這些產(chǎn)品的全體人員要能適應(yīng)這些產(chǎn)品，因為這種操作會使這些纖維裂斷，而其中一些可能散布到大氣中，從而有可能偶然地被吸入人體內(nèi)。
盡管吸入的纖維的危害還未得到證實，但是已經(jīng)感到有需要通過提供使用者一種能容易地溶解在生理介質(zhì)中的產(chǎn)品來保證使用者的安全。本發(fā)明的目的就是提供一種礦物纖維，該礦物纖維的組成是這樣的，即當(dāng)它們與生理介質(zhì)相接觸時就會迅速分解。
特別是，本發(fā)明的目的是能通過常規(guī)的外離心技術(shù)獲得的一種纖維。
本發(fā)明是從如高爐礦渣或玄武巖的熔解原材料所得到的玻璃來制造纖維，這類方法也叫自由離心法，就是把一小股熔融狀玻璃澆到離心輪的周邊帶上，使順該小股玻璃的方向高速地繞一傳動軸垂線轉(zhuǎn)動。在離心力作用下，某些玻璃被轉(zhuǎn)化成纖維，剩下的被傳遞到另一只輪上，在該輪上發(fā)生相同的情況。從而可以在熔融狀玻璃的通路上放入三只或四只這樣的輪。
本發(fā)明的目的是通過修改在自由離心技術(shù)中所使用的已知的玻璃組分來實現(xiàn)的。在這些組分的基礎(chǔ)上，基本上是由硅、鋁和堿土金屬氧化物組成，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，加入五氧化磷能得到可以迅速分解在生理介質(zhì)中的纖維狀的玻璃。
此外，本發(fā)明的玻璃，就其中的主要方面來說，具有類似于已知玻璃性能的特性，從而可以使用常規(guī)的離心輪方法將它們變成纖維。
本發(fā)明的礦物纖維的組成包含下列成分，其重量比的范圍為SiO237～58%Al2O34～14%CaO 7～40%MgO 4～16%P2O51～10%Fe2O30～15%CaO+MgO+Fe2O3的量要大于25%，氧化物Na2O和K2O的總百分比要少于7%，本發(fā)明的組成成分中所含的鐵的總量要用氧化鐵的形式。
本發(fā)明所規(guī)定的混合物可以從純的組分制得，但通常是采用可熔解成玻璃化的原材料混合物，可能再增加其它氧化物，如氧化鈦和氧化鎂，這些在本發(fā)明的范圍內(nèi)公認(rèn)為是非純物，這些非純物的量等于或少于其總重量的3%左右。
為了能在外離心技術(shù)中使用，本發(fā)明的混合物在相當(dāng)?shù)偷臏囟认伦詈媚苡凶銐虻恼扯龋@在很大程度上取決于氧化的SiO2和Al2O3的含量，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，這些氧化物的含量通常等于或大于總重量的50%左右。
另外，纖維的生產(chǎn)取決于該玻璃的性能，因為該玻璃的性能在更多或更少程度上對其物質(zhì)中形成的晶體是重要的，這種已知為脫玻作用的現(xiàn)象在幾種溫度上具有明顯區(qū)別在某種溫度時，晶體生成速度處于最大狀態(tài)，在另一種溫度時，這種生成速度為零(液相線)。
在其主要方面，在更大或更少的范圍內(nèi)這種現(xiàn)象被加劇了，這取決于堿土金屬氧化物的含量。在本發(fā)明范圍內(nèi)，該重量小于40%左右。
為了保證纖維具有足夠的抗熱性，需要CaO+MgO+Fe2O3的重量大于約25%。
本發(fā)明的最佳混合物的范圍由下列重量比例確定SiO245～57%Al2O33～6%CaO 20～30%MgO 6～16%Fe2O30.1～4%P2O51～7%Na2O+K2O 0.1～5%不純物 ≤3%本發(fā)明的混合物的另一種范圍由下列重量比確定SiO239～50%Al2O37～13%CaO 20～30%
MgO 6～16%Fe2O30.1～4%P2O53～9%Na2O+K2O 0.1～5%不純物 ≤3%本發(fā)明的優(yōu)點在下面說明，它通過對某些非限定性的實施例進(jìn)行描述。
在其直徑為恒定且大約為10μm的纖維上可完成在生理介質(zhì)中分解程度的測定。
這些纖維被浸泡在一種模擬的特別細(xì)包流體的溶液內(nèi)，該溶液的成分為(按g/l表示)MgCl2·6H2O 0.212NaCl 6.415Na2HPO40.148Na2SO4·2H2O 0.179CaCl2·4H2O 0.318NaHCO32.703(Na2灑石酸鈉)·2H2O 0.180(Na3檸檬酸鈉)·5.5H2O 0.186Na乳酸鈉 0.175Na丙酮酸鈉 0.172甘氨酸 0.118用來確定在這種溶液中玻璃纖維的分解程度而所選擇的實驗條件如下將二百毫克的纖維放在由一園環(huán)所分開的二個多孔園盤之間，這二個直徑為4.3cm的園盤覆蓋有聚碳酸脂過濾層。這一裝置形成了一測量用的網(wǎng)眼，穿過該網(wǎng)眼在那里循環(huán)該溶液，用一壓縮泵來調(diào)節(jié)該溶液的流動速率。這個流動速率為每天40ml，測試期為20天。該網(wǎng)眼和含有起化學(xué)反應(yīng)溶液的瓶子保持在37℃下，在穿過該網(wǎng)眼后，為了隨后對其進(jìn)行分析，要把這種起化學(xué)反應(yīng)溶液收集在瓶子里。
