[发明专利]能增强有机和/或无机材料的玻璃丝

说明书

本发明涉及玻璃丝(fils)或纤维，其尤其用于增强有机和/或无机材料且可用作可纺织的丝，这些丝可通过下述方法来制备：该方法在于将从设置在拉模(filière)底部的多个孔流出的熔融玻璃线(filet)的机械拉制。

本发明更具体地涉及了具有特别有利的新组成的玻璃丝。

玻璃增强丝(fils de verre de renforcement)领域是玻璃工业的一个特殊的领域。这些丝由特定的玻璃组合物进行生产，所用玻璃应该能够根据上述方法被拉制成几个微米直径的纤维(filaments)形式，并且应该可以形成尤其适合完成它们增强作用的丝。因此，最普遍使用的玻璃增强丝就是由这样的玻璃形成的丝，所述玻璃的组成源自SiO₂-Al₂O₃-CaO三相图的低共熔组成，该三相图的液相线温度为1170℃。这些丝被称作“E玻璃”丝，其原型记载于专利公开US-A-2 334 961和US-A-2 571 074，这种丝具有基本基于二氧化硅、氧化铝、氧化钙和硼酸酐的组成。其中，后者在被定性为“E玻璃”的玻璃组成中以实际上为5-13％的含量存在，它作为二氧化硅的替代物而加入以便降低形成的玻璃的液相线温度，和使得该玻璃易于熔解。术语“液相线温度”，记为“T_liq”，在热力平衡的系统中，在该温度时出现最难熔的结晶。因此，该液相线温度给出了下限，在该下限温度可以进行纤维化。成型余量(marge de formage)被定义为玻璃的粘度为1000泊(100Pa.s)时的温度(在该温度下玻璃通常被纤维化并在下文中记为“T3”)和液相线的温度的差。

此外，E玻璃丝特征还为受限定的碱金属氧化物(基本上是Na₂O和/或K₂O)的含量。

申请WO 96/39362记载了既不含硼也不含氟的组合物，其基本由SiO₂-Al₂O₃-CaO-MgO四元系统形成，该四元系统含有少量的二氧化钛(小于0.9％)。所述组合物，在其中出现由Owens Corning以名称Advantex^TM销售的丝的组合物，关于它们的性质其特征为高的比杨氏模量(specific Young’s modulus)、高的成型余量和比E玻璃更高的温度T3。

还已经发展了关于玻璃丝和人类或者动物机体互相作用的考虑。当达到在直径和/或长度方面的某些几何标准时，矿物丝事实上能够通过吸入被引入到机体中，特别地进入肺和有时直到肺泡。基本上在用于隔热或者隔音的矿棉领域中已经进行了这些考虑，因为这些纤维的长度和直径是足够小的。另一方面，能够增强有机或者无机材料的玻璃丝通常是连续的(纱(mèches)、织物丝等等)或者当它们被切碎时，具有大于3毫米的长度，其对于通过空气途径被引入到机体中是过高的。类似地丝(其由几个纤维组成)的直径通常是太高的。仅仅在该丝将被粉碎的情况下，可能的粉尘将可以被吸入。为了避免任何与这种粉尘在机体中可能的积聚有关的病理风险，可显得重要的是注意所述粉尘具有低的“生物持续性(biopersistance)”，即它们可以容易地和快速地从机体中去除。纤维的化学组成是影响这种从机体中快速地被去除能力的主要参数，因为它对纤维在生理学介质中的溶解速度起着相当大的作用。这些在生理学介质中具有高溶解速率的纤维被称为“生物溶解的(biosoluble)”纤维。

申请WO03/050054描述其化学组成已经进行调节(基本上通过加入氧化铝Al₂O₃)以制备生物溶解的纤维。然而，这些纤维的成型余量使得它们不适合通过这样的方法进行纤维化，该方法包括机械拉制从设置在拉模底部的孔流出的熔融玻璃线。

申请WO2006/103376描述了矿物丝，特别地能够通过机械拉制从设置在拉模底部的孔流出的玻璃线获得的玻璃丝，其生物溶解性已得到改善。这些玻璃丝的化学组成使得它们能够通过机械拉制方法获得，特别地由于加入大量的氧化钠(至少14重量％)。这些组合物然而包含氧化硼。

本发明的目的为提供能够通过其在于机械拉制从设置在拉模底部的孔流出的熔融玻璃线的方法而获得的玻璃丝，其化学组成具有与通过描述在申请WO96/39362中的玻璃丝获得的那些相似的性质，特别地在化学稳定性、比杨氏模量、温度T3和成型余量方面，同时具有在生理介质(特别地肺液)中的高溶解速率。本发明的另一目的为提供产生极少对环境有害的飞灰(当它们被熔融时)的玻璃组合物。