RU2220118C2 - Искусственно полученные стеклянные волокна - Google Patents

Abstract

Представлены искусственно полученные стекловидные волокна, имеющие растворимость при рН 4,5, равную, по меньшей мере, 20 нм в день, и вязкость расплава при 1400°С 10-70 пуаз. Композиция, которая обеспечивает эти свойства, содержит оксиды в % по весу: SiO₂ от 32 до 45%, Al₂O₃ от 16 до 28%, CaO от 10 до 28%, MgO от 2 до 20%, FeO от 2 до 15%, Na₂O + K₂O не более 12%, TiO₂ не более 4%, другие элементы не более 8%. Техническая задача - высокая эффективность производства стеклянных волокон при обеспечении их биологической безопасности. 13 з.п. ф-лы, 1 табл.

Description

Это изобретение относится к искусственно полученным стеклянным волокнам (MMVF), которые являются прочными при использовании и выгодными в биологическом отношении. MMV волокна получают из стекловидного расплава, например из расплава горных пород, шлакового расплава, расплава стекла или других расплавов. Расплав образуют путем плавления в печи минеральной композиции, имеющей желательный состав. Такую композицию для получения желательного состава обычно образуют путем смешивания горных пород или минералов. Минеральная композиция часто состоит из оксидов, с включением, по меньшей мере, 32% SiО₂, менее 30% Аl₂O₃ и, по меньшей мере, 10% СаО. Элементный состав, приведенный в описании, представлен в % по весу и в пересчете на оксиды. Оксид железа может быть смесью FeO и Fe₂О₃, но в данном описании он представлен в виде FeO.

Для получения эффективного и экономически выгодного образования расплава в печи и волокон из расплава необходимо, чтобы композиция во время процесса образования волокна имела соответствующую температуру ликвидуса и подходящую вязкость. Эти требования налагают ограничения на выбор подвергаемой расплавлению композиции.

Хотя не существует научных доказательств, подтверждающих, что производство и применение MMV волокон связано с определенным риском для здоровья, коммерческие интересы заставили производителей обеспечивать такие MMV волокна, которые сохраняют необходимые физические свойства MMV волокон (например, прочность при повышенных температурах и во влажных условиях) и которые при этом обладают повышенной биологической безопасностью.

Это утверждение о повышенной безопасности обычно основано на испытании in vivo, при котором рассматривают скорость растворения волокон в жидкости, которая предназначена для моделирования легочной жидкости, например в растворе Гэмбла с рН от 7,4 до 7,8. Следствием повышенной скорости растворения при рН 7,5 является тот факт, что волокна обычно при этом будут иметь пониженную влагоустойчивость.

Во многих опубликованных заявках на патент описаны волокна, которые обладают повышенной скоростью растворения при испытании in vitro, они представлены, например, в WO 87/05007, WO 89/12032, ЕР 412878, ЕР 459897, WO 92/09536, WO 93/22251 и WО 94/14717.

Известно, в частности, искусственно полученное стеклянное волокно, в том числе и биологически безопасное, описанное в патенте FR 2662687 A, образованное из композиции, состоящей из оксидов.

Отличительная особенность многих таких волокон, которые, как утверждается, обладают повышенной скоростью растворения при таких испытаниях in vitro, состоит в том, что волокна должны иметь пониженное содержание алюминия. Так, например, в WO 87/05007 указывается, что количество алюминия должно быть ниже 10%. Содержание алюминия в каменной вате и шлаковой вате обычно находится в диапазоне от 5 до 15% (в % по весу в пересчете на Аl₂О₃) и многие из этих биологически подходящих волокон имеют содержание алюминия ниже 4% и часто ниже 2%. Известно, что для повышения скорости растворения при проведении испытания при рН 7,5 в композиции с низким содержанием Аl₂О₃ включают фосфор.

Проблема, которая возникает при получении таких волокон с низким содержанием Al₂O₃ (кроме неуверенности в безопасности в биологическом отношении), состоит в том, что свойства расплава не являются полностью удовлетворительными для производства волокон в обычной или легко приспособляемой для формования волокон аппаратуре. Так, например, вязкость расплава при температурах, подходящих для формования волокон, может быть довольно низкой. Другая проблема состоит в том, что высокая скорость растворения при рН 7,5 может привести к пониженной прочности во влажных условиях, которые могут существовать вне установки.

