CN1203569A - 带有含磷涂层的纤维 - Google Patents

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Abstract

提供了带有含磷涂层的矿物纤维,赋予了这种矿物纤维耐高温性能而不明显影响其机械性能。根据本发明的优选的矿物纤维组合物具有较高含量的SiO2和低含量的Al2O3和Fe2O3,可以方便地用作隔热材料。这样的组合物具有耐高温性能和高的生物可溶性,但是可以用现行的方法制备成隔热材料。优选的是,这种矿物纤维的KI值≥40。

Description

带有含磷涂层的纤维
这是1995年12月4日申请的美国专利申请序列号为No.08/566,530的部分继续。
本发明涉及矿物纤维及其组成。本发明还涉及磷酸盐涂层纤维。本发明也涉及具有高生物可溶性的耐高温矿物纤维。
长期以来，矿物纤维隔热材料是众所周知的，并且已经成为工业产品。用岩石纤维或熔渣纤维制成的隔热材料通常称为矿物棉或岩棉。纤维矿物棉隔热材料制品一般由固化的热固性聚合物粘合剂结合在一起，赋予其一定的刚度并改善其力学性能。
矿物纤维还没有与人类的疾病联系起来。另一方面，研究表明，在吸入石棉纤维时可能导致人体产生明显的疾病。虽然吸入的石棉纤维的生物活性的准确机理还不知道，但是普遍认为它们能够长时间保留在肺中是一个重要因素。然而，矿物纤维在肺中的耐久性和保留时间明显比石棉纤维低得多。
尽管如此，作为附加的预防措施，德国政府已经提出了矿物纤维方面的法规。所提出的德国的法规表明矿物棉应该含有非常高含量的碱金属和碱土金属氧化物，从而使纤维具有非常高的生物可溶性。具体地，作为具有足够生物可溶性的一个判据，所说的法规提出一个KI指数，即CaO+MgO+Na2O+K2O+BaO+B2O3的总和减去Al2O3的二倍，必须至少为40重量％(即∑(CaO+MgO+Na2O+K2O+BaO+B2O3)-2Al2O3≥40)。可以认为满足这个判据的矿物纤维组成是没有疑问的。
但是，具有至少40的KI值的高可溶性矿物棉组合物的一个不希望的特征是其在成形温度下粘度低。因此，制造商遇到的一个问题是生产满足所说的指数和其它要求的判据的纤维：纤维应该满足KI指数，在标准的岩棉生产方法中可以纤维化，有足够的耐久性，并且有可以接受的隔热性能。另一个问题是得到具有指数为40的KI值并且耐高温的矿物纤维。
矿物纤维隔热材料的一个重要用途是在建筑物中作为阻燃材料。为了在这种用途中良好地应用，矿物纤维必须具有耐高温性能。大多数耐高温的矿物棉含有高含量的氧化铁(4～12重量％)。氧化铁作为成核剂使得在火烧过程中结晶而不熔化。这种高含量的氧化铁也降低熔体的粘度，可能使纤维成形困难。对于具有高生物可溶性的CaO+MgO含量非常高的组合物更是如此。
我们已经开发了满足德国提出的高生物可溶性判据的组合物。虽然某些组合物的成形性能略低于标准的岩棉，但是它们能够用标准的矿物棉成形方法成形。但是，这种纤维不具有良好的高温性能。
我们已经发现，矿物纤维，包括那些KI值为40或更高的矿物纤维，在暴露于高温时，例如遇到火时，通常会熔化。例如，根据ASTM E119把用下面的白色组合物A-D吹制的纤维从室温加热到1700°F(927℃)后，这些纤维熔化，形成固结体：
含量(重量百分数)成分       组合物A  组合物B  组合物C  组合物DSiO2      44.82    39.67    40.89    51.35Al2O3    8.96     9.99     7.23     2.50MgO        10.90    13.31    13.72    11.90CaO        33.49    37.03    38.17    33.10Na2O      0.04     --       --       0.50K2O       0.65     --       --       0.20Fe2O3    0.09     --       --       0.30TiO2      0.49     --       --       0.15MnO         0.56    --        --       --P2O5     0.02     --       --       --
(组合物A，B和C的平均纤维直径用μm表示分别为2.75，2.11和2.13，如表所示，在上表中总的铁含量按Fe2O3计算，可以除以1.1113转换为FeO)。所以，本发明的一个目的是提供具有耐高温或阻燃性的矿物纤维。另一个目的是提供具有改进的高温性能但力学性能没有明显损失的纤维。本发明的另一个目的是开发具有高生物可溶性的阻燃纤维。
我们已经发现高含量氧化铁的添加可以改进纤维的高温或阻燃性能。用铁取代一定量的SiO2以保持可溶性指数为40重量％。但是，高含量的铁进一步降低了高温粘度，恶化了熔体的纤维成形性能。因此，本发明的一个附加目的是得到具有理想的高温粘度和纤维成形性能的阻燃纤维。
