DE60106698T2

DE60106698T2 - Faser aus anorganischem Material und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE60106698T2
Application number: DE60106698T
Authority: DE
Inventors: Katsuya Kusuno; Satoshi Dohi; Hideki Kitahara
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 2000-08-28
Filing date: 2001-08-28
Publication date: 2005-03-10
Anticipated expiration: 2021-08-29
Also published as: JP2002068777A; US6627568B2; DE60106698D1; US20020045528A1; EP1184348A1; EP1184348B1; JP4126151B2

Description

Hintergrund der Erfindung
Sachgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine anorganische Faser und auf ein Verfahren zum Herstellen derselben. Genauer gesagt bezieht sie sich auf eine anorganische Faser, die eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit besitzt, und die, wenn sie in menschlichen Körpern aufgenommen wird, leicht ausgesondert wird.
Beschreibung des in Bezug stehenden Stands der Technik
Anorganische Fasern, wie beispielsweise wärmebeständige Glasfasern und keramische Fasern, werden weit verbreitet für Wärmeisolationen in verschiedenen Bauteilen, wie beispielsweise Gebäuden, aufgrund deren hoher Wärmebeständigkeit verwendet.
Die anorganischen Fasern floatieren leicht in Luft bei der Herstellung, Aufbewahrung und beim Transport oder der Benutzung, und können durch Inhalation in menschliche Körper eindringen. Einige relativ große Fasern, die in menschliche Körper eindringen, werden in der nasalen Kavität oder der oralen Kavität eingefangen und werden von dem Körper zusammen mit einem Hochziehen der Nase oder mit Speichel abgegeben, und werden geschluckt und wandern zu digestiven Organen, wie beispielsweise dem Magen. Jedoch erreichen feine Fasern, die nicht durch die Schleimhaut der nasalen oder oralen Kavität eingefangen werden, die Lungen und haften an Alveolen an (ein ballonähnliches Organ, das einen Austausch von Sauerstoff für Kohlendioxid zwischen Luft und Blut vornimmt).
Allgemein umgeben, falls Fremdkörper in die Alveolen eintreten, Alveolarmakrophage den Fremdkörper und transportieren ihn zu den Stellen, die Flimmerhaare haben, wie beispielsweise die Trachea und die Bronchien, so dass der Fremdkörper mit Schleim abgeführt werden kann, oder der Fremdkörper wird von der Oberfläche der Alveolen über Lymph- und lymphatische Gefäße ausgestoßen. Jedoch werden manchmal Fälle vorgefunden, bei denen Alveolarmakrophage durch einen Fremdkörper irritiert oder beschädigt werden. Als Folge kommen Protease und eine Kollagenfaser, die ein Enzym zerlegt, aus den Zellen heraus, und die Alveolarzellen erleiden eine Entzündung oder werden beim Vorhandensein einer großen Menge solcher Enzyme kollagen. Da Zellen, die einer Entzündung unterliegen, eine geschwächte Widerstandsfähigkeit haben, ist eine DNA in den Zellkernen für eine Beschädigung anfällig, und die Zellen ändern häufig eine Zerstörung und Regeneration, was Möglichkeiten fördert, dass sich abnormale Zellen entwickeln. Es kann folgen, dass eine Denaturierung von DNA-Zellen oder die Entwicklung von Krebszellen hervorgerufen wird.
Demzufolge ist es in Bezug auf anorganische Fasern dieser Art einer Benutzung in neuerer Zeit erforderlich geworden, dass sie eine Bioabbaubarkeit haben, nämlich eine Biolöslichkeit in physiologischen Fluiden, wie beispielsweise Lungenflüssigkeit, ebenso dass sie eine Wärmebeständigkeit haben. Verschiedene anorganische Fasern sind bis heute entwickelt worden, um diese Erfordernisse zu erfüllen. Zum Beispiel offenbart die JP-W-10-512232 (WO97/16386) eine Glasfaser, die eine Wärmebeständigkeit bis 1260°C besitzt und keine Haltbarkeit gegenüber physiologischen Fluiden besitzt, mit Siliziumdioxid (SiO₂) und Magnesiumoxid (MgO) als wesentliche Komponenten und Zirkondioxid (ZrO₂) als eine optionale Komponente.
