專利名稱：含Al的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于二氧化硅的含Al2O3的具有高紡織性的耐高溫玻璃纖維紗條，同樣的玻璃纖維紗條的產(chǎn)品及這些產(chǎn)品用途。
根據(jù)各種工藝生產(chǎn)以無機纖維為主要成分的紡織產(chǎn)品長期以來已經(jīng)廣為人知(Ullmanns Enzyklopdie der technischen Chemie，Bd.11，VerlagChemie，Weinheim，1989)。目前同樣產(chǎn)品的生產(chǎn)使用以二氧化硅或石英玻璃為主要成分的SiO2纖維，區(qū)別之處在于單纖維被制成長絲(具有無限長度和規(guī)定的橫截面的單纖維絲)和人造短纖維(具有有限長度和規(guī)定的橫截面的纖維)(Z.Ges.Textilind.69，839(1967)，德國專利DE4240354)的初級形式。
在德國專利號4240354中，公開了線型紡織纖維產(chǎn)品一紗條(人造短纖維條)是生產(chǎn)適合于加工成后續(xù)產(chǎn)品如平織織物或針織織物的短纖維紗和加捻紗的原料。根據(jù)該專利說明書，公開了一種二氧化硅紗條，是由長50-1000mm的二氧化硅人造短纖維組成的，并且其特征在于單纖維強度為20-50cN/tex，紗條粘附力2-20N，紗條細(xì)度50-2000tex。這種紡織纖維產(chǎn)品是通過三步工藝得到的，結(jié)合了蘇打水玻璃纖維長絲紗的干法紡絲，根據(jù)拉絲烘筒工藝形成蘇打水玻璃纖維紗條和在后處理部分轉(zhuǎn)化成二氧化硅紗條。因此，這是基于蘇打水玻璃纖維溶液并僅含有各種比例的SiO2和Na2O。使用以這種方式生產(chǎn)的含硅紗條來生產(chǎn)相應(yīng)的短纖維紗和加捻紗、繩和針織和交織的織物，要求保護大于400-500℃的應(yīng)用溫度。然而無法提供關(guān)于這種含硅紗條在溫度為1000℃附近時的性能資料。而且在市場上也不提供這種物質(zhì)。
長期以來就知道的還有根據(jù)拉絲烘筒工藝生產(chǎn)玻璃纖維紗條(德國已審查專利1270748，德國專利1199935，德國公開專利19505618)。在這些方法中，熔融玻璃纖維從位于熔融端底部的紡絲噴嘴中射出。隨后經(jīng)過轉(zhuǎn)鼓拉出初級玻璃長絲，同時長絲在氣流的支持下通過平整器分裂成纖維長度不一致的玻璃纖維，并傳送到與鼓輪并聯(lián)的裝置中來生產(chǎn)纖維錠帶。本方面的玻璃纖維紗條的強度和緊密組織直接取決于拉絲的速度。通常，在生產(chǎn)紗條材料的過程中還可加入紡織品加工助劑(如上漿劑)。然而由于玻璃纖維中含有的成分，這種玻璃纖維紗條不適于在溫度超過300-400℃下使用。
已經(jīng)著手進行了大量實驗對玻璃纖維進行酸處理以增強其溫度穩(wěn)定性，去除玻璃成分(邊界-形成物質(zhì))和部分去除網(wǎng)絡(luò)改性劑(GB976565，EP236735，GB933821，GB2094363，US2718461，US1491761，US4778499)。在這些已知工藝中，對單根纖維(長絲)意義上的玻璃纖維、對如席、氈、疏松材料等纖維在其中無規(guī)則存在(無規(guī)取向)的玻璃纖維體、或?qū)σ圆ＡЮw維長絲為主要成分的特殊的紡織品后處理產(chǎn)品如平紗或平織織物進行酸處理。