[发明专利]人造玻璃纤维

说明书

本发明涉及人造玻璃纤维(MMVF)，该纤维在使用中保持稳定，但它可以显示出生理优点。

MMV纤维是由玻璃熔体，如岩石、矿渣、玻璃或其它矿物熔体产生的。该熔体是通过将具有所需的分析结果的矿物组合物在熔窑中熔化而形成的。该组合物通常是通过将岩石或矿物混合从而产生所需的分析结果而形成的。该矿物组合物通常具有氧化物分析结果，它包括至少32％SiO₂，低于30％Al₂O₃和至少10％CaO。在本说明书中的成分分析是以重量计算的并且以氧化物计算。氧化铁可以是氧化亚铁和三氧化二铁的混合物，但在本文中以FeO描述。

在熔炉中高效低成本地形成熔体以及由该熔体高效低成本地形成纤维要求该组合物具有合适的液线温度并且在成纤工艺中具有合适的粘度。这些要求对用来熔化的组合物的选择产生了一些限制。

尽管没有科学证据证明与制造及使用MMV纤维有关的健康危害，但是商业利润已经促使制造商提供这样一些MMV纤维，这些纤维保持了所需的玻璃性能(例如在高温和潮湿条件下的稳定性)，但是它们还保证具有改进的生理安全性。

改进的安全性的保证通常是根据体外试验作出的，这些试验测定了纤维在用来模拟肺液的液体，如pH值为7.4-7.8的Gamble溶液中的溶解速度或降解性。在pH7.5下溶解速度升高的结果是该纤维通常具有较低的耐潮湿性。

已经公开了许多专利申请，它们描述了在这种体外试验中具有较高的溶解速度的纤维，例如WO87/05007,WO89/12032,EP412878,EP459897,WO92/09536,WO93/22251和WO94/14717。

这些专利申请许多申请以及声称在体外试验中具有较高的溶解速度的纤维的一个特点是该纤维具有较低的铝含量。例如，在WO87/05007中指出Al₂O₃必需低于10％。岩棉和矿渣棉的铝含量通常在5-15％(以Al₂O₃重量计)并且许多声称在生理上合适的纤维中的许多纤维其铝含量低于4％，并且经常低于2％。已经知道在这些低Al₂O₃组合物中还包括磷，以增加在这种pH7.5溶解速度试验中的溶解速度。

这些低Al₂O₃纤维中许多纤维存在的一个问题(除了它们是否具有提高的生理适应性的不确定性以外)是熔体性能不能完全满足在常规的或容易适应的熔化和成纤装置中制造。举例来说，其在方便的成纤温度下的粘度相当低。另一个问题是在pH7.5下的高溶解速度会导致在安装后可能会遇到的潮湿条件下的稳定性下降。

除了体外试验以外，还进行了体内研究试验。例如，Oberdorster在VDI通讯853,1991，第17-37页中指出在肺对纤维的清除过程中存在两种基本机理，即在中心附近肺液中的溶解和在由肺中巨噬细胞包围的纤维附近产生的酸性环境(保持在pH4.5-5)中的溶解。可以认为巨噬细胞促进了纤维从肺中除去，它通过促使被包围的纤维区域发生局部溶解，导致纤维变细和断裂以降低平均纤维长度从而可以让巨噬细胞吞食并将较短的纤维从肺中送出。这种机理描述在Morimoto等人的职业环境病(Occup.environ.Med)1994,51,62-67，特别是图3和7的文章和Luoto等人的环境研究(Environmental Research)66(1994)198-207和空气除尘(Staub-Reinhaltung der Luft)52(1992)419-423的文章中。

传统的玻璃纤维以及声称在肺液(在pH7.5下)中具有高溶解度的MMV纤维在pH4.5下的溶解度比在pH7.5下的溶解度要差，并且所推测的由巨噬细胞产生的攻击不会明显的有助于缩短纤维并且将纤维从肺中最终除去。

现有的由岩石、矿渣和其它相当高的碱土金属混合物形成的MMV纤维在pH4.5下比在pH7.5下具有更高的溶解速度，但是它们具有较低的熔体粘度。现有的由于生理可接受而受到人们欢迎的纤维不能将pH4.5下的溶解速度与熔化性能良好地结合在一起。近来根据体外试验声称较好的纤维在具有所需的低铝含量时具有较低的熔体粘度。低熔体粘度与正常的生产相比不可避免地降低了生产效率。