JP2005511471A - 繊維及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

２５〜５２％のＳｉＯ2、２０〜３５％のＡｌ2Ｏ3及び０〜１．５％のＦｅＯを含有する実質的に無色のアルミノシリケートガラスから形成され、良好な生体溶解性を有する連続ガラスフィラメント、フィラメントの細分化により得られた繊維、及びフィラメントの火炎繊細化処理よって得られたマイクロファイバー。

Description

本発明は、新規な繊維とその製造方法に関し、さらに詳しくは、繊維が、連続ガラスフィラメントであるか、特にチョップドファイバー（連続ガラスフィラメントもしくはこれを含有する製品のチョッピング処理により製造された繊維）またはマイクロファイバー（すなわち、連続フィラメントの火炎繊細化処理よって得られた繊維）である新規な繊維とその製造方法に関する。
一般的なタイプ（ただし、本発明の組成及び特性とは異なる）の繊維の代表例は、各種形態のＥ−ガラス繊維である。これらは、ガス及び／またはオイル及び／または電気よって加熱される融解炉において均質な原料（通常はマーブル）から融解液を生成し、前床を介して融解液を複数の融解液の押出オリフィスを備えた成形炉に流動供給し、これらオリフィスからフィラメントを下向きに機械的に延伸処理し、そして、通常はフィラメント束の形の固体エンドレスフィラメントとして回収することによって、連続フィラメントとして製造されている。
これらフィラメントは、単独であるいは他のフィラメントと併用して、織布やその他のシート材料を形成するために使用することができる。
これらフィラメント（またはこれらを含有する紡ぎ糸）は、任意の適当な切断処理によって細分化して、典型的には、長さ３〜２５ｍｍのカット繊維を与えることができ、該カット繊維は、単独または他の繊維と併用して、チョップドファイバーの不織布またはチョップドファイバーを含有する不織布を形成するために使用することができる。
初期フィラメントまたは初期フィラメント束は、かなり粗いフィラメントもしくはフィラメント束として形成してから、火炎繊細化処理をすることができる。この結果、一次フィラメントまたは一次フィラメント束が融解し、多数の細い比較的短い繊維に繊細化する条件で、通常はフィラメントもしくはフィラメント束に対して実質的に直角に、高温のガス火炎を作用させることによって、凝固フィラメントもしくはフィラメント束が再融解する。これら繊維は、火炎から生じる高速ガスによってダクトに運ばれ、そしてウェブとして回収され、所望によりバインダーが噴霧される。火炎繊細化処理によってマイクロファイバー（または超微細繊維）と呼ばれる繊維を製造することができる。これら火炎繊細化繊維は、通常カットフィラメントによって製造されるカット繊維よりも細くかつ短く、従って、広範囲の繊維径及び繊維長をもつものである。
連続フィラメントは、呼吸により吸い込まれないため、連続フィラメントの形態である限り、健康面からみて問題はない。しかし、これらが細かく分断された場合や、特に製造時または使用時にチョッピング、破砕その他の加工処理を受ける連続繊維が、同じ組成で呼吸により吸い込まれる可能性のある少量の繊維状破片を含有する場合には、問題が生じる。同様に、マイクロファイバーも、呼吸の際に吸い込まれる可能性があるか、あるいは呼吸の際に吸い込まれる破片を含んでいる可能性がある。これらの繊維のいずれかを（例えば、強化材料として）含有する製品も、使用時に磨耗作用を受けるか、あるいは使用を目的として製造時に切断される場合には、ガラス粉塵が発生する惧れがある。
Ｅ−ガラス繊維は、耐久性があり、そして、呼吸により吸い込まれる可能性のあるＥ−ガラスは、動物実験で進行線維症、肺癌及び中皮腫を発症することが判明している。２００１年１０月から始められたＩＡＲＣ（International Agency for Research on Cancer）の評価は、「Ｅ−ガラス繊維及び４７５ガラス繊維を含有する特殊用途向けガラス繊維の発ガン性については、動物実験で十分な証拠がある」と結論づけている。
したがって、優れた生体溶解性を発現することができる延伸ガラスフィラメント（及びこれらから得られるチョップドファイバー及びマイクロファイバー）を製造できることが、明らかに望ましい。そうすれば、生体溶解性の発現が必要であるか、または望ましい用途に、このようなフィラメント及び繊維を使用することができる。また、これらフィラメント及び繊維は、生体溶解性の発現が必要ではない用途でも、従来から使用されているフィラメント及び繊維（例えば、従来のＥ−ガラス）の代替物として使用できる。
ガラスフィラメントについて、各種の組成物が提案されているので、理論的には連続ガラス繊維に転化される広範囲な組成物に関して数多くの文献が存在すると思われる。しかし、技術の現実は、手頃な装置によって商業的規模で実際にフィラメントに転化され得る組成物は、特に純度及び色などを含む特性が極めて狭く限定されており、そのため、実際に使用されているフィラメントは、ごく少数のクラスの組成物からのみ製造されているのが現状である。
チョップドファイバー及びこれらから製造されるマイクロファイバーを始めとする連続ガラスフィラメントを製造するのに好適な組成物に関する詳細な議論、及びこれら連続ガラスフィラメントの製造方法及び装置に関する詳細な議論については、１９９３年にエルセビア（Elsevier）から刊行された、レーベンシュタイン（Loewenstein）著「連続ガラス繊維の製造技術」、第３版、特に第２６〜１３１頁を参照されたい（以下、これをレーベンシュタイン文献と呼ぶ）。
レーベンシュタイン文献の表４．２には、工業的に最も重要な組成物の代表例が記載されている。これらの組成物は、酸化物の重量％で表記されている。
Figure 2005511471
これらのうち、Ｅガラスは、主としてガラスフィラメントとして使用されるガラスであり、カットファイバー及びマイクロファイバーは、これらから得られるものである。
また、レーベンシュタイン文献には、４５〜６５％のＳｉＯ2、９〜２０％のＡｌ2Ｏ3、１３〜３０％のＢ2Ｏ3及び４〜１０％のＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＳｎＯを含む誘電体ガラスを始めとする他のガラスも記載されている（表４．３）。
成形炉内において融解液を生成しかつ溶解状態に維持できる効率は、融解液が実質的に無色でない場合には、極めて低い。これは、融解液の色が濃くなるに従って、融解液の熱エネルギー透過度の低下が大きくなり、この結果、融解液加熱の均質度が大きく低下し、成形炉の設計を目的に合わせない限り、成形プロセスの操作が難しくなり、融解液の加熱不足を補償するために効率が低くなるからである。例えば、着色融解液を使用して成形することを対象とした成形方法が米国特許第６，１２５，６６０号明細書に開示されている。
したがって、着色融解液を生成してから、成形炉の前床に続く成形炉のオリフィスからの融解液の押出及び機械的延伸によって連続ガラスフィラメントを成形することは理論的には可能ではあるが、実質的に無色の融解液を使用した場合には、成形プロセスの効率がさらに高くなる。この結果、鉄を多量に含む着色ガラスからの連続フィラメント（及びこれらから誘導されるチョップドガラス及びマイクロファイバー）の生産量は、最大に見積もっても数百トン／年に過ぎず、レーベンシュタイン文献にリストされている無色のガラスなどの実質的に無色のガラスから製造される連続繊維の世界全体における生産量の数十万トン／年とは対照的である。
