MXPA97004933A

MXPA97004933A - Fibra de vidrio que resiste alta temperatura

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Publication number: MXPA97004933A
Application number: MXPA/A/1997/004933A
Authority: MX
Inventors: K Zoitos Bruce; A Atkinson Richard; R Olson James
Original assignee: Unifrax Corporation
Priority date: 1995-10-30
Filing date: 1997-06-30
Publication date: 1998-02-01

Abstract

Una fibra de vidrio refractario que tiene una temperatura de uso mayor de 1000øC, hasta por lo menos 1260øC, que tiene una integridad mecánica después de servicio comparable con la fibra cerámica refractaria convencional y que no es perdurable en los fluidos fisiológicos, que consiste esencialmente del producto de sílice, magnesia y opcionalmente zirconia, se produce a partir de una fusión, que opcionalmente contiene un modificador de viscosidad.

Description

FIBRA DE VIDRIO OUE RESISTE ALTA TEMPERATURA CAMPO TÉCNICO La presente invención está dirigida a una fibra de vidrio que resiste alta temperatura, útil como un material de aislamiento térmico o sonoro, que tiene un límite de temperatura de uso de por lo menos hasta 1260°C Más particularmente, la presente invención está dirigida a una fibra que resiste alta temperatura, que es de fácil fabricación y que muestra baja contracción y retiene buena resistencia mecánica después de exposición a la temperatura de servicio, además no es perdurable en los fluidos fisiológicos .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La industria del material de aislamiento ha determinado que es deseable utilizar fibras en aplicaciones de aislamiento térmico y sonoro que no sean perdurables en los fluidos fisiológicos, tales como por ejemplo el fluido de los pulmones. En tanto que se han propuesto materiales candidatos, el límite de la temperatura de uso de estos materiales no ha sido suficientemente elevado para admitir muchas de las aplicaciones en las que se utilizan las fibras que resisten alta temperatura, incluyendo fibras de vidrio refractario y cerámicas. En particular, las fibras ? ?. • "i que resisten alta temperatura deben exhibir una contracción lineal mínima a las temperaturas de exposición esperadas, con el fin de proporcionar una efectiva protección térmica al artículo que será aislado. Se han propuesto muchas composiciones dentro de la familia de los materiales de fibra vitrea fabricados por el hombre y que se descomponen en un medio fisiológico. Estas fibras de vidrio generalmente tienen un importante contenido de óxido de metal alcalino, que frecuentemente resulta en un bajo límite de temperatura de uso. La Solicitud de Patente Canadiense 2017344, describe una fibra de vidrio que tiene solubilidad fisiológica y que se forma a partir de vidrios que contienen como componentes requeridos sílice, calcia y Na20, como componentes preferidos, magnesia y K20, y como componentes opcionales boria, alúmina, titania, óxidos de fierro y fluoruro. La Publicación Internacional WO 90/02713 describe fibras minerales que son solubles en soluciones salinas, las fibras tienen una composición que incluye sílice, alúmina, óxido de fierro, calcia, magnesia, Na20 y K20. La Patente de los Estados Unidos No. 5,108,957 describe composiciones de vidrio útiles para formar fibras que pueden degradarse en un medio fisiológico, que contienen como componentes requeridos sílice, calcia, Na20 más K20 y boria y, opcionalmente, alúmina, magnesia, fluoruro y P205. Se describe que la presencia del fósforo tiene el efecto de incrementar la velocidad de descomposición de las fibras en un medio fisiológico. Otras patentes que citan el efecto del fósforo para favorecer la solubilidad biológica de las fibras minerales incluyen a la Publicación Internacional WO 92/09536, que describe fibras minerales que contienen substancialmente sílice y calcia, pero opcionalmente, magnesia y Na20 más K20, en las cuales la presencia del óxido de fósforo disminuye el efecto estabilizador de la alúmina y del fierro en la matriz de vidrio. Estas fibras normalmente se producen a temperaturas inferiores a la de las fibras cerámicas refractarias. Hemos observado que a las temperaturas de fusión requeridas para las fibras que resisten alta temperatura (1700-2000°C) , el óxido de fósforo, a niveles tan bajos como unos cuantos puntos porcentuales, puede ocasionar una severa degradación y/o erosión de los componentes del horno. La Solicitud de Patente Canadiense 2043699 describe fibras que se descomponen en presencia de un medio fisiológico, las cuales contienen sílice, alúmina, calcia, magnesia P2O5, opcionalmente óxido de fierro y Na20 más K20. La Solicitud de Patente Francesa 2662687, describe fibras minerales que se descomponen en presencia de un medio fisiológico, que contiene sílice, alúmina, calcia, magnesia, P05, óxido de fierro y Na20 más K20 más Ti02. La Patente de los Estados Unidos No. 4,604,097 describe una fibra de vidrio bioabsorbible que comprende, en general, una mezcla binaria de calcia y pentóxido de fósforo, pero que tiene otros constituyentes tales como por ejemplo fluoruro de calcio, agua y uno b más óxidos tales como magnesia, óxido de zinc, óxido de estroncio, óxido de sodio, óxido de potasio, óxido de litio u óxido de aluminio. La Publicación Internacional WO 92/07801, describe una fibra de vidrio bioabsorbible que comprende pentóxido de fósforo y óxido de fierro. Una porción del P205 puede ser reemplazada por sílice y una porción del óxido de fierro puede ser reemplazada por alúmina. Opcionalmente, la fibra contiene un compuesto de catión divalente seleccionado de Ca, Zn y/o Mg y, un compuesto de catión de metal alcalino seleccionado de Na, K, y/o Li . La Patente de los Estados Unidos No. 5,055,428, describe una composición de fibra de vidrio alúmino-boro-silicato de cal y sosa que es soluble en una solución sintética de pulmón. El contenido de alúmina disminuye y el contenido de boria aumenta y se ajusta el contenido de sílice, calcia, magnesia, K20 y opcionalmente Na0. Otros componentes pueden incluir óxido de fierro, P1237/97MX titania, flúor, óxido de bario y óxido de zinc. La Publicación Internacional WO 87/05007 describe una fibra inorgánica que tiene solubilidad en solución salina y que incluye sílice, calcia, magnesia y, opcionalmente alúmina. La Publicación Internacional WO 89/12032 describe una fibra inorgánica que tiene silicio extraíble en solución salina fisiológica y que incluye sílice, calcia, opcionalmente magnesia, óxidos de metal alcalino y uno o más de alúmina, zirconia, titania, boria y óxidos de fierro. La Publicación Internacional WO 93/15028, describe fibras vitreas que son solubles en soluciones salina, las cuales en un uso cristalizan en dióxido con la exposición a 1000°C y/o 800°C durante 24 horas y que tienen la composición descrita en por ciento en peso: de 59-64 de sílice, 0-3.5 de alúmina, 19-23 de calcia y 14-17 de magnesia, y que en otro uso cristalizan en wolastonita/pseudowolastonita y tiene la composición descrita en por ciento en peso de 60-67 de sílice, 0-3.5 alúmina, 26-35 de calcia y 4-6 de magnesia. Las fibras descritas en las antes identificadas publicaciones de patente están limitadas sin embargo, en su temperatura de uso y, por lo tanto son inadecuadas para aplicaciones de aislamiento a alta temperatura, tales como por ejemplo revestimientos de horno para utilizarse por P1..J7/97MX encima de 1000°C y, en aplicaciones de refuerzo tales como en compuestos de matriz metálica y aplicaciones de fricción. Un producto basado en una fibra con química no perdurable es comercializado por Unifrax Corporation (Niágara Falls, New York) bajo la marca registrada INSULFRAX, que tiene la composición nominal, en por ciento en peso, de 65% de Si02, 31.1% de CaO, 3.2% de MgO, 0.3% de A12Ü3 y 0.3% de Fe203. Otro producto vendido por Thermal Ceramics (ubicada en Augusta, Georgia) bajo la marca comercial SUPERWOOL y, que está compuesto de 58.5% de Si02, 35.4% de CaO, 4.1% de MgO y 0.7% de A1203 en peso. Este material tiene un límite de uso de 1000°C y se funde aproximadamente a 1240°C, que es muy bajo para ser deseable a los propósitos de aislamiento a alta temperatura descritos anteriormente. La Solicitud Internacional WO 94/15883 presenta fibras de CaO/MgO/Si02 con constituyentes adicionales de Al2?3, Zr02 y Ti02 , para los cuales se investigó la solubilidad es una solución salina y la refractoriedad. El documento establece que la solubilidad en solución salina parecía incrementar con