[发明专利]无机纤维组合物

说明书

本发明涉及无机纤维组合物。

纤维材料因其用作隔热和/或隔音材料而众所周知，并且还因其用 作复合材料如纤维增强水泥、纤维增强塑料中的加强成分和作为金属 基质复合材料中的组分而为人所知。这类纤维可用在污染控制设备如 汽车排气系统催化转化器和柴油颗粒过滤器中催化剂主体的负载结 构中。这类纤维可用作摩擦材料的成分[例如，用于汽车制动器]。本 发明的纤维具有一系列性质，并可根据所表现的性质用在这些应用中 的任何一个或全部中。

在1987年以前，有四种基本类型的纤维材料用于制造绝热制品 [如毛毡、真空成形体和厚浆涂料]。这些通过两种基本的制造途径来 制备，但具体途径的细节依生产商变化。纤维和途径为(按增加成本 和温度性能顺序)：-

熔体成型纤维

●矿物棉

●玻璃棉

●铝硅酸盐纤维

溶胶-凝胶法纤维

●通常所说的多晶纤维

通过制备熔体并用众多已知方法中的任何一种使所得熔体成纤 维来形成熔体成型纤维。这些方法包括：

●形成熔体流并使流接触纺纱轮，流从纺纱轮中冲出形成纤维

●形成熔体流并使流撞击与流方向垂直、平行或成一定角度的气 体喷流并借此将熔体喷吹成纤维

●通过旋转法由熔体形成纤维，其中熔体通过纺纱杯周边中的孔 排出并被热气体喷吹形成纤维

●通过细孔挤出熔体形成纤丝，并且其中可使用进一步处理[例 如，使纤丝穿过火焰的火焰吹拉]

●或将熔体转变成纤维的任何其它方法。

由于石棉纤维的历史，各种纤维类型作为肺病诱因的相对力量 已引起广泛关注。天然纤维和人造纤维的毒理学研究引出这种思 想，即正是纤维在肺中的持久性造成了问题。因此，形成了这样的 看法，即如果从肺中快速除去纤维，则将减小任何健康风险。“生 物持久性纤维”和“生物持久性”的概念出现了，即在动物体中持 续长时间的纤维被认为是生物持久性的，纤维保留在动物体中的相 对时间被称为生物持久性。尽管已知几种玻璃体系在肺液中可溶， 导致低的生物持久性，但存在这类玻璃体系通常不能用于高温应用 的问题。已注意到对具有低生物持久性连同高温能力的纤维的市场 需求。在1987年，Johns Manville研发了基于钙镁硅酸盐化学的这类 体系。这类材料不仅具有比传统玻璃棉高的温度能力，而且具有比 大多数用于高温绝热的铝硅酸盐纤维高的在体液中的溶解性。自那 以后已发展了这类低生物持久性纤维，并且一系列的碱土金属硅酸 盐[AES]纤维目前在市场上有售。

涉及AES纤维的专利包括：

●国际专利申请WO87/05007-最初的Johns-Manville申请-其 公开了包括氧化镁、二氧化硅、氧化钙和少于10wt％氧化铝的纤维可 溶于硅烷溶液。所公开纤维的溶解度用暴露5小时后硅烷溶液中存在 的ppm硅(从纤维的含二氧化硅材料中提取)表示。

●国际专利申请WO89/12032公开了可溶于硅烷溶液中的其它纤 维并讨论了在这类纤维中可存在的一些成分。

●欧洲专利申请No.0399320公开了具有高生理学溶解性并具有 10-20mol％Na₂O和0-5mol％K₂O的玻璃纤维。尽管表明这些纤维生理 学上可溶解，但没有指明它们的最大使用温度。

公开了因硅烷溶解性而进行纤维选择的其它专利说明书包括例 如EP0412878和0459897、FR2662687和2662688、WO86/04807、 WO90/02713、WO92/09536、WO93/22251、WO93/15028、WO94/15883、 WO97/16386、WO2003/059835、WO2003/060016、EP1323687、 WO2005/000754、WO2005/000971和US5250488。

这些不同现有技术文献中公开的纤维的耐火度变化相当大，对于 这些碱土金属硅酸盐材料，性质关键取决于组成。