CN1207233C - 可溶于人体体液的无机硅酸盐纤维针刺毯及其制法 - Google Patents
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Abstract
可溶于人体体液的无机硅酸盐纤维针刺毯及其制法。该针刺毯所选用的无机硅酸盐纤维，具有如下重量百分组成：SiO2 50～85%，CaO 5.5～35%，MgO 1～10%，B2O3 1～2%，Al2O3 0～1%，Fe2O3 0～0.5%，Na2O 0～0.5%，K2O 0～0.5%。制法是在1500～2000℃熔融；0.3～0.6MPa高压风喷吹或甩丝，集棉得纤维棉坯，再针刺，600～850℃热处理，最后经切割，打卷而成。毯的纤维在pH7.3～7.5，37±0.5℃的溶液中浸24h，溶解度100～250mg/L。原料易得，成本低廉，便于陶瓷纤维毯的更新换代。
Description
技术领域
本发明属于耐火绝热材料，是一种耐高温性能的特种无机硅酸盐纤维，通过集棉、针刺、热处理制成的具有一定厚度、宽度和长度的耐火、隔热纤维毯制品。具体涉及一种可溶于人体体液的无机硅酸盐纤维针刺毯及其制造方法。
背景技术
传统陶瓷纤维毯(硅酸铝耐火纤维)产品，一般采用焦宝石、莫来石、石英砂、氧化铝粉等原材料通过电弧炉或电阻炉熔融，采用喷吹法或甩丝法进行生产纤维，然后进行集棉、针刺、热处理而成。
针刺毯所使用的纤维的主要成分是Al2O3和SiO2(其Al2O3+SiO2一般大于94％)。该成分的陶瓷纤维在生产制造，以及制成其它绝热材料使用的过程中，存在着致命缺陷：因陶瓷纤维的直径细小大多在6μm以下；加之自身性脆，容易断裂产生纤维粉尘，极易被吸入人体内，从而影响人体健康。
数十年来，世界许多科研机构对陶瓷纤维的安全性问题进行了大量的研究，包括对人体致癌的研究。目前已经有一些组织或机构把陶瓷纤维划分为2B类(可能致癌物质)，比如：国际癌症研究中心(International Agency for Research on Cancer，简称IARC)。他们的依据是：正常人体体液PH值为7.35～7.45(中性偏碱)，而以Al2O3和SiO2为主要成分的陶瓷纤维被人体吸入后不被溶解，故对人体有害。
目前，虽然陶瓷纤维对人体致癌作用的证据尚不充分，但欧、美等一些国家已将普通硅酸铝陶瓷纤维列入控制使用的产品，并要求在产品包装物上加印有害产品的标记。
发明内容
本发明的目的是研制一种可溶于人体体液的无机硅酸盐纤维针刺毯及其制造方法。
本发明通过采用一种能够被人体体液溶解的无机硅酸盐纤维(下称可溶纤维)做为生产针刺毯的主要原材料，生产可溶纤维针刺毯；该种纤维在人体体液中有足够的溶解度、可快速降解的无机硅酸盐纤维，以缩短无机硅酸盐纤维在人体内的停留时间。从而将普通无机硅酸盐纤维对人体的损害降至最低，从而该可溶纤维针刺毯成为无害于人体的产品。
本发明的技术方案是：研制一种可溶于人体体液的无机硅酸盐纤维针刺毯，其特征是该针刺毯所选用的无机硅酸盐纤维，具有如下的重量百分组成：
SiO2 50～85％
CaO 5.5～35％
MgO 1～10％
B2O3 1～2％
Al2O3 0～1％
Fe2O3 0～0.5％
Na2O 0～0.5％
K2O 0～0.5％
上述的针刺毯的主要技术性能指标是：
渣球含量 5～15％
溶解度 100～250mg/L
抗拉强度 20～80KPa
加热线变化 1000℃×24h 0～-3％
导热系数 平均温度℃ W/m.k
100 0.043～0.055
200 0.065～0.070
600 0.156～0.170
上述的配料在1500～2000℃熔融；熔融液经过0.3～0.6MPa高压风喷吹或甩丝的方式，经集棉器集棉，制得需要厚度的纤维棉坯，然后经过针刺，600～850℃热处理，最后经过切割，打卷而成。
通过研究发现以SiO2、CaO、MgO为主要化学成分的碱土硅酸盐玻璃态纤维，很容易在生理介质(比如人的体液)中发生溶解，因而上述技术方案是可行的。
本发明的优点是：
1、在陶瓷纤维的基础上，研制了以SiO2为主体的配料体系，引入了CaO、MgO、B2O3、Fe2O3、Na2O和/或K2O；同时严格控制了配料中Al2O3的含量；制得了可溶于PH 7.35～7.45溶液的无机硅酸盐纤维。
2、原料易得，成本低廉，有利于本发明的推广应用和陶瓷纤维产品的更新换代。
3、本发明所获得纤维，在PH7.3～7.5，温度37±0.5℃的偏碱性溶液中浸泡24h，用原子吸收光谱仪测定，其溶解度为100～250mg/L；而对比的普通陶瓷纤维溶解度为0mg/L。
具体实施方式
实施例1