un aumento en las cantidades de MgO, en tanto que el Zr0 y AI2O3 fueron en decremento de la solubilidad. La presencia de Ti02 (0.71-0.74 en mol%) y A10 (0.51-0.55 en mol%) , condujo a fibras que fracasan en Fl 17/97MX el criterio de contracción de 3.5% o menor, a 1260°C El documento establece además que las fibras que tienen un contenido muy elevado en Si02 son difíciles o imposibles de formar y cita a las muestras que tienen 70.04, 73.28 y 78.07% de Si02 como ejemplos que no pudieron ser formados en fibras. Además de la resistencia a la temperatura, según lo expresan las características de contracción que son importantes en fibras que serán utilizadas en aislamiento, también se requiere que las fibras tengan características de resistencia mecánica durante y después de la exposición a la temperatura de uso o de servicio, que permitan que la fibra mantenga su integridad estructural y sus características de aislamiento durante el uso. Una característica de la integridad mecánica de una fibra es su friabilidad después de servicio. Mientras más friable sea una fibra, es decir, mientras más fácilmente se quiebre o se desmorone hasta polvo, menos integridad mecánica poseerá. Hemos observado que, en general, las fibras refractarias se exhiben tanto una resistencia a alta temperatura como una no perdurabilidad en los fluidos fisiológicos, también muestran un grado elevado de friabilidad después del servicio. Esto resulta en que la fibra carece de resistencia o integridad mecánica después de la exposición a la temperatura de servicio para P1.M7/97MX que pueda suministrar la estructura necesaria para cumplir su propósito de aislamiento. Hemos encontrado que unas fibras no perdurables y que resisten alta temperatura exhibiendo una buena integridad mecánica tienen microestructuras a escala muy pequeña o microestructuras cristalinas finas después de la exposición a la temperatura de servicio. Otras medidas de la integridad mecánica de las fibras incluyen la resistencia a la compresión y la recuperación a la compresión. Las composiciones de vidrio refractario que pueden exhibir características de durabilidad objetiva, contracción a la temperatura y resistencia pueden, sin embargo, no ser susceptibles a la formación de fibras, ya sea por hilado o por soplado a partir de una fusión de sus componentes . Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar una fibra de vidrio refractario que resiste alta temperatura, que pueda fabricarse fácilmente a partir de una fusión y que tiene una viscosidad adecuada para soplar o hilar la fibra y que no es perdurable en los fluidos fisiológicos. Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar una fibra de vidrio refractario que resiste alta temperatura, que no sea perdurable en fluidos fisiológicos y que muestre una buena resistencia mecánica después de la exposición a la temperatura de servicio. Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar una fibra de vidrio refractario que resiste alta temperatura, que no sea perdurable en los fluidos fisiológicos y que todavía muestre una baja friabilidad después de servicio. Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar una fibra de vidrio refractario que resiste alta temperatura, que no sea perdurable en los fluidos fisiológicos y que, preferentemente, exhiba una microestructura de escala pequeña o fina después de la exposición inicial a la temperatura de servicio. Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar una fibra de vidrio refractario que resiste alta temperatura, que no es perdurable en fluidos fisiológicos y que exhibe una elevada resistencia a la compresión y recuperación de la compresión después de la exposición a la temperatura de servicio.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Se proporcionan fibras de vidrio refractario que resisten alta temperatura y no son perdurables en los fluidos fisiológicos. Las fibras son de 4 hasta 150 veces más solubles en un fluido pulmonar simulado que las fibras P1237/97 X cerámicas refractarias de aluminosilicatos estándar, y exhiben un límite de temperatura de uso de desde por lo menos 1000° hasta 1260°C o mayor. A estas temperaturas elevadas, las fibras de la presente invención según se describirá a continuación sufren menos de aproximadamente un 6% de contracción lineal, preferentemente menos de aproximadamente un 4.5% de contracción lineal y, más preferentemente, menos de aproximadamente 3% de contracción lineal cuando se mantienen a la temperatura durante 24 ó 168 horas. Las fibras de la presente invención retienen la resistencia mecánica después de la exposición a las temperaturas de servicio. En contraste con las enseñanzas de la técnica, se ha identificado que las fibras de la presente invención satisfacen los requerimientos de poder ser formadas en fibras, de ser refractaria y no perdurables, en la que las composiciones contienen Si02 en el intervalo de 70 a 86 por ciento en peso. De conformidad con la presente invención, se proporciona una fibra de vidrio refractaria, de baja contracción, con base a un sistema de silicato de magnesio, que tiene una temperatura de uso de hasta por lo menos 1260°C, que mantiene la integridad mecánica después de la exposición a la temperatura de uso y que no es perdurable en los fluidos fisiológicos, como fluido pulmonar. La fibra de vidrio refractario no perdurable, de Pl ¿ 37 / q7MX conformidad con una modalidad de la presente invención, consiste esencialmente de un producto de aproximadamente 65 hasta aproximadamente 86 por ciento en peso de sílice, de aproximadamente 14 a aproximadamente 35 por ciento en peso de magnesia, de 0 hasta aproximadamente 11 por ciento en peso de zirconia y, opcionalmente, una cantidad efectiva de un modificador de viscosidad. El modificador de viscosidad puede seleccionarse de alúmina, boria y mezclas de las mismas. La fibra debe contener no más de aproximadamente 1% en peso de impureza de calcia y no más de aproximadamente 0.4 por ciento en peso de impurezas de óxidos de fierro (calculadas como Fe203) . Las fibras de la presente invención de preferencia no contienen prácticamente un metal alcalino, en cantidades mayores a una impureza traza. La presencia de los óxidos de fierro y de calcia debe limitarse en el grado posible. La presente invención proporciona un proceso para la producción de fibra de vidrio refractario que tiene una temperatura de uso de hasta por lo menos 1260°C, que mantiene la integridad mecánica después de la exposición a la temperatura de servicio y que no es perdurable en los fluidos fisiológicos, que comprende: formar una fusión donde los ingredientes consisten esencialmente de: aproximadamente 65 hasta E'l Í7/T7MX aproximadamente 86 por ciento en peso de sílice, de aproximadamente 14 hasta aproximadamente 35 por ciento en peso de magnesia, de 0 hasta aproximadamente 11 por ciento en peso de zirconia y, opcionalmente, una cantidad efectiva de un modificador de viscosidad y, producir fibras a partir de la fusión. Las composiciones de la fusión utilizadas para producir las fibras de la presente invención proporcionan una adecuada viscosidad de la fusión para soplar o hilar a la fibra y para controlar la estructura cristalina de las fibras resultantes a fin de impartir resistencia mecánica después de la exposición a la temperatura de servicio.