しかし、酸化鉄を含有するガラスその他のガラス材料の融解液は、キューポラ炉などの他の融解炉を使用して簡単に生成できる。この融解液は、押出及び延伸によっては繊維化できないが、遠心式繊維化技術によってウールに繊維化することができる。このような技術の一つでは、紡糸用カップを使用する。また、別な技術では、実質的に水平な軸線を中心にして回転する一つ以上の実質的に円筒形のローターの外面に融解液を注ぎ、表面から繊維を投げ飛ばし、ウールとして回収するカスケード式紡糸装置を使用する。
これらの遠心式繊維化技術は、一般にストーンウール、ロックウールまたはスラグウールとして知られている製品に使用されているが、ガラスウールにも使用できる。この技術に用いられる融解液は、通常、比較的精製度が低く暗色である上、少量ではあるが、未溶解粒子あるいは非融解成分を含んでいる場合さえもある。これらは、遠心式繊維化よって製造されるウールでは許容できる。というのは、これらが繊維化プロセスに与える影響は最悪でも、遠心式繊維化装置で使用される一回分の材料の量、換言すれば廃棄物の量が増えるだけであるからである。同様に、鉄も、ガラス融解液と考えられるが、遠心繊維化される融解液においては許容できるものである。
融解液に酸化鉄が含まれると（これによって融解液が暗色になる）、融解液の特性が（遠心式繊維化に有利になるように）変性され、コストの低い原料が使用できるようになる上に、繊維の耐高温性が向上する。例えば、繊維の（ＦｅＯ換算）鉄含有量は、２〜１０％、場合によっては４〜１０％程度である。
遠心式繊維化によって製造される、これら鉄含有ストーン繊維、ロック繊維またはスラグ繊維の生体溶解性を改善するために、多くの提案が発表されている。提案のうち一部は、ほぼｐＨ７．５でのこれら非常に微細なロック繊維、ストーン繊維またはスラグ繊維の溶解性を重視している（例えば、ＷＯ８７／０５００７、ＷＯ８９／１２０３２、ＥＰ−Ａ−４５９，８９７、ＷＯ９２／０９５３６、ＷＯ９３／２２２５１及びＷＯ９４／１４７１７）。この他は、ほぼｐＨ４．５での溶解性を重視している（例えば、ＷＯ９６／１４２７４、ＷＯ９７／３０００２、ＷＯ９７／３１８７０及びＷＯ９９／５６５２６）。ほぼｐＨ４．５及びほぼｐＨ７．５の両者における溶解性については、既に、クリステンセン（Christensen）らが“Environmental Health Perspectives”、第１０２巻、補遺５、１９９４年１０月、第９３〜９６頁で議論を展開している。これ以外にも、ロックウール、ストーンウールまたはスラグウールの生体溶解性について数多くの文献が刊行されているが、上記にリストした刊行物よって確立された一般原則に何か有意味なものを付け加えるものではない。
しかし、融解液に対する条件、すなわち無色でなければならない、押出及び機械的延伸に好適な温度-粘度特性をもっていなければならないという条件を始めとする製造上の制約条件があるため、これら融解液は、優れた生体溶解性を示すことが要求されている用途を対象として、経済的に連続ガラスフィラメント（及びチョップトファイバー及びマイクロファイバー）を得るためには使用することができない。
ガラス繊維の生体溶解性を改良する試みがなされているが、これらの試みは、通常、アルミナの量を全体としてきわめて低い値に抑え、そして、例えば、欧州特許公開第４１２，８７８号公報に記載されているように、所望によりアルカリを増量している。このため、生体溶解性ガラス繊維を製造することができるものの、このような融解液から延伸連続フィラメント、チョップトファイバー及びマイクロファイバーを経済的に製造することは難しい。
以上によれば、良好な生体溶解性を発現することができ、かつ、手頃な押出／延伸方法及び装置によって、実質的に無色の融解液から形成できる無色の延伸連続ガラスフィラメント（及びこれらから製造されるチョップトファイバー及びマイクロファイバー）を提供できることが望ましい。
該方法及び装置を従来のＥ−ガラスの製造方法及び装置に可能な限り近づけることが好ましく、必要に応じて、押出オリフィスを構成するために使用する合金の変化をごく小さく抑えることが好ましい。
本発明によれば、酸化物重量で、
ＳｉＯ2 ２５〜５２％
Ａｌ2Ｏ3 ２０〜３５％
ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3 ６０〜８０％
ＦｅＯ ０〜１．５％
ＣａＯ ５〜３０％
ＭｇＯ ０〜２０％
Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ０〜１５％
Ｂ2Ｏ2 ０〜１０％
ＴｉＯ2 ０〜５％
を含有する実質的に無色のアルミノシリケートガラスからなる繊維類が提供される。
一つの実施態様では、Ｂ2Ｏ3の含有量は、０．５％または１〜１０％、多くの場合２〜１０％、好ましくは５〜１０％、最も好ましくは７〜１０％である。この実施態様では、Ｎａ2Ｏの含有量は、通常５％未満、好ましくは２％未満、最も好ましくは０％または０．５％未満である。
別な実施態様では、Ｂ2Ｏ3の含有量は、２％未満、通常０％または０．５％未満または１％未満であり、アルカリの含有量は、２％以上、多くの場合３〜１２％、最も好ましくは５〜１０％である。
ガラスとしては、過アルカリ性アルミノシリケートガラスが好ましい。これによって、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏのモル％をＡｌ2Ｏ3のモル％以上に設定する。
本件明細書を通じて、全ての量は、ガラス（融解液と同じである）における酸化物の重量換算の重量％として表す。鉄については、たとえその一部または全部がガラス中に３価の鉄として存在している場合でも、ＦｅＯとして表す。％が整数として表されている場合、５０％は、５０．０％を意味するように、整数そのものとみなすべきである。
上記に量を明示した元素は、好ましくは、ガラスの少なくとも９０％、通常は少なくとも９５％、好ましくは少なくとも９８％（酸化物重量）を構成するものであり、場合によっては、ガラスの１００％を構成するものである。微量の他の元素が存在してもよく、ガラスの特性に悪影響を与えないことを前提に、（１００％になるまで）他の元素を慎重に添加できる。添加配合することができるこのような他の元素は、例えば、ＢａＯ、ＺｒＯ2、Ｌｉ2Ｏ、Ｆ2、ＺｎＯ、Ｐ2Ｏ2である。量を明示した以外の任意の元素の（酸化物としての）最大量は、酸化物重量で２％未満、通常１％以下である。これら任意に添加する成分は、一般にはＹ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3またはＣｅＯ2を含まないものとする。
ＴｉＯ2の量は、０％か少量（例えば、３％未満）であればよいが、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＢａＯ、ＺｎＯ、及びＬｉ2Ｏから選択される一つ、二つ、または三つの酸化物を、全体として２〜１０％、多くの場合０．１〜５％の合計量で、それぞれの量については０．１〜５％、場合によっては１〜３％の量で配合すると、融解液の特性、特に液相線温度を調節できるため、好ましい場合がある。所望によりＴｉＯ2及び／またはＺｒＯ2とともに、例えば、ＢａＯを０．５〜５％の量で配合することが特に有利である。これは、上記のように、２〜１０％のＢ2Ｏ2を配合した繊維、及びＢ2Ｏ2の量を少量かゼロにした繊維の両者に対しても成立する。これら添加剤は、繊維の機械的特性を向上するもので、液相線温度／粘度特性に影響するものである。
本発明の全ての繊維において、ＦｅＯの含有量は、通常１．０％未満かそれ以下、好ましくは０．５％以下である。多くの場合、０．３％以下である。ＦｅＯの含有量は、ゼロであってもよい。
ＳｉＯ2の含有量は、通常５０％以下、多くの場合４８％以下である。その下限は、通常３５％または４０％、多くの場合４３％または４５％である。
ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3の含有量は、通常７８％以下、好ましくは７５％以下である。その下限は、多くの場合６０％、好ましくは６３％または６５％である。
