耐高溫的可溶於鹽水的纖維的製作方法
2023-10-06 10:49:24 4
專利名稱：耐高溫的可溶於鹽水的纖維的製作方法
技術領域：
本發明涉及高溫可溶於鹽水的纖維，特別涉及鈣鎂矽酸鹽纖維。
鈣鎂矽酸鹽纖維例如從WO89/12032、WO93/15028和WO94/15883中是已知的。
WO89/12032首先公開了寬範圍類型的耐火可溶於水的纖維。
WO93/15028表明，WO89/12032的一類纖維可以在高達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1260℃或更高，並且表明這類纖維需要大於21.8摩爾％的SiO2過量(定義為在CaO、MgO和任何ZrO2以矽酸鹽形式結晶後殘餘的SiO2量)。
WO97/16386雖然落在鈣鎂矽酸鹽纖維的一般類型範圍內，但是注意到低鈣纖維表現出1260℃或更高的使用溫度。
明顯的是，存在CaO-MgO-SiO2和CaO-MgO-SiO2-ZrO2組成範圍的區域，在該區域內可以製造高溫性能的纖維，而在其它區域不能製造。
本申請人現在已經發現一種新型且窄範圍的組合物，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的範圍之外。這些組合物優選的是含有少量或不含氧化鋯。
因此，本發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量大於大於用摩爾％表示的CaO量，並且它包含SiO2＞64.25重量％CaO＞18重量％MgO＜17重量％但是，對所說明的SiO2過量大於21.8摩爾％的纖維沒有提出權利要求。
本發明的其它特徵由所附權利要求是明顯的。
通過把全部CaO按結合成CaO·MgO·2SiO2處理，全部ZrO2按結合成ZrO2·SiO2處理，其餘的MgO按結合成MgO·SiO2處理，來計算過量的SiO2數。本申請人還假定，任何Al2O3以Al2O3·SiO2結晶。任何殘餘的SiO2稱為過量SiO2。
本發明在下列描述中參考附圖通過實施例說明，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生產的預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是目標組合物纖維，其組成為SiO265重量％CaO 19.5重量％MgO 15.5重量％並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)的數據摘錄的纖維是所說明的SiO2過量小於21.8摩爾％並且按摩爾％計的MgO量大於按摩爾％計的CaO量的纖維。
A4-1以散纖維形式生產，A4-2以針刺纖維氈形式生產，其密度約96kg·m-3，A4-3以針刺纖維氈形式生產，其密度約128kg·m-3。
在表1中，由所涉及的文件，或者對於A4-1、A4-2和A4-3，通過測量所涉及的纖維的真空成型預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，根據本發明的纖維在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在對所示溫度暴露24小時後的收縮特性。可以看出這些纖維容易在1200℃或更高的溫度下使用。
下表2表示對纖維在生理鹽水中的溶解度試驗的結果，表明這些纖維在體液中是可溶解的。(對於測量溶解度方法的討論，見WO94/15882)。對於每種樣品的單獨的試驗，表示了成對的結果，以及平均總溶解度。
本發明的纖維的典型組成範圍內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)為SiO265％、CaO29.5％、MgO 5.5％、Al2O3＜1％；Superwoll 612TM，公稱成分(按重量計)為SiO264.5％、CaO 17％、MgO 13.5％、ZrO25％；耐火陶瓷纖維，公稱成分為SiO256％、Al2O344％比較，對具有本發明組成SiO265％、CaO 19.5％、MgO 15.5％的纖維進行了其它試驗。
第一種試驗目的在於說明在處理時可能釋放的粉塵量。試驗包括確定在由各種纖維製造的纖維氈樣品中存在的粉塵量。使纖維氈在Fritsch Analysette3010型振動篩振蕩器上振動，振蕩器設定為頻率3000Hz、垂直振幅0.5毫米。該設備裝有1.6毫米的篩網和底盤。在該試驗方法中，把135毫米×135毫米的纖維氈樣品放在篩網上並振動10分鐘。把在底盤上收集的物料稱重並表示為樣品原始重量的百分數。結果如下所示纖維材料 所釋放的粉塵百分數Superwoll 607TM0.16％本發明的材料 0.18％耐火陶瓷纖維 0.25％Superwoll 612TM0.36％從這裡可以看出，本發明的纖維具有比得上Superwoll 607TM的低含塵量。
所做的第二種試驗是研究由本發明的纖維和兩種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，並測量它們的線收縮率。結果表示在下表3中
這表明最高到1200℃，本發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4.8％的收縮率(對於大多數用途，這被認為是太高的收縮率)。在1300℃，本發明的纖維雖然表現出4.2％的高收縮率，但是，它是所試驗的三種纖維中最好的。
還進行了另一個系列的試驗，以便大規模生產纖維，所得的纖維組成列於下表4中。所有的纖維在1250℃表現出低收縮率(收縮率通過與表1不同的方法測量，不能直接比較)。與表1的結果結合，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％計的MgO量大於按摩爾％計的CaO量並且其中所指明的SiO2過量不大於21.8摩爾％。
2.根據權利要求1的纖維，並且包含CaO＜21重量％。
3.根據權利要求2的纖維，並且包含CaO＜20.5重量％。
4.根據權利要求1-3的任一項的纖維，並且包含CaO＞19重量％。
5.根據權利要求4的纖維，並且包含CaO＞19.5重量％。
6.根據權利要求1-4的任一項的纖維，並且包含MgO＞14.25重量％。
7.根據權利要求6的纖維，並且包含MgO＞14.75重量％。
8.根據權利要求7的纖維，並且包含MgO＞15.25重量％。
9.根據前面的權利要求的任一項的纖維，並且包含MgO＜16重量％。
10.根據前面的權利要求的任一項的纖維，並且包含SiO265±0.5重量％CaO 20±0.5重量％MgO 15±0.5重量％。
11.根據權利要求1-9的任一項的纖維，並且包含SiO264.5-64.7重量％CaO 19.5-20.2重量％MgO 15.5-15.6重量％。
12.根據前面的權利要求的任一項的纖維，並且包含SiO2約65重量％CaO 約19.5重量％MgO 約15.5重量％。
13.根據前面的權利要求的任一項的纖維，並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D01F9/08GK1373740SQ0081269
公開日2002年10月9日 申請日期2000年8月24日 優先權日1999年9月10日
發明者G·A·朱布, J·L·馬丁 申請人:摩根坩堝有限公司