CN1078708A - 可溶于生理介质的矿物纤维 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一些接触生理介质时可以溶解的无 机纤维组合物。这些纤维组合物含有具有下述重量 比的成分：

·SiO₂ 48—67％

·Al₂O₃ 0—8％

·Fe₂O₃ 1—12％

(以此种形式表示总铁量)

·CaO 16—35％

·MgO 1—16％

·Na₂O+K₂O 0—6.5％

·P₂O₅ 0—5％

同时要考虑到这些组合物中的这些成分的含量 应符合下列关系式：

·Na₂O+P₂O₅ ≥2％

·Fe₂O₃+Al₂O₃ ≤12％

·CaO+MgO+Fe₂O₃ ≥23％

Description

本发明涉及矿物纤维领域;更确切地说，该发明涉及了一些矿物纤维，其组成是这样的：当这些矿物纤维与生理介质接触时可被降解。

建筑物的隔热隔音都是由主要为矿棉制成的制品来实现的，比如石棉之类。隔热隔音房屋的特殊外形轮廓常常使承担安装这些制品的人要按照布局对制品进行切割加工。这种操作造成纤维断裂，并且可能其中有些纤维散布到了空气中。于是，纤维往往被人意外地吸入体内。

使用者都对这种危害比较敏感，并且希望给他们提供一种纤维代用品，这样的纤维代用制品在保持所要求的隔热隔音特性的同时，还容易被活体组织溶解。这种在人类机体中的溶解能力一般通过测量纤维在模拟胞外液的溶液中的溶解速度来衡量。

本发明的目的在于无机纤维，它在此类溶液中可较快溶解，同时在受热时又保持良好机械性能。

具有下述成分的组合物纤维就能达到这一目的，其含量的重量百分比限定如下：

·SiO₂48-67%

·Al₂O₃0-8%

·Fe₂O₃0-12%（以该形式表示总铁）

·CaO  16-35%

·MgO  1-16%

·Na₂O+K₂O 0-6.5%

·P₂O₅0-5%

同时要考虑到这些组合物中的这些成分的含量应符合下列关系式：

·Na₂O+P₂O₅≥2%

·Fe₂O₃+Al₂O₃≤12%

·CaO+MgO+Fe₂O₃≥23%

根据本发明，在前面所限定的矿物纤维的组合物中，碱金属氧化物特别是N₂O和/或五氧化磷可以提高它们在模拟胞外液中的溶解速度。

另一方面，碱金属氧化物尤其是Na₂O的含量太高，就有损于本发明矿物纤维在受热时的良好机械性能。

为此，矿物纤维至少含2%（重量）的Na₂O和/或五氧化磷，碱金属氧化物的总量不超过6.5%（重量）。在较好的范围内，碱金属氧化物的总量在1-6%之间。

二氧化硅是一种可降低纤维溶解速度的成分。当其重量含量高时，就必须增加可促进纤维溶解的成分来抵消这种负作用，例如像Na₂O，同时还要在组合物中减少氧化铝含量和/或者加入五氧化二磷。然而，正如前面所提到的那样，这种增加应有一定的限度。正因为此种原因，SiO₂的含量不应超过67%。

仅以Fe₂O₃形式表示的氧化铁，以及氧化铝都对溶解速度起一定的作用。其中一种和/或另一种过量都降低纤维的溶解速度。当这两种氧化物的总量保持低于12%，氧化铝含量不超过8%时，就能维持高溶解速度。

虽然Al₂O₃和氧化铁在本发明纤维中是不可缺少的，但它们在其组合物中与添加的碱土金属氧化物一起改善纤维的机械稳定性。

因此当本发明的矿物纤维受热时，其纤维还具有良好的机械稳定性，特别值得指出的是其组合物含氧化钙、氧化镁以及氧化铁，其比例是这些氧化物含量总和超过23%而最好超过25%更是如此。