通過分析可測定溶解的二氧化硅的量，溶解的二氧化硅的重量相對于原來存在于纖維中的二氧化硅的重量就給出了一個百分比結(jié)果，這個結(jié)果是所測試的纖維分解在生理介質(zhì)中的容量的一個好的指示值。
所測試的混合物和所獲得的結(jié)果列于附表1和附表2。
表1表示本發(fā)明的混合物和二種用來作參考的已知混合物(1號玻璃和4號玻璃)。
在本發(fā)明的混合物中對五氧化磷的存在，與那些混合物中幾乎不包含有任何磷的纖維相比，常常要引起溶解在起化學(xué)反應(yīng)溶液中的二氧化硅的量的增加，這些纖維是從所說的混合物中獲得的。
表2包含有在應(yīng)用這種觀測時所獲得的幾種測試結(jié)果。
在一方面，1號玻璃和3號玻璃的比較，在另一方面，4號玻璃和6號玻璃的比較，都表明減少鋁并用二氧化硅來代替這部分量的作用會引起所測試的纖維的分解度的增加。
在2號玻璃和3號玻璃之間，以及5號玻璃和6號玻璃之間的比較表明，在其分解程度相當(dāng)大的玻璃中，用五氧化磷取代二氧化硅會引起所測試的纖維分解程度的相當(dāng)大的增加。
在鋁的含量高的玻璃中，五氧化磷對纖維的分解度的影響仍然是相當(dāng)大的，如4號和7號玻璃所顯示的那樣。
將磷加到可玻璃化的混合物中，如用磷酸二鈉或磷酸鈣的形式加入。當(dāng)加入到可玻璃化的混合物中的磷酸鹽的量相當(dāng)大時，有時它的溶解可能會困難。正是由于這個原因，該混合物中五氧化磷的含量要少于或等于總重量的10%左右。
本發(fā)明的混合物具有適合于用外離心法來實現(xiàn)的纖維拉出工藝所需要的粘度和脫玻作用的特性，并且，在纖維狀態(tài)時，還具有分解在生理介質(zhì)中的高的分解率，這種混合物包含有其重量少于約7%的堿金屬氧化物。
列在表1中的本發(fā)明的礦物纖維都能抵抗大約700℃的溫度，還發(fā)現(xiàn)那些纖維的塊狀樣品(100kg/M3)在烘爐內(nèi)加熱30分鐘后顯示出它的下垂在700℃時低于10%。
用已知的外離心裝置可以將本發(fā)明的玻璃變成纖維，例如用US-A-2663051，EP-A-0167508或FR-A-2609708號專利中所描述的那些裝置。
用這種方法所生產(chǎn)的相當(dāng)優(yōu)質(zhì)的纖維產(chǎn)品能適合于許多用途，從而，本發(fā)明的纖維，例如有助于用來制作幾何形狀規(guī)則的板，這些板可用聚合物粘膠劑進(jìn)行增強，或用來制作絕緣管用的筒狀產(chǎn)品。本發(fā)明的纖維也可以用來制作縫在薄紙板或金屬格柵上的柵網(wǎng)，用來制成細(xì)長條，或甚至可以用填實的辦法來制成大塊。
權(quán)利要求
1.能分解在生理介質(zhì)中的礦物纖維，其特征在于除總重量少于或等于約3%的非純物外，該礦物纖維還包括以下按重量百分比組成成分SiO237～58%Al2O34～14%CaO 7～40%MgO 4～16%P2O51～10%Fe2O30～15%CaO+MgO+Fe2O3的含量大于25%，氧化物Na2O和K2O的含量的百分比少于7%，鐵的含量用Fe2O3的形式表示。
2.如權(quán)利要求1所述的礦物纖維，其特征在于SiO2+Al2O3的含量大于約50%。
3.如權(quán)利要求1或2所述的礦物纖維，其特征在于CaO+MgO的含量少于約40%。
4.如前面任一項權(quán)利要求所述的礦物纖維，其特征在于它包含SiO245～57%Al2O33～6%CaO 20～30%MgO 6～16%Fe2O30.1～4%P2O51～7%Na2O+K2O 0.1～5%
5.如權(quán)利要求1～3中任一項所述的礦物纖維，其特征在于它包含SiO240～50%Al2O37～13%CaO 20～30%MgO 6～16%Fe2O30～4%P2O53～9%Na2O+K2O 0.1～5%
6.用于制作絕熱和/或隔音產(chǎn)品，它至少部分地由礦物纖維構(gòu)成，其特征在于所說的纖維為上面任一項權(quán)利要求中所限定的化學(xué)混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種當(dāng)它與生理介質(zhì)相接觸時能夠分解的礦物纖維混合物，這種較好的混合物包含有以下按重量百分比所限定的組成成分SiOAlCaO 7～40％MgO 4～16％PFe其中鐵的含量用FeCaO+MgO+Fe
文檔編號C03C13/00GK1059135SQ9110436
公開日1992年3月4日 申請日期1991年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1990年6月1日
發(fā)明者西爾維·特羅漢, 阿倫·迪梅林戈, 漢斯·富爾塔克, 沃爾夫?qū)ず螤査固┮?申請人:伊索福圣戈班公司