通过本发明的磷酸盐或含磷涂层纤维已经达到了这些目的以及其它目的。这些纤维具有如下的组成(根据标准实践，某些成分或组分按氧化物报告，含量表示以组合物的重量为基准的试样分析的平均值)：37～64重量％的SiO2，0～12重量％的Al2O3，30～51重量％的CaO+MgO，0～6重量％的Na2O+K2O。任选的是组合物中可以包括一些附加的组分，如最多7.0重量％的总铁量(以Fe2+或Fe3+存在)，表示为FeO，最多1.5重量％的总硫量，表示为S2-。优选的是，涂层组合物中含有至少一种含磷的添加剂，选自：磷酸铝；磷酸氢二铵(DAP)；磷酸二氢铵(MAP)；磷酸；焦磷酸钠(SPyP，可以以无水或水合的形式提供)；和磷酸钙(二代)。涂层组合物也可以含有其它添加剂，如粘合剂(例如，酚醛粘合剂)或胶态二氧化硅。涂层组合物优选的是含有以纤维和涂层的总重量为基准，按P2O5计算的磷酸盐总量为0.5～10.0重量％，更优选的是1～5重量％。
在一个优选的实施方案中，涂层的纤维具有至少40的KI值。在另一个优选的实施方案中，本发明涉及具有低铁含磷和通过在纤维表面使用涂层(如含有磷酸铵的涂层)得到的耐高温性能的矿物棉和矿物棉制品。任选的是，可以使用整体的成核剂，如FeS来进一步提高性能。利用本发明，可以生产具有高生物可溶性和耐高温的矿物棉或矿物棉制品。
我们已经发现本发明的含磷酸盐或含磷涂层提供了矿物纤维的耐高温性能或阻燃性能。
本发明的每种纤维组合物含有下列含量的成分：37～64重量％的SiO2，0～12重量％的Al2O3，30～51％的CaO+MgO，0～6重量％的Na2O+K2O，0～7重量％的以FeO表示的总铁量(以Fe2+或Fe3+存在)，和0～1.5重量％的用S2-表示的总硫量(除非特别表示，本文的所有百分数都是重量百分数)。优选的是二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的量合计至少为44重量％。
优选的纤维组成如下：44～62重量％的SiO2，0～8重量％的Al2O3，33～50％的CaO+MgO，0～5重量％的Na2O+K2O，0～6重量％的以FeO表示的总铁量(以Fe2+或Fe3+存在)，和0～1.2重量％的用S2-表示的总硫量。优选的是二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的合量至少为48重量％。
更优选的纤维组成如下：47～59.5重量％的SiO2，0～4重量％的Al2O3，36～48％的CaO+MgO，0～5重量％的Na2O+K2O，0～4重量％的以FeO表示的总铁量(以Fe2+或Fe3+存在)，和0～1重量％的用S2-表示的总硫量。优选的是，二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的合量至少为51重量％。
特别优选的纤维组成如下：51～59.5重量％的SiO2，1～4重量％的Al2O3，36～45％的CaO+MgO，0～4重量％的Na2O+K2O，0～4重量％的以FeO表示的总铁量(以Fe2+或Fe3+存在)，和0～1.0重量％的用S2-表示的总硫量。优选的是，二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)的合量为53～62重量％。
在一个用于本发明的纤维组合物的优选的实施方案中，CaO与MgO的重量比为1.5～6。
可以用于本发明的示例性纤维组合物包括上述的组合物A-D。它们也包括在下表中说明的工业的或已知的组合物E-I和组合物J，组合物J是用于高温或阻燃应用中的商业岩棉：
    含量(重量百分数)
  成分 组合物E  组合物F  组合物G  组合物H  组合物I   组合物J
   SiO2   41.0    38.3     42.1     41.9     44.8     45.4
  Al2O3    4.5    10.4     8.9     6.8     8.7     13.7
    MgO   14.1    10.9     16.0     14.2     10.7     11.1
    CaO   35.3    36.1     28.2     34.3     33.1     19.6
   Na2O   0.17     0.3      0.9      0.7      0.1      2.2
    K2O   0.82     0.6      0.9      0.9      0.6      0.5
  Fe2O3    1.6     0.5      0.8      0.3      0.1      6.0
   TiO2      -     0.3      0.4      0.3      0.5      1.7
  MnO --     0.3     0.2     0.1     0.5     0.2
  P2O5 --     --     --     0.4     --     0.1