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura ÍA es una curva de viscosidad contra temperatura de una composición de la fusión para una fibra de aluminosilicato hilada, disponible en forma comercial. la Figura IB es una curva de viscosidad contra temperatura de una composición de la fusión para una fibra de aluminosilicato soplada, disponible en forma comercial. la Figura 2 es una curva de viscosidad contra temperatura para una composición de la fusión de la fibra de magnesia-sílice-zirconia que tiene un 75% en peso de sílice. la Figura 3 es una curva de viscosidad contra P1¿37/ 97MX temperatura de una composición de la fusión de la fibra de magnesia-sílice-zirconia que tiene 70% en peso de sílice. la Figura 4 es una curva de viscosidad contra temperatura de una composición de la fusión de la fibra de magnesia-sílice-zirconia que tiene 75% en peso de sílice y 1% en peso de alúmina añadida. la Figura 5 es una curva de • viscosidad contra temperatura de una composición de la fusión de la fibra de magnesia-sílice-zirconia preferida que tiene 1% en peso de alúmina añadida. la Figura 6 es una curva de viscosidad contra temperatura de una composición de fusión de la fibra de magnesia-sílice-zirconia preferida. la Figura 7 es una curva de viscosidad contra temperatura de una composición de fusión de la fibra de magnesia-sílice-zirconia preferida . la Figura 8 es una micrografía de barrido electrónico de las fibras cerámicas que comprenden silicato de aluminio y circonio (AZS) después de la exposición a 1426°C durante 24 horas. la Figura 9 es una micrografía electrónica de barrido de fibras cerámicas que comprenden caolín, después de la exposición a 1260°C durante 24 horas. la Figura 10 es una micrografía electrónica de barrido de fibras de vidrio que comprenden silicato de P1¿37/97MX titanio y calcio, después de la exposición a 1260°C durante 24 horas. la Figura 11 es una micrografía electrónica de barrido de fibras de vidrio de la presente invención, después de la exposición a 1260°C durante 24 horas. la Figura 12 es una micrografía electrónica de barrido de una sección transversal de las fibras de vidrio de la presente invención. la Figura 13 es una micrografía electrónica de barrido de una sección transversal de las fibras cerámicas que comprenden silicato de aluminio y circonio (AZS) .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN De conformidad con la presente invención, se proporciona una fibra de vidrio refractario útil como un material de aislamiento térmico o sonoro que tiene un límite de temperatura de uso, mayor de 1260°C y que no es perdurable en fluidos fisiológicos, como por ejemplo fluido pulmonar. Por "no ser perdurable en fluidos fisiológicos" se entiende que la fibra se disuelve por lo menos parcialmente en estos fluidos (como por ejemplo en un fluido pulmonar simulado) durante pruebas in-vitro. Con el fin de que una composición de vidrio sea una candidata viable para producir un producto satisfactorio de fibra refractaria a alta temperatura, la P1¿37/97MX fibra que será producida debe ser factible de fabricarse, suficientemente soluble en fluidos fisiológicos y capaz de sobrevivir a temperaturas elevadas con contracción mínima y con mínimas pérdidas de integridad. Para identificar los materiales que satisfacen estos criterios se utilizó un conjunto de pruebas de clasificación para identificar las fibras que exhiben las propiedades objetivo. Estas pruebas incluyen (a) viscosidad/formación de fibras, (b) durabilidad, (c) contracción a la temperatura y, (d) friabilidad, resistencia y resiliencia después del servicio. La "Viscosidad" se refiere a la habilidad de una fusión de vidrio para resistir esfuerzos de cizalla o de flujo. La relación viscosidad-temperatura es crítica para determinar si es posible formar fibras a partir de una composición de vidrio dada. Una óptima curva de viscosidad tendría una baja viscosidad (5-50 poises) a la temperatura de formación de fibras y se incrementaría gradualmente conforme disminuye la temperatura. Si la fusión no es suficientemente viscosa (es decir, es muy delgada) a la temperatura de formación de fibras, el resultado es una fibra corta y delgada con una elevada proporción de material no formado en fibras (granalla) . Si la fusión es muy viscosa a la temperatura de formación de fibras, la fibra resultante será extremadamente gruesa (diámetro P1¿37/97MX elevado) y corta. La viscosidad depende de la composición química de la fusión, la cual también se ve afectada por los elementos o compuestos que actúan como modificadores de viscosidad. Hemos encontrado para este sistema de composición química de la fibra, que la alúmina y la boria actúan como modificadores de la viscosidad que permiten que las fibras sean sopladas o hiladas. Sin embargo, de conformidad con la presente invención, es necesario que estos modificadores de la viscosidad, ya sea en tipo o en cantidad, no impacten en forma adversa la solubilidad, resistencia a la contracción o resistencia mecánica de la fibra soplada o hilada. Los perfiles de viscosidad-temperatura pueden medirse en un viscosímetro, capaz de operar a temperaturas elevadas. Además, un adecuado perfil de viscosidad puede ser inferido mediante experimentación rutinaria, examinando la calidad de la fibra producida (índice, diámetro, longitud) . La prueba de durabilidad mide la velocidad a la cual se pierde masa de la fibra (ng/cm2-hr) bajo condiciones que simulan las condiciones químicas y de temperatura encontradas en el pulmón humano. Esta prueba consiste en exponer aproximadamente 0. lg de fibra desgranallada a un flujo de 0.3 ml/min de fluido pulmonar P1¿37/97MX simulado (SLF) . Todo el sistema de prueba se mantiene a 37°C, para simular la temperatura del cuerpo humano. Las pruebas preferentemente duran entre aproximadamente dos y cuatro semanas . Después de que el SLF ha fluido a través de la fibra, se recolecta y analiza los constituyentes de vidrio utilizando espectroscopia de plasma inductivamente acoplada. Una muestra "blanco" de SLF también se midió y utilizó para corregir los elementos presentes en el SLF. Una vez que se obtuvieron estos datos, es posible calcular la velocidad a la cual la fibra ha perdido masa durante el intervalo de tiempo del estudio. A las fibras se les prueba la contracción formándolas en húmedo en una almohadilla, midiendo con un calibrador las dimensiones de largo y ancho de la almohadilla (normalmente de 3 x 5 pulgadas) , colocando la almohadilla en un horno, elevando la temperatura y manteniéndola por un periodo de tiempo fijo. Después del calentamiento, las almohadillas se vuelven a medir para determinar cualquier cambio que haya ocurrido en las dimensiones. En una de estas pruebas, las almohadillas fueron preparadas mezclando aproximadamente 427 gramos de fibra, 27.2 gramos de aglutinante fenólico y aproximadamente 4 galones de agua, vaciando la mezcla en un molde de láminas P1237/97MX y permitiendo que el agua drenará a través de la base del molde. La almohadilla se secó y se cortó un pedazo con medidas de 3 pulgadas por 5 pulgadas por l pulgada. La longitud y la anchura de este pedazo se midió cuidadosamente y, la almohadilla se colocó en un horno y se llevó hasta una temperatura de 1260°C durante 24, 168 ó 672 horas. Después del enfriamiento, 'se midieron las dimensiones laterales y se determinó la contracción lineal comparando las medidas de "antes" y "después". Si la fibra se encuentra disponible en forma de mantilla, las mediciones pueden efectuarse directamente sobre la mantilla sin necesidad de formar una almohadilla (estas medidas de contracción de la mantilla se correlacionan, pero no son idénticas a las medidas de contracción de la almohadilla) . La friabilidad después de servicio se refiere a la habilidad de la fibra para retener su integridad mecánica después de la exposición a altas temperaturas. Esta es una propiedad importante, ya que la fibra debe soportar su propio peso en cualquier aplicación y también debe poder resistir la abrasión debida a aire o gas en movimiento. Las indicaciones de la integridad y resistencia mecánica de la fibra son proporcionadas mediante observaciones visuales y táctiles, así como con la medición mecánica de estas propiedades de las fibras expuestas a la temperatura después del servicio. P1¿37/97MX La integridad después de servicio de contracción de la almohadilla está indicada mediante dos pruebas: resistencia a la compresión y recuperación a la compresión. Estas pruebas miden, respectivamente, qué tan fácilmente puede deformarse la almohadilla y la cantidad de resiliencia (o recuperación a la compresión) que exhibe la almohadilla después de una compresión del' 50%. Las almohadillas para contracción preparadas a partir de las fibras de la presente invención se calentaron a 1260°C durante 24 o 168 horas y, se sometieron entonces a la prueba de compresión utilizando un dispositivo de prueba Instron. Un pistón cilindrico de 2.5 pulgadas de diámetro fue empujado hacia la almohadilla de contracción hasta que la almohadilla se comprimió a la mitad de su espesor original en este punto, se detuvo el travesano y se registro la carga pico (en psi) encontrada durante la compresión. La recuperación a la compresión se midió entonces invirtiendo lentamente la velocidad de viaje del travesano y retirando al pistón cilindrico de la almohadilla para contracción hasta que la lectura de la carga sea cero. La distancia de viaje desde el punto al 50% de compresión hasta el punto de carga cero se registró y se expresó como un porcentaje del espesor original de la almohadilla. Este número es indicativo