纤维及其生产制造技术

连续的玻璃长丝，和通过粉碎所述长丝获得的纤维以及通过火焰细化长丝获得的微纤维由基本上无色的铝硅酸盐玻璃形成，所述玻璃包含２５－５２％的ＳｉＯ↓［２］，２０－３５％的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］，和０－１．５％的ＦｅＯ，并且具有良好的生物溶解性。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Fiber and its production

Continuous glass filaments, and through crushing obtain the filament fiber and micro fiber obtained by flame thinning filaments formed by aluminum silicate glass basically colorless, the glass contains 25 - 52% SiO: 2, 20 - 35% Al: 2 O: 3 and 0. 1.5% - FeO, and has good biological solubility.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新颖的纤维及其生产，其中，所述纤维是连续的玻璃长丝，或者特别是短切纤维(借助对连续玻璃长丝或包含所述长丝的产品进行短切而制得的)或微纤维(即通过对连续长丝的火焰细化而获得的纤维)。这些通常种类的纤维(但与本专利技术的那些纤维具有不同的组成和性能)通过各种形式的E-玻璃纤维来表示。这些纤维通过如下步骤以连续长丝的形式制得在借助气体和/或油和/或电加热的熔化部中由均匀的配料(通常是玻璃球)形成熔体；使熔体通过供料道(forehearth)进入包含许多用于熔体的挤出孔的坩埚(bushing)中；并由所述挤出孔向下机械地拉丝并以固态无端长丝的形式、通常成捆地收集长丝。这些长丝可以单独地或与其它长丝一起用来形成织物或其它片状材料。这些长丝(或包含长丝的纱线)可以通过任何合适的切割操作进行粉碎，以便提供切断纤维，通常的长度为3-25毫米，这些短切纤维例如可以用来形成无纺织物或与其它纤维一起用来形成无纺织物。所述原料长丝或长丝束可以相当粗的长丝或长丝束的形式形成，然后再经受火焰细化处理。该方法将导致通过施加通常基本上与长丝或长丝束成直角的高温气体火焰而使固化的长丝或长丝束再熔融，在这样的条件下，初级丝或丝束将熔融，并细化成许多细的相对短的纤维。这些纤维通过一管道借助源自火焰的高速气体来传送，并以纤维网的形式收集，并且可以喷射或不喷射粘结剂。火焰细化能够生产被称为微纤维(或特细纤维)的纤维。这些火焰细化的纤维通常比通过切割长丝制备的切断纤维更细且更短，并且它们的纤维直径和长度分布更广。连续长丝呈连续长丝的形式，但它们是不可被呼吸的，因此不产生健康上的忧虑。然而，存在着这样的问题，当它们进行破碎，尤其是连续长丝在制备或使用期间进行切短、破碎或其它处理时，可以包含少量相同组成的可被呼吸的纤维状片段。同样地，微纤维可以是可被呼吸的或可以包括可被呼吸的片段。包含这些纤维任一种的产品(例如作为增强)在使用期间可能被磨损，或者当准备使用时可能会断开，从而导致玻璃粉尘的逸散。E-玻璃纤维是耐用的，且在动物研究中已证明，可被呼吸的E-玻璃纤维将导致晚期纤维化，肺癌和间皮瘤。在IARC(癌症研究国际组织)从2001年10月的评估中断定“在试验动物中有足够的证据证明特殊用途的玻璃纤维、包括E-玻璃纤维和475玻璃纤维的致癌作用”。因此，迫切希望能够生产拉伸玻璃长丝(以及由其获得的切短纤维和微纤维)，所述纤维可具有良好的生物溶解性。然后，有可能在需要或希望生物溶解的场合使用所述的长丝和纤维。另外，在不需要生物溶解性的场合，所述长丝和纤维还可以作为常规长丝和纤维(例如常规的E-玻璃)的替代物来使用。业已提出了各种用于玻璃长丝的组成，并且可以发现，在文献中有着许多参考资料，理论上，有大范围的组成可以转换成连续的玻璃长丝。然而，工艺上实际的情况是，通过合适的装置以工业规模转换成长丝的组成只有很窄的确定的性能，尤其是包括纯度和颜色，因此，在实践中，长丝实际上仅由少数组成制备。为了对适用于制备连续玻璃长丝、包括由所述长丝获得的短切纤维和微纤维的组成，和用于制备所述长丝的方法和装置进行详细讨论，应当参考“The Manufacturing Technology of continuous glass fibres”(第三版，by Loewenstein，published Elsevier 1993，尤其是第26-131页)(在下文称作“Loewenstein”)。