Jedoch haben anorganische Fasern, die Alveolen erreichen, gewöhnlich eine Faserlänge von ungefähr 20 bis 100 μm, so dass sie größer als ein allgemeiner Fremdkörper sind, wie beispielsweise Viren und Bakterien, so dass Alveolarmakrophage sie oftmals nicht einschließen. Daneben ist eine Löslichkeit der herkömmlichen, anorganischen Fasern nicht höher als ungefähr einige zehn bis einige hundert [ng/cm² · hr], und eine Unlöslichkeit schreitet ungleichförmig insgesamt fort. Deshalb benötigt es eine beträchtliche Zeit, damit sich die anorganischen Fasern in ihrer Länge in einem solchen Grad verringern, dass Alveolarmakrophage sie definitiv ohne Irritation oder Beschädigung umgeben können, und es ist eine große Möglichkeit vorhanden, dass die Alveolarmakrophagen dabei eine Beschädigung erleiden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine anorganische Faser zu schaffen, die eine ausgezeichnete Bioabbaubarkeit ebenso wie Wärmebeständigkeit gleich wie oder besser als diejenige herkömmlicher, anorganischer Fasern besitzt. Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen einer solchen anorganischen Faser zu schaffen.
Die vorliegende Erfindung löst die vorstehende Aufgabe durch Schaffen einer anorganischen Faser, die dem Anspruch 1 entspricht.
Die vorliegende Erfindung löst auch die vorstehende Aufgabe durch Schaffen eines Verfahrens, das dem Anspruch 3 entspricht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Phasendiagramm, das ein ternäres System von SiO₂-MgO-TiO₂ darstellt, das eine wesentliche Komponente von anorganischen Fasern, gemäß der vorliegenden Erfindung, ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen Die vorliegende Erfindung wird im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
Die anorganische Faser der vorliegenden Erfindung weist SiO₂, MgO und TiO₂ als wesentliche Komponenten auf.
Beim Schmelzen zusammen mit SiO₂ zeigt TiO₂ im Wesentlichen eine Unmischbarkeit über ein breites Mischungsverhältnis. In dem Bereich der Unmischbarkeit (Zwei-Flüssigkeits-Phasen-Bereich) separiert sich die Schmelze in zwei flüssige Phasen unterschiedlicher Zusammensetzungen. Beim langsamen Abschrecken gehen die zwei flüssigen Phasen schließlich in einen festen Zustand über, der eine bestimmte Zusammensetzung besitzt. Je höher die Schmelztemperatur wird, desto größer wird der Unterschied in der Zusammensetzung zwischen den zwei flüssigen Phasen. 1 zeigt ein Phasendiagramm eines SiO₂-MgO-TiO₂ Dreikomponentensystems (Franco Massazza und Efisia Sirchia, Chim. Ind., vol. 40, Seite 466, Milan (1958)). Wie dargestellt ist, bildet das Dreikomponentensystem ähnlich einen Zwei-Flüssigkeits-Phasen-Bereich.
In der vorliegenden Erfindung wird ein Ausgangsmaterial, das die wesentlichen Komponenten aufweist, auf eine hohe Temperatur erwärmt, und die Schmelze, die den vorstehend angegebenen Zwei-Flüssigkeits-Phasen-Bereich besitzt, wird abgekühlt, um einen amorphen Bereich mit hohem SiO₂/niedrigem MgO und einen amorphen Bereich mit niedrigen SiO₂/hohem MgO zu erzeugen, um dadurch eine Faserstruktur zu bilden, in der diese Bereiche in einem gemischten Zustand vorliegen. Da MgO löslicher in physiologischen Fluiden als SiO₂ ist, lösen sich die Fasern schneller in dem Bereich mit niedrigem SiO₂/hohem MgO auf, wo die Faserstruktur gebrochen wird. Als Folge werden die einzelnen, anorganischen Fasern, die in den Körper hinein aufgenommen werden, in eine Vielzahl von Faserstücken unterteilt.