盡管可能會增加經(jīng)過如此處理的纖維和產(chǎn)品的熱強度，但其機械性能(纖維強度、彈性等)大幅度下降，以致不可能加工成各種紡織品后續(xù)產(chǎn)品。因而象這樣的物質(zhì)主要用于生產(chǎn)具有高比重的平織織物(比照德國專利4240354)。由于這個原因，試圖在追加工序的幫助下通過向酸處理玻璃纖維上提供特殊的涂層(EP236735)或還摻入其他物質(zhì)如有機紡織纖維(DE-OS4221001)來確保紡織加工。這些復(fù)雜措施在某種程度上改進了機械性能，但并沒有改進這些纖維材料的紡織性能。至今還沒有成功地得到具有棉紗那樣典型的性能的纖維材料。此外，通過加熱這些已知的纖維，釋放掉對健康部分有害的有機組分。所有已知的使用溫度超過400-500℃的工業(yè)用紡織品的生產(chǎn)不可能實現(xiàn)，這是因為這些材料不可能形成相應(yīng)的較大體積的紗條。
為了可能在約1000℃的高溫范圍內(nèi)用作紡織纖維產(chǎn)品，除名為含硅紗條和二氧化硅玻璃纖維外，以前還曾提出過以長絲(SiO2-含量超過90％)為主要成分的純紗，其生產(chǎn)從熔融石英材料(溫度超過2000℃)開始并且成本巨大。為了使它們體積更大和更松散，通常要對這些純紗進行一種復(fù)雜和高成本的工序，即織構(gòu)化工藝。設(shè)計織構(gòu)化工藝是為了使通過進料設(shè)備供給噴嘴的絲狀玻璃長絲通過冷空氣(鼓風(fēng)法)混合。通過這一工藝，并不等于可能獲得具有如本發(fā)明高紡織性的想得到的松散和較大體積的纖維，與具有典型的玻璃特性(纖維脆性、皮膚刺激性等)的纖維材料相比，該纖維基本上與棉紗纖維有更多的共同點。因此，先驗地推斷出，從這些膨松的純紗獲得的可能的各種紡織后續(xù)產(chǎn)品就受到限制?，F(xiàn)有技術(shù)(DE-OS19505618)公開的生產(chǎn)具有膨松效果的玻璃人造短纖維絲的嘗試，在本文不能作為一種供選擇的方法，因為所使用的C玻璃紡絲一方面必須再用另外的連續(xù)長絲處理，另一方面不適合于在高溫下(400-約1100℃)使用。
因此，在現(xiàn)有技術(shù)中已知的以無機纖維為主要成分的材料不滿足下面的標(biāo)準(zhǔn)高紡織纖維特性(棉紗特性，即，松散、膨松、體積較大的結(jié)構(gòu)、高空氣保留能力、與翼錠棉粗紗類似、與皮膚接觸感覺舒適、無皮膚刺激性、無纖維脆性)酸處理后機械特性obtention或改善。
直接生產(chǎn)各種紡織后續(xù)產(chǎn)品；對工業(yè)用紡織品沒有限制，但在紡織工業(yè)中使用更合理對于生產(chǎn)多樣化的紡織后續(xù)產(chǎn)品不需額外的材料和措施(織構(gòu)化、涂敷等)在持續(xù)溫度大于400℃下有足夠的熱強度在加熱時沒有有機成分釋放，對健康無危害本發(fā)明的目的是制備一種作為紡織品含Al2O3的耐高溫玻璃纖維紗條，該紗條是一種適合于作為生產(chǎn)迄今為止已知的所有紡織后續(xù)產(chǎn)品的起始產(chǎn)物的高性能纖維材料。這種織物高性能纖維能把有平織物纖維或天然織物的特有優(yōu)點與無平織物纖維的特有優(yōu)點結(jié)合起來，產(chǎn)生復(fù)合性能產(chǎn)品(“無機棉紗”)。與棉紗纖維類似，根據(jù)本發(fā)明的纖維材料的高織物特性的特征在于其開放、皺縮、卷曲的結(jié)構(gòu)和高體積度和膨松度。在織物生產(chǎn)工藝中，新無機材料允許象棉紗纖維一樣進行進一步處理，但就不必加入更多的材料、織物處理輔劑、粘合劑等。