de la cantidad de resiliencia de la P1¿37/97MX almohadilla de fibra. Mediante este criterio de prueba, una almohadilla que tuvo un mal desempeño tendría bajos valores para la resistencia a la compresión, indicando que se comprime fácilmente, y bajos valores para recuperación a la compresión, indicando que una vez que la almohadilla se deformó experimenta poca recuperación. ' Inversamente, una composición de almohadilla/fibra, con elevados valores para estos parámetros, exhibe una alta resistencia mecánica y se considera que tiene un buen desempeño. Una fibra ideal tendría una resistencia a la compresión dentro del intervalo objetivo comparable con una fibra de aluminosilicato comercial estándar y, adicionalmente, tener una alta recuperación a la compresión o resiliencia. Con el calentamiento hasta la temperatura de servicio, las fibras de vidrio, que generalmente son amorfas según se manufacturan, sufrirán cristalización. En parte, el tamaño de los cristales resultantes afectan las propiedades mecánicas de la fibra. Se ha observado que las fibras fuertes y resilientes demuestran, después del quemado, un tamaño de grano muy pequeño. Las fibras que son frágiles después del quemado, normalmente tienen granos muy grandes . Una medida del tamaño de grano, después del servicio, se efectúa como sigue: las muestras de fibra se P1¿37/97MX a 1260°C (normalmente durante 24 horas) . La fibra quemada se monta entonces en epoxi y se deja que el epoxi se endurezca. El montaje en epoxi se pule entonces para proporcionar una sección transversal lisa de la fibra. Este montaje pulido se examina entonces utilizando un microscopio electrónico de barrido que opera ya sea en el modo de retrodispersión o en el de deformación de imagen electrónica secundaria (cualquiera que proporcione el mejor contraste entre las fase cristalinas) y se toma una fotomicrografía. Se dibuja una línea a través de la micrografía (normalmente de una esquina a la otra) y se cuenta el número de intersecciones de cristal con esta línea. La longitud de la línea se mide y se convierte en micrones, en base a la escala de fotomicrografía. Por ejemplo, una línea de 5 cm dibujada sobre una micrografía de lOOOx, sería medida como 5/1000 cm o 50 micrones. La longitud de la línea se divide entre el número de intersecciones con el cristal para proporcionar un tamaño aproximado por cristal. En algunos casos, el tamaño de cristal es muy pequeño o los límites son muy difusos para permitir la medición utilizando este método. En estos, casos, puede estimarse el tamaño de un cristal "típico" por comparación con la barra micrónica en la micrografía. Hemos encontrado que la adición de zirconia a las P1237/97MX fibras de silicato de magnesio, en niveles hasta de aproximadamente 11 por ciento en peso, mejora la microestructura después del servicio y disminuye la friabilidad de las fibras de vidrio • refractario no perdurables resultantes. Hemos encontrado que esta adición de zirconia a las fibras también resulta en la formación de microestructuras a escala muy pequeña cuando la fibra se expone a temperaturas de hasta 1260°C durante hasta 24 horas. Esta microestructura fina o de escala muy pequeña proporciona una buena integridad mecánica de la fibra después de la exposición a la temperatura de servicio. Esta microestructura puede engrosarse ligeramente con una prolongada exposición a la temperatura de uso; sin embargo, estas fibras retienen sus mejoradas propiedades mecánicas después de esta prolongada exposición con respecto a otras fibras no perdurables que resisten temperatura. Un mecanismo mediante el cual el tamaño de grano pequeño puede mejorar la resistencia de la fibra se encuentra en la creación de una fibra con irregularidades más pequeñas, ya que una fibra de grano pequeño tendrá una superficie más lisa una fibra de grano grueso. Las fallas o defectos superficiales pueden actuar como aumentadores o elevadores de tensión y proporcionar puntos en los cuales la fibra puede romperse fácilmente. Aunque se sabe que la zirconia disminuye las i / ,~n. velocidades de disolución de vidrio en SLF, en las fibras de la presente invención se muestra que este efecto es suficientemente pequeño, de modo que la fibra resultante exhibe la solubilidad objetivo en SLF. La combinación de no perdurabilidad, es decir, de solubilidad en SLF y el mantenimiento de la integridad mecánica después de la exposición a las temperaturas de servicio de 1260°C, no han sido demostradon por las fibras presentadas o utilizadas por otros en la industria. La presente invención controla la microestructura de la fibra con la desvitrificación, es decir, calentamiento hasta la temperatura de servicio, por medio de la adhesión de hasta 11 por ciento en peso de Zr02, el cual modifica la cristalización de la fusión de producción. El análisis de la durabilidad o perdurabilidad de las fibras anteriores, en el fluido pulmonar simulado, indica que estas fibras son significativamente menos perdurables que la fibra cerámica refractaría normal, tales como por ejemplos los aluminosilicatos (aproximadamente 50/50 por ciento en peso) y los alúmino-zirconia-zilicatos o AZS (aproximadamente 30/16/54 por ciento en peso) . Las fibras de vidrio refractario no perdurables de conformidad con la presente invención se fabrican mediante métodos de manufactura estándar de fibra de vidrio y de fibra cerámica. Las materiales primas, tales como por P1237/97 X ejemplo la sílice, cualquier fuente adecuada de magnesia tal como por ejemplo la enstatita, la forsterita, la magnesia, la magnesita, la magnesita calcinada, el zirconato de magnesio, la periclasa, la estiatita o el talco y, cualquier fuente adecuada de zirconia como por ejemplo baddeyelita, zirconato de magnesio, zircon o zirconia, se suministran en proporciones seleccionadas desde filos hasta un horno, en donde se funden y se soplan utilizando una boquilla de formación de fibras o se hilan, ya sea en un modo por lotes o continuo. La viscosidad de la fusión puede opcionalmente ser controlada por la presencia de modificadores de viscosidad, suficiente para proporcionar la formación de la fibra requerida para las aplicaciones deseadas. Los modificadores de velocidad pueden estar presentes en las materias primas que suministran a los componentes principales de la fusión o, pueden por lo menos en parte, añadirse en forma separada. El tamaño de partícula deseado de las materias primas está determinado por las condiciones del horno, incluyendo, el tamaño del horno (SEF) , la velocidad de espaciado, la temperatura de la fusión, el tiempo de residencia y similares. De conformidad con una modalidad de la presente invención, la fibra de vidrio refractario es capaz de soportar una temperatura de uso de por lo menos hasta P1 37/97MX 1260°C con menos de aproximadamente 6% de contracción lineal, preferentemente menos de aproximadamente 4.5% de contracción lineal, exhibe una menor friabilidad después de servicio y, no es perdurable en los fluidos fisiológicos, tales como fluido pulmonar. Más preferentemente, la contracción lineal de la fibra es menor de aproximadamente 3%. La fibra de vidrio refractario no perdurable de la presente invención consiste esencialmente del producto de aproximadamente 65 hasta aproximadamente 86 por ciento en peso de sílice, de aproximadamente 14 hasta aproximadamente 35 por ciento en peso de magnesia, de 0 hasta aproximadamente 11 por ciento en peso de zirconia y, opcionalmente, una cantidad efectiva de un modificador de viscosidad. La fibra debe contener no más de aproximadamente 1 por ciento en peso de impureza de calcia y no más de aproximadamente 0.4 por ciento en peso de impurezas de óxidos de fierro (calculados como Fe203) . El modificador de viscosidad puede seleccionarse de alúmina, boria y mezclas de los mismos. Otros elementos o compuestos pueden ser utilizados como modificadores de viscosidad los cuales, cuando se añaden a la fusión, afectan la viscosidad de la fusión para aproximar el perfil o la forma de la curva de viscosidad/temperatura de una fusión y que fácilmente puedan formarse fibras, según se menciona a continuación. P12 37 / 97MX Ejemplos 1-2 Se probaron las siguientes composiciones para evaluar adicionalmente el efecto de la zirconia sobre el desempeño de la composición de silicato de magnesio. Las muestras que tienen las composiciones en por ciento en peso nominales expuestas a continuación fueron tratadas térmicamente a 1260°C durante hasta 24 horas.