Loewenstein在表4.2中示出了最大商业利益的玻璃的通常组成，这些组成以氧化物的重量百分数表示， 其中，E玻璃是主要用于玻璃长丝，以及由其获得的切断纤维和微纤维的玻璃。Loewenstein还提及了其它的玻璃，包括含45-65％SiO2，9-20％Al2O3，13-30％B2O3和4-10％CaO+MgO+ZnO的介电玻璃(表4.3)。如果熔体不是基本无色的话，其可形成熔体的效率，以及在熔炉中保持熔融状态的效率将大大降低。这是因为，熔体颜色的增加将大大地降低通过熔体的热能传递，结果是，对熔体的加热更不均匀，因此除非对熔炉进行特殊的设计，该处理的操作将更为困难，并且效率将更低，从而使得熔体的加热变差。例如，特别适用于有色熔体操作的方法描述于US-A-6,125,660中。因此，尽管理论上有可能形成有色熔体，然后通过挤出以及由熔炉的供料道所导引的坩埚的孔的机械拉丝由其形成连续玻璃长丝，但如果熔体基本上为无色的话，所述方法的实现将更为有效。因此，与如上Loewenstein所列出的基本上无色玻璃的连续纤维全世界每年几十万吨相比，包含更高铁量的有色玻璃的连续长丝(以及由其得到的切短纤维和微纤维)的生产每年最多可能只有几百吨。然而，利用其它熔化装置如化铁炉，能够容易地形成包含氧化铁的玻璃及其它玻璃状熔体。所述熔体不能通过挤出和拉伸被纤维化，但通过离心纤维化技术能够纤维化成毛纤维。一种所述的技术包括纺丝杯(spinning cup)。另一种包括阶式纺纱机，其中，熔体倒至基本上沿水平轴旋转的、一个或更多个基本圆柱形纺纱杯的的外表面上，借此，纤维脱开所述表面表面并以毛纤维的形式收集。这些离心纤维化技术用于通常称为石轧棉(stone wool)，石绒(rock wool)或矿渣棉(slag wool)的产品，但也能够用于玻璃棉。用于该技术的熔体通常相对粗制且暗色，甚至可包含少量未溶解的颗粒或其它非熔体成分。在通过离心纤维化制得的毛纤维中，这些都是可以接受的，因为对于该纤维化方法这样做最坏的结果是增加在离心纤维器上的闪光条痕或废料。同样地，在认为是玻璃熔体的熔体中铁是可以接受的，但所述熔体将进行离心纤维化。在熔体中包含氧化铁夹杂物(由此将使熔体变成暗色)将改善熔体的性能，(所述熔体将适用于离心纤维化)，使更为便宜的原材料能够使用，并改善纤维对高温的抵抗力。典型地，纤维将包含2-10％，经常约4-10％的铁(以FeO测量)。业已提出了许多建议，以便改善含铁的石轧棉，石绒或矿渣棉纤维的生物溶解性，所述纤维是通过离心纤维化而制得的。某些建议集中在这些很细石轧棉纤维，石绒纤维或矿渣棉纤维在pH约7.5时的溶解性(例如WO87/05007，WO89/12032，EP-A-459,897，WO92/09536，WO93/22251和WO/14717)。其它的集中在pH约4.5时的溶解性(例如，WO96/14274，WO97/30002，WO97/31870和WO99/56526)。在pH约4.5和7.5时溶解性的早期讨论披露在Christensen等人的EnvironmentalHealth Perspectives(第102卷，Supplement 5，1994年10月，第93-96页)中。有关石绒棉，石轧棉或矿渣棉生物溶解性，已有许多其它的出版物，但据信，这些出版物没有明显地增加由上述出版物所确立的一般性的东西。然而，制造上的限制，包括熔体应当无色并且必须具有适合于挤出和机械拉伸的温度-粘度分布这样的要求使得，对于其中要求必须带来良好生物溶解性的那些应用中，这些熔体中没有一种能够以经济的方式用来提供连续玻璃长丝(和短切纤维和微纤维)。业已进行了种种尝试以提供玻璃纤维改善的生物溶解本文档来自技高网...

【技术保护点】
基本上无色的铝硅酸盐玻璃的纤维，其中，所述纤维选自：连续长丝，切断纤维和微纤维，其特征在于，所述玻璃以氧化物重量计包含：ＳｉＯ↓［２］２５－５２％Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］２０－３５％ＳｉＯ↓［２］＋Ａｌ↓［２］ Ｏ↓［３］６０－８０％ＦｅＯ０－１．５％ＣａＯ５－３０％ＭｇＯ０－２０％Ｎａ↓［２］Ｏ＋Ｋ↓［２］Ｏ０－１５％ＴｉＯ↓［２］０－５％Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］０－１０％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：SL延森，
申请(专利权)人：罗克伍尔国际公司，
类型：发明
国别省市：DK[丹麦]