  S --     0.7     0.4     0.2     0.2     --
可以用于本发明的优选的纤维组合物包括下表中说明的组合物K和L：
含量(重量百分数)
    成分     组合物K     组合物L
    SiO2     51.35     51.0
    Al2O3     2.5     4.0
    MgO     11.9     10.0
    CaO     33.1     26.5
    Na2O     0.5     1.0
    K2O     0.2     0.5
    Fe2O3     0.3     6.67
    TiO2     0.15     1.0
组合物K是特别优选的纤维组成。
我们已经发现用低铁含量组合物生产的纤维通过使用其它成核剂以及含磷涂层在模拟着火试验中性能良好。例如，如果把这些组合物在高还原条件下熔化，高温性能可以得到改进。此外，少量硫化物的添加(例如，加入0.4重量％的FeS)可以进一步改进高温性能。在这样的纤维用(NH4)2HPO4涂敷时，高温性能明显改善。值得注意的是，含有FeS的纤维在涂敷3.6重量％的(NH4)2HPO4时，在模拟着火试验中与含有5.4重量％FeO的标准矿物棉组合物J的性能一样好。与标准组合物的6％的线收缩相比，涂敷的矿物棉+FeS，在加热到930℃时，测得了5％的线收缩。
特别优选的矿物纤维组合物与标准矿物纤维组合物相比，具有高的SiO2含量，低的Al2O3含量，低的Fe2O3含量。根据本发明的示例的纤维组合物是基本由特定量的下列组分组成的那些纤维组合物：成分                含量(重量百分数)SiO2                     47.0～59.5Al2O3                   0～4.0CaO+MgO                   36.0～48.0Na2O+K2O                0～5.0FeO                       0.1～4.0(总铁量，以Fe2+或Fe3+
                      存在，用FeO表示)S                         0.05～1.0(总硫量，表示为S2-)
其中：SiO2+Al2O3≥51％，KI≥40，以Fe2+存在的铁大于总铁量(Fe2+和Fe3+)的50％。对于Fe2+/Fe3+的比例，Fe2+优选的是大于50％，可以高至80％或更高。
更优选的组合物满足下列说明：成分                      含量(重量百分数)SiO2                     48.0～59.0Al2O3                   0～3.0CaO+MgO                   37.0～47.0Na2O+K2O                0～4.0FeO                       0.1～3.0(总铁量，用FeO表示)S                         0.05～0.8(总硫量，表示为S2-)
其中：SiO2+Al2O3≥51％，MgO在4～32％范围内，CaO在15～43％范围内，总铁量(Fe2+和Fe3+)50％以上以Fe2+存在。
各成分更优选的范围为：成分                      含量(重量百分数)SiO2                     49.0～58.0Al2O3                   0.2～3.0CaO+MgO                   40.0～46.0Na2O+K2O                0～3.0FeO                       0.1～3.0(总铁量，用FeO表示)S                         0.1～0.5(总硫量，表示为S2-)
其中：SiO2+Al2O3≥52％，MgO在5～25％范围内，CaO在15～41％范围内，KI≥40，总铁量(Fe2+和Fe3+)50％以上以Fe2+存在。
如上所述，德国的指数(KI)值应该大于或等于40才能认为是没有异议的。该指数计算如下：KI＝∑(Na2O，K2O，CaO，MgO，BaO，B2O3)-2Al2O3。这对氧化铝的含量和指数中未限定的成分(如二氧化硅)的含量规定了一个限制。
在所说的纤维用于高温用途上，矿物棉纤维的整体成核和结晶是希望的。在纤维整体成核和结晶(与随机的表面成核相反)时，在结晶后仍保持其纤维状性质，从而使收缩最小，并保持要求的纤维性能。通过在组合物中引入硫并在还原条件下熔化可以在本发明的玻璃中产生整体成核和结晶。为了确定在玻璃中产生整体成核所需的硫化物的量，可以按照美国专利No.4,366,251第三栏所述的过程进行。
生产纤维的一种方法基本上需要仔细考虑两个步骤，第一，根据所需的产品量和所用的纤维成形方法，在坩蜗、熔埚或连续的玻璃熔窑中熔化二氧化硅、白云石、粘土、石灰石或其它合适的原料。第二，在获得合适的均匀的熔体时，用任何传统的方法，例如拉、纺或吹等，从熔体生产无定形纤维。
