專利名稱:耐高溫的可溶于鹽水的纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及高溫可溶于鹽水的纖維,特別涉及鈣鎂硅酸鹽纖維。
鈣鎂硅酸鹽纖維例如從WO89/12032、WO93/15028和WO94/15883中是已知的。
WO89/12032首先公開了寬范圍類型的耐火可溶于水的纖維。
WO93/15028表明,WO89/12032的一類纖維可以在高達(dá)1000℃或更高的溫度下使用。
WO94/15883表明,部分WO93/15028的纖維仍然具有更高的使用溫度,即高達(dá)1260℃或更高,并且表明這類纖維需要大于21.8摩爾%的SiO2過量(定義為在CaO、MgO和任何ZrO2以硅酸鹽形式結(jié)晶后殘余的SiO2量)。
WO97/16386雖然落在鈣鎂硅酸鹽纖維的一般類型范圍內(nèi),但是注意到低鈣纖維表現(xiàn)出1260℃或更高的使用溫度。
明顯的是,存在CaO-MgO-SiO2和CaO-MgO-SiO2-ZrO2組成范圍的區(qū)域,在該區(qū)域內(nèi)可以制造高溫性能的纖維,而在其它區(qū)域不能制造。
本申請(qǐng)人現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種新型且窄范圍的組合物,它可以在1200℃或更高的溫度使用,甚至1250℃或1260℃或更高的溫度使用,但是在WO94/15883和WO97/16386的范圍之外。這些組合物優(yōu)選的是含有少量或不含氧化鋯。
因此,本發(fā)明提供一種最高使用溫度為1200℃或更高的纖維,其中,用摩爾%表示的MgO量大于大于用摩爾%表示的CaO量,并且它包含SiO2>64.25重量%CaO>18重量%MgO<17重量%但是,對(duì)所說(shuō)明的SiO2過量大于21.8摩爾%的纖維沒有提出權(quán)利要求。
本發(fā)明的其它特征由所附權(quán)利要求是明顯的。
通過把全部CaO按結(jié)合成CaO·MgO·2SiO2處理,全部ZrO2按結(jié)合成ZrO2·SiO2處理,其余的MgO按結(jié)合成MgO·SiO2處理,來(lái)計(jì)算過量的SiO2數(shù)。本申請(qǐng)人還假定,任何Al2O3以Al2O3·SiO2結(jié)晶。任何殘余的SiO2稱為過量SiO2。
本發(fā)明在下列描述中參考附圖通過實(shí)施例說(shuō)明,其中
圖1是表示包含下表1的纖維A4-2和A4-3的纖維氈的線收縮率隨溫度的變化圖。
圖2是表示包含下表1的纖維A4-2和A4-3的纖維氈的高度方向的收縮率的圖。
圖3是表示由下表1的纖維A4-1、A4-2和A4-3生產(chǎn)的預(yù)成形體的收縮率的圖。
表1表示從WO89/12032、WO93/15028、WO94/15883和WO97/16386中摘錄的組成以及A4,A4是目標(biāo)組合物纖維,其組成為SiO265重量%CaO 19.5重量%MgO 15.5重量%并且表示了所分析的纖維樣品A4-1、A4-2和A4-3。
從WO89/12032(稱為Manville纖維)、WO93/15.28、WO94/15883和WO97/16386(稱為Unifrax纖維)的數(shù)據(jù)摘錄的纖維是所說(shuō)明的SiO2過量小于21.8摩爾%并且按摩爾%計(jì)的MgO量大于按摩爾%計(jì)的CaO量的纖維。
A4-1以散纖維形式生產(chǎn),A4-2以針刺纖維氈形式生產(chǎn),其密度約96kg·m-3,A4-3以針刺纖維氈形式生產(chǎn),其密度約128kg·m-3。
在表1中,由所涉及的文件,或者對(duì)于A4-1、A4-2和A4-3,通過測(cè)量所涉及的纖維的真空成型預(yù)成型體的收縮率表示了收縮率。
可以看出,除了具有根本不同的組成的纖維Unifrax 42以外,根據(jù)本發(fā)明的纖維在1260℃的收縮率比所摘錄的纖維收縮率低。
在圖1-3中,圖形表示了纖維A4-1、A4-2和A4-3在對(duì)所示溫度暴露24小時(shí)后的收縮特性??梢钥闯鲞@些纖維容易在1200℃或更高的溫度下使用。
下表2表示對(duì)纖維在生理鹽水中的溶解度試驗(yàn)的結(jié)果,表明這些纖維在體液中是可溶解的。(對(duì)于測(cè)量溶解度方法的討論,見WO94/15882)。對(duì)于每種樣品的單獨(dú)的試驗(yàn),表示了成對(duì)的結(jié)果,以及平均總?cè)芙舛取?