较有利的是，本发明的纤维包含具有下述重量的成份：

·SiO₂50-66%

·Al₂O₃0-7%

·Fe₂O₃0-11%

·CaO  16-35%

·MgO  3-16%

·Na₂O+K₂O 1-6%

·P₂O₅0-5%

且CaO+MgO+Fe₂O₃＞25%

一般说来，本发明最好的、又满足前面任何一个限定条件的纤维含不到4%Al₂O₃。

当本发明纤维中Fe₂O₃含量等于或高于7%时，其Al₂O₃含量最好等于或低于1%。

当本发明纤维的Fe₂O₃含量等于或高于7%时，其P₂O₅含量最好高于1%。

本发明纤维的优点从后面对几个实施例的详细说明中可更加深刻地理解到。

附表中汇总了符合本发明规定的矿物纤维的各种组合物以及一种作为对比给出的组合物。

表1中列出的组合物纤维由一种流体控制装置得到，其装置类型在US-A-3.532.479和US-A-4.961.695中已描述。

对应实施例1-8的被测纤维直径公布是这样的：其中50%直径分别低于2.2μm、2.5μm、3.1μm、3.7μm、3.5μm、3.4μm、3.7μm。

可溶解在生理介质中的这些纤维性能是按下列试验条件测量的：把200毫克纤维入在用圆环隔开的两个有孔圆盘之间。这两个圆盘直径为4.3厘米，都用聚碳酸酯过滤器罩上。此系统就构成了一个测量盒，模拟胞外液的溶液通过此测量盒循环、胞外液的循环液量用一个蠕动泵调节。此流量为每天40毫升，测量延续时间是42天。测量盒和装有侵蚀溶液的小瓶保存在37℃。侵蚀溶液通过测量盒后被回收到瓶中，以便以后对其进行分析。

通过分析，人们测定了溶液通过后的二氧化硅量;溶解的二氧化硅重量与最初存在于纤维中的二氧化硅重量相比就得出百分比结果，这是被测纤维在生理介质中降低能力的一种准确指标。

被选定的侵蚀溶液所具有的组成中，每种成分的含量g/l用表示：

·MgCl₂·6H₂O 0.212

·NaCl  6.415

·Na₂HPO₄0.148

·Na₂SO₄·2H₂O 0.179

·CaCl₂·4H₂O 0.318

·NaHCO₃2.703

·（酒石酸钠）·2H₂O 0.180

·（柠檬酸钠）·5H₂O 0.186

·乳酸钠  0.175

·丙酮酸钠  0.172

·甘氨酸  0.118

另一方面，被测试纤维在受热时的机械稳定性是按下述条件测定的：立方形的纤维样品，其密度约为100kg/m³，被放在管式炉中，该炉的温度按每分钟5℃升高。样品的挠度是用光学观测法测定的。样品块的挠度为10%时的温度作为衡量所测纤维机械稳定性的参数。包括所测纤维溶解的各种结果及其机械稳定性都分别列在表2和3中。

作为对比的组合物对应于实例1。这是有关一种玄武岩的经典组合物，其中氧化铁及氧化铝含量较高。

对应实例2的组合物描述了本发明的纤维。这些纤维的高二氧化硅含量经添加Na₂O而有所抵消。如果相应的纤维溶解速度很高，则其机械稳定性低于玄武岩的机械稳定性。

与上述相比，与实施例3相应组合物纤维具有稍微改善的机械稳定性。但溶解速度很可能由于氧化铁含量而稍有点低。溶解速度的降低可按实例4那样通过添加P₂O₅补偿。正如实例5表明的那样，其溶解速度还可以大大提高，同时保持甚至改善其温度稳定性。

在满足前面公开的本发明一般规定的那些纤维中，一些纤维介乎于最佳溶解速度与机械稳定性之间，这类纤维的SiO₂含量为52-62%;氧化镁含量至少等于3%，而碱性氧化物含量为1-5%。

根据本发明的纤维，其CaO、MgO及Fe₂O₃的含量是这样的，即这些有机成分的总量等于或大于32%，这类纤维具有相应10%挠度的温度至少等于玄武岩的这一温度。

这些纤维的组合物由实施例5-6予以说明。

表4汇总了符合本发明的另一些组合物。这类玻璃在生理介质中的溶解能力，可按如下条件对机械研碎玻璃进行测定：

＊通过碎磨所得到的玻璃颗粒进行筛分，而粒度355-400微米的这部分颗粒留作检测用。如此选出的颗粒用乙醇清洗并在干燥箱中干燥。取一克这种玻璃粉放到与前述相同的测量盒中，