至于生产矿物棉的设备，可以使用任何已知的生产传统矿物棉的熔窑。圆顶炉或电熔窑可以与任何已知的纺织设备结合使用。
可以在装入原料混合物的圆顶炉生产熔体。同时添加需要量的焦炭产生燃烧和熔化。如果在电熔窑或燃气熔窑中生产所说的熔体，则添加粉末碳等还原剂对所说的熔体进行化学还原。所说的熔体可以用传统的包括串联联接的四个纺织轮组成的纺织机组进行纤维化。
优选的是通过在纤维表面沉积含有一种或多种含磷化合物的涂敷物进行用含磷涂层涂敷矿物纤维。在纤维加热时，其在930℃线收缩优选的是小于20％，涂敷在纤维表面上的含磷化合物的量按P2O5计算优选的是在0.5～10重量％范围内。当含磷化合物的含磷为1～5wt％P2O5时，在930℃的热收缩优选的是小于10％。
优选的是，我们通过喷涂或其它方法把溶液沉积在纤维上把含磷化合物结合在矿物纤维表面上。另一种方法是把纤维浸在含有含磷化合物的溶液中，例如MH2PO4、M2HPO4、MHPO4或M3PO4的溶液，这里M代表碱金属、碱土金属和/或铵。
可以使用含有粘合剂(如酚醛粘合剂)或没有粘合剂的含磷化合物。含磷添加剂可以在使用粘合剂之前或在使用粘合剂的同时涂敷在矿物棉纤维上。在一个优选的实施方案中，含磷添加剂溶解在合适的粘合剂载体中，如水，或者悬浮在粘合剂载体中。粘合剂的一个作用是帮助把含磷化合物结合在矿物棉纤维上，但是这不是必须的。在含磷化合物结合到纤维表面上之后，如果必要，使所说的纤维沥水，然后在空气流中逐渐干燥，或者通过在较高温度下强制干燥。美国专利No.4,194,914更完整地描述了适用于本发明的磷处理方法。
在大规模生产过程中，可以把纤维吹入成形室并在移动的传送带或旋转的轮上收集。可以在纤维拨丝区后，纤维收集区之前立即涂敷粘合剂。
在一个优选的实施方案中，涂层组合物含有两种主要组分：(1)一种无机磷酸盐添加剂；(2)一种聚合的或齐聚的热固性粘合剂。这种添加剂组合赋予了矿物棉纤维改进的高温性能。无机磷酸盐的示例是磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸、焦磷酸钠和磷酸钙(二代)。
磷酸二氢铵(MAP)等磷酸盐与胶态二氧化硅的混合物也可以用作添加剂混合物。例如，70％MAP和30％二氧化硅可以混合作为无机添加剂。这样的添加剂混合物的优点是在暴露于高温后可以更好地保持纤维强度。似乎某些在加热时形成焦磷酸中间体的磷酸盐，如MAP，可以侵蚀纤维表面的二氧化硅，并因此使其弱化。如果在添加剂中存在胶态二氧化硅，焦磷酸与其反应到某种程度并形成高温硅酸盐-正磷酸盐保护涂层。这减小了纤维的侵蚀和弱化作用，而保持了改进的高温性能。三种含有磷酸盐和胶态二氧化硅的示例性添加剂混合物如下：
                                    份(重量)
添加剂成分    i                      ii                     iii
去离子水     185                   178.3                   182.5
MAP           5                      5                       5
Nyacol 9950  10                      --                      --Nyacol DP5110                --              16.67              --Nyacol 2040NH4              --              --                 12.5
Nyacol添加剂是来自PQ Corporation的胶态二氧化硅制品，Nyacol9950为一种50％的溶液，Nyacol DP5110为一种30％的溶液，Nyacol2040NH4为一种40％的溶液。
同时，两种类型的热固性粘合剂--酚醛树脂和聚丙烯酸基热固性粘合剂--与上述添加剂结合使用，作用良好。热固性粘合剂与磷酸盐添加剂的比例可以分别从90∶10变化到40∶60，优选的范围是75∶25～50∶50。可以使用热固性粘合剂和磷酸盐添加剂的任何合适的混合物。
在本发明中可以使用几种聚丙烯酸基粘合剂代替酚醛树脂。一个实例含有聚丙烯酸和羟基交联剂，如Rohm & Haas的“HF-5”树脂。
所说的添加剂混合物应该具有酸性pH值，因为太碱性的pH值可能导致涂层的纤维卷缩。如果有必要，可以用合适的酸性试剂，如硫酸适当地调整添加剂混合物的pH值。
下列实施例表明了本发明的优选的实施方案。
实施例1
下表包含一个与标准矿物棉组合物比较的根据本发明的矿物棉组合物的实例：
                        重量
成分        标准矿物纤维    本发明的矿物纤维
SiO2            45.4         51.0