Wie vorstehend angegeben ist, wird, da es schwierig für Alveolarmakrophagen ist, zu große Fremdkörper zu umgeben, und sich herkömmliche, anorganische Fasern gleichförmig auflösen, eine beträchtlich lange Zeit für Alveolarmakrophage benötigt, um einen ausreichenden Belag auf die Fasern zu legen. Im Gegensatz dazu brechen anorganische Fasern der Erfindung, mit einem gewissen Fortschreiten einer Auflösung, in kurze Fasern auf, und werden leicht durch Alveolarmakrophagen umgeben. Als Folge kann die anorganische Faser von dem Körper in einer kürzeren Zeit, als sie erforderlich gewesen ist, ausgesondert werden. Weiterhin dient die aufgebrochene Oberfläche der einzelnen Fasern als eine neue Stelle für den Beginn einer Auflösung, um die Auflösung gegenüber physiologischen Fluiden zu beschleunigen, um dadurch weiterhin die Zeit, die zum Erreichen einer Größe, klein genug für die Makrophagen, um sie zu umgeben, erforderlich ist, zu verringern.
Dementsprechend wird das Mischungsverhältnis der wesentlichen Komponenten, SiO₂, MgO und TiO₂, so ausgewählt, um in der Lage zu sein, den vorstehend beschriebenen Zwei-Flüssigkeits-Phasen-Bereich zu bilden. Genauer gesagt weist die Zusammensetzung 60 bis 80 Gew. % an SiO₂, 15 bis 30 Gew. % an MgO und 0,5 bis 20 Gew. -% an TiO₂ auf. Eine noch weitere, bevorzugte Faserzusammensetzung weist 65 bis 80 Gew.-% an SiO₂, 15 bis 28 Gew. % an MgO und 2 bis 20 Gew.-% an TiO₂ auf. Eine besonders bevorzugte Faserzusammensetzung weist 65 bis 80 Gew.-% an SiO₂, 15 bis 28 Gew. % an MgO und 4 bis 20 Gew. % an TiO₂ auf. Eine bevorzugteste Faserzusammensetzung weist 70 bis 80 Gew. % an SiO₂, 15 bis 28 Gew.-% an MgO und 4 bis 20 Gew. % an TiO₂ auf.
SiO₂ ist eine Komponente, die ein Netzwerkskelett der anorganischen Faser bildet und einen großen Beitrag zu einer Wärmebeständigkeit liefert. Ein Gehalt an SiO₂ geringer als 60 Gew. % führt zu einer unzureichenden Wärmebeständigkeit. Jedoch führt ein Gehalt an SiO₂ größer als 80 Gew. % zu einer zu hohen Schmelzeviskosität, was nicht vorteilhaft zur Faserbildung ist. MgO besitzt eine hohe Löslichkeit in physiologischen Fluiden und trägt zu einem Faserbruch bei. Ein Gehalt an MgO geringer als 15 Gew.-% ist zum Sicherstellen dieses Effekts unzureichend. MgO ist auch effektiv beim Verringern der Viskosität der Schmelze, was eine glatte Faserbildung fördert. Dementsprechend sollte der Gehalt an MgO mindestens 15 Gew.% betragen. Falls der Gehalt an MgO 30 Gew.-% übersteigt, werden die Mengen der anderen Komponenten relativ verringert, was fehlschlägt, die erwünschten Effekte zu erreichen. TiO₂ ist eine Komponente, die dazu notwendig ist, den vorstehend beschriebenen Zwei-Flüssigkeits-Phasen-Bereich zu bilden. Damit TiO₂ seinen Effekt ausreichend hervorruft, sollte der Gehalt an TiO₂ mindestens 0,5 Gew.-% betragen. Ein Gehalt an TiO₂, der 20 Gew.-% übersteigt, führt zu einer Behinderung einer Faserbildung, da eine Unmischbarkeit der Schmelze zu stark wird, was zu einem zu großen Unterschied in der Zusammensetzung zwischen dem Bereich mit hohem SiO₂ und dem Bereich mit niedrigem SiO₂ führt, was zu einem Fehlschlagen einer stabilen Faserbildung führt.
