專利名稱：礦物纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及礦物纖維。
通過熔融和離心礦物原料，如巖石、礦渣或類似的原料而制備的礦物纖維，被廣泛地用于制造礦物纖維墊和氈，尤其是用于建筑行業(yè)的熱和聲的絕緣材料。因此這類墊首先應(yīng)顯示出良好的隔熱和隔音的絕緣性能。另外，所述墊最好應(yīng)顯示良好的強(qiáng)度和彈性，以及良好的耐溫度性。主要由于生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的原因，礦物熔體具有生產(chǎn)技術(shù)上有利的組成，例如良好的纖維化能力同樣是重要的。
在市場(chǎng)上可買到各種各樣的絕緣制品，這些制品不僅具有不同的熱絕緣性能，而且耐熱的程度也各異。耐熱礦物纖維制品是指在延長的時(shí)間過程中能耐高溫而不以任何明顯程度改變形狀或尺寸的制品。這樣的制品從防火的觀點(diǎn)看是有吸引力的。
常用的玻璃纖維耐熱性可達(dá)約550℃，而常用的石棉耐熱性更好，幾乎可高達(dá)約700℃。然而，對(duì)具有更高耐熱性，最高可達(dá)1100-1200℃的制品是有興趣的，而這樣的制品在市場(chǎng)上也能買到。
在近代，從勞動(dòng)衛(wèi)生的觀點(diǎn)出發(fā)認(rèn)為墊的性能已是日益提高的重要性。因此工作從研究纖維開始，使纖維在生理體液中有高的溶解度，以保證在處理礦物棉的過程中被人體吸收而無需從體中移出，通過在體液中溶解而消失。這種可溶性纖維在例如EP-專利EP-B-558 548中有描述。作為一般的石棉纖維，這種纖維就其氧化鎂含量而言氧化鈣的含量高，因?yàn)橐话阏J(rèn)為氧化鎂對(duì)熔體液態(tài)溫度具有不希望有的提高作用而氧化鈣具有所要求的降低作用。
本發(fā)明的一個(gè)目的在于改進(jìn)例如在所述EP專利中所述類型的可溶性纖維，以使這種纖維更耐熱。本發(fā)明的目的還在于能保證纖維制造是以經(jīng)濟(jì)有利的方式進(jìn)行，同時(shí)還能保持或改進(jìn)熔體的玻璃性質(zhì)和減小過早固化的危險(xiǎn)，以及高產(chǎn)率的高質(zhì)量纖維，例如能保持纖維直徑的更長的纖維和具有優(yōu)良強(qiáng)度的纖維。由這樣的纖維還可產(chǎn)生強(qiáng)度、彈性和耐熱性均得到改進(jìn)的纖維墊。
上述的優(yōu)點(diǎn)可用本發(fā)明的礦物纖維達(dá)到，這種礦物纖維與EP-B-558 548的纖維相反，相對(duì)氧化鈣含量來說含有提高的氧化鎂含量。令人驚奇地表明，根據(jù)本發(fā)明，也就是，具有相反CaO/MgO比的含磷纖維，就纖維制造和所獲得的纖維以及由該纖維制成的制品而言，上述有利的特性是能達(dá)到的。
因此，本發(fā)明涉及的礦物纖維具有下列組成(以％重量計(jì))SiO250-60Al2O31-6MgO 16-22CaO 12-18Na2O+K2O 0-3Fe2O31-8P2O51-6其它 0-3，其中CaO/MgO的重量比＜1，CaO+MgO總和＝30-38％(重量)。
上述名稱“其它”成分包括任選的成分，尤為雜質(zhì)，就制造的纖維性質(zhì)而言沒有顯著的重要性，如Ti、Zr、Cr、Mn等，由此各個(gè)其它成分優(yōu)選的存在量不超過1％(重量)。在本說明書中，名稱Fe2O3還指兩價(jià)鐵的FeO。
按照優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明涉及的礦物纖維基本上具有如下的組成(％重量)SiO253-58Al2O31-4MgO 17-20CaO 14-17Na2O+K2O 0-3Fe2O32-6P2O52-5其它 0-3，由此CaO/MgO重量比＜1。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案，纖維的組成含有MgO和CaO的量要使CaO/MgO重量比大于0.7，優(yōu)選為0.7-0.9。根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施方案，MgO+CaO總和＝30-37％(重量)，優(yōu)選為32-35％(重量)。
根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明涉及的礦物纖維含18-20％(重量)MgO，尤為18-19％(重量)MgO和15-16％(重量)CaO。這樣一種纖維的一個(gè)實(shí)例具有的組成中基本含有(％重量計(jì))SiO254-55Al2O32-4MgO 18-20CaO 15-16Na2O+K2O 0-2Fe2O32-4P2O52-4其它0-2。
按照本發(fā)明另一實(shí)施方法，礦物纖維基本含有(％重量計(jì))SiO253-58Al2O31-4MgO 16-19CaO 13-16Na2O+K2O 0-2Fe2O34-8P2O51-6其它0-2，由此CaO/MgO重量比＜1和CaO+MgO≥30。