ＣａＯの含有量は、通常１０％以上である。その上限は、しばしば２２％であるが、２０％に設定することが多い。
ＭｇＯの含有量は、通常２％以上、多くの場合１２％以下、好ましくは１０％以下である。多くの場合、ＭｇＯの含有量は、８％以下、好ましくは６％以下である。
ＣａＯ＋ＭｇＯの含有量は、しばしば１５％以上であるが、好ましくは２５％未満である。ＣａＯの含有量（重量比）については、通常、ＭｇＯの含有量の少なくとも２倍である。
Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏの含有量は、しばしば２％以上、あるいは３．５％以上、通常は５％であるが、好ましくは１０％以下である。しかし、前述したように、繊維が少なくとも２％のＢ2Ｏ3を含有する場合には、アルカリの含有量は、ゼロまたはゼロ付近に設定する。
ＴｉＯ2の含有量は、通常３％以下、しばしば１％以下であり、多くの場合、０．５％未満、例えば、ゼロである。
主要基準（例えば、最適製造条件または最終製品の目的生体溶解性その他の特性）に応じて、本発明の繊維は、以下の５つのクラスに分けられる。
第１クラスは、上述したようにアルカリを殆ど含有しないＢ2Ｏ3含有繊維である（以下、これをクラスＡ繊維と呼ぶ）。
第２クラスは、上述したようにＢ2Ｏ3を殆ど含有しないアルカリ含有繊維である（以下、これをクラスＢ繊維とよぶ）。
第３クラスは、クラスＣ繊維と呼ぶもので、以下を含有する。
ＳｉＯ2 ４３〜５２％
Ａｌ2Ｏ3 ２５〜３５％
ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3 ７０〜８０％
ＦｅＯ ０〜１．５％
ＣａＯ ５〜３０％
ＭｇＯ ０〜２０％
Ｂ2Ｏ3 ０〜１０％
Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ０〜１５％
ＴｉＯ2 ０〜５％
クラスＣ繊維の場合、上述したように、鉄、カルシウム、マグネシウム、アルカリ及びチタニア（そして、存在する場合には、ホウ素）が全てであるのが好ましく、これら元素は、ガラスの少なくとも９５％、多くの場合９８または１００％を構成する。
ＳｉＯ2の含有量は、好ましくは５０％以下、最も好ましくは４８％以下である。通常、ＳｉＯ2の含有量は、４４％または４５％以上、好ましくは４６％以上である。Ａｌ2Ｏ3の含有量は、一般的には、２６．５％または２７％以上である。これらの好ましい範囲内でＳｉＯ2及び／またはＡｌ2Ｏ3を選択する代わりに、あるいは選択することに加えて、クラスＣ繊維におけるＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3の含有量を７２％または７３％以上に、多くの場合７８％または７５％以下に設定するのが好ましい。
第４クラスは、ホウ素を含有してもよく、含有しなくてもよいクラスＤ繊維と呼ぶもので、以下を含有する。
ＳｉＯ2 ３５〜４５％
Ａｌ2Ｏ3 ２０〜３０％
ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3 ６０〜７５％
ＦｅＯ ０〜１．５％
ＣａＯ ５〜３０％
ＭｇＯ ０〜２０％
Ｂ2Ｏ3 ０〜１０％
Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ０〜１５％
ＴｉＯ2 ０〜５％
クラスＤ繊維の場合、ＳｉＯ2の含有量は、しばしば３８％以上、一般的には４０％以上である。ＳｉＯ2の含有量は、しばしば４４％以下、好ましくは４２％以下である。Ａｌ2Ｏ3の含有量は、一般的には２２％以上、好ましくは２３％以上である。ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3の含有量は、一般的には６５％以上、好ましくは６７％または６８％以上であるが、しばしば７２％以下である。量を明示した元素（存在する場合には、ホウ素を含む）は、全体として、上述したように、ガラスの９５％以上、多くの場合９８〜１００％を構成する。
本発明の第５クラスの繊維は、ホウ素を含まないか、あるいはホウ素を含む繊維であり、クラスＥ繊維と呼ぶもので、以下を含有する。
ＳｉＯ2 ３０〜４０％
Ａｌ2Ｏ3 ２５〜３５％
ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3 ６０〜７５％
ＦｅＯ ０〜１．５％
ＣａＯ ５〜３０％
ＭｇＯ ０〜２０％
Ｂ2Ｏ3 ０〜１０％
Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ０〜１５％
ＴｉＯ2 ０〜５％
クラスＣ、Ｄ及びＥは、上述したように、それぞれＢ２Ｏ３を含有するが、アルカリを殆ど含有しない好ましい繊維と、アルカリを含有するがＢ2Ｏ3を殆ど含有しない好ましい繊維とに細分できる。
上述したように、ＢａＯ及び／またはＴｉＯ2及び／またはＺｒＯ2を配合することは、各クラスにおいても有利に作用する。
クラスＣ繊維は、生体溶解性、機械的特性、及び粘度-温度特性のために、特に有用である。一般的に、クラスＣ繊維は、比較的高い温度及び比較的高い粘度で押し出すことによって簡単に製造できる。
クラスＤ繊維は、特に生体溶解性及び機械的特性に優れ、より低いプロセス温度及びより低い粘度で製造するのがベストである。
クラスＥ繊維は、特殊な用途において特に有用であり、同様に生体溶解性が優れている。
各クラスの繊維は、ほぼいずれも生体溶解性が優れ、これは、繊維の（以下に説明する）生体溶解性試験によって確認できる。
以上の各種繊維は、従来のＥガラスの製造方法と同様な方法で、（遠心式押出とは対照的な）押出及び延伸によって製造するのが好ましい。好適な繊維は、上記のマイクロファイバー、連続フィラメントをステープルファイバーに切断して得られるカットファイバー、及び連続フィラメントである。本発明は、フィラメントまたはこのようなフィラメントから得られるカット繊維もしくはマイクロファイバーで構成した製品もしくはこれらで強化した製品で、装着時、製造時あるいは使用時に切断作用や磨耗作用を受け、ガラス粉塵を放出する惧れのある製品を含むものでもある。
本件明細書で生体溶解性に触れる場合、これは特にＥＵガイドラインに従って測定した生体内持続性を指すものである。このＥＵガイドライン〔欧州委員会（１９９７）〕は、A) Biopersistence of fibres. Intratracheal Instillation. ECB/TM/17[rev. 7]、Directorate General、Joint Research Centre.、 B) Biopersistence of fibres. Short-Term exposure by inhalation. ECB/TM/26 [rev.7]、Directorate General、Joint Research Centreを定めている。これら試験では、ラットが吸い込むことができる大きさを選択した繊維にラットを暴露し、ラットの肺からの繊維の排出を経時的に観察するものである。この結果における生体溶解性、即ち生体持続性は、半減時間Ｔ50で示す。本発明の繊維の場合、長繊維（＞２０μｍ）吸入後の排出の半減時間は、２０日未満、好ましくは１５日未満、最も好ましくは１０日未満である。本発明の繊維は、長繊維（＞２０μｍ）及び／またはＷＨＯ繊維（直径≦３μｍ、長さ＞５μｍ、長さ対幅比≧３：１の繊維として定義されている）の髄膜点滴注入後の排出の半減時間が８０日未満、好ましくは６０日未満、最も好ましくは４０日未満である。ＩＡＲＣ（２００１年１０月）は、「多数のラット試験の結果は、長繊維の生体持続性と肺線維症及び胸部腫瘍に対する病原性との間に相関関係があることを示唆している」と結論している。