新玻璃紗條使自己不需額外的處理階段(涂敷措施、織構(gòu)化等)，直接處理成人造短纖維紗、加捻紗和具有高紡織特性的工業(yè)織物。在制造和使用根據(jù)本發(fā)明的玻璃紗條過程中，只會引起微不足道的比例的灰塵。與棉紗纖維相比，含Al2O3的玻璃紗條的特征還在于顯著提高了機械特性和極大增強的熱穩(wěn)定性。根據(jù)本發(fā)明的高紡織纖維材料不含有任何有機溶劑，這樣在加熱時就沒有有機溶劑釋放出來。纖維材料呈現(xiàn)高的反玻璃化抗性，耐大多數(shù)的化學(xué)試劑(除了磷酸、氫氟酸以及強堿)和皮膚更相容，對健康無危害。
要生產(chǎn)的含Al2O3的玻璃紗條，代表一種有機和無平織物纖維(“無機棉紗”)特性的組合物，可以被加工成任何迄今為止已知的紡織后續(xù)產(chǎn)品，也適合于在400到約1100℃的溫度下使用。
通過根據(jù)權(quán)利要求1的一種含Al2O3的耐高溫玻璃紗條，根據(jù)權(quán)利要求14的耐高溫人造玻璃短纖維產(chǎn)品，和根據(jù)權(quán)利要求16到17的同樣玻璃紗條的使用達到這一目的。
本發(fā)明的玻璃紗條，尤其是含硅紗條，表現(xiàn)出高的紡織特性，其在類似棉紗的特性和/或增加的體積度上表現(xiàn)得很明顯。
尤其是，將合適的紗條經(jīng)酸提取獲得根據(jù)本發(fā)明的玻璃紗條，所得的含Al2O3的耐高溫玻璃纖維紗條產(chǎn)生非常高的紡織特性。
權(quán)利要求3到5的主題內(nèi)容是經(jīng)酸處理后得到的含Al2O3的耐高溫玻璃纖維紗條特別有利的化學(xué)組合物。
權(quán)利要求6到8特別關(guān)于一種類似織物高性能纖維材料的有利特性。
在權(quán)利要求9到13，進一步詳細(xì)說明了生產(chǎn)本發(fā)明的玻璃紗條的優(yōu)選條件。
根據(jù)本發(fā)明，從生產(chǎn)耐高溫玻璃纖維的配方(GB976565，GB1121046)開始，玻璃紗條優(yōu)選經(jīng)酸提取。此處的玻璃紗條，例如，具有下面的組成70-75％(重量)SiO2，15-25％(重量)Na2O和/或K2O，以及1到5％(重量)Al2O3，還可以含低重量比例(達5％)的其它可能的成分。這時令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，通過適當(dāng)結(jié)合紗條/酸處理所得到的含Al2O3的玻璃紗條產(chǎn)生特別高的紡織特性，這樣就可以生產(chǎn)一種棉紗型的高紡織特性的纖維(“無機棉紗”)?？紤]到紡織特性和高纖維強度，Al2O3的含量優(yōu)選在1和5％(重量)之間。低重量比例的其可能的成分，例如CaO、TiO2、MgO、Fe2O3、B2O3或痕量的其它成分，不僅不損害紡織纖維特性，甚至可能還改善機械特性。
通過試驗證實，如果含70-75％(重量)SiO2，15-25％(重量)Na2O和/或K2O，以及1到5％(重量)Al2O3的玻璃紗條經(jīng)受含有可溶的硅氧烷0.1到5％，優(yōu)選1到2％的酸浴處理，可以獲得特別有利的紡織特性。在所有的情況下，優(yōu)選用Na2O作為堿金屬氧化物。與已知的處理工藝，例如GB專利976565說明書公開的相反，酸處理不必使Al2O3的部分除去或甚至全部去除，因為后者對玻璃紗條的高紡織性能特性和優(yōu)良的機械特性有決定性的貢獻。