Кроме испытаний in vitro, проводились также исследования in vivo. Так, например, Обердорстер в VDI Berichte 853, 1991 с. 17-37 показал, что очистка волокон из легких включает два основных механизма, а именно: растворение в рядом находящейся нейтральной легочной жидкости и растворение в кислой среде (поддерживаемой при рН от 4,5 до 5), созданной вокруг волокон, окруженных макрофагами в легком. Полагают, что макрофаги способствуют удалению волокон из легких за счет содействия локальному растворению близлежащей волоконной зоны, что приводит к ослаблению и разрыву волокон, уменьшению средней длины волокон, вследствие этого макрофаги приобретают способность к поглощению и транспортировке укороченных волокон из легкого. Этот механизм проиллюстрирован в статье Моримото и др. в: Occup. Environ. Med. 1994, 51, 62-67 и главным образом на фиг. 3 и 7 и в статьях Луото и др. в: Environmental Research 66 (1994) 198-207 и Staub-Reinhaltung der Luft (1992) 419-423.

Обычные стекловолокна и многие заявленные MMV волокна, обладающие повышенной растворимостью в легочной жидкости (при рН 7,5), имеют более низкую растворимость при рН 4,5, чем при рН 7,5, и поэтому разрушение с помощью макрофагов предположительно не будет в значительной степени содействовать укорочению и окончательному удалению волокон из легкого.

Существующие MMV волокна, образованные из горных пород, шлака и других смесей с относительно высоким содержанием щелочноземельных металлов, могут иметь более высокую скорость растворения при рН 4,5, чем при рН 7,5, но при этом они имеют склонность к образованию расплавов с низкой вязкостью. Существующие волокна не обладают удовлетворительным сочетанием скорости растворения при рН 4,5 и свойств расплава. Волокна, на которые обычно ссылаются как на предпочтительные на основе испытаний in vitro, имеют низкую вязкость расплава, когда они имеют необходимое низкое содержание алюминия. Низкая вязкость расплава неизбежно приводит к уменьшению эффективности производства по сравнению с обычным производством.

В основу изобретения поставлена задача создать искусственно полученное стеклянное волокно, а также искусственно полученное биологически безопасное волокно, которые характеризовались бы достаточно низким содержанием алюминия и достаточно высокой вязкостью расплава, что позволило бы при высокой эффективности производства стеклянных волокон обеспечить их биологическую безопасность.

Поставленная задача решается тем, что искусственно полученное стеклянное волокно, образованное из композиции, состоящей из оксидов, согласно изобретению образовано из композиции, включающей в себя оксиды в % по весу:

SiО₂ 32 - 45

Al₂O₃ 16 - 28

CаO 10 - 28

МgО 2 - 20

FeO 2 - 15

Na₂O + K₂O Не более 12

TiO₂ Не более 4

Другие элементы Не более 8,

при этом вещество композиции имеет вязкость при 1400°С от 10 до 70 пуаз, скорость растворения при рН 4,5, равную, по меньшей мере, 20 нм в день, и температуру спекания, по меньшей мере, 800°С.

В другом варианте воплощения композиция включает от 5 до 20% МgО.

Желательно, чтобы композиция включала до 10% железа, определенного в виде FeO.

Возможно также, чтобы композиция включала от 5 до 10% железа, определенного в виде FeO.

В предпочтительном варианте вещество композиции имеет вязкость, по меньшей мере, 12 пуаз при 1400°С.

Возможно, кроме того, чтобы вещество композиции имело вязкость от 15 до 40 пуаз при 1400°С.

Также возможно, чтобы вещество композиции имело скорость растворения при рН 7,5 менее 15 нм в день.

В другом предпочтительном варианте осуществления вещество композиции имеет температуру спекания, по меньшей мере, 1000°С.

Желательно, чтобы в композиции количество Аl₂О₃ составляло 18-28%, SiО₂ + Аl₂О₃ составляло 60-75%, FeO составляло 2-12%, Na₂О+K₂О составляло не более 7%, TiО₂ составляло не более 4% и других элементов не более 8%.

В предпочтительном варианте вещество композиции обеспечивает температуру ликвидуса от 1240 до 1340°С.

Целесообразно, чтобы в композиции Аl₂О₃ составляло менее 19%.