工艺过程上述原料混合均匀后，在特制的电阻炉中在1550--2000℃熔融成液态，利用喷吹法进行纤维生产，然后将纤维通过集棉器进行收集成使其成为一定厚度的棉坯，
原料配比(重量组成)：
SiO2 70份，CaO 15.5份，MgO 10份，B2O3 2份，Al2O3 1份，Fe2O3 0.5份，Na2O 0.5份，K2O 0.5份。
工艺过程上述原料混合均匀后，在特制的电阻炉(或电弧炉、玻歇炉)中1500～1800℃熔融成液态，利用喷吹法或甩丝法(0.3～0.6Mpa风压)进行纤维生产。
现有电阻炉设立3组电极，由于原料改变，使电阻增大，导电率降低，导致熔化困难，为此对现有电阻炉增加3组电极，成为6组电极，以提高原料的导电率。
通过针刺机进行针刺，再经过600～850℃热处理炉进行热处理后经切割成需要尺寸的针刺毯。
本发明生产的可溶于人体体液的无机硅酸盐纤维针刺毯，柔软而富有弹性，经检测：纤维平均直径1～5μm，纤维长度为30～150mm；渣球含量为5～10％；抗拉强度为80KPa，导热系数为0.170W/m.k(平均温度600℃)加热线变化为0％(1000℃×24h)；
其在PH7.3～7.5，温度37±0.5℃的偏碱性溶液中浸泡24h，用原子吸收光谱仪测定，其溶解度为170～250mg/L。而对比的普通陶瓷纤维溶解度为0mg/L。
实施例2
原料重量组成：
SiO2 70份，CaO 26份，MgO 1份，B2O3 1份，Al2O3 1份，Fe2O3 0.5份，Na2O0.5份；
1800～2000℃熔融；0.3～0.6Mpa风压；直径5～10μm；长度90～250mm；渣球含量5～10％；抗拉强度为60KPa，导热系数为0.156W/m.k(平均温度600℃)加热线变化为-1％(1000℃×24h)；溶解度100～250mg/L；其余同例一。
实施例3
原料重量组成：
SiO2 60份，CaO 26.5份，MgO 10份，B2O3 2份，Fe2O3 0.5份，Na2O 0.5份，K2O 0.5份；
1800～2000℃熔融；0.3～0.6Mpa风压；直径1～6μm；长度100～250mm；渣球含量5～8％；抗拉强度为20KPa，导热系数为0.065W/m.k(平均温度200℃)加热线变化为-3％(1000℃×24h)；溶解度190～250mg/L；其余同例一。
实施例4
原料重量组成：
SiO2 50.5份，CaO 35份，MgO 10份，B2O3 2份，Al2O3 1份，Fe2O3 0.5份，Na2O 0.5份，K2O 0.5份；
1800～2000℃熔融；0.3～0.6Mpa风压；直径6～10μm；长度150～250mm；渣球含量10～15％；抗拉强度为40KPa，导热系数为0.070W/m.k(平均温度200℃)加热线变化为-3％(1000℃×24h)；溶解度180～250mg/L；其余同例一。
实施例5
原料重量组成：
SiO2 50.5份，CaO 35份，MgO 10份，B2O3 2份，Fe2O3 0.5份，K2O 0.5份；
1800～2000℃熔融；0.3～0.6Mpa风压；直径2～5μm；长度30～200mm；渣球含量5～15％；抗拉强度为80KPa，导热系数为0.043W/m.k(平均温度100℃)加热线变化为0％(1000℃×24h)；溶解度100～200mg/L；其余同例一。
实施例6
原料重量组成：
SiO2 54.5份，CaO 35份，MgO 8份，B2O3 2份，Na2O 0.5份；
1500～1900℃熔融；0.3～0.6Mpa风压；直径2～5μm；长度90～250mm；渣球含量5～13％；抗拉强度为65KPa，导热系数为0.055W/m.k(平均温度100℃)加热线变化为-1.1％(1000℃×24h)；溶解度100～200mg/L；其余同例一。
实施例7
原料重量组成：
SiO2 58份，CaO 35份，MgO 5份，B2O3 1份，Fe2O3 0.5份，K2O 0.5份；
1800～2000℃熔融；0.3～0.6Mpa风压；直径4～7μm；长度70～250mm；渣球含量5～8％；抗拉强度为70KPa，导热系数为0.070W/m.k(平均温度200℃)加热线变化为-1.5％(1000℃×24h)；溶解度200～250mg/L；其余同例一。
实施例8
原料重量组成：
SiO2 53.5份，CaO 34份，MgO 10份，B2O3 1份，Al2O3 0.4份，Fe2O3 0.5份，Na2O 0.2份，K2O 0.4份；
1800～2000℃熔融；0.3～0.6Mpa风压；直径4～8μm；长度30～200mm；渣球含量5～10％；抗拉强度为65KPa，导热系数为0.065W/m.k(平均温度200℃)加热线变化为-2.1％(1000℃×24h)；溶解度200～250mg/L；其余同例一。