Al2O3          13.7         2.5
Na2O            2.2          0.5
K2O             0.5          0.2
MgO              11.3         11.8
CaO              19.6         32.9
TiO2            1.4          0.2FeO(总铁量表示为    5.4          0.67
FeO) S(总硫量表示为S2-)          0.23
存在的Fe：
FeO                       0.61
Fe2O3                   0.08粘度为10泊时的温    1461      1382
度(℃)液相线温度(℃)    1233      1322
KI               6.2      40.4
在上表中，“FeO”是表示为FeO的总铁量，而“Fe”把组合物中铁的量分成以Fe2+或FeO存在的Fe和以Fe3+或Fe2O3存在的Fe。
把上表中的本发明的纤维浸在含有磷酸氢二铵的浓度为0.5％的水溶液中。把所说的纤维从所说的水溶液中拉出，在通过简单的沥水把粘在纤维表面上的过量溶液排除后，在约100℃～125℃范围内的温度下干燥所说的纤维。在纤维中，发现含磷化合物的浓度按P2O5计算为1.96重量％。试验所说的纤维的热收缩。试验结果证实，本发明的纤维在加热到约930℃时，仅有约5.0％的线收缩。
实施例2
尽管实施例1中的纤维含有较高含量的硫，并且在还原条件下熔化使组合物中的铁大部分为FeO，本实施例的纤维含有低含量的硫，并且在氧化条件下在白金坩埚中熔化(在大气中)。因此，在实施例1产生了额外的纤维成核，而在下面描述的本实施例中不会产生额外的整体成核。
在用于本实施例中的实验性过程中，通过空气喷吹纤维化并以向下的气流收集在一个静止的金属笼中来成形纤维状的矿物棉。所说的金属笼完全包围在一个更大的金属箱中，在该金属箱的下游远端通过一个连在电动排风机上的柔性导管连续排出所用的空气。此前用空气过滤器除去悬浮的粘合剂颗粒。用带有喷嘴的粘合剂环把粘合剂以水溶液或悬浮液的形式喷涂到纤维上。粘合剂的使用在纤维化或拨丝区之后，在纤维进入金属收集箱之前立即进行。
具体地，用联接在环形粘合剂环上的喷嘴以水溶液喷涂的形式涂敷粘合剂。选择粘合剂环、喷嘴数和喷嘴的喷涂型式以得到纤维幕的理论覆盖率至少为100％。测得所说的纤维幕的直径约为8英寸。已经发现内径21英寸、带有20个顶端开口的空气雾化的粘合剂环是合适的，仅用了20个环顶端中的10个(隔一个堵上一个)。选择空气喷涂系统的SU12空气雾化压力喷涂装置(2850流体输出端+73160空气输出端)在最多每分钟1加仑(gpm)的流量下提供良好的喷涂型式。用空气雾化装置为更好的纤维覆盖提供更细的颗粒直径和调整流量的灵活性，并在减小流量的条件下保持良好的喷涂型式。空气压力为20psig可以得到良好的雾化。一个联接到带有1/2英寸的MINI-MAG流量计(来自Fischer&Porter)的LeesonSpeedmaster DC控制器的3-gpm的Echo Gearchem泵(来自Pulsameter)提供并控制通向所说的环的粘合剂流。起始时，流量固定在1gpm，粘合剂固相量为5.5％，但是，这得到了湿的纤维棉块。随后，在粘合剂固相量为5.5％的条件下把流量降低到0.5gpm。矿物棉拉出速度平均为约1lb./min。在这些条件下，点火损失(LOI，即把干燥的纤维加热到约540℃的温度下测得的通过燃烧或热解产生的加热后纤维重量的减少)在5～9％范围内，这取决于添加剂与有机粘合剂的比例。一般来说，对于估算的各个发明实施例(2a-2k)，可以获得良好的高温性能，这些实施例的结果与对比实施例II的结果一起总结如下。
实施例  纤维组合物   粘合剂  磷酸盐    流量(gpm)   总添加剂固体(％)   无机固体(％总量)    平均LOI(％)    平均P2O5(％)
    2a     K 酚醛树脂   DAP     1.0     5.5     50     8.6
    2b     K 酚醛树脂   DAP     0.5     11.0     50    15.4     4.75
    2c     K 酚醛树脂   DAP     0.5     7.7     50     7.3
    2d     K 酚醛树脂   DAP     0.5     5.5     50     8.7     2.20
    2e     K 酚醛树脂   DAP     0.5     3.3     50     3.2     0.82
    2f     K 酚醛树脂   DAP     0.5     5.5     25     5.5
    2g     K 酚醛树脂   DAP     0.5     5.5     25     6.8