В изобретении в качестве волокон, имеющих удовлетворительную биологическую растворимость, использованы волокна, которые имеют скорость растворения, измеренную при рН от 4 до 5, равную по меньшей мере, 20 нм в день, и которые образованы из композиции, имеющей вязкость расплава при 1400°С 10-70 пуаз. Так например, скорость растворения при рН 4,5 может составлять, по меньшей мере, 30 или даже, по меньшей мере, 50 нм в день или более.

Сочетание вязкости расплава и растворимости при рН 4,5 означает, что используется расплав, который является пригодным для получения волокон общепринятыми методами, и что можно получить волокна, которые являются биологически растворимыми при рН 4,5. Новизна состоит в получении или выборе волокон в соответствии с таким сочетанием, которые имеют новый состав.

В соответствии с изобретением оказалось возможным получить волокна, которые имеют при рН 4,5 значительную скорость растворения, вследствие этого облегчается очиска легких за счет макрофагов (таким образом оказывается содействие подлинной биоразлагаемости), даже если волокна могут иметь низкую или умеренную скорость растворения при рН 7,5. Это обеспечивает сохранение высокой устойчивости во влажных условиях (без утраты биоразлагаемости). Волокна могут иметь обычные свойства расплава, температуру ликвидуса, скорость кристаллизации и вязкость расплава. Волокна можно образовывать с использованием дешевых исходных материалов.

Другое преимущество волокон состоит в том, что когда они подвергаются воздействию влажности и конденсационной воды, образовавшийся полученный раствор, содержащий продукты растворения, имеет повышенные значения рН, но волокна при этом могут иметь пониженную растворимость при повышенном значении рН, и поэтому они являются менее растворимыми и обладают повышенной прочностью.

MMVF продукты, включающие MMVF волокна, получают из композиции, которую выбирают с целью обеспечения заявленной растворимости. При этом осуществляют измерение растворимости при рН 4-5 и вязкости расплава одной или нескольких композиций и выбор композиции частично или полностью на основе наблюдений вязкости расплава и значения растворимости при рН 4-5 и применяют композиции, имеющие тот же самый или по существу тот же самый состав для получения MMVF продуктов. Любые отклонения в составе должны быть достаточно малыми для того, чтобы они в значительной степени не изменяли растворимость при рН 4-5. При проведении измерений для обеспечения выбора получаемых волокон растворимость можно определить при любом рН (обычно в диапазоне от 4 до 5), который коррелируется с рН 4,5. Вязкость расплава можно определить или путем вывода из полученных данных или путем измерения и/или вычисления при любой температуре (обычно в диапазоне 1370-1450°С), которая дает значение, которое коррелируется со значением при 1400°С.

Выбор композиции не осуществляют в том же самом месте или примерно в то же самое время, когда осуществляют коммерческое получение с использованием выбранной композиции. Поэтому производитель может проводить испытания или субсидировать проведение испытаний другими лицами для того, чтобы определить растворимость и использовать информацию из этих испытаний как часть основы для выбора композиции, которую используют для коммерческого производства волокон.

Изобретение включает продукты, имеющие указанный выше соcтав, их образуют из композиции, имеющей указанную вязкость расплава, и эти продукты маркируют или продают как продукты, имеющие определенную скорость растворения при рН 4-5. Изобретение включает упаковки, которые содержат MMV волокна и которые имеют этикетку или вкладыш или которые продают с рекламой, где содержится информация о растворимости при рН в диапазоне 4-5 или в среде макрофагов или о методе испытаний, которым измеряли такую растворимость.

Изобретение включает новые MMVF продукты. Они включают MMVF среду роста сельскохозяйственных культур и волокнистые наполнители, где волокна являются такими, как они определены в изобретении.