Die anorganische Faser der Erfindung ist, während sie biologisch abbaubar ist, gleich oder besser in der Wärmebeständigkeit gegenüber herkömmlichen, anorganischen Fasern. Zum Beispiel besitzt die anorganische Faser, die die vorstehend beschriebene Zusammensetzung besitzt, eine prozentuale Schrumpfung so niedrig wie 5% oder darunter, wenn sie bei 1200°C für 8 Stunden erwärmt wird, was eine ausreichende Wärmebeständigkeit für eine praktische Benutzung belegt. Allerdings behält die anorganische Faser die fasrige Form bei, wenn sie bei 1400°C für 8 Stunden erwärmt wird, wie in den Beispielen, die hier angegeben sind, gezeigt wird. Unter Berücksichtigung, dass eine Wärmebeständigkeit grundsätzlich SiO₂ zuzuschreiben ist, kann der Gehalt an SiO₂ innerhalb des vorstehend angegebenen Bereichs erhöht werden, wo die Wärmebeständigkeit von besonderem Interesse ist.
Falls erwünscht, kann die anorganische Faser andere Komponenten, wie beispielsweise MnO, bis zu 10 Gew.%, aufweisen, was effektiv beim Erhöhen einer Löslichkeit in physiologischen Fluiden ist, und ZrO₂, das einen geringen Einfluss auf die physikalischen Eigenschaften der Fasern hat, jedoch effektiv beim Verbessern des Ertrags bei der Faserbildung ist, haben. Unter Berücksichtigung, dass die Zugabe dieser Komponenten manchmal die Brechbarkeit der Faser verringern kann, sollten die Mengen an MnO und ZrO₂, die zugegeben werden, bis zu 10 Gew.%, jeweils, betragen. Eine Zugabe von mehr als 10 Gew.-% an MnO oder ZrO₂ führt zu einem abrupten Anstieg der Schmelzeviskosität der Mischung des Ausgangsmaterials per se, was eine stabile Faserbildung schwierig gestaltet.
Die Ausgangsmaterialien, die jede Komponente bilden, sind nicht besonders eingeschränkt. Während das Einschließen von Verunreinigungen, die von den Ausgangsmaterialien stammen, unvermeidbar ist, darf der Gehalt an Al₂O₃ nicht 2 Gew.% übersteigen und der Gehalt an CaO darf nicht 3 Gew.-% übersteigen. Al₂O₃ bildet ein Aluminosilikat mit SiO₂ und verringert die Gesamtlöslichkeit der Faser in physiologischen Fluiden. CaO bildet eine niedrig schmelzende Verbindung mit SiO₂, was die gesamte Wärmebeständigkeit der Faser verringert. Da Alkalimetall- oder Erdalkali-Metalloxide, wie beispielsweise Na₂O, K₂O und BaO, und B₂O₃, die Wärmebeständigkeit der Faser, falls sie in großen Mengen vorhanden sind, beeinträchtigen, muss der Gehalt von jedem 0,5 Gew.% oder geringer betragen und deren Gesamtgehalt muss 2 Gew.-% oder geringer betragen.
Die anorganische Faser der vorliegenden Erfindung kann durch Erwärmen eines Ausgangsmaterials, das die vorstehend angeführten Komponenten aufweist, bei einer hohen Temperatur von 1700 bis 2000°C und Abschrecken der Schmelze zur Faserbildung erhalten werden. Die Faserbildung durch Abschrecken kann durch, zum Beispiel, Blasen bewirkt werden. Die Ausgangsgrundmaterialien umfassen nicht nur reine Verbindungen, sondern SiO₂-Quellen, wie beispielsweise Siliziumoxid und MgO₂-Quellen, wie beispielsweise Magnesit, Magesiumoxidklinker, Olivin und Olivinsand; TiO₂-Quellen, wie beispielsweise Ilmenit, Badestrandsand und Rutil; MnO-Quellen, wie beispielsweise Manganerz, Rhodonit und Tephroit; und ZrO₂-Quellen, wie beispielsweise Brazilit und Zirkonsand.