    2h     K 非酚醛树脂   MAP     0.5     5.5     40     9.0
    2i     K 非酚醛树脂   SPyP     0.5     5.5     40     6.2
    2j     K 非酚醛树脂   MAP/二氧化硅     0.5     5.5     34/16     5.7
    2k     K 非酚醛树脂   DAP     0.5     5.5     40     5.0
    II     K 酚醛树脂 --     0.5     3.8     0     9.0
如上表所示，前面已经说明的组合物K在所有的实施例中用于制造纤维。同时在这些实施例中使用酚醛树脂(“Phen”)或非酚醛树脂(“Non”)粘合剂--具体地，在实施例2a-2g和II的添加剂中使用钠催化的RE-176(来自Owens Corning，Newark，Ohio)，在实施例2h-2k中使用HF-5树脂。在实施例2a-2i的每一个中使用的磷酸盐(“Phos.”)是DAP(NH4)2HPO4)，MAP(NH4HPO4)，或SPyP(Na4P2O7·10H2O。在实施例2j中还加入了胶态二氧化硅，具体地为DP5110(来自The PQCorporation)。在实施例2a-2g和II中，用硫酸把添加剂的pH值调整到酸性(pH＝5～6)。对于每个实施例，以纤维的重量为基准用重量百分数表示，与总的无机固体的百分数一起提供了以固体形式存在的添加剂的总量(总的无机固体的百分数可以用100％减去存在的有机固体的百分数)。这些实施例在各种密度下的线收缩如下。
    密度     线收缩(％)(用密度报告)
 实施例     低     中     高     低     中     高
    2a     0.028     0.100     0.186     7.4     8.0     1.2
    2b     0.039     0.213     0.128     26.4     19.2     8.8
    2c     0.032     0.102     0.160     10.0     5.4     6.0
    2d     0.033     0.031     0.122     10.0     7.6     5.8
    2e     0.034     0.056     0.059     50.1     33.7     6.7
    2f     0.020     0.059     0.111     40.6     46.6     31.1
    2g     0.029     0.061     0.070     49.6     53.2     53.7
    2h     0.028     0.066     0.080     9.1     3.3     3.8
    2i     0.032     0.071     0.092     34.1     5.1     3.4
    2j     0.047     0.060     0.093     14.3     8.6     5.7
    2k     0.034     0.059     0.082     33.8     18.8     15.9
    II     0.060     0.058     0.164     52.1     50.9     29.4
用试样体积和重量计算密度，并且测量密度以确定实验的试样与标准生产的试样的密度匹配到什么程度。一般说来，平均密度反映了与大规模生产制造的标准矿物棉制品类似的值。着火试验根据ASTM E119曲线加热到927℃来进行。上述结果表明，与实施例II相比，本发明的实施例具有更好的高温性能。此外，除了试验碱添加剂(氢氧化钠使pH值为9)以外，与实施例2d和2e类似的实施例在试验线收缩时卷缩，其LOI值分别为4.7％和2.9％。
在参考优选的特征和实施方案描述本发明时，技术人员从本说明书和通过本发明的常规实践将会认识到，可以对本发明做各种修改和改进而不离开本发明的范围。不意味着本发明局限于上面的详细叙述，而是由下面的权利要求书及其等同的说明确定。

Claims (30)

1、一种适用于隔热材料的矿物纤维制品，包括：
一种基本组成如下的矿物纤维：成分                                     重量百分数SiO2                                    47.0～59.5Al2O3                                  0～4.0CaO+MgO                                  36.0～48.0Na2O+K2O                               0～5.0FeO                                      0.1～4.0(总铁量，表示为FeO)S                                        0.05～1.0(总硫量，表示为S2-)