生体溶解性については、例えば、[European Insulation Manufacturers' Association (EURIMA) (1998)。「人工ガラスシリケート繊維（ｐＨ７．４、ｐＨ４．５）の生体外非細胞生物溶解」の試験ガイドライン、草案１１]1に記載されているような生体外溶解率を測定することによっても評価することができる。ＩＡＲＣ（２００１年１０月）は、「最も有益な研究は、肺動脈内環境において考えられる生理学的ｐＨで平衡塩溶液を使用するフロースルー（flow-through）装置を利用して行う研究である。このような研究の結果は、短期間生体持続性評価では長繊維の肺からの排出率と相関関係がある。」と結論づけている。
本発明の繊維は、好ましくは、[European Insulation Manufacturers' Association (EURIMA) (1998)。「人工ガラスシリケート繊維（ｐＨ７．４、ｐＨ４．５）の生体外非細胞生物溶解」の試験ガイドライン、草案１１]に記載されているフロースルー装置で測定したｐＨ４．５の生体外溶解率が２００ｎｇ／ｃｍ2ｈ以上、好ましくは３００ｎｇ／ｃｍ2ｈ以上、最も好ましくは４００ｎｇ／ｃｍ2ｈ以上である。
本発明のガラスは、原子が酸素原子によって架橋されている主にケイ素及びアルミニウムからなる四面体構造をもつ。本発明による好ましいクラスの繊維は、ホウ素を含有しないか、含有しても２％未満のＢ2Ｏ3を含む繊維で、以下に定義するプロトコルによって計算した場合、ガラス中のＳｉＯＳｉ架橋結合の量は、１８％以下、好ましくは１７％以下、一般的には１５％以下である（しかし、通常は１０または１２％超過である）。ＳｉＯＳｉ架橋結合数がこのような数（またはそれ以下）の繊維は、特に生体溶解性が優れている。
元素の割合を変えると、ＳｉＯＳｉ計算値、Ｔliq及び温度-粘度曲線に影響が出る。Ｔliq及び温度-粘度曲線に対する組成変化の作用については、一般的に知られているため、また、ＳｉＯＳｉ結合の計算に関する以下の知識があるため、元素の含有量を正しく選択できる。
ＳｉＯ2に関しては、少なくとも２５％なければならず、多くの場合３０％以上、通常は３５または４０％以上である。しかし、約５０％を超えてはならず、多くの場合４８％以下である。ＳｉＯ2の量を減らしていくと、ＳｉＯＳｉ計算値が小さくなり、また、任意の具体的温度で粘度が低くなる。ＳｉＯ2量を増やすと、効果は反対になる。
Ａｌ2Ｏ3の含有量は、少なくとも２０％でなければならず、多くの場合少なくとも２３％であり、通常少なくとも２５％である。これは、３５％以下でなければならず、多くの場合３２％以下であり、通常３０％以下である。Ａｌ2Ｏ3の含有量を減らすと、ＳｉＯＳｉ計算値が増加し、任意の具体的温度での粘度が減少する傾向を示すが、Ａｌ2Ｏ3の含有量が増加すると効果が反対となる。
ＣａＯの含有量については、少なくとも５％なければならず、多くの場合少なくとも１０％である。しかし、上限は、３０％でなければならず、しばしば２５％、通常は２０％である。ＭｇＯは、任意成分であり、場合にもよるが少なくとも２％、通常は少なくとも５％の量で存在させる。ＣａＯ及びＭｇＯは、ある程度は、一緒のものと考えることができ、全体として１０〜４０％、多くの場合１０〜２５％の量で存在させる。一般に、ＣａＯ及びＭｇＯを個々に、あるいは一緒に減らしていくと、ＳｉＯＳｉ計算値が大きくなり、任意の具体的温度での粘度が大きくなる。これらの量を増やすと、効果は反対になる。
Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏは、一緒のものと考えることができ、合わせた量は、通常少なくとも０．５％または２％、多くの場合少なくとも３％である。その上限は、１５％、しばしば１２％、通常は１０％である。通常、Ｎａ2Ｏの量は、５〜１０％である。Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏを減らしていくと、ＳｉＯＳｉ計算値が大きくなる。これらの量を増やしていくと、効果は逆になる。Ｂ2Ｏ3を存在させる場合には、アルカリの量については、低くするか、ゼロにする。
ＦｅＯの含有量には臨界的な意味があり、１．５％以下でなければならず、通常は１．０％未満である。また、好ましくは０．７％未満である。ごく少量の鉄の存在は都合がよく（微量鉄分を含む原料を使用できるからである）、また、鉄が融解時に示す放射作用のため、性能が向上する。したがって、鉄の含有量は、ゼロか微量であってもよいが、通常は、少なくとも０．１％、典型的には、０．２〜０．５％の範囲の量で鉄を配合する。
Ｅ−ガラスの製造に都合のよい成形炉及び押出方法と実質的に同じ成形炉及び押出方法を使用することによって繊維を製造するのが望ましいため、融解液については、適正な粘度−温度関係をもつのが好ましく、これについては、液相温度Ｔliqに言及することによって説明するのが好都合である。Ｔliq、粘度その他温度を決定するプロトコルを以下に示す。
Ｔliqでの粘度は、好ましくは３００ポイズ以上、より好ましくは５００ポイズ以上、最も好ましくは９００または１０００ポイズ以上である。Ｔliqでの粘度は、好ましくは１０２０ポイズ以上、場合によっては１０５０ポイズ以上、より好ましくは１１００ポイズ以上である。これ以上極端に高くする必要は特になく、通常は１００００ポイズ以下、好ましくは５０００ポイズ以下である。２０００ポイズ以下、しばしば１５００ポイズ以下の粘度が好ましい場合が多い。
Ｔliqでの粘度が選択された粘度（例えば、９００ポイズ）であることを示す別な方法は、粘度が９００ポアズである温度が、少なくともＴliqであることを示すことであり、好ましくは少なくとも５℃Ｔliqより高いことを、通常は少なくとも１０または２０℃から５０℃またはそれ以上Ｔliqより高いことを示すことである。通常、Ｔliqよりも１００℃または１５０℃以上高く設定することは必要ない。
繊維を連続フィラメントとする場合には、Ｔliqでの粘度が９００ポイズ以上であることが好ましいが、マイクロファイバーの製造では、粘度はこれより低くてもよい。
融解液の押出温度は、押出前及び押出時に融解液やフィラメントに生じる初期結晶化を最小限に抑えるか未然に防ぐために、Ｔliq以上の温度に設定するのが好ましい。したがって、押出中の融解液の温度を通常はＴliqよりも３０℃以上高く設定するか、場合によってはＴliqよりも５０℃以上高く設定する。すなわち、押出時の融解液温度は、通常Ｔliq+50以上である。
クラスＡ繊維の具体的な作用効果である好適な別な特徴は、融解液が「強い融解液」としばしば呼ばれるものであるため、結晶化速度が非常に遅く、押し出される融解液の温度が液相線温度Ｔliq未満に低下した後でも、押出時に融解したままになっていることである。
したがって、Ｔｇにおけるガラスと融解液との間の熱容量差については、小さいほうが好ましい。このため、Ｔｇにおける熱容量Ｊｇ-1Ｋ-1の差は、０．４０以下、特に０．３８以下であることが好ましい。また、この熱容量差は、０．３５以下であるのが好ましく、最も好ましくは０．３３以下である。実際には、通常０．２または０．２５以上である。Ｔｇは、十分に低いことが好ましく、例えば、８００℃以下、しばしば７５０℃以下、好適な範囲は５００〜７００℃、多くの場合５５０〜６５０℃である。
熱容量差及びＴｇ（例えば、１０Ｋ／ｍｉｎの冷却速度における）についてはいずれも、Reviews in Minerology、第３２巻、Structure Dynamics and Properties of Silicate Melts by J. F. Stebbins et al.、Moynihanによる第１章第１〜９頁、及びRichet et al. による第３章第７２〜７５頁に従って決定できる。代表的なプロットの例は、Moynihan et al. がThermochimica Acta、280/281、(1996) 153-162に発表している。温度は、示差走査熱量計によって測定する。