對于酸提取，可以使用無機和有機酸。如果使用無機酸硫酸、硝酸、磷酸或優(yōu)選的鹽酸，最好在下面條件下適當(dāng)進行酸提取溫度范圍從30到90℃，優(yōu)選40到60℃、提取時間2到12小時，優(yōu)選10到12小時，酸濃度1到30％，優(yōu)選15到20％，使用的玻璃纖維材料對酸介質(zhì)的體積數(shù)量比等于1/2.1到1/40，優(yōu)選1/4到1/15。
如果使用有機酸例如甲酸、乙酸或草酸，方便的使用溫度是30℃到有機酸的沸點之間，優(yōu)選50到90℃、提取時間2到12小時，優(yōu)選10到12小時，甲酸和乙酸的酸濃度為1到80％，草酸的酸濃度為1到30％，使用的玻璃纖維材料對酸介質(zhì)的體積數(shù)量比等于1/2.1到1/40。
隨后用水清洗可以在15到120℃，優(yōu)選15到20℃的范圍，以及任選壓力下進行。假如使用醇類例如甲醇或乙醇和鹽溶液作為清洗介質(zhì)，優(yōu)選在15到60℃的溫度。隨后的干燥最好在40到150℃，優(yōu)選在50到130℃的溫度下進行?？梢赃x擇隨后在300-1000℃進行退火。
不管是在酸處理工藝還是在清洗工藝中，都可以使用靜止或甚至攪拌的介質(zhì)。使用線圈型的紗條很適合。
在干燥工藝中，根據(jù)含Al2O3的玻璃紗條的濕度可以使用任何常規(guī)的干燥方法和設(shè)備。往往，建議一個預(yù)干燥階段，例如，借助于加壓空氣通過進行離心或壓離。對于成功地干燥本發(fā)明的玻璃紗條來說，實行間歇還是連續(xù)干燥方法是不重要的。
與酸處理玻璃紗條的已知現(xiàn)有技術(shù)相比，酸提取的含Al2O3的玻璃紗條的機械強度和紡織特性沒有降低。由于選擇性的酸提取，確保獲得一個最大可能的纖維強度，而已經(jīng)觀察到有一部分強度有驚人的增加?？赡芰⒓床⒉辉傩枰魏嗡璧牟牧虾痛胧┌芽椢锛庸こ扇魏我阎募徔椇罄m(xù)產(chǎn)品例如定長短纖維紗、加捻紗和工業(yè)織物，而且灰塵污染也不顯著。本發(fā)明的紗條材料的織物加工可以不需添加任何織物處理助劑、額外的材料(玻璃長絲、不銹鋼長絲等)、粘合劑等而實現(xiàn)。然而，在需要的情況下，也可以加入少量紡織輔劑(尤其是抗靜電添加劑)。本發(fā)明“無機棉花”的另一個優(yōu)點是因為酸提取它完全沒有有機成分，這樣當(dāng)加熱到1100℃，沒有有機成分釋放出。把在傳統(tǒng)無機纖維材料(例如玻璃纖維材料)可以觀察的織物上漿劑燃燒掉，這樣就在本發(fā)明含Al2O3的玻璃紗條不能觀察到了。由于在下面有一層纖維橫截面(6到15μm，優(yōu)選7到10μm)，這些纖維材料不具有致癌的潛在危險(非呼吸性的)，這樣就可以排除對健康的危害。
因此，本發(fā)明提供了一種基于二氧化硅的耐高溫、含Al2O3的具有高紡織特性的玻璃紗條，以一種理想的方式把有機和無平織物纖維的優(yōu)點結(jié)合起來。不需要任何復(fù)雜的和成本較高的處理步驟，尤其是織構(gòu)化步驟，就能獲得具有開放、松散、蓬松的結(jié)構(gòu)的紗條材料，這種結(jié)構(gòu)在棉紗纖維中也有呈現(xiàn)。但即使通過現(xiàn)有技術(shù)材料的織構(gòu)化工藝，也不可能獲得類似的、松散的，由于其高膨松度和體積度能夠儲存大量空氣并因此具有優(yōu)良的絕緣性能的蓬松織物纖維產(chǎn)品。另外，本發(fā)明的紗條和粗紗翼錠表現(xiàn)出明顯的類似性(光學(xué)外觀、與皮膚接觸有良好的感覺)。