[发明专利]粘合的纤维材料

说明书

本发明涉及粘合的纤维材料，尤其是适用于包括用粘合剂粘合的含盐的可溶性纤维。

耐火陶瓷纤维(RCF)是众所周知的材料；一般包括一种由氧化物熔体经纺、吹、拉形成的硅酸铝无机纤维或其它方法形成的纤维。这种RCF纤维用于各种工业和民用制品的制造。RCF的典型用途是需要耐温超过800℃的应用领域。

许多RCF纤维以针刺的纤维毡形式而使用，其结构完整性通过以针刺工艺缠绕在一起的纤维提供(这类产品被称为“毡”)。有时使用粘合剂将这些纤维固定在一起随后暴露于高温。毡能被进一步加工形成切割型材或被折叠形成绝缘模件。

RCF也用于称为“加工产品”的生产。加工产品包括RCF被进一步加工成其中RCF以次要或主要的组份而存在的材料。典型的加工产品包括有：

“板”--通过湿法生产的包含无机和/或有机粘合剂的基本上刚性的平片(例如通过RCF和粘合剂的悬浮液脱水制成的)；

“纸”--在造纸机上形成的-种厚度薄于或等于6mm的柔软纤维状绝缘材料(例如用粘合剂形成的片形RCF)；

“型材”--由陶瓷纤维外加无机或有机粘合剂制成的基本上刚性的型材，烧制过的或未烧制过的(例如通过真空成型形成RCF的各种型材)；

“耐火型材”--通过真空成型方法形成的并用于民用和工业防火如辐射体或用于装饰外表的RCF；

“浇铸成型物”--可以浇铸的加有无机或有机粘合剂的陶瓷纤维(例如以水泥、混凝土和灰泥形态的RCF)；

“腻子”--含有RCF和粘合剂的可模塑材料，它可以用手抹涂、手工模塑或从压力枪分散和经干燥/加热而固化；

“挤出物”--一种类似腻子的材料，它可以用来制造挤出型材和管子；

“纺织物”--含有或没有外加其它长丝、金属丝或纱线机织的陶瓷纤维(例如通过纺织工艺形成绳子、纱、席等等的RCF)。

在上述的许多应用中使用了粘合剂，粘合剂主要有两类：

“有机粘合剂”--它用来改进产品有关低温的加工性能，但它在较高温度下烧掉。有机粘合剂包括，例如像淀粉类材料。

“无机粘合剂”--它可用来有效地改进产品有关低温的加工性能，而它暴露于高温之后也保持产品完整性。无机粘合剂包括，例如像胶体二氧化硅、氧化铝和粘土类材料。

所有上述材料和概念在耐火工业中是众所周知的。

虽然非常有用，但RCF是无机纤维状材料。无机纤维状材料可以是玻璃态或结晶态。石棉是无机纤维状材料的一种形态，与呼吸系统疾病极有牵连。

虽然现仍然不清楚某些石棉与疾病相关的成因机理是什么，但某些研究人员认为其机理与物理上的和尺寸相关。石棉的临界尺寸能刺穿人体的细胞，所以通过长期和反复的细胞伤害，对健康有很坏的影响。不管这种机理是否准确或不准确，经销商们已提出要求对呼吸系统有害的各种无机纤维产物分类，不管是否有任何依据支持这种分类。可惜，对于使用无机纤维的许多应用领域，没有实际的代用品。

因此，对无机纤维有一个工业和管理的要求，它将使危险性(即使有)尽可能减少，并有客观上的依据以相信它们是安全的。

一系列的研究已提出，如果制造充分可溶于生理流体中，并在人体内停留时间短的无机纤维，则损伤将不会出现或至少会减小。由于与石棉有关的疾病的危险出现十分取决于暴露时间的长短，这种思路似乎是合理的。石棉是极不溶解的。

由于细胞间流体性质上是含盐的，纤维在成性溶液中溶解性的重要性已认识很久。如果纤维溶解于生理盐水溶液中，只要溶解的组分是非毒性的，那么这些纤维应比没有如此溶解的纤维更安全。因此，近几年来已提出许多不同类型的纤维，它们是耐火的并且也溶解于人体流体。这些纤维包括碱土硅酸盐纤维(如WO87/05007、WO89/12032、WO93/15028、WO94/15883、WO96/02478和WO97/49643)，它们不同程度上溶解于人体流体中。

盐水可溶解纤维的一个问题是由于它们的性质比RCF更有反应性，因此它们总是不能用来直接替代RCF。申请人已发现这种反应性的一个方面，是材料的性能在温度超过1100℃下受通常使用于RCF的粘合剂和填料中存在的铝的非常不利的影响。申请人推测这种不利的影响是由于一种低共熔的组合物，据报道它于约1238℃以CaO-Al₂O₃-MgO-SiO₂物相场存在。

申请人进一步发现在1200℃以上钠和硼对纤维的性能有不利影响。