Одним классом новых волокон являются волокна, имеющие растворимость, вязкость расплава и состав композиции, приведенные выше, за исключением того, что количество Аl₂О₃ составляет, по меньшей мере, 18%. Другие пригодные волокна имеют содержание Аl₂О₃ выше 16%. Часто оно составляет более 19 или 20%, например до 26 или 28%. В волокнах, имеющих содержание Аl₂О₃ выше 16%, общее количество оксидов щелочных металлов (Na₂O₃+К₂О) обычно составляет, по меньшей мере, 1% и предпочтительно, по меньшей мере, 2%, до 7 или 10% или более. Когда количество Аl₂О₃ выше 16%, тогда количество оксидов щелочных металлов составляет менее 5% и предпочтительно менее 3%. Эти волокна могут иметь высокую огнестойкость и другие улучшенные механические свойства. Когда эти свойства не имеют большого значения, волокна, имеющие пригодную растворимость при рН 4,5, могут быть получены с Аl₂О₃ в количествах не менее 16% и с Na₂O₃+К₂О в количестве более 6 или 7%, например в количестве от 8 до 12%, обычно в количестве 8-10%.

Другим классом новых волокон являются волокна, которые предпочтительно имеют растворимость и вязкость расплава, приведенные выше, и которые имеют указанный выше общий сплав, за исключением того, что содержание оксидов щелочных металлов (Na₂О+К₂О) составляет более 6%, а количество Al₂O₃ обычно составляет 16-18% и часто не более 16%. Часто композиция содержит 0,5-4% TiO₂, обычно 1-2% TiO₂. Na₂О обычно обеспечивают в количестве, по крайней мере, 5% и часто, по крайней мере, 7%. Общее количество оксидов щелочных металлов (Na₂О+К₂О) предпочтительно составляет 8-12%, часто 8-10%.

Можно выбрать элементный состав в пределах данного диапазона таким образом, чтобы получить определенное сочетание вязкости расплава и скорости растворения при рН 4,5. Кроме того, можно выбрать такой состав, чтобы состав и волокна находились в соответствии с другими требуемыми свойствами, такими как температура ликвидуса и температура спекания.

Было найдено, например, что вязкость при 1400°С какого-либо определенного расплава является слишком высокой, тогда ее можно уменьшить путем уменьшения общего количества SiО₂+Al₂О₃. Аналогично, если вязкость расплава является слишком низкой, тогда ее можно увеличить путем увеличения общего количества SiО₂+Al₂О₃, обычно в диапазоне от 55 до 75%, часто от 60 до 75% или путем увеличения количества оксида щелочного металла. Подобно можно уменьшить вязкость путем увеличения общего количества оксида щелочноземельного металла и FeO.

Если скорость растворения при рН 4,5 является слишком низкой, ее можно увеличить путем уменьшения количества SiO₂, но тогда может стать необходимым для сохранения свойств расплава увеличение количества Аl₂О₃ (и/или добавление компонента, например P₂O₅).

Количество SiО₂ обычно составляет, по меньшей мере, 32%, часто, по крайней мере, 34% и предпочтительно, по меньшей мере, 35%. Обычно это количество составляет ниже 47% и предпочтительно ниже 45% и часто 38-42%. Однако когда количество Al₂О₃, составляет не более 16%, предпочтительными являются количества от 42 до 47%.

Когда количество оксида щелочного металла является относительно небольшим, хорошую растворимость при рН 4,5 можно получить с Аl₂О₃ в количестве более 16 или 17%, главным образом в количестве, по меньшей мере, 18%, но предпочтительно, по меньшей мере, 20% и часто, по меньшей мере, 24%. Обычно оно составляет менее 28% и предпочтительно менее 26%. Часто являются предпочтительными количества 20-23%. Однако, когда количество оксида щелочного металла является относительно высоким (например, по меньшей мере, 7% Na₂О+К₂О) хорошая растворимость при рН 4,5 может быть получена с Аl₂О₃ в количестве менее 16, например, в количестве 13-15%.

Количество Аl₂О₃ составляет обычно, по меньшей мере, 18%, часто, по меньшей мере, 19%, но предпочтительно, по меньшей мере, 20%, и часто, по меньшей мере, 24%. Обычно оно составляет меньше 28% и предпочтительно менее 26%. Часто являются предпочтительными количества от 20 до 23%.

Общее количество SiO₂+Al₂O₃, составляет обычно от 55 до 75%, обычно, по меньшей мере, 56% и предпочтительно, по меньшей мере, 57%. В предпочтительных продуктах оно часто составляет более 60%, наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 61 или 62%. Обычно оно составляет менее 70 или 68% и предпочтительно менее 65%. Когда количество Al₂О₃ составляет не более 16%, количество SiO₂+Аl₂О₃ часто составляет 56-60%.