因此通過酸提取消除了典型的玻璃特性(例如，纖維脆性、導(dǎo)致皮膚刺激性、或與皮膚接觸有不適感、低體積度和高固有重量(純紗))。本發(fā)明的含Al2O3的玻璃紗條既獲得棉紗纖維的特點，又呈現(xiàn)出無平織物纖維的有利特點。除了纖維強度充分增加外，通過酸提取該材料的溫度穩(wěn)定性進一步增加至可以在達1100℃的溫度下使用。即使在這么高的溫度下，紗條始終顯示出相當(dāng)高的殘余強度。另外，它還表現(xiàn)出高的反玻璃化抗性在1075℃，只是在24小時才觀察到α-方晶石的形成。與棉紗纖維相比，基于二氧化硅的新的玻璃紗條的特征在于吸水性明顯降低(＜0.5％，棉紗約是8％)。由于有游離的Si-OH基，還存在高的吸收能力。這一反應(yīng)性表面就使它能進行額外的離子交換和修飾反應(yīng)。而且，通過相應(yīng)地選擇在酸浴中的條件，甚至可以實現(xiàn)精心調(diào)節(jié)含Al2O3的玻璃紗條中的空隙率(比表面積2-20m2/g，比孔隙度10-25mm3/g，比孔表面積在纖維橫截面從9.5到11μm為5-15m2/g)。
具有高紡織特性的含Al2O3的、耐高溫玻璃短纖維產(chǎn)品是權(quán)利要求14到15的主題內(nèi)容。根據(jù)本發(fā)明使用紗條材料和定長短纖維紗、加捻的紗和工業(yè)用織物，以及從它們產(chǎn)生的松散定長短纖維紗，是權(quán)利要求15的主題內(nèi)容。這些產(chǎn)品對于在大于400℃的溫度下使用尤其有用。
根據(jù)本發(fā)明的玻璃紗條由短纖維組成，該短纖維的短纖長度在50到1000mm之間，并可以在細(xì)度100到200特克斯之間生產(chǎn)。細(xì)度達約150特克斯的棉紗可以例如直接用作生產(chǎn)針織玻璃纖維織物的緯紗長絲。在傳統(tǒng)的并絲捻線機上有可能從這一紗條材料獲得基于二氧化硅上午玻璃短纖維紗，該短纖維紗可以應(yīng)用為生產(chǎn)平織或針織玻璃纖維織物例如，在平織玻璃織物(以卷起產(chǎn)品的形式)、平織織物帶、玻璃纖維繩、軟管和包裝(圓或四方形的)中的包裝或填充線。由于與棉翼錠粗紗類似，纏繞在繞線筒的紗條最好直接輸送到紡紗并絲捻線機中。
如果對于特別的應(yīng)用情況，需要額外增加強度，有可能在市售的捻絲機上處理玻璃定長短纖維紗，甚至就是根據(jù)本發(fā)明的玻璃紗條。但是，如果主要關(guān)心的是玻璃纖維產(chǎn)品的能達到的最大體積率，那么就用該玻璃紗條作織物處理。由于有象棉紗，體積較大的特性，因此有可能生產(chǎn)低重量的紡織后續(xù)產(chǎn)品，這樣就達到節(jié)省大量的材料，并且按每米或表面積計成本減少。這也可以適用于在常規(guī)的工業(yè)針織機和縫紉機上生產(chǎn)針織或經(jīng)紗針織玻璃纖維織物。通常，在紡織機上處理時只觀察到微不足道的灰塵污染危害。
含Al2O3的玻璃紗條也可以用來生產(chǎn)粘合的纖維織物的作用。因為有象棉紗的纖維材料的特性，由于相應(yīng)的織構(gòu)化工藝可以省略，很容易得到具有低堆積密度(比重＜90kg/m3)和高絕緣能力的粘合纖維織物。這也表示每表面單位的材料成本顯著節(jié)省(與市售粘合纖維織物相比基于織物長絲紗節(jié)省達約50％)。含Al2O3的玻璃紗條以切割的形式供應(yīng)到生產(chǎn)線。連接的纖維織物的連接優(yōu)選通過絞捻短纖維來進行，采用透過針(有針孔的透氣無紡布)方式。為了特別的使用目的，也可以例如通過使用粘合劑進行化學(xué)織物粘合。這種纖維無紡布的壓縮致密化更開辟了一條生產(chǎn)玻璃纖維面板(板)的途徑。也可以進行相應(yīng)的纖維紙的生產(chǎn)，其中在水中含的Al2O3玻璃短纖維沉積在水可滲透的表面(例如，穿孔的圓網(wǎng))上。然而，這并不形成一個優(yōu)選的變型。