押出温度は、Ｔliqより高く設定することができ、また、紡糸温度を代表的なＥ−ガラスの値（ほぼ１４００℃まで）よりかなり高く設定すると、成形炉の磨耗が加速するため、Ｔliqは、１３８０℃以下、好ましくは１３５０または１３２０℃以下、一般には１３００℃以下に設定するのが好ましい。１２７５℃または特に１２５０℃以下の温度が特に好ましい。従って、Ｔliqは、一般的には１１００℃以上、通常は１１３０℃以上である。多くの場合、１１７０℃以上に設定する。
押出オリフィスから押し出す際の押出温度（すなわち、融解液の温度）については、あまり高くしてはならない。高すぎると、オリフィスの構成材料に対する要求がきつくなる。通常、この押出温度は、１５００℃以下、好ましくは１４５０℃以下に設定する。
融解液の粘度については、押出時あまり高くしてはならない。高すぎると、良好な押出及び延伸の実現が難しくなる惧れがある。したがって、Ｔliq+50、好ましくは押出温度における粘度については、普通は１００００ポイズ以下、好ましくは５０００ポイズ以下、通常は３０００ポイズ以下に設定する。多くの場合、２０００ポイズ以下に設定する。
実際には、押出プロセス時、融解液温度はそれ程変動するものではないが、既に説明したように、結晶化を抑え、粘度を常に１００００ポイズ以下、好ましくは３０００ポイズ以下にするためには、融解液温度は、通常、常にＴliq+50以上に設定する必要がある。
粘度が２００ポイズ未満になることは避ける必要があり、融解液の押し出しが可能な最高温度で好ましくは３００〜１０００ポイズの範囲に設定し、最適には４００〜８００ポイズ（代表例は、５００ポイズ）の範囲に設定する。この最高温度は、通常、Ｔliqよりも１００℃以上高く、しばしばＴliqよりも１２０〜２００℃高く、代表例を挙げればＴliqよりもほぼ１５０℃高い。したがって、押出温度で最も低い粘度は、通常２００ポイズ以上であり、多くの場合５００ポイズ以上である。このため、実際上は、粘度範囲が例えば２００〜１００００ポイズ、多くの場合５００〜５０００ポイズになる温度で押出を実施するのが一般的である。
成形炉の加工性を良くし、かつ押出時に適正な粘度を維持した状態で温度制御の自由度を高くするためには、都合のよい紡糸粘度の最高粘度と最低粘度との間の温度範囲を５０℃以上に設定し、場合によって最高で１００℃に設定することさえ可能である。さらに、１２０または１５０℃に、場合によっては２００℃に設定することもできるが、これは一般的には必要ない。というのは、例えば、ほぼ７０または８０℃の範囲内での制御は、通常、不十分であるのがその理由である。このように、押出粘度が５０００〜２００ポイズというように極端な場合には、これら粘度に対する温度差を上記範囲の５０〜１００℃に設定しなければならないが、粘度範囲が、現実によく見受けられる２０００〜５００ポイズかそれ未満の場合には、この粘度範囲に対して５０〜１００℃の温度差を適用する必要がある。
以下に、これら数値の好ましい組み合わせを示す。
Ｔliqが１２００〜１２５０℃の場合、
Ｔliqにおける粘度については、９００ポイズ（好ましくは１０００ポイズ以上、しばしば１１００ポイズ以上）から１５００または２０００ポイズまでに設定し、
９００ポイズ、好ましく１０００ポイズ以上の粘度に対する温度については、１２５０〜１３００℃に設定し、
Ｔliq及び／または２０００ポイズの粘度に対する温度については、１２５０〜１３００℃に設定し、
２００ポイズ（または好ましくは５００ポイズ）の粘度に対する温度については、１３４０〜１４５０℃に設定し、そして
５０００ポイズと５００ポイズ（または２０００ポイズと５００ポイズ）との間の温度差については、５０〜１５０℃に設定する。
適正材料に関する粘度対温度曲線をプロットした場合、すぐに明らかになるように、温度を少し高くするだけで、高温の場合よりも低温の場合において粘度低下が大きくなる。上記の範囲はこれを考慮したもので、この範囲にある限り、粘度の加工範囲（一般的に５０００〜５００ポイズ）が広い有用な温度範囲（例えば、５０〜１５０℃）と重なり、かつ、液相線温度が、粘度がＴliqよりもわずかに３０〜５０℃高い温度での紡糸に適合する適正温度になる。
本発明は、クラスＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ繊維のそれぞれを始めとする各種包括的な定義の繊維、及び上記の好ましいガラスから成形した連続フィラメントである繊維を包含するものである。また、本発明は、溶解装置に均質な原料を装入し、これを融解し、融解液を押し出す複数のオリフィスを形成した成形炉に融解液を前床を介して流動供給し、オリフィスからフィラメントを下向きに延伸し、冷却によってフィラメントを凝固させることによって、これら連続フィラメントを製造する製造方法を包含するものである。延伸フィラメントは、例えば、メジアン直径が５μｍ以上、通常は７μｍ以上、具体的には、ほぼ９μｍであるが、このメジアン直径は、２５μｍまたは５０μｍ以上大きくてもよい。
さらに、本発明は、これらフィラメントの束を単独で使用して、あるいは他のフィラメントと併用して構成した糸を含むものであり、さらに、このような糸または他のフィラメントから構成した織布を含むものである。また、本発明は、織布の製造方法も含むものである。
本発明の繊維は、Ｅガラス繊維と同様な機械的特性をもつことができるが、特にｐＨ４〜５で生体外測定した場合、あるいは肺の生体内測定した場合、優れた生体溶解性を示す。特に繊維が２〜１０％のＢ2Ｏ3を含有する場合、Ｅガラスに匹敵する誘電特性をもつことができる。
また、本発明は、上記の各種包括的で好ましい組成物で構成したフィラメント（またはこのようなフィラメントを含有する糸）から構成したカット繊維を含むものでもある。これらカット繊維は、フィラメントに関して上記した直径をもち、長さは通常３ｍｍ以上、好ましくは５ｍｍ以上、例えば、１０ｍｍ以上、具体的には２５または５０ｍｍ以下である。
また、本発明は、（クラスＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ繊維を始めとする）上記の各種包括的で好ましい組成物から形成したマイクロファイバー、特に、上記に一般的に示した方法によってこのような組成物から形成した連続フィラメントの火炎繊細化によって形成したマイクロファイバーを含むものでもある。このマイクロファイバーは、全体として、メジアン直径に基づく長さが２．５μｍ以下、通常は２μｍ以下である。マイクロファイバーの直径は、従来のミネラルウール、すなわち紡糸カップ法やDusenblasten法などの方法で形成したステープルファイバーから形成したウールの直径より小さい。ガラスウールのステープルファイバーのメジアン直径に基づく長さは、≧３μｍ、例えば、３〜３．５μｍである。
フィラメントを押し出してカット繊維及びマイクロファイバーを製造する方法の場合、最適な融解液特性からずれてもそれ程影響を受けない。というのは、最適な連続フィラメントの製造に必要な精度をもって、フィラメントを押し出し、延伸する必要がないからである。押出及び機械的延伸によって製造されるガラス繊維の生体溶解性をもつ必要性は、延伸繊維をカット繊維やマイクロファイバーに転化する場合に最大になるため、これは本発明において有用である。したがって、融解液特性を通常のＥガラス連続フィラメントの製造に必要な基準に従って最適化する必要なく、これら繊維の製造に十分な特性をもつ融解液から成形したこのような製品において必要な可溶性を実現できる。