按照本發(fā)明再一個(gè)實(shí)施方案，優(yōu)選的礦物纖維基本含有(％重量計(jì))SiO253-56Al2O31-4MgO 16-18CaO 13-15Na2O+K2O 0-2Fe2O36-8P2O54-6其它0-2，由此CaO+MgO≥30。
按照本發(fā)明，已發(fā)現(xiàn)通過使用組成中有高含量的氧化鐵，可以提高纖維制品的操作溫度至高達(dá)1000℃和1000℃以上。
本發(fā)明的組合物可用常規(guī)方法通過混合和熔融合適的原料而制備。這種原料例如是橄欖石-蛇紋石-滑石基的礦物、鐵橄欖石、含鉆石火成巖、橄欖巖、石英、石英砂、硅藻土、硅灰石、磷灰石或合成磷酸鹽、水泥、石灰、低鋁礦渣等。本發(fā)明的組合物可以常規(guī)方法用于制造纖維，例如通過多級(jí)離心所得到的熔體。
原料可以使用研磨并區(qū)分為合適的塊料或粒徑，或者預(yù)制成具有合適組成的坯塊，單獨(dú)使用或包含部分原料。
下面的實(shí)施例用來說明本發(fā)明但不限制本發(fā)明。
使沖天爐裝上合適量的選自上文所列的原料，以具有纖維制品的預(yù)定組成。纖維是按常規(guī)方法通過多級(jí)離心從所得到的熔體制成的，收集制成的纖維于運(yùn)輸帶上以制成礦物纖維的織物。
在下表中，實(shí)施例1-6表明本發(fā)明纖維的組合物，而標(biāo)明Ref.A、Ref.B和Ref.C的實(shí)施例是參考組合物。
Ref.A是具有常規(guī)CaO/MgO比的石棉組合物，但不含磷，而Ref.B是具有“相反”CaO/MgO比的石棉組合物，也不含磷。Ref.C具有常規(guī)CaO/MgO比還含磷的石棉組合物。
表
<p>從表可以看出當(dāng)CaO/MgO比與常規(guī)比值(Ref.A-＞Ref.B)對(duì)比相反時(shí)，礦棉的燒結(jié)溫度提高，也就是說它的耐熱性提高。這種耐熱性的提高便于包含磷，因?yàn)榱拙哂袩Y(jié)溫度降低作用(Ref.A-＞Ref.C)。為了提高纖維在生理體液中的溶解性，加磷是必要的。
由于顛倒CaO/MgO比值，按照本發(fā)明，組合物1-6，與Ref.C比較，可以看到耐熱性提高。在燒結(jié)溫度上可以看到差異，同樣在表明最大操作溫度的溫度方面也不同。尤其是對(duì)具有高鐵含量的組合物1可以得到高操作溫度。
由于磷對(duì)熔體粘度增加作用，本發(fā)明組合物與例如組合物Ref.A比較時(shí)，具有明顯高的纖維產(chǎn)率和較低的渣含量，這是磷對(duì)纖維生產(chǎn)有利影響造成的。另外，含磷纖維組合物較不含磷的組合物(組合物1與Ref.B相比)更易于溶解。
權(quán)利要求
1.礦物纖維，其特征在于，該纖維具有下列組成，以％重量計(jì)SiO250-60Al2O31-6MgO 16-22CaO 12-18Na2O+K2O 0-3Fe2O31-8P2O51-6其它 0-3，由此CaO/MgO重量比＜1和CaO+MgO總量＝30-38％(重量)。
2.按權(quán)利要求1所述的礦物纖維，其特征在于，該纖維具有下列組成，以％重量計(jì)SiO253-58Al2O31-4MgO 17-20CaO 14-17Na2O+K2O 0-3Fe2O32-6P2O52-5其它 0-3。
3.按權(quán)利要求1或2所述的礦物纖維，其特征在于，組成中所含的MgO和CaO的量要使CaO/MgO比大于0.7，優(yōu)選0.7-0.9。
4.按權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的礦物纖維，其特征在于，在組成中，MgO+CaO總量＝30-37，優(yōu)選32-35％重量。
5.按權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的礦物纖維，其特征在于，該礦物纖維含18-20重量％的MgO和15-16重量％的CaO。
6.按權(quán)利要求5所述的礦物纖維，其特征在于，以重量％計(jì)該纖維的組成為SiO254-55Al2O32-4MgO18-20CaO15-16Na2O+K2O 0-2Fe2O32-4P2O52-4其它 0-2。
7.按權(quán)利要求1所述的礦物纖維，其特征在于，以重量％計(jì)，該纖維的組成為SiO253-58Al2O31-4MgO16-19CaO13-16Na2O+K2O 0-2Fe2O34-8P2O51-6其它 0-2。
8.按權(quán)利要求7所述的礦物纖維，其特征在于，以重量％計(jì)，該纖維的組成為SiO253-56Al2O31-4MgO16-18CaO13-15Na2O+K2O 0-2Fe2O36-8P2O54-6其它 0-2。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有下列組成(%重量)的礦物纖維:SiO
文檔編號(hào)C03C13/06GK1249728SQ98803027
公開日2000年4月5日 申請(qǐng)日期1998年3月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月10日
發(fā)明者邁克爾·佩蘭德, 簡·哈卡拉 申請(qǐng)人:帕蒂克·帕羅克公司