Количество СаО обычно составляет, по меньшей мере, 14% и предпочтительно, по меньшей мере, 18%. Обычно оно менее 28% и предпочтительно менее 25%. Часто являются предпочтительными количества от 14 до 20%.

Количество МgО составляет, по меньшей мере, 5%, предпочтительно, по меньшей мере, 6% и часто, по меньшей мере, 8%. Обычно оно менее 15%, предпочтительно менее 11%. Когда количество Аl₂О₃ составляет не более 16%, количество МgО составляет предпочтительно 5-11%.

Количество FeO обычно составляет, по меньшей мере, 3% и предпочтительно, по меньшей мере, 5%. Обычно оно ниже 12%, предпочтительно ниже 10% и наиболее предпочтительно ниже 8%. Часто предпочтительными являются количества 5-7%.

Общее содержание СаО+МgО+FeO предпочтительно составляет от 25 до 40%.

Композиция часто включает TiО₂ в количестве до 3 или 4%, обычно до 2%. Количество TiO₂, составляет обычно, по меньшей мере, 0,2%, часто, по меньшей мере, 0,5 или 1%.

В композиции может присутствовать множество других элементов в любом количестве, которое не влияет на желательные свойства. Примерами других элементов, которые могут быть включены, являются Р₂O₅, B₂O₃, BaO, ZrO₂, MnO, ZnO и V₂O₅.

Для того чтобы отрегулировать свойства расплава или растворимость, часто желательно включить Р₂О₅ и/или В₂О₃. Общее количество Р₂О₅ и В₂О₃ составляет обычно не более 10%. Количество Р₂О₅ обычно больше количества В₂О₃ и обычно составляет, по меньшей мере, 1 или 2%. В₂О₃ часто отсутствует. Предпочтительно присутствует от 1 до 8%, обычно от 1 до 5% Р₂О₅ и от 0 до 5% В₂О₃ (часто от 1 до 4% В₂О₃).

Общее количество таких различных других элементов составляет обычно менее 15% и часто менее 10 или 8%. Количество любого другого присутствующего элемента обычно составляет не более 2%, кроме Р₂О₅ и/или В₂О₃, которые могут присутствовать в больших количествах, чем те, которые упоминались выше.

Расплав может иметь обычные кристаллизационные свойства, но когда кристаллизацию желательно свести к минимуму, этого можно достигнуть путем включения магния, причем в достаточно небольшом количестве, например, в количестве от 2 до 6%.

Когда желательно обеспечить волокна, обладающие повышенной огнестойкостью, тогда обычно желательно включить FeO, количество которого тогда предпочтительно составляет, по меньшей мере, 6%, например до 8% или выше, например, 10%, и количество МgО будет составлять, по меньшей мере, 8%.

Состав композиции является предпочтительно таким, чтобы волокна имели скорость растворения при рН 4,5, по меньшей мере, 25, и предпочтительно, по меньшей мере, 40 нм в день. Желательно, чтобы скорость растворения была настолько высокой, насколько это возможно (при сохранении адекватной влажности и теплостойкости), но как правило, не является необходимым, чтобы она была выше 150 или 100 нм в день, и обычно она составляет менее 80 нм в день.

Хотя высокая скорость растворения при рН 7,5 предлагается в качестве желательного свойства (как показатель утверждаемой биоразлагаемости), в действительности она часто является нежелательной, так как свидетельствует о плохой стойкости к атмосферным воздействиям во влажных условиях. Растворение в легких при рН 7,5 не является исключительно необходимым для биоразлагаемых волокон. Волокна предпочтительно имеют скорость растворения в растворе Гэмбла при рН 7,5 менее 25 и наиболее предпочтительно менее 15 нм в день.

Вязкость композиции при 1400°С составляет обычно, по меньшей мере, 12 или 15 пуаз, и предпочтительно, по меньшей мере, 18 пуаз. Хотя она может составлять, например, 60 пуаз, обычно она составляет менее 40 пуаз и предпочтительно не более 30 пуаз.

Когда желательно, чтобы волокна имели высокую огнестойкость, состав является предпочтительно таким, чтобы температура спекания составляла, по меньшей мере, 800°С и предпочтительно, по меньшей мере, 1000°С.

Температура ликвидуса составляет обычно, по меньшей мере, 1200°С, но чаще, по меньшей мере, 1240°С. Она может составлять, например, 1400°С, но предпочтительно не более 1340°С.