また、本発明は、マイクロファイバーから形成した、あるいはカット繊維から形成したフィルター布などの不織布や他のシート材料を含むものでもある。さらに、本発明は、繊維強化材がポリマーまたは他のものをマトリックスとした連続フィラメント、カット繊維またはマイクロファイバーであるか、あるいは繊維同士を接着または織布化した繊維強化製品、及び使用時に（例えば、ブレーキライニングなどのように）磨耗を受けたり、あるいは使用時に破断しがちで、ガラス粉塵やフィブリルを発生する惧れのある繊維強化製品を含むものである。
また、本発明は、連続フィラメントやその他の繊維を生体溶解性繊維として使用すること、特に繊維が生体溶解性をもつ必要がある用途に繊維を使用することを含むものである。本発明は、繊維がマイクロファイバーである場合に特に有用である。そして、特に、本発明は、繊維が生体溶解性（すなわち、肺における生体分解性）を示すことが望まれている用途に繊維を使用することを含むものである。さらに、本発明は、このような繊維を形成するように選択された分析値及び特性をもつ融解液を使用することを含むものである。
また、本発明は、連続フィラメントまたは他の繊維を有し、繊維の生体溶解性に言及するラベル等を含むパッケージまたは他の製品を含むものである。
本発明は、必要な温度−粘度関係を満足し、かつ、（繊維として存在する場合に）必要な生体溶解性をもつ組成物を選択し、この組成物から繊維を形成することからなる連続フィラメントまたはその他の繊維の製造方法も含むものである。この選択については、単に、以前の経験に基づいて適正な組成物を理論的に求めることによって行ってもよく、あるいは各種組成物の特性及びこれら組成物から製造した繊維の特性を調べ、融解液及び繊維の両者からみて必要な特性をもつ組成物を選択するようにしてもよい。
液相線温度の測定
これは、ＡＳＴＭ Ｃ−８２９−８２１ Ｂ法によって測定する。
粘度の測定
本明細書で言及する粘度は、いずれもＤＩＮ５３０１９第２部の表１、Ｎｏ．４に記載されている測定法によって測定したものである。
温度の測定
温度はいずれも成形炉内の融解液について熱電対によって測定する。なお、実際には、これら温度は成形炉の入炉時の温度を測定することに相当する。
生体溶解性
生体溶解性については、火炎繊細化繊維を用いて直接測定してもよく、あるいはフィラメントを一定の小さな標準サイズに粉砕し、上記の方法またはクリステンセン(Christensen)などのプロトコル「異なるｐＨにおける生体溶解速度に対する人工ガラス繊維の化学的組成の効果」（Environ. Health Perspect、1994、102(5)、83-86）またはグルドバーグ（Guldberg）などのプロトコル「人工ガラス繊維の生体内溶解速度の測定方法」（Glastech. Ber. Glass Sci. Technol、1995、68、No.6、p.181-187）を適用することによって測定してもよい。
生体内試験を利用する代わりに、人口ガラス繊維の生体溶解性を評価するために知られている生体外試験を使用してもよい。使用する試験がどんなものであれ、ほぼｐＨ４．５での溶解性を測定するのが好ましく、特に肺のマクロファージの環境内で溶解性を示すことが好ましい。
ＳｉＯＳｉ架橋結合量の計算
ガラスを化学的に分析すると、主構造がケイ素及びアルミニウムイオンによって形成された四面体構造であることが判明すると考えられるが、その量については、ＳｉＯＳｉ架橋結合の計算量が全酸素架橋結合の１８％以上にならないように設定する。
化学的組成は既知であり、融解液が、全てのアルミニウムイオンがアルカリ金属イオンまたはアルカリ土類金属イオンによって電荷平衡化されている過アルカリ性アルミノシリケートガラスと呼ばれるものになるような組成である。
ホウ素を含有しないか、２％未満のホウ素を含有する繊維の計算は、以下の前提で行う。
アルミナは、四面体状に配位し、電荷は平衡状態にある。
アルミニウムの電荷平衡化は、Bottinga、Weillの「マグマ性シリケート液体の粘度：計算のためのモデル」（AM J Science、272 (1972年5月）pp438-475）、ヘス（Hess）の「シリケート融解液における高電場強度カチオンの役割」（Advances in Physical Geochemistry - Physical Chemistry of Magmas 9 (1991）、第３章、pp152-185）、またはマイセン（Mysen）の「シリケート金属の構造及び特性」（Elservier Science Publishers (1988）第３章、pp79-146及び第８章、p266）に従って行う。
アルミナは、十分に重合化した位置に配置する。即ち、非架橋酸素は全てシリカイオン及びチタンイオンの周囲に配置する。
残りの組織については、テクトアルミノシリケートとして扱うことができる。
計算スキームは、次の通りである。
１．電荷平衡化カチオンの分布計算、
２．アルミニウムの電荷平衡化に基づくＱ（アルミニウム回避度）の計算、
３．非架橋酸素のシリカ及びチタンへの配分、
４．非架橋酸素のシリカへの割り当て後、残りのガラスをテクトアルミノシリケートガラスとして扱う。
化学的組成（モル％）については、既知とし、四面体アルミナ単位の計算については、Bottinga、Weillが記載している計算方法（Ｘbw）に従って行う。
Lee、Stebbinsは、アルミニウム回避度（Ａｌ−Ｏ−Ａｌ結合の回避度）を記述する変数Ｑを導入している。回避がない場合はＱ＝０、そして完全回避の場合はＱ＝１である。Ｑの値は、１/２Ｃａ2+が電荷平衡化アルミニウムのときのほぼ０．８５からＮａ+が電荷平衡化イオンのときのほぼ０．９９まで変動する。アルカリ及びアルカリ土類平衡化アルミニウムの分数（Ｒ_Ａｌ）は、次式に従って計算する。
Figure 2005511471
Ｑ＝Ｒ_Ａｌ・０．９９＋（１−Ｒ_Ａｌ）・０．８５
ＮＢＯ／Ｔ比〔四面体配位カチオン（Ｔ）当たりの非架橋酸素（ＮＢＯ）〕については、モル組成（Ｘmol）から計算する。
ＮＢＯ＝２・（ＦｅＯmol＋ＣａＯmol＋ＭｇＯmol＋Ｎａ2Ｏmol＋Ｋ2Ｏmol−Ａｌ2Ｏ3(mol)）
Ｔ＝ＳｉＯ2(mol)＋ＴｉＯ2(mol)＋２・Ａｌ2Ｏ3(mol)
四面体配位カチオンそれぞれは４つの酸素結合をもっているため、酸素結合全数の非架橋酸素の分数は、次式によって求まる。
Figure 2005511471
この酸素結合の計算した分数を非架橋としてシリカ及びチタンに配分する。これら結合をシリカ組織から差し引くと、残りの完全に重合化した組織は次式のようになる。
Figure 2005511471
組織におけるアルミニウム及びシリカ（＋チタン）の分数は、次の通りである。
Figure 2005511471
ＮＭＲ測定に基づき、Ｌｅｅ、Ｓｔｅｂｂｉｎｓは、「アルミノシリケート化ガラスにおけるアルミニウム回避度」（“Am Mineral”84 (1999)、pp937-945）において結合分布を計算するために変数η及びβを導入している。すなわち、
Figure 2005511471
Figure 2005511471
βを使用することによって、完全に重合化した融解液における３種類の酸素結合を次式のように計算する。
Figure 2005511471
全酸素結合分布は、次式によって組織を正規化することによって求まる。
（１−ＮSi-O-R）
ＮSi-O-Al＝ＸSi-O-Al・（１−ＮSi-O-R）
ＮSi-O-Si＝ＸSi-O-Si・（１−ＮSi-O-R）
ＮAl-O-Al＝ＸAl-O-Al・（１−ＮSi-O-R）
ＮSi-O-R＝ＮSi-O-R
この分布値は、±０．００５の精度と考えられる。換言すれば、０．１７（すなわち、１７％）は、０．１６５以上、０．１７５以下の計算値によって示される。