Die vorliegende Erfindung wird nun in größerem Detail unter Bezugnahme auf Beispiele erläutert, allerdings sollte verständlich werden, dass die vorliegende Erfindung nicht dahingehend auszulegen ist, dass sie hierauf beschränkt ist.
Experiment 1
(Herstellung einer anorganischen Faser)
Vorbestimmte Mengen an Quarzsand, Magnesiumoxid und Titanoxid wurden gemischt und bei 1700 bis 2000°C erwärmt. Die erhaltene Schmelze wurde durch Blasen zu Fasern gebildet, und die Fasern wurden gesammelt. Die Zusammensetzung der sich ergebenden Faser ist in den Tabellen 1 und 2 dargestellt. Vergleichsbeispiel 6 ist eine hoch wärmebeständige, keramische Faser, die üblicherweise im Stand der Technik ein gesetzt wird. Die Vergleichsbeispiele 7 und 8 sind Fasern, klassifiziert als "Kategorie 0 (keine Karzinogenität)" gemäß der europäischen Klassifizierung einer Biolöslichkeit.
TABELLE 1
TABELLE 2
(Löslichkeitstest)
Jede der Fasern, dargestellt in den Tabellen 1 und 2, wurde zu einer Untergröße von 200 Mesh gemahlen. Ungefähr 1 Gramm der verkleinerten Teilchen wurde abgewogen und in einen Erlenmeyer-Kolben von 300 ml mit einem Absperrhahn eingefüllt und 150 ml einer physiologischen Kochsalzlösung, mit einer Zusammensetzung, dargestellt in Tabelle 3, wurden hinzugegeben. Der Kolben wurde horizontal mit einer Rate von 120 Schüttelungen/min für aufeinanderfolgende 50 Stunden geschüttelt, während die Mischung bei 40°C gehalten wurde. Die Mischung in dem Kolben wurde filtriert. Das Filtrat wurde mit einem ICP-AES-Gerät filtriert, um eine Löslichkeit der Faser durch Vergleichen der analytischen Ergebnisse mit der Zusammensetzung der Faser zu erhalten.
TABELLE 3
(Test in Bezug auf eine Verringerung der Faserlänge)
Jede der Fasern der Tabellen 1 und 2 wurde gesiebt und eine Untergröße von 325 Mesh (durchschnittliche Faserlänge: 80 bis 100 μm) wurde unter einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) fotografiert. Die Längen von ungefähr 200 Fasern in der mikroskopischen Darstellung wurden gemessen, um eine durchschnittliche Faserlänge vor einer Behandlung zu erhalten. Ungefähr 1 g der Fasern wurden in einen Erlenmeyer-Kolben mit 300 ml mit einem Absperrhahn eingefüllt und 150 ml einer physiologischen Kochsalzlösung, mit der Zusammensetzung, die in Tabelle 3 angegeben ist, wurden hinzugefügt. Der Kolben wurde horizontal unter einer Rate von 120 Schüttelungen/min für aufeinandertolgende 50 Stunden geschüttelt, während die Mischung bei 40°C gehalten wurde. Die Faser wurde herausgenommen und getrocknet. Eine durchschnittliche Faserlänge nach der Behandlung wurde unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (SEM) in derselben Art und Weise, wie dies vorstehend beschrieben ist, erhalten. Eine Verringerung der Faserlänge (%) wurde aus der nachfolgenden Gleichung berechnet: Faserlängenverringerung (%)=(Faserlänge vor der Behandlung – Faserlänge nach der Behandlung) × 100/(Faserlänge vor der Behandlung)
(Wärmebeständigkeitstest)
Jede der Fasern, dargestellt in den Tabellen 1 und 2, wurde gründlich entwirrt. Nachdem teilchenförmiges Material (üblicherweise bezeichnet als „shot" („Schrot") entfernt war, wurden ungefähr 10 g der Faser in einen Tiegel, ohne dass sie gepresst wurde, eingegeben. Der Tiegel wurde in einem elektrischen Ofen platziert. Die Ofentemperatur wurde auf bis zu 1400°C unter einer Rate von 200°C/Stunde angehoben, bei der der Tiegel für 8 Stunden beibehalten wurde. Nach einem Kühlen wurde der Tiegel aus dem Ofen herausgenommen und die Inhalte wurden mit dem bloßen Auge beobachtet. Die Form-Retention wurde auf 4 Skalen wie folgt bewertet:

A: Die Faserform wurde beibehalten. Die Faser zeigte Flexibilität.