Преимущество применения расплавов с умеренным содержанием алюминия, которые предназначены для использования в изобретении, состоит в том, что в композицию могут быть включены легкодоступные материалы, имеющие умеренное содержание алюминия, например горные породы, песок и отходы. Вследствие этого можно свести к минимуму необходимость в применении дорогостоящих материалов с высоким содержанием оксида алюминия, например боксита или каолина, и в то же время свести к минимуму необходимость в применении дорогостоящих материалов с очень низким содержанием оксида алюминия, например кремнистого песка или оливинового песка, железной руды и т.п. Однако по желанию эти более дорогостоящие материалы могут быть, тем не менее, использованы. Типичные легко доступные материалы со средним содержанием оксида алюминия, которые могут быть использованы в качестве части или в качестве всей композиции, включают анортозит, фонолит и габброс.

Композицию обычно образуют путем смешивания соответствующих количеств встречающихся в природе горных пород и песков, например анортозита, габброса, известняка, доломита, диабаза, апатита, борсодержащих материалов и отходов, например отходов минеральной ваты, алюмосиликатов, шлака, в частности шлаков с высоким содержанием оксида алюминия (20-30%), например шлака в сталеразливочном ковше, формовочной смеси, пыли фильтров, летучей золы, нелетучего остатка и отходов с высоким содержанием оксида алюминия из производства огнеупорных материалов.

Композицию можно превратить в расплав обычным способом, например в нагреваемой газом печи или в электрической печи или вагранке. Преимущество изобретения состоит в том, что композиция может легко иметь приемлемо низкую температуру ликвидуса (при сохранении адекватной вязкости при 1400°С), и это помогает свести к минимуму количество энергии, которое необходимо для образования расплава.

Расплав можно обычным способом превратить в волокна, например путем формования волокна с вытягиванием в воронках или путем каскадного роторного процесса, который описан, например, в WO 92/06047.

Волокна изобретения могут иметь любой подходящий диаметр и длину.

В этом изобретении скорость растворения определяют с использованием следующего протокола испытаний.

300 мг волокон поместили в полиэтиленовые емкости, содержащие 500 мл модифицированного раствора Гэмбла (т.е. с комплексообразователями), соответственно установили рН 7,5 или 4,5. Один раз в день рН контролировали и, если было необходимо, регулировали с помощью НСl.

Испытания проводили в течение одной недели. Емкость держали в водяной бане при температуре 37°С и дважды в день сильно встряхивали. Через один день и через четыре дня брали аликвоты раствора и анализировали на содержание кремния на атомном абсорбционном спектрофотометре Перкина-Элмера.

Модифицированный раствор Гэмбла имел следующий состав, г/л:

МgСl₂·6Н₂О 0,212

NaCl 7,120

CaCl_2·2Н₂О 0,029

Na₂SO₄ 0,079

Na₂HPO₄ 0,148

NaHCO₃ 1,950

(Na₂-тартрат)·2Н₂О 0,180

(Na₂-цитрат)·2Н₂О 0,152

90% молочная кислота 0,156

Глицин 0,188

Пируват Na 0,172

Формалин 1 мл

Распределение диаметра волокон определяли для каждой пробы путем измерения диаметра, по меньшей мере, 200 отдельных волокон посредством прерывистого способа и растрового электронного микроскопа (с увеличением 1000х). Для вычисления удельной поверхности проб волокна использовали показания измерительного прибора, при этом принимали во внимание плотность волокон.

На основе растворения SiО₂ (растворения сетки) вычислили удельную плотность растворенного вещества и установили скорость растворения (нм/день). Вычисления осуществляли на основе содержания в волокнах SiО₂, удельной поверхности и растворенного количества Si.

В этом описании температуру спекания определили с помощью следующего протокола испытаний.

Пробу минеральной ваты (5х5х7,5 см), состоящую из испытуемой композиции волокна, поместили в предварительно нагретую до 700°С печь. Через 1,5 часа выдержки оценили усадку и спекание пробы. Каждый раз процесс повторяли со свежей пробой и при температуре печи на 50°С выше предшествующей температуры печи до тех пор, пока определили максимальную температуру печи, при которой не наблюдали спекание или при которой отсутствовала чрезмерная усадка пробы.