＊至于NaCl和CaCl₂，所用溶液与前述略有不同，这两种含量分别为6.6及0.022g/l。该溶液另外还含1.08g/l的甲醛，

＊这种溶液的流量为每天300毫升，并且试验持续时间为两星期，同时一天及一周有中间测量。

在表4中，作为参照的实例1与表1中列出的相同。

一天以后，9号至11号玻璃的侵蚀远远高于对照玻璃的侵蚀，但是在相当早的侵蚀阶段都没有摆脱组合物的影响。

一周以后，就不再一样了。Fe₂O₃含量的增加看来可能是溶解二氧化硅量降低的原因，但是令人惊奇的是，这种降低相当少。采用10%Fe₂O₃含量，实施例11玻璃溶解比对照玻璃大约仍高10倍。

实施例12和13玻璃表明：加入P₂O₅和除去几乎全部的Al₂O₃可以达到较高的溶解速度，虽然Fe₂O₃含量较高而且没有碱金属氧化物。

实施例15至18玻璃说明，就其Fe₂O₃和Al₂O₃含量来说，描述了中间变化情况。

实施例14玻璃说明了无氧化铁的组合物，虽然其Al₂O₃含量较高，它却具有较快的溶解速度。

在符合本发明规定的本发明纤维中，有一类比较受欢迎的组合物相应于五氧化二磷的含量为1-4%的组合物。

根据本发明的玻璃可有已知的外离心装置制成纤维，例如US-A-2.663.051，EP-A-0.167.508或FR-A-2.609.708.中所描述的那些装置。

这样得到的纤维能制得可广泛应用的优质纤维制品。例如，本发明纤维最有利的应用形式是以聚合粘合剂作成严格定形的高硬度预制板，或者制成用于管道系统隔热的管形产品。本发明的纤维也能以纸板或金属丝网上的缝合软垫形式或者以缝隙软衬垫，甚至散装填料的形式加以利用。

表1

（以重量百分比表示的组合物）

                    表2

溶解的SiO₂量%

Claims (7)

1、可在生理介质中溶解的矿物纤维，其特征在于：

它含有：

·SiO₂48-67%

·Al₂O₃0-8%

·Fe₂O₃0-12%

(总铁量)

·CaO      16-35%

·MgO      1-16%

·Na₂O+K₂O 0-6.5%

·P₂O₅0-5%

同时要考虑到，这些组合物中这些成分的含量还满足下述关系式：

·Na₂O+P₂O₅≥2%

·Fe₂O₃+Al₂O₃≤12%

·CaO+MgO+Fe₂O₃≥23%

2、根据权利要求1所述的矿物纤维，其特征在于：它包括具有下述重量比的成分：

·SiO₂50-66%

·Al₂O₃0-7%

·Fe₂O₃（总铁量） 0-11%

·CaO  16-35%

·MgO  3-16%

·Na₂O+K₂O 1-6%

·P₂O₅0-5%

且CaO+MgO+Fe₂O₃＞25%

3、根据上述权利要求中的任一项权利要求所述的矿物纤维，其特征在于：其Al₂O₃含量低于4%。

4、根据上述权利要求中的任一项权利要求所述的矿物纤维，其特征在于：当它的Fe₂O₃含量等于或高于7%时，其Al₂O₃含量等于或低于1%。

5、根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的矿物纤维，其特征在于：它含有氧化钙、氧化镁和氧化铁，这些成分含量的总和高于32%。

6、根据上述权利要求中的任一项权利要求所述的矿物纤维，其特征在于：其五氧化磷含量为1-4%。

7、由矿物纤维构成用于隔热和/或隔音的制品，其特征在于：所述的纤维具有由前面权利要求中的任一项权利要求所确定的化学组成。