CUADRO I Si02: MgO: Zr02 Ejemplo 1 75 14 11 Ejemplo 2 75 19.5 5.5 Estas muestras se examinaron y se encontró que tienen buenas microestructuras según se requiere para proporcionar una buena resistencia mecánica después de servicio.

Ejemplo Comparativo A La fibra que tiene la composición nominal de 71.5% en peso de Si02, 24.5% en peso de CaO, 3.2% en peso A1203 y 0.1% en peso de Ti02, se probó y encontró que satisfacía la perdurabilidad y la contracción objetivo. Esta fibra fracasó sin embargo cuando se calentó rápidamente. Hemos propuesto teóricamente que la falla de E 1237/97MX esta muestra fue debido a una mala nucleación cristalina en la fibra y/o a una excesiva impureza de alúmina.

Ejemplo Comparativo B La fibra que tiene la composición de 75.3% en peso de Si02, 21.0% en peso CaO, 1.5% en peso A1203 y 0.1% en peso Ti02 añadido como agente de nucleación, se preparó y cumplió con la perdurabilidad y la contracción objetivo y fue tolerante a un calentamiento rápido. Sin embargo, este material tenía una excesiva friabilidad después de servicio, mostrando una mala resiliencia y desmoronamiento al tacto. Las muestras se trataron térmicamente a 1260°C durante 24 horas. El análisis microestructural mediante microscopía electrónica de barrido reveló que las estructuras que contienen titania tenían una microestructura más gruesa. La titania tuvo un fuerte impacto negativo sobre la integridad después del servicio de las fibras de silicato de calcio. A un nivel de 1.5 por ciento en peso, la titania ocasionó el substancial crecimiento de grano y una friabilidad después de servicio muy elevada (es decir, una baja resistencia mecánica) . En contraste, la integridad después de servicio de las fibras que contienen zirconia se mejoró con respecto a las fibras que contienen E' 1 2 3 7 / 97MX titania después de un calentamiento de corto plazo (menos de aproximadamente un mes) .

Viscosidad contra Temperatura La forma de la curva de viscosidad contra temperatura para una composición de vidrio es representativa de la facilidad con lá que una fusión formará fibras y, de este modo, de la calidad de la fibra resultante (que afecta, por ejemplo al contenido de granalla de la fibra, al diámetro de la fibra y a la longitud de la fibra) . Los vidrios generalmente tienen una baja viscosidad a temperaturas elevadas. Conforme disminuye la temperatura, se incrementa la viscosidad. El valor de la viscosidad a una temperatura dada variará como una función de la composición, como lo hará la inclinación global de la curva de viscosidad contra temperatura. Un enfoque para probar si una fibra de una composición definida puede ser manufacturada fácilmente a un aceptable nivel de calidad es determinar si la curva de viscosidad de la química experimental coincide con la de un producto conocido que fácilmente puede formarse en fibras. Esta curva de viscosidad objetivo se muestra en la Figura ÍA, y es la curva de viscosidad para una fibra de aluminosilicato hilada disponible en forma comercial y, en la Figura IB, es la curva de viscosidad para una fibra de P1237/97MX aluminosilicato soplada disponible en forma comercial . La Figura 2 muestra la curva de viscosidad para una composición química de fusión de fibra de magnesia-zirconia-sílice que consiste de 75% de Si0 , 5.5 de Zr02 y 19.5% de MgO (en peso) . El área "con ruido" de la curva de 1800 a 1900°C se cree que se debe a la separación de fases o al inicio de la solidificación. La Figura 3 muestra una curva similar para una química de fusión de 70% de Si02, 5.5 de Zr02, 24.5% de MgO. La comparación de las Figuras 2 y 3 muestra que la caída de 5% en el nivel de Si02 resulta en una disminución en la viscosidad; sin embargo, ni la curva se aproxima a la curva de viscosidad objetivo de la Figura ÍA, la Figura 4 muestra el impacto de añadir 1% en peso de Al203 a la composición de la Figura 2. La pequeña adición de Al2?3 ocasiona que la curva de viscosidad sea desplazada hacia abajo y se desplace la región de fases separadas a temperaturas más bajas. Aunque no se muestra aquí, se observa un similar desplazamiento de la viscosidad con una pequeña adición de B2O3 (hasta aproximadamente 1 por ciento en peso) . Ajustando tanto el nivel de Si02 como el de A1203 de una composición química de magensia-zirconia-sílice, fue posible obtener la curva de viscosidad mostrada en la Figura 5 para una química de fusión de 72.3% de Si02, 5.4 de Zr02, 21.3% MgO, 1% de A1203 en peso, que tiene una P1237/97MX forma casi idéntica entre 1800°C y 2000°C (el intervalo efectivo de hilado) con la curva de viscosidad de la química de aluminosilicato hilado mostrado en la Figura ÍA. A estos bajos niveles, las adiciones de A1203 y B2?3 tienen un efecto mínimo sobre las propiedades de desempeño de la fibra de la presente invención, y aún son efectivas para ajustar la viscosidad de la fusión y de 'mej orar la calidad de la fibra. La Figura 6 muestra la curva de viscosidad para una composición química de fusión de fibra de magnesia-zirconia-sílice que comprende 73.5% de sílice, 23% de magnesia y 3.5% de zirconia, en peso. La Figura 7 muestra la curva de viscosidad para una composición química de fusión de fibra de magnesia-sílice que comprende 73.5% de sílice y 26.5% de magnesia, en peso. Estas dos curvas se aproximan a la curva de viscosidad objetivo de la Figura IB para la fibra de aluminosilicato soplada disponible en forma comercial. Estas químicas de fusión de la fibra, de conformidad con la presente invención, están bien adaptadas para la formación de fibras mediante las técnicas convencionales de soplado o de hilado.