В этом описании в соответствии с методикой Боттинга и Вейлла American Journal of Science Volume 272, May 1971, page 455-475 вычислили вязкость в пуазах при 1400°С.

Ниже приведены примеры осуществления изобретения.

Композиции образовали путем смешивания соответствующих порций исходных материалов, которые показаны в таблице, расплавили в тигельной печи и с помощью метода каскадного формования превратили в волокно. Анализ композиций и их свойства приведены в последующей таблице. В изобретении любая из композиций А-Х может быть оценена как подходящая и ее выбирают для последующего производства MMVF продуктов, которые маркируют как продукты, обладающие хорошей биологической растворимостью. Предпочтительными являются такие, которые имеют вязкость более 20 и растворимость при рН 4,5 более 30.

Продукт 1 подобен коммерческой шлаковой вате и показывает плохую вязкость. Продукт 2 является продуктом с высоким содержанием алюминия, но соотношения всех компонентов являются такими, что вязкость расплава для обычного формования будет слишком высокой. Продукт 3 подобен обыкновенной каменной вате с обычными хорошими свойствами, но он имеет очень низкую скорость растворения при рН 4,5. Поэтому продукты 1, 2 и 3 не выбирают для использования в производстве биологически растворимых MMV волоконных продуктов.

Выбранные волокна могут быть обеспечены в любой из общепринятых для MMV волокон форм. Таким образом, их можно обеспечить в виде продукта, состоящего из разрыхленных несвязанных волокон. Более часто их обеспечивают с клеящим веществом, например в результате формования волокон и связывания их обычным способом.

Обычно продукт затвердевает в виде пластины, листа или другого формованного изделия.

Продукты могут быть получены для любой из общепринятых целей, с которыми используют MMV волокна, например в виде пластин, листов, трубок или других формованных продуктов, которые служат в качестве теплоизоляции, пожароизоляции или средства снижения и регуляции шума, или в виде соответствующих форм для применения в качестве среды роста сельскохозяйственных культур, или в виде свободных волокон для упрочнения цемента, пластиков или других продуктов, или в качестве наполнителя.

Claims (14)

1. Искусственно полученное стеклянное волокно, образованное из композиции, состоящей из оксидов, отличающееся тем, что композиция включает в себя оксиды, % по весу:

SiO₂ 32 - 45

Аl₂O₃ 16 - 28

СаО 10 - 28

МgО 2 - 20

FeO 2 - 15

Na₂O + К₂O Не более 12

TiO₂ Не более 4

Другие элементы Не более 8

при этом искусственно полученное волокно применяют в качестве биологически безопасного волокна.

2. Волокно по п.1, отличающееся тем, что композиция имеет вязкость при 1400°С от 10 до 70 П.

3. Волокно по п.1, отличающееся тем, что волокна имеют скорость растворения при рН 4,5, равную, по меньшей мере, 20 нм в день.

4. Волокно по пп.1-3, отличающееся тем, что композиция включает от 5 до 20% МgО.

5. Волокно по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что композиция включает до 10% железа, определенного в виде FeO.

6. Волокно по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что композиция включает от 5 до 10% железа, определенного в виде FeO.

7. Волокно по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что композиция имеет вязкость, по меньшей мере, 12 пуаз при 1400°С.

8. Волокно по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что композиция имеет вязкость от 15 до 40 П при 1400°С.

9. Волокно по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что волокна имеют скорость растворения при рН 7,5 менее 15 нм в день.

10. Волокно по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что волокна имеют температуру спекания, по меньшей мере, 800°С.

11. Волокно по любому из пп.1-10, отличающееся тем, что волокна имеют температуру спекания, по меньшей мере, 1000 °С.

12. Волокно по любому из пп.1-11, отличающееся тем, что количество Аl₂O₃ составляет 18-28%, SiO₂ + Аl₂O₃ составляет 60-75%, FeO составляет 2-12%, Na₂O + К₂O составляет не более 7%, TiO₂ составляет не более 4% и других элементов не более 8%.

13. Волокно по любому из пп.1-12, отличающееся тем, что композиция обеспечивает температуру ликвидуса от 1240 до 1340°С.

14. Волокно по любому из пп.1-11, отличающееся тем, что количество Al₂O₃ составляет менее 19%.