B: Die Faserform wurde beibehalten. Die Faser zeigte eine schlechte Flexibilität.
C: Die Faserform wurde beibehalten, jedoch kollabierte die Faser leicht, wenn sie stark gedrückt wurde.
D: Die Faser befand sich in einem vollständig geschmolzenen Zustand.

Die Testergebnisse, die erhalten wurden, sind in den Tabellen 4 und 5 dargestellt. Es wird bestätigt, dass die anorganischen Fasern von Beispielen, die eine hohe Löslichkeit in physiologischer Salzlösung haben und ihre Länge stark veningern, wenn sie mit physiologischer Salzlösung behandelt werden. Sie sind merkbar besser in diesen Punkten gegenüber der herkömmlich verwendeten, keramischen Faser von Vergleichsbeispiel 6 und noch besser gegenüber den anorganischen Fasern der Vergleichsbeispiele 7 und 8, die in der „Kategorie 0 (keine Karzinogenität)" klassifiziert sind. Es wird angenommen, dass diese Güte dem Vorhandensein eines vorgeschriebenen Gehalts an TiO₂ zuzuschreiben ist. Das bedeutet, dass die Fasern, die einen vorgeschriebenen Gehalt an TiO₂ haben, brechen, um gebrochene Flächen zu liefern, von denen aus die Auflösung erneut beginnt, um dadurch eine Auflösung zu beschleunigen. Es ist zu sehen, dass die Fasern der Beispiele auch eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit zeigen. In den Vergleichsbeispielen 1 und 2, wo der Gehalt an SiO₂ geringer als 60 Gew.% ist, schmelzen die Fasern, wenn sie auf 1400°C erwärmt werden. Die Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 3 und 4 sind wesentlich schwieriger zu Fasern zu bilden und sind nicht für eine industrielle Herstellung geeignet. Die Faser von Vergleichsbeispiel 5, deren Zusammensetzung außerhalb des Zwei-Flüssigkeits-Phasen-Bereichs liegt, ist viel besser gegenüber den Fasern der Beispiele in der Verringerung der Faserlänge.
TABELLE 4
TABELLE 5
Experiment 2
(Herstellung einer anorganischen Faser)
Quarzsand, Magnesiumoxid, Titanoxid, Mangandioxid und Zirkonsand wurden unter einem vorbestimmten Verhältnis gemischt. Die Mischung wurde auf 1700 bis 2000°C erwärmt und die Schmelze wurde durch Blasen zu Fasern umgeformt und die Fasern wurden gesammelt. Die Zusammensetzung der erhaltenen Fasern ist in den Tabellen 6 und 7 dargestellt.
TABELLE 6
TABELLE 7
(Löslichkeitstest und Test in Bezug auf eine Verringerung der Faserlänge)
Die anorganischen Fasern, dargestellt in den Tabellen 6 und 7, wurden hinsichtlich der Löslichkeit in physiologischer Kochsalzlösung und hinsichtlich einer Längenreduktion ebenso wie bei dem Löslichkeitstest und dem Test in Bezug auf die Reduktion der Faserlänge in Experiment 1 evaluiert. Die Ergebnisse, die erhalten wurden, sind in den Tabellen 8 und 9 dargestellt.