この計算の適用後、ＳｉＯＳｉ（ＮSi-O-Si）の計算値は、０．１８以下でなければならない。換言すれば、酸素架橋結合の１８％以下がＳｉＯＳｉ架橋結合である。場合によっては１７％以下でもよく、好ましくは１５％以下、あるいは１４％以下であってもよい。通常、下限は１０％、多くの場合１２％である。
繊維を製造するためには、通常、均質な原料を使用して融解炉で融解液を生成する。この原料としては、予め融解操作で生成した均質なマーブルまたはその他のペレットからなる原料及び／または均質な融解液を生成するように、発泡処理などの適当な撹拌処理を伴う通常の方法で融解する微細な粒状材料からなる配合原料を使用することができる。例えば、使用する融解炉は、Ｅ−ガラスの製造において通常使用され、かつ、レーベンシュタイン文献に記載されているものと実質的に同じ装置を使用すればよい（ただし、十分な温度及び耐腐食性を確保するために、必要ならば、紡糸オリフィスの周囲の成形炉は適宜変更してもよい）。融解炉については、原料またはマーブル、あるいはこれらを組み合わせたものを融解するかに応じて設計すればよい。融解炉における融解液の深さは、例えば、２０〜１２０ｃｍとすればよい。
装入原料をガス及び／またはオイル及び／または電気よって（通常は、補助加熱として一部電気加熱を併用することもあるガスまたはオイルによって）加熱するが、固体炭素によっては加熱しない。（従来、ミネラルウールの製造に利用されている）固体炭素の使用は、不適切である。特に、鉄が、成形炉を破壊し、かつ、火炎の形成を妨害する金属鉄として存在しないように、条件を非還元性に設定するのが望ましい。これは、融解液の金属鉄は、望ましくはないが、許容できる従来のロックウール、ストーンウール、及びスラグウールに対して対照的である。
融解液は、融解炉本体から普通前床と呼ばれる領域を通過して成形炉に流入する。これら部材は、いずれも構成が、レーベンシュタイン文献に記載されている従来の構成と同じであればよい。同様に、押出オリフィス、延伸方法、及びフィラメントが延伸時に受けるプロセスは、レーベンシュタイン文献に記載されているように、従来と同様であればよい。当然のことながら、目的とする直径と引張強度、弾性率、破断伸びなどの目的の物性とをもつフィラメントを実現できるように、適切なオリフィスサイズ、及び延伸、冷却、サイジングその他に関する正確な条件を選定する必要がある。
また、従来と同様に、フィラメントは、多数のフィラメント、通常は５０本以上、多くの場合２００本以上から例えば４０００本までのフィラメントからなる束として押し出す。通常は、従来の方法と同様に、モノフィラメント糸として維持することができるが、フィラメントは、加撚または束化によってマルチフィラメント糸に処理する。
フィラメントは（モノフィラメントまたは糸として）、例えば、Ｅ−ガラスフィラメントが現在利用されている用途で使用することができる。具体的には、最も普通の製品である生地、マフラー、排気システムである。
フィラメントは（モノフィラメントまたは糸として）、切断またはその他の手段で微粉砕処理すると、カットＥ−ガラスフィラメント及び糸が、現在利用されているいずれかの用途において使用することができる。具体例は、複合材料である。
あるいは、フィラメントをより粗い形で押し出し、凝固後、フィラメント束を火炎繊細化処理すると、例えば、フィルターとして使用されるウェブとして回収装置に回収されるマイクロファイバーを形成することができる。
以下に、連続フィラメント、カット繊維またはマイクロファイバーを製造するために使用する好適な組成物の２つの実施例を示す。
Figure 2005511471
組成物１は、Ｔｇにおける熱容量差が特に小さく、優れた生体溶解性の繊維を与え、紡糸性も優れているが、紡糸温度及び紡糸粘度は、比較的高い。組成物２は、粘度がより低く、より優れた生体溶解性を与えるものである。
各組成物を使用して融解液を生成し、実験室規模の通常のＥガラス成形炉、押出／機械的延伸装置を使用して繊維化する。
以下に、他の実施例を示す。Ｔｇ、Ｔliq、及びフロースルー溶解速度ｖ（単位ｎｍ／ｄａｙ、ｐＨ４．５のギャンブル液３７℃で測定、溶液状態のＳｉに関して計算）を併記する。
Figure 2005511471
組成物３及び５のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ値は、それぞれ０．１７と０．１２である。明らかに、Ｅガラスと比較した場合、繊維３〜６の生体溶解性は、きわめて優れている。
繊維４と繊維Ｅとの、耐強酸性、耐強アルカリ性、引張強度、誘電率、及び導電性に関する比較から、繊維４は、通常使用されているＥガラスの代替品として十分使用できる上に、生体溶解性を発現できる作用効果も示す。
繊維１〜６に加えて、他の好適な繊維も得られる。例えば、ＣａＯの含有量を１３％に減らし、ＢａＯを２．２％配合するように変更した繊維４であり、また、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＢａＯ、ＺｎＯ、及びＬｉ2Ｏのうち少なくとも１種の酸化物でアルカリの一部を置換するように変更した繊維５である。

Claims (31)

  1. 実質的に無色のアルミノシリケートガラスからなる繊維であって、該繊維が、連続フィラメント、カット繊維、及びマイクロファイバーから選択され、該ガラスが、酸化物重量で、
    ＳｉＯ2 ２５〜５２％
    Ａｌ2Ｏ3 ２０〜３５％
    ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3 ６０〜８０％
    ＦｅＯ ０〜１．５％
    ＣａＯ ５〜３０％
    ＭｇＯ ０〜２０％
    Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ０〜１５％
    ＴｉＯ2 ０〜５％
    Ｂ2Ｏ3 ０〜１０％
    を含有することを特徴とする繊維。
  2. Ｂ2Ｏ3の含有量が２〜１０％である請求項１記載の繊維。
  3. 上記ガラスが、酸化物重量で、
    ＳｉＯ2 ４３〜５２％
    Ａｌ2Ｏ3 ２５〜３５％
    ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3 ７０〜８０％
    ＦｅＯ ０〜１．５％
    ＣａＯ ５〜３０％
    ＭｇＯ ０〜２０％
    Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ０〜１５％
    ＴｉＯ2 ０〜５％
    Ｂ2Ｏ3 ２〜１０％
    を含有する請求項２記載の繊維。
  4. 上記ガラスが、酸化物重量で、
    ＳｉＯ2 ３５〜４５％
    Ａｌ2Ｏ3 ２０〜３０％
    ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3 ６０〜７５％
    ＦｅＯ ０〜１．５％
    ＣａＯ ５〜３０％
    ＭｇＯ ０〜２０％
    Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ０〜１５％
    ＴｉＯ2 ０〜５％
    Ｂ2Ｏ3 ２〜１０％
    を含有する請求項２記載の繊維。
  5. 上記ガラスが、酸化物重量で、
    ＳｉＯ2 ３０〜４０％
    Ａｌ2Ｏ3 ２５〜３５％
    ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3 ６０〜７５％
    ＦｅＯ ０〜１．５％
    ＣａＯ ５〜３０％
    ＭｇＯ ０〜２０％
    Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ０〜１５％
    ＴｉＯ2 ０〜５％