Ejemplo 3_ Las fibras de vidrio refractario no perdurables de conformidad con la presente invención que tienen las P1237/97MX características objetivo de contracción y de resistencia mecánica para una temperatura de servicio de por lo menos 1260°C son adecuadas para formarse en fibras a partir de fusiones que producen las composiciones listadas en el Cuadro II a continuación.

CUADRO II Composición A B C Si02 72.3% 72.2% 72.2% MgO 21.3 21.2 21.2 Zr02 5.4 5.3 5.3 A1203 1.0 1.3 0.8 B203 0.5 CaO < 1 < 1 < 1 Fe203 < 0.3 < 0.3 < 0.3 La fibra de vidrio refractario no perdurable, de conformidad con la invención, consiste preferentemente y en forma esencial del producto de aproximadamente 65 hasta aproximadamente 86 por ciento en peso de sílice, de aproximadamente 14 hasta aproximadamente 35 por ciento en peso de magnesia, de 0 hasta aproximadamente 11 por ciento en peso de zirconia, de 0 hasta aproximadamente 3 por ciento en peso de alúmina y, de 0 hasta aproximadamente 2 por ciento en peso de boria. La fibra que tiene menos de E'1217/97MX aproximadamente 2 por ciento en peso de alúmina exhibe propiedades superiores . En los intervalos más preferidos, la fibra de vidrio refractario no perdurable consiste esencialmente del producto de aproximadamente 69 hasta aproximadamente 80 por ciento en peso de sílice, de aproximadamente 20 hasta aproximadamente 31 por ciento en peso de magnesia, de 0 hasta aproximadamente 7 por ciento en peso de zirconia, de 0 hasta aproximadamente 2 por ciento en peso de alúmina y, de 0 hasta aproximadamente 1 por ciento en peso de boria. En los intervalos más preferidos, la fibra de vidrio refractario no perdurable consiste esencialmente del producto de aproximadamente 70 hasta aproximadamente 79 por ciento en peso de sílice, de aproximadamente 20 hasta aproximadamente 29 por ciento en peso de magnesia, de aproximadamente 1 hasta aproximadamente 5 por ciento en peso de zirconia, de 0 hasta aproximadamente 1.5 por ciento en peso de alúmina y, de 0 hasta aproximadamente 1 por ciento en peso de boria. En la fusión y en las fibras de la presente invención, el nivel de sílice operable se encuentra entre aproximadamente 65 hasta aproximadamente 86 por ciento en peso, y el nivel superior está limitado solamente por la factibilidad de fabricación. Esto es contrario a las enseñanzas de la técnica que establecen que las fibras que P1237/97MX tienen niveles de sílice por encima del 70% no son factible de fabricarse. Las fibras de la presente invención preferentemente no contienen substancialmente metal alcalino en un grado mayor que las impurezas traza. El contenido de metal alcalino de estas fibras generalmente se encuentra en el intervalo de las impurezas traza, o de centésimas de porcentaje cuando mucho, calculados como óxido del metal alcalino. Otras impurezas incluyen calcia, en una cantidad menor de aproximadamente 1 por ciento en peso o, tan bajo como sea posible y óxidos de fierro en una cantidad menor de aproximadamente 0.4 por ciento en peso, calculados como Fe203 o tan bajo como sea posible. En una serie de corridas de prueba, se produjeron las siguientes composiciones de fibra refractaria, ya sea mediante técnicas de hilado o de soplado y se probó el desempeño térmico a 1260°C y la solubilidad en SLF. Las composiciones individuales se encuentran listadas en el Cuadro IIIA y sus desempeños térmicos y datos de solubilidad se detallan más adelante en el Cuadro IIIB.