TABELLE 9
TABELLE 10
Die Faserzusammensetzungen, die bis zu ungefähr 10 Gew.-% an MnO zusätzlich zu dem SiO₂-MgO-TiO₂ System aufwiesen (Beispiele 13 und 14), zeigten eine zufriedenstellende Biolöslichkeit und Verringerung der Faserlänge, was noch besser als die anorganischen Fasern der Vergleichsbeispiele 7 und 8 ist, die in Kategorie 0 (keine Karzinogenität) klassifiziert sind. Die Faserzusammensetzungen, die bis zu ungefähr 10 Gew.% an ZrO₂ zusätzlich zu dem SiO₂-MgO-TiO₂ System (Beispiele 15 und 16) aufwiesen, sind gleich zu den anorganischen Fasern der Vergleichsbeispiele 7 und 8 hinsichtlich der Löslichkeit und der Verringerung der Faserlänge, sind jedoch ausgezeichnet gegenüber der herkömmlichen, keramischen Faser von Vergleichsbeispiel 6. Es wurde auch bestimmt, dass die Zugabe von ZrO₂ eine Faserbildung erleichtert. Wie anhand der Ergebnisse der Vergleichsbeispiele 9 und 10 gesehen werden kann, führt eine Zugabe von mehr als 10 Gew.% an MnO oder ZrO₂ zu einer abrupten Erhöhung der Schmelzeviskosität, was eine Faserbildung undurchführbar gestaltet.
(Wärmebeständigkeitstest)
Die anorganischen Fasern, dargestellt in den Tabellen 6 und 7, wurden hinsichtlich ihrer Eigenschaft in Bezug auf eine Wärmebeständigkeit in derselben Art und Weise wie bei dem Wärmebeständigkeitstest in Experiment 1 evaluiert. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 8 und 9 dargestellt, und anhand der Ergebnisse des Wärmebeständigkeitstests ist zu sehen, dass die Fasern eine zufriedenstellende Wärmebeständigkeit zeigen, was bestätigt, dass die Zugabe von MnO oder ZrO₂ keine Beeinträchtigung der Wärmebeständigkeit verursacht.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird die anorganische Faser gemäß der vorliegenden Erfindung gebrochen, wenn sie in die Lungen aufgenommen wird, wobei sie darüber hinaus gleich gut oder besser in der Wärmebeständigkeit gegenüber den herkömmlichen, anorganischen Fasern ist, um zu ermöglichen, dass Alveolarmakrophage die Faser aus dem Körper bald abgeben, um dadurch die nachteiligen Einflüsse der Faser auf den Körper auf das Minimum zu unterdrücken.

Claims

Anorganische Faser, bestehend aus 60–80 Gew.-% SiO₂, 15–30 Gew.-% MgO 0,5–20 Gew.-% TiO₂ optional nicht mehr als 10 Gew.-% MnO oder ZrO₂ 0–2 Gew.-% Al₂O₃ 0–3 Gew.-% CaO, Rest Alkalimetall- und von MgO verschiedene Erdalkali-Metalloxide, jeweils nicht mehr als 0,5 Gew.-%, jedoch nicht mehr als 2 Gew.-% insgesamt.
Anorganische Faser nach Anspruch 1, wobei der Gehalt an SiO₂ 65 Gew. -% oder mehr beträgt, und der Gehalt an MgO 28 Gew.-% oder weniger beträgt, und der Gehalt an TiO₂ 4 Gew.-% oder mehr beträgt.
Verfahren zum Herstellen anorganischer Fasern, das den Schritt eines Erwärmens eines Ausgangsmaterials aufweist, das die chemische Zusammensetzung besitzt, wie sie in einem der vorstehenden Ansprüche definiert ist, auf eine hohe Temperatur von 1700 bis 2000°C und Abschrecken der Schmelze zur Faserbildung.