    Ｂ2Ｏ3 ２〜１０％
    を含有する請求項２記載の繊維。
  6. 上記ガラスが、酸化物重量で、
    ＳｉＯ2 ４０〜４８％
    Ａｌ2Ｏ3 ２３〜３０％
    ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3 ６５〜７８％
    ＦｅＯ ０〜１％
    ＣａＯ １０〜２０％
    ＭｇＯ ２〜１０％
    Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ０〜１０％
    ＴｉＯ2 ０〜３％
    Ｂ2Ｏ3 ２〜１０％
    を含有する請求項２記載の繊維。
  7. ホウ素を含有しないか、あるいは２％以下の含有量でＢ2Ｏ3を含有する請求項１記載の繊維。
  8. ＳｉＯＳｉ架橋結合の量が１８％以下、好ましくは１５％以下である請求項７記載の繊維。
  9. Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏの含有量が少なくとも２％、Ａｌ2Ｏ3の含有量が少なくとも２２％、ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3の含有量が少なくとも６５％、かつ、ＦｅＯの含有量が１％未満である請求項７または８記載の繊維。
  10. 上記ガラスが、酸化物重量で、
    ＳｉＯ2 ４３〜５２％
    Ａｌ2Ｏ3 ２５〜３５％
    ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3 ７０〜８０％
    ＦｅＯ ０〜１．５％
    ＣａＯ ５〜３０％
    ＭｇＯ ０〜２０％
    Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ２〜１５％
    ＴｉＯ2 ０〜５％
    Ｂ2Ｏ3 ０〜２％
    を含有する請求項７または８記載の繊維。
  11. ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3の含有量が少なくとも７２％及び／またはＡｌ2Ｏ3の含有量が少なくとも２６．５％及び／またはＳｉＯ2の含有量が少なくとも４６％である請求項１０記載の繊維。
  12. 上記ガラスが、酸化物重量で、
    ＳｉＯ2 ３５〜４５％
    Ａｌ2Ｏ3 ２２〜３０％
    ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3 ６５〜７５％
    ＦｅＯ １％未満
    ＣａＯ ５〜３０％
    ＭｇＯ ０〜２０％
    Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ０〜１５％
    ＴｉＯ2 ０〜５％
    Ｂ2Ｏ3 ０〜２％
    を含有する請求項７または８記載の繊維。
  13. 上記ガラスが、酸化物重量で、
    ＳｉＯ2 ３０〜４０％
    Ａｌ2Ｏ3 ２５〜３５％
    ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3 ６０〜７５％
    ＦｅＯ １％未満
    ＣａＯ ５〜３０％
    ＭｇＯ ０〜２０％
    Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ０〜１５％
    ＴｉＯ2 ０〜５％
    Ｂ2Ｏ3 ０〜２％
    を含有する請求項７または８記載の繊維。
  14. ＣａＯの含有量が１０〜２２％で、かつ、ＭｇＯの含有量が２〜１２％である請求項１３記載の繊維。
  15. 上記ガラスが、酸化物重量で、
    ＳｉＯ2 ４０〜４８％
    Ａｌ2Ｏ3 ２３〜３０％
    ＳｉＯ2＋Ａｌ2Ｏ3 ６５〜７８％
    ＦｅＯ １％未満
    ＣａＯ １０〜２０％
    ＭｇＯ ２〜１０％
    Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ３〜１０％
    ＴｉＯ2 ０〜３％
    Ｂ2Ｏ3 ０〜２％
    を含有する請求項７または８記載の繊維。
  16. Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏの含有量が３〜１０％である請求項７乃至１４のいずれか１項に記載の繊維。
  17. Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏの含有量が２％以下である請求項２乃至６のいずれか１項に記載の繊維。
  18. 上記ガラスが、ＴｉＯ2、ＢａＯ、ＺｒＯ2、ＺｎＯ、及びＬｉＯ2から選択される一つ以上の酸化物を２〜１０％の合計量で含有する請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の繊維。
  19. Ｔliqにおける粘度が少なくとも９００ポイズである請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の繊維。
  20. Ｔliq＋５０における粘度が１００００ポイズ以下である請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の繊維。
  21. ５００ポイズの粘度に対する温度が１４５０℃以下で、５０００ポイズの粘度に対する温度よりも５０℃以上高い請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の繊維。
  22. Ｔliqが、１３２０℃未満である請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の繊維。
  23. 上記ガラスと、該ガラスを形成する融解液との間の熱容量差が０．３５Ｊｇ-1Ｋ-1以下である請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の繊維。
  24. 連続フィラメントの形態である請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の繊維。
  25. 連続フィラメントのチョッピングによって得られるチョップドファイバーの形態である請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の繊維。
  26. 連続フィラメントの火炎繊細化によって製造されるマイクロファイバーの形態である請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の繊維。
  27. 上記ガラスが、過アルカリ性ガラスである請求項１乃至２６のいずれか１項に記載の繊維。
  28. ガス及び／またはオイル及び／または電気によって加熱された融解炉の均質原料から所定組成の融解液を生成し、複数の融解液の押出オリフィスを備えた成形炉に前床を介して融解液を流動供給し、これらオリフィスからフィラメントを下向きに延伸し、フィラメントを回収し、所望によりフィラメントをカット繊維またはマイクロファイバーに転化することを含む請求項１乃至２７のいずれか１項に記載の繊維を製造する方法。
  29. 請求項１乃至２７のいずれか１項に記載された繊維の生体溶解性を発現する繊維としての使用。
  30. 請求項１乃至２７のいずれか１項に記載された繊維の生体溶解性繊維を形成するための使用。
  31. 請求項１乃至２７のいずれか１項に記載された繊維と、該繊維の生体溶解性を表示するラベルまたは他の情報担持体とを備えたパッケージ。
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