实施例9
原料重量组成：
SiO2 70份，CaO 26份，MgO 1份，B2O3 2份，Al2O3 0.3份，Fe2O3 0.3份，Na2O 0.4份；
1900～2000℃熔融；0.3～0.6Mpa风压；直径6～10μm；长度150～250mm；渣球含量5～12％；抗拉强度为80KPa，导热系数为0.170W/m.k(平均温度600℃)加热线变化为-2.5％(1000℃×24h)；溶解度150～250mg/L；其余同例一。
实施例10
原料重量组成：
SiO2 80份，CaO 12份，MgO 5份，B2O3 2份，Fe2O3 0.5份，K2O 0.5份；
1900～2000℃熔融；0.3～0.6Mpa风压；直径3～6μm；长度100～250mm；渣球含量5～14％；抗拉强度为80KPa，导热系数为0.156W/m.k(平均温度600℃)加热线变化为-3％(1000℃×24h)；溶解度100～240mg/L；其余同例一。
实施例11
原料重量组成：
SiO2 80份，CaO 12份，MgO 5份，B2O3 2份，Fe2O3 0.5份，K2O 0.5份；
1900～2000℃熔融；0.3～0.6Mpa风压；直径3～6μm；长度100～250mm；渣球含量5～14％；抗拉强度为40KPa，导热系数为0.160W/m.k(平均温度600℃)加热线变化为0％(1000℃×24h)；溶解度100～240mg/L；其余同例一。
实施例12
原料重量组成：
SiO2 85份，CaO 6份，MgO 5份，B2O3 2份，Al2O3 1份，Fe2O3 0.5份，Na2O0.5份；
1500～1900℃熔融；0.3～0.6Mpa风压；直径4～8μm；长120～250mm；渣球含量5～8％；抗拉强度为20KPa，导热系数为0.158W/m.k(平均温度600℃)加热线变化为-2％(1000℃×24h)；溶解度100～200mg/L；其余同例一。
实施例13
原料重量组成：
SiO2 85份，CaO 7份，MgO 5份，B2O3 2份，Al2O3 0.5份，K2O 0.5份；
1700～2000℃熔融；0.3～0.6Mpa风压；直径5～10μm；长度80～250mm；渣球含量5～10％；抗拉强度为70KPa，导热系数为0.170W/m.k(平均温度600℃)加热线变化为-1.5％(1000℃×24h)；溶解度200～250mg/L；其余同例一。
实施例14
原料重量组成：
SiO2 51.5份，CaO 35份，MgO 10份，B2O3 2份，Al2O3 0.5份，Fe2O3 0.5份，K2O 0.5份；
1500～1900℃熔融；0.3～0.6Mpa风压；直径1～5μm；长度130～250mm；渣球含量5～15％；抗拉强度为80KPa，导热系数为0.156W/m.k(平均温度600℃)加热线变化为-1.1％(1000℃×24h)；溶解度200～250mg/L；其余同例一。
实施例15
原料重量组成：
SiO2 82.5份，CaO 9份，MgO 5份，B2O3 2份，Fe2O3 0.5份，Na2O 0.5份，K2O 0.5份；
1700～2000℃熔融；0.3～0.6Mpa风压；直径5～10μm；长度150～250mm；渣球含量5～15％；抗拉强度为80KPa，导热系数为0.160W/m.k(平均温度600℃)加热线变化为0％(1000℃×24h)；溶解度150～250mg/L；其余同例一。
Claims (3)
1.一种可溶于人体体液的无机硅酸盐纤维针刺毯，其特征是该针刺毯所选用的无机硅酸盐纤维，具有如下的重量百分组成：
SiO2 50～85％
CaO 5.5～35％
MgO 1～10％
B2O3 1～2％
Al2O3 0～1％
Fe2O3 0～0.5％
Na2O 0～0.5％
K2O 0～0.5％。
2.按照权利要求1所述的可溶于人体体液的无机硅酸盐纤维针刺毯，其特征是所述的针刺毯的主要技术性能指标是：
渣球含量 5～15％
溶解度 100～250mg/L
抗拉强度 20～80KPa
加热线变化 1000℃×24h 0～-3％
导热系数 平均温度℃ W/m.k
100 0.043～0.055
200 0.065～0.070
600 0.156～0.170。
3.按照权利要求1或2所述的可溶于人体体液的无机硅酸盐纤维针刺毯的制法，其特征是所述的配料在1500～2000℃熔融；熔融液经过0.3～0.6MPa高压风喷吹或甩丝的方式，经集棉器集棉，制得需要厚度的纤维棉坯，然后经过针刺，600～850℃热处理，最后经过切割，打卷而成。
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