本發(fā)明的纖維的典型組成范圍內(nèi)SiO265±0.5重量%CaO 20±0.5重量%MgO 15±0.5重量%與Superwoll 607TM,公稱成分(按重量計(jì))為SiO265%、CaO29.5%、MgO 5.5%、Al2O3<1%;Superwoll 612TM,公稱成分(按重量計(jì))為SiO264.5%、CaO 17%、MgO 13.5%、ZrO25%;耐火陶瓷纖維,公稱成分為SiO256%、Al2O344%比較,對(duì)具有本發(fā)明組成SiO265%、CaO 19.5%、MgO 15.5%的纖維進(jìn)行了其它試驗(yàn)。
第一種試驗(yàn)?zāi)康脑谟谡f(shuō)明在處理時(shí)可能釋放的粉塵量。試驗(yàn)包括確定在由各種纖維制造的纖維氈樣品中存在的粉塵量。使纖維氈在Fritsch Analysette3010型振動(dòng)篩振蕩器上振動(dòng),振蕩器設(shè)定為頻率3000Hz、垂直振幅0.5毫米。該設(shè)備裝有1.6毫米的篩網(wǎng)和底盤。在該試驗(yàn)方法中,把135毫米×135毫米的纖維氈樣品放在篩網(wǎng)上并振動(dòng)10分鐘。把在底盤上收集的物料稱重并表示為樣品原始重量的百分?jǐn)?shù)。結(jié)果如下所示纖維材料 所釋放的粉塵百分?jǐn)?shù)Superwoll 607TM0.16%本發(fā)明的材料 0.18%耐火陶瓷纖維 0.25%Superwoll 612TM0.36%從這里可以看出,本發(fā)明的纖維具有比得上Superwoll 607TM的低含塵量。
所做的第二種試驗(yàn)是研究由本發(fā)明的纖維和兩種SuperwoolTM纖維形成的纖維氈在高溫下的收縮行為。把纖維氈樣品在所指明的溫度下暴露24小時(shí),并測(cè)量它們的線收縮率。結(jié)果表示在下表3中
這表明最高到1200℃,本發(fā)明的纖維在性能上可與兩種SuperwoolTM纖維相比。在1250℃,Superwool 607TM纖維呈現(xiàn)4.8%的收縮率(對(duì)于大多數(shù)用途,這被認(rèn)為是太高的收縮率)。在1300℃,本發(fā)明的纖維雖然表現(xiàn)出4.2%的高收縮率,但是,它是所試驗(yàn)的三種纖維中最好的。
還進(jìn)行了另一個(gè)系列的試驗(yàn),以便大規(guī)模生產(chǎn)纖維,所得的纖維組成列于下表4中。所有的纖維在1250℃表現(xiàn)出低收縮率(收縮率通過與表1不同的方法測(cè)量,不能直接比較)。與表1的結(jié)果結(jié)合,這表明具有可用特性的樣品的組成基本由下列成分組成(用重量%表示)CaO 18.7-20.2MgO 14.47-15.9SiO264.5-65.1
Al2O30-0.56所以,本發(fā)明的纖維具有高溶解度(允許纖維從人體迅速清除所希望的)、低含塵率(降低可能被吸入的纖維量所希望的)和良好的高溫特性。
權(quán)利要求
1.一種最高使用溫度為1200℃或更高的纖維,它包含SiO2>64.25重量%CaO>18重量%MgO<17重量%其中,按摩爾%計(jì)的MgO量大于按摩爾%計(jì)的CaO量并且其中所指明的SiO2過量不大于21.8摩爾%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的纖維,并且包含CaO<21重量%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的纖維,并且包含CaO<20.5重量%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3的任一項(xiàng)的纖維,并且包含CaO>19重量%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的纖維,并且包含CaO>19.5重量%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4的任一項(xiàng)的纖維,并且包含MgO>14.25重量%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的纖維,并且包含MgO>14.75重量%。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的纖維,并且包含MgO>15.25重量%。
9.根據(jù)前面的權(quán)利要求的任一項(xiàng)的纖維,并且包含MgO<16重量%。
10.根據(jù)前面的權(quán)利要求的任一項(xiàng)的纖維,并且包含SiO265±0.5重量%CaO 20±0.5重量%MgO 15±0.5重量%。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-9的任一項(xiàng)的纖維,并且包含SiO264.5-64.7重量%CaO 19.5-20.2重量%MgO 15.5-15.6重量%。
12.根據(jù)前面的權(quán)利要求的任一項(xiàng)的纖維,并且包含SiO2約65重量%CaO 約19.5重量%MgO 約15.5重量%。
13.根據(jù)前面的權(quán)利要求的任一項(xiàng)的纖維,并且基本由下列成分組成CaO 18.7-20.2重量%MgO 14.47-15.9重量%。SiO264.5-65.1重量%Al2O3 0-0.56重量%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種最高使用溫度為1200℃或更高的纖維,它包含:SiO
文檔編號(hào)D01F9/08GK1373740SQ0081269
公開日2002年10月9日 申請(qǐng)日期2000年8月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月10日
發(fā)明者G·A·朱布, J·L·馬丁 申請(qǐng)人:摩根坩堝有限公司