P1237/97MX n O ?n PQ o n O Hi H riornsisi r- uin ^a) CM CN CN CN CN • H H H CM CNI CN H l I H CN CN ( O I I Cu OOOOO VOOOOOOO I I O O O O O 00 H *tf O r- ro r- r- s? r- CM <* n oo ro O r-- co co r~ r» VD VD m r~ oo r- ? ?n VD vo vo tí u OOOOO VOOOOOOO o o o o o s?r- f- cNCNcororo <4*(nt~ cn H ro r- vo O -H fli rotsi MN?rii/i'j' o o o «* C c^ c-- c-- r^ r-- r-- r- r- <tf in?n o t- t-- r- VD O ^f CN in r^ en H H s> o ?n O co O co ro oo co CN • O •* >tf VO VD H • CM "í oot mininvo r CM H H rl o m c^cN^r- Hc r- inc cor- in^ VD o CT ro Cn CO CM H O O H OO r- VD VO H in VO U1 H O H H CM CM CM CM CM H H H H CM CM H H CM CN CM 37/97MX continuación del CUADRO IIIA Ej emplo . MgO Zr02 Si02 A1203 CaO Fe203 B 20^3 21 24.9 5.78 66.8 0.23 0.79 0.27 22 14.6 5.27 78.0 0.20 0.57 0.18 23 11.9 10.50 75.8 0.29 0.52 0.17 24 21.2 0.00 76.8 0.20 0.90 0.24 25 20.8 5.7 71.7 1.19 0.28 0.34 26 21.5 2.0 74.9 1.09 0.40 0.35 27 21.4 3.4 73.2 1.02 0.38 0.27 28 20.4 6.9 70.4 1.02 0.38 0.24 29 19.7 5.5 72.2 0.3 0.67 0.35 0.9 30 20.2 5.5 71.6 0.3 0.30 0.24 0.8 31 20.6 5.54 71.8 1.13 0.46 0.37 > 32 22.2 5.6 70.7 (J1 1.26 0.29 0.34 33 22.8 5.5 70.1 0.56 0.22 0.36 34 21.5 5.32 69.8 2.88 0.23 0.15 35 19.6 5.4 72.6 1.8 0.36 0.25 36 20.2 5.5 72.1 1.4 0.34 0.25 37 20.2 5.7 72.4 1.10 0.40 0.25 0.2 38 20.5 5.5 72.3 0.91 0.40 0.25 0.3 39 20.7 5.4 72.9 0.66 0.43 0.17 0.7 2 Continuación del CUADRO IIIB X OJ Las pruebas conducidas sobre la fibra de silicato de magnesio que contiene zirconia del Ejemplo 4, revelaron que la fibra exhibió una contracción de solamente 4.3% después de 24 horas a 1260°C, una velocidad de disolución de 60.4 ng/cm -hr y una integridad mecánica que se compara favorablemente con la de la fibra cerámica refractaria convencional de alta resistencia mecánica tratada en forma similar (Ejemplo Comparativo C, D y E) . Otros ejemplos dentro de la presente invención que demuestran una baja contracción a la temperatura de uso o de servicio incluye a los Ejemplos 5-8, 10-12 y 25-39. Los Ejemplos 13-16, con los intervalos de composición fuera de la presente invención demuestran una contracción mucho más elevada a la temperatura de servicio. Hemos identificado fibras de vidrio refractario no perdurables particulares, de conformidad con la presente invención, que exhiben una contracción muy baja, del orden de aproximadamente 4.5% o menor después de la exposición a la temperatura de servicio y, que se han manufacturado a partir de una fusión que tiene alúmina como un modificador de viscosidad y que tiene una composición dentro del intervalo de aproximadamente 69.75 hasta aproximadamente 73.5 por ciento en peso de sílice, de aproximadamente 16.75 hasta aproximadamente 22.25 por ciento en peso de magnesia, de 0 hasta aproximadamente 7.5 por ciento en peso de P1237/97MX zirconia y, de aproximadamente 1 hasta aproximadamente 3 por ciento en peso de alúmina. Adicionalmente hemos identificado fibras de vidrio refractario no perdurables particulares, de conformidad con la presente invención, que exhiben una contracción muy baja, del orden de aproximadamente 4.5% o inferior después de la exposición a la temperatura de servicio y, que se han manufacturado a partir de una fusión que tiene alúmina y boria como modificadores de viscosidad y que tiene una composición dentro del intervalo de aproximadamente 71.5 hasta aproximadamente 73.5 por ciento en peso de sílice, de aproximadamente 19 hasta aproximadamente 21.5 por ciento en peso de magnesia, de aproximadamente 5 hasta aproximadamente 6 por ciento en peso de zirconia y, de aproximadamente 0.5 hasta aproximadamente 2 por ciento en peso de alúmina y, de aproximadamente 0.2 hasta aproximadamente 1 por ciento en peso de boria. La microestructura después de servicio de las fibras preparadas de conformidad con la presente invención, según se representa mediante el Ejemplo 12, reportada en el Cuadro III anterior, se probó para el tamaño de grano de conformidad con el procedimiento de prueba expuesto anteriormente después de la exposición a una temperatura de 1260°C. Esto fue comparado con los resultados de prueba E1237/97MX para la fibra de silicato de calcio que contiene titania que tiene la composición del Ejemplo Comparativo B anterior y, el refractario AZS (Ejemplo Comparativo C) y fibras cerámicas de caolín (Ejemplo Comparativo D) . Los resultados de las pruebas están representadas por las micrografías de Figuras 8-13. La fibra de silicato de calcio-titania del Ejemplo Comparativo B (Figura 10) , es extremadamente friable, y exhibió una importante rugosidad superficial y un tamaño de grano cristalino de gran superficie en comparación tanto con las fibras cerámicas refractarias convencionales de los Ejemplo Comparativo C (Figura 8) y D (Figura 9) y, el Ejemplo 12, una fibra de la presente invención (Figura 11) que exhibió una superficie más lisa y cristalitos con una superficie relativamente más pequeña. La rugosidad superficial y los cristales con gran superficie son indeseables, y están asociados con la friabilidad de la fibra y una baja resistencia mecánica. Las fibras solubles en SLF de la presente invención, tienen sin embargo una friabilidad después de servicio significativamente reducida, exhibieron una microestructura con tamaño de grano muy fino, tienen tamaños de grano cristalino generalmente del orden de 1.9 micrones o menor, según se muestra en el Cuadro III, Ejemplo 4, 5, 12, 17-19, y 21-24. El Ejemplo Comparativo B, que es una fibra de silicato de calcio-titania y el P1237/97MX Ejemplo Comparativo 20, que es un silicato de zirconia-magnesia fuera de intervalo de composición de la presente invención, demostró una microestructura después de servicio con un tamaño de grano mucho más grande. La Figura 12 demuestra en sección transversal los cristalitos de grano pequeño, tanto en términos absolutos como con referencia al diámetro de la fibra, presentes en una fibra de la presente invención después de la exposición a una temperatura de servicio de 1260°C durante 24 horas. Esta fibra con elevada resistencia mecánica es comparable en tamaño de cristalitos a la muy resistente fibra de AZS, mostrada en sección transversal en la Figura 13, después de la exposición a una temperatura de servicio de 1426 °C durante 24 horas . En una serie adicional de corridas de prueba, se produjeron las siguientes composiciones de fibra refractaria mediante la técnica de soplado y se probó el desempeño térmico a 1260°C y la solubilidad en SLF. Las composiciones individuales se enlistan en el Cuadro IVA y, sus desempeños térmicos y resultados de solubilidad se detallan más adelante en el Cuadro IVB. £ 1237/ /MX CUADRO IV A X F/I = índice de Fibra CUADRO IV A Continuación J F/I = índice de Fibra 37/97MX 2 X l CS = Resistencia a la Compresión (psi) CR = Recuperación a la Compresión (%) . K = Solubilidad (ng/cm2/hr) .