其中：SiO2+Al2O3≥51重量％，KI≥40，以Fe2+存在的铁大于总铁量的50％；
一种矿物纤维上的涂层，所说的涂层包括含量以P2O5计算，以纤维加涂层的总重量为基准，在0.5～10.0重量％范围内的含磷化合物。
2、一种适用于隔热材料的矿物纤维制品，包括：
一种基本组成如下的矿物纤维：成分                                   重量百分数SiO2                                  48.0～59.0Al2O3                                0～3.0CaO+MgO                                37.0～47.0Na2O+K2O                             0～4.0FeO                                    0.1～3.0(总铁量，表示为FeO)S                                      0.05～0.8(总硫量，表示为S2-)
其中：SiO2+Al2O3≥51重量％，MgO含量在4～32重量％范围内，CaO含量在15～43重量％范围内，KI≥40，以Fe2+存在的铁大于总铁量的50％；
一种矿物纤维上的涂层，所说的涂层包括含量以P2O5计算，以纤维加涂层的总重量为基准，在0.5～10.0重量％范围内的含磷化合物。
3、一种根据权利要求1的矿物纤维制品，其中，所说的矿物纤维具有如下基本组成：成分                                                    重量百分数SiO2                                                   49.0～58.0Al2O3                                                 0.2～3.0CaO+MgO                                                 40.0～46.0Na2O+K2O                                              0～3.0FeO                                                     0.1～3.0(总铁量，表示为FeO)S                                                       0.1～0.5(总硫量，表示为S2-)
其中：SiO2+Al2O3≥51重量％，MgO含量在5～25重量％范围内，CaO含量在15～41重量％范围内，KI≥40，以Fe2+存在的铁大于总铁量的50％；
4、一种根据权利要求1的矿物纤维制品，其中，所说的矿物纤维具有如下基本组成：成分                                                          重量百分数SiO2                                                         51.0Al2O3                                                       2.5CaO                                                           32.9MgO                                                           11.8Na2O                                                         0.5K2O                                                          0.2TiO2                                                         0.2FeO                                                           0.7S                                                             0.2(总硫量，表示为S2-)
其中，所说的纤维组合物的KI值为40.4。
5、一种根据权利要求1的矿物纤维制品，其中，在所说的涂层中的含磷化合物的量按P2O5计算在1.0～5.0重量％范围内。
6、一种矿物纤维制品，包括含有多种根据权利要求1的纤维的矿物棉。
7、一种矿物纤维制品，包括：
至少一种用下列纤维组成制得的矿物纤维，包括：
SiO2含量为47.0～59.5重量％，Al2O3含量为0～4.0重量％，CaO和MgO总量为36.0～48.0重量％，Na2O和K2O总量为0～5.0重量％，以Fe2+或Fe3+存在的铁的量以FeO表示为0.1～4.0重量％，硫含量以S2-表示为0.05～1.0重量％，其中，SiO2和Al2O3重量百分数之和大于或等于51；和
一种在所说的的纤维上的涂层，含有按P2O5计算磷含量为0.5～10.0重量％的含磷化合物。
8、一种根据权利要求7的矿物纤维制品，其中，所说的涂层还包括一种粘合剂。
9、一种根据权利要求8的矿物纤维制品，其中，所说的粘合剂是酚醛粘合剂。
10、一种根据权利要求7的矿物纤维制品，其中，所说的含磷化合物是分子式为MH2PO4、M2HPO4、MHPO4或M3PO4的磷酸盐，其中M是碱金属、碱土金属或铵。
11、一种根据权利要求7的矿物纤维制品，其中，所说的含磷化合物是(NH4)2HPO4。
12、一种根据权利要求7的矿物纤维制品，其中，所说的磷含量为1.0～5.0重量％。
13、一种根据权利要求7的矿物纤维制品，其中，在纤维组合物中的Na2O、K2O、CaO、MgO、BaO和B2O3的重量百分数的总和减去Al2O3重量百分数的二倍大于或等于40。
14、一种根据权利要求7的矿物纤维制品，其中，铁含量的一半以上以Fe2+存在。
15、一种根据权利要求14的矿物纤维制品，其中，SiO2含量为48.0～59.0重量％，Al2O3含量为0～3.0重量％，CaO和MgO总量为37.0～47.0重量％，MgO的含量为4～32重量％，CaO的含量为15～43重量％，Na2O和K2O总量为0～4.0重量％，铁的含量以FeO表示为0.1～3.0重量％，硫含量以S2-表示为0.05～0.8重量％，Na2O、K2O、CaO、MgO、BaO和B2O3的重量百分数的总和减去Al2O3重量百分数的二倍大于或等于40。
16、一种根据权利要求15的矿物纤维制品，其中，SiO2含量为49.0～58.0重量％，Al2O3含量为0.2～3.0重量％，CaO和MgO总量为40.0～46.0重量％，MgO的含量为5～25重量％，CaO的含量为15～41重量％，Na2O和K2O总量为0～3.0重量％，硫含量以S2-表示为0.05～0.8重量％，
17、一种根据权利要求7的矿物纤维制品，其中，所说的纤维在930℃的线收缩小于20％。
18、一种矿物纤维制品，包括：
至少一种由下列纤维组合物制成的矿物纤维：
SiO2含量为51.0重量％，Al2O3含量为2.5重量％，CaO含量为32.9重量％，MgO含量为11.8重量％，Na2O的含量为0.5重量％，K2O含量为0.20重量％，TiO2含量为0.2重量％，以Fe2+和Fe3+存在的铁含量用FeO表示为0.7重量％，其中一半以上的铁以Fe2+存在，硫含量以S2-表示为0.2重量％，其中，Na2O、K2O、CaO、MgO、BaO和B2O3的重量百分数的总和减去Al2O3重量百分数的二倍大于或等于40；和
一种在所说的的纤维上的涂层，含有按P2O5计算磷含量为0.5～10.0重量％的含磷化合物。
19、一种根据权利要求18的矿物纤维制品，其中，所说的涂层还包括一种粘合剂。
20、一种根据权利要求19的矿物纤维制品，其中，所说的粘合剂是酚醛粘合剂。
21、一种根据权利要求18的矿物纤维制品，其中，所说的含磷化合物是分子式为MH2PO4、M2HPO4、MHPO4或M3PO4的磷酸盐，其中M是碱金属、碱土金属或铵。
22、一种根据权利要求18的矿物纤维制品，其中，所说的含磷化合物是(NH4)2HPO4。
23、一种根据权利要求18的矿物纤维制品，其中，所说的磷含量为1.0～5.0重量％。
24、一种矿物纤维制品，包括：
一种具有下列组成的矿物纤维：37～64重量％的SiO2，0～12重量％的Al2O3，30～51重量％的CaO+MgO，0～6重量％的Na2O+K2O；和
一种在所说的的纤维上的涂层，含有以纤维加涂层的总重量为基准，按P2O5计算磷含量为0.5～10.0重量％的含磷添加剂。
25、一种根据权利要求24的矿物纤维制品，其中，所说的矿物纤维的组成中还含有总铁量(以Fe2+和Fe3+存在)用FeO表示为0～0.7重量％，和以S2-表示总量为0～1.5重量％的硫。
26、一种根据权利要求24的矿物纤维制品，其中，所说的含磷添加剂选自由下列物质组成的组中：磷酸铵；磷酸氢二铵；磷酸二氢铵；磷酸；焦磷酸钠；和二代磷酸钙。
27、一种根据权利要求25的矿物纤维制品，其中，所说的涂层还包括一种热固性粘合剂。
28、一种根据权利要求26的矿物纤维制品，其中，所说的热固性粘合剂是聚丙烯酸基粘合剂。
29、一种根据权利要求25的矿物纤维制品，其中，所说的涂层还含有胶态二氧化硅。
30、一种根据权利要求25的矿物纤维制品，是一种有许多涂层的矿物纤维构成的耐高温纤维棉。
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