Para las fibras no perdurables de conformidad con la presente invención, preparadas mediante las técnicas de soplado de fibra, los mejores resultados del desempeño térmico son exhibidos por las fibras sopladas a partir de composiciones fundidas que contienen de aproximadamente 70% de sílice y más, que tienen un índice de fibra de aproximadamente 35 por ciento o mayor y, un diámetro de aproximadamente dos micrones o mayor. Ese desempeño se obtiene con diámetro de fibra de hasta aproximadamente 10 micrones, aunque el único límite práctico superior para el diámetro de la fibra de conformidad con la presente invención es la habilidad para hilar o soplar al producto que tiene el diámetro deseado. Las composiciones particularmente preferidas para formar fibras a partir de la fusión incluyen de aproximadamente 70 hasta aproximadamente 77.5 por ciento en peso de sílice, de aproximadamente 15.5 hasta aproximadamente 30 por ciento en peso de magnesia y, de 0 hasta aproximadamente 6 por ciento en peso de zirconia. Una composición de fusión adecuada para formar un producto de fibra es de aproximadamente 73.5 por ciento en peso de sílice, de aproximadamente 23 hasta aproximadamente 26.5 por ciento en peso de magnesia, de 0 hasta aproximadamente 3.5 por ciento en peso de zirconia e impurezas en el intervalo de aproximadamente 0.15 hasta aproximadamente 0.3 E'1237/97MX por ciento en peso de calcia y de aproximadamente 0.32 hasta aproximadamente 1.86 por ciento en peso, generalmente de aproximadamente 0.32 hasta aproximadamente 0.92 por ciento en peso de alúmina. Estas fibras exhiben excelentes características de contracción, según se muestra mediante los datos de contracción del Cuadro IVB, incluyendo la propiedad de contracción delta o la diferencia de contracción entre un día y una semana a la temperatura de servicio. Las fibras también exhiben una significativa solubilidad en SLF, según los demuestra el Cuadro IVB. Las solubilidades de 54 hasta más de 1450 ng/cm -hr se midieron mediante la técnica descrita anteriormente (el signo "+" de del cuadro indica una velocidad de disolución de la fibra extremadamente rápida que no fue capaz de un calculo directo. El valor reportado es el límite inferior de la velocidad de disolución de la muestra) . Las fibras de vidrio refractario de baja contracción y no perdurables de la presente invención se comparan favorablemente con fibras cerámicas refractarias de caolín, de AZS y de alumino silicato durables convencionales en términos de la resistencia mecánica después de la exposición a la temperatura de servicio. Las fibras de la presente invención se probaron generalmente en un intervalo comparable a las fibras de caolín para la prueba de resistencia a la compresión al 50% y la prueba de E'12J7/97MX recuperación a la comprensión. Las fibras de la presente invención exhiben una resistencia mecánica mejorada en forma significativa, medida como resistencia a la compresión y recuperación a la compresión, en comparación con la fibra de silicato de calcio-titania del Ejemplo Comparativo B. La fibra de vidrio refractario de conformidad con la presente invención, que consiste esencialmente de silicato de magnesio modificado por la adición de porcentajes particulares de zirconia y, opcionalmente, de aditivos modificadores de viscosidad, tales como por ejemplo AI2O3 y B2O3 y, que exhiben una microestructura de grano fino después de la exposición a las temperaturas de servicio de 1260°C, es de hasta 150 veces más soluble en un fluido pulmonar simulado que la fibra cerámica refractaria estándar y es capaz de soportar temperaturas superiores a 1000°C, hasta 1260°C con menos del 6% de contracción lineal . Las fibras solubles en SLF de la presente invención, exhibieron una friabilidad después de servicio significativamente reducida, a saber, elevada resistencia mecánica, en comparación con las muy estables fibras de alumino silicato y de aluminio-zirconia-silicato perdurable en SLF. Las fibras de la presente invención exhiben en general una microestructura fina y, exhiben una baja P1237/97MX friabilidad y una elevada resistencia mecánica, así como una baja contracción con exposición a la temperatura de servicio y una elevada solubilidad en SLF. La fibra de la invención retiene, por lo tanto, las benéficas características de uso de la fibra cerámica refractaria convencional, tales como por ejemplo las fibras de aluminosilicato, a saber, que sufren una contracción limitada en el uso a temperaturas elevadas. La fibra de vidrio refractario de la invención se contrae menos de aproximadamente 6% a una temperatura de uso de 1260°C y, retiene una buena resistencia mecánica después de servicio. La fibra de la invención exhibe una baja friabilidad después de servicio, que exhibe una microestructura de grano fino o de escala pequeña después de la exposición inicial a la temperatura de servicio y elevadas resistencia a la compresión y recuperación a la compresión. La fibra de la invención puede manufacturarse con la tecnología para formación de fibras existente y conformarse en múltiples productos, que incluyen, sin limitación: mantillas hilvanadas, papel, fieltro y fibra suelta o a granel. Además de las ventajas de la fibra cerámica refractaria convencional, la fibra de la invención es de 4 a 150 veces más soluble en el fluido pulmonar simulado, reduciendo al mínimo de esta manera las preocupaciones sobre la inhalación de la fibra. P1237/97MX De este modo, los objetivos de la invención son alcanzados por la presente invención, la cual no está limitada a las modalidades específicas descritas anteriormente sino que se incluye variaciones, modificaciones y modalidades equivalentes definidas mediante las siguientes reivindicaciones.

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Claims

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes REIVINDICACIONES ; 1. Una fibra de vidrio refractario, de baja contracción que tiene una temperatura de' uso de hasta por lo menos 1260°C, que mantiene la integridad mecánica después de la exposición a la temperatura de uso y que no es perdurable en los fluidos fisiológicos, que consiste esencialmente de un producto de aproximadamente 65 hasta aproximadamente 86 por ciento en peso de sílice, de aproximadamente 14 hasta aproximadamente 35 por ciento en peso de magnesia, de 0 hasta aproximadamente 11 por ciento en peso de zirconia y, opcionalmente, una cantidad efectiva de un modificador de viscosidad.
2. La fibra según la reivindicación 1, en donde la fibra consiste esencialmente del producto de aproximadamente 69 hasta aproximadamente 80 por ciento en peso de sílice, de aproximadamente 20 hasta aproximadamente 31 por ciento en peso de magnesia, de 0 hasta aproximadamente 7 por ciento en peso de zirconia, de 0 hasta aproximadamente 2 por ciento en peso de alúmina y, de 0 hasta aproximadamente 1 por ciento en peso de boria.
3. La fibra según la reivindicación 1, en donde P1237/97MX la fibra consiste esencialmente del producto de aproximadamente 70 hasta aproximadamente 79 por ciento en peso de sílice, de aproximadamente 20 hasta aproximadamente 29 por ciento en peso de magnesia, de aproximadamente 1 hasta aproximadamente 5 por ciento en peso de zirconia, de 0 hasta aproximadamente 1.5 por ciento en peso de alúmina y, de 0 hasta aproximadamente 1 por iento en peso de boria.
4. La fibra según la reivindicación 1, que consiste esencialmente del producto de aproximadamente 70 hasta aproximadamente 77.5 por ciento de sílice, de aproximadamente 15.5 hasta aproximadamente 30 por ciento en peso de magnesia, y, de 0 hasta aproximadamente 6 por ciento en peso de zirconia.
5. La fibra de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que contiene menos de aproximadamente 1 por ciento en peso de impureza de calcia, menos de aproximadamente 0.4 por ciento en peso de impureza de óxido de fierro, calculada como Fe2?3 y, substancialmente nada de óxido de metal alcalino.
6. La fibra según la reivindicación 1, en donde la zirconia se encuentra presente en una cantidad efectiva para limitar el tamaño de grano a la temperatura después de servicio.
7. La fibra según cualquiera de las P1237/97MX reivindicaciones 1 a 6, que exhibe tamaños de grano cristalinos menores de aproximadamente 2 micrones.
8. La fibra según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la fibra exhibe una contracción menor de aproximadamente 4.5 por ciento a 1260°C.
9. La fibra según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde la fibra exhibe una solubilidad de por lo menos 30 ng/cm -hr cuando se expone como 0. lg de muestra a un flujo de 0.3 ml/min del fluido pulmonar simulado a 37°C.
10. Un proceso para la producción de la fibra de vidrio refractario de baja contracción según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que tiene una temperatura de uso de hasta por lo menos 1260°C, que mantiene la integridad mecánica después de la exposición a la temperatura de uso y que no es perdurable en los fluidos fisiológicos, que comprende: formar una fusión con ingredientes que consisten esencialmente de sílice, magnesia, opcionalmente zirconia y, opcionalmente una cantidad efectiva de un modificador de viscosidad y, producir fibras a partir de la fusión.
11. El proceso según la reivindicación 10, que incluye el hilado de las fibras a partir de la fusión. P1237/97MX
12. El proceso según la reivindicación 10, que incluye el soplado de las fibras a partir de la fusión. P1237/97MX