由于其耐高溫性和其優(yōu)良的絕緣能力，根據(jù)本發(fā)明含Al2O3的玻璃紗條和紡織后續(xù)產(chǎn)品更適合于作為熱絕緣材料，尤其應(yīng)用在熔爐、燃燒室、鍋爐、氣體導(dǎo)管中，應(yīng)用于高溫密封設(shè)備和高溫絕緣，在建筑工業(yè)中作為絕緣和隔音材料，用于防火，汽車工業(yè)中的隔聲和隔熱(例如，在發(fā)動機、制動襯片、催化轉(zhuǎn)爐、電纜涂層、排氣管和消聲器范圍中)，用于金屬處理和化學(xué)工業(yè)(例如鋁熔爐的熱屏蔽)，用于電器或家用電器，用于排氣和過濾技術(shù)(例如煤煙和灰塵的尾氣純化，熱氣過濾、高性能過濾器)，用于醫(yī)學(xué)技術(shù)(例如電纜保護、織物-管過濾器、修復(fù)設(shè)備)，在電站中作為蓄壓器隔板和補償器(例如，燃?xì)廨啓C、鍋爐和廢物焚化設(shè)備)，用于管子、管道和電導(dǎo)線的絕緣，用于造船業(yè)，用于生產(chǎn)各種熱屏蔽板于航空和航天發(fā)動機中以及作為石棉和陶瓷纖維替代品。
然而，本發(fā)明的織物纖維產(chǎn)品成功地用作增強材料，用于合成材料(例如用于船舶制造、罐、容器和建筑設(shè)備，用作主動齒輪)，用作材料增強(例如，在融化工藝中通過媒介物結(jié)合進金屬基質(zhì)，尤其是Al基質(zhì)中)，用作織物和特殊目的的織物的襯里，用作瀝青的載體和石膏、水泥、紙(例如，纖維壁紙)和橡膠的增強。
下面的例子能進一步解釋本發(fā)明。
實施例1將550g酸提取的組成為94.2％(重量)SiO2、1.1％(重量)Na2O、4.6％(重量)Al2O3和痕量的其它成分的細(xì)度430特克斯的含Al2O3的玻璃紗條(紗條1，用在可溶的硅氧烷化合物(3％)中的15％濃度的鹽酸提取，溫度55℃，提取時間10小時，使用的纖維材料/酸介質(zhì)的量比率是1/2.5)，經(jīng)2個壓輥卷繞到一條170mm長圓柱形的織物紗管上。牽伸速度是120m/min。在類似條件下將一條C玻璃型玻璃紗條(紗條2，細(xì)度也是430特克斯，組成為70.2％(重量)SiO2、15.7％(重量)Na2O、3.5％(重量)Al2O3、5.0％(重量)CaO、3.1％(重量)MgO、2.0％(重量)BaO和痕量的其它成分)也卷饒到同樣的紗管上。在相同條件下前面進行的酸處理僅僅導(dǎo)致化學(xué)組成輕微變化(堿金屬含量降低0.3％)，因此不會增強熱穩(wěn)定性。在纏繞過程中測定了這兩條紗條(分別為未經(jīng)過處理的和經(jīng)過酸提取過的)的紗條強度(未加捻的100mm長的部分)、磨損和長絲斷裂(纖維帶斷裂)的數(shù)量。
結(jié)果
實施例2用鹽酸將含Al2O3的玻璃紗條(細(xì)度630特克斯，紗條強度4.55cN/tex，組成SiO274.8％、Na2O 17.5％、K2O 1.0％，Al2O32.2％、CaO1.7％，MgO 1.1％，B2O30.9％、TiO20.3％和痕量的其它成分)經(jīng)無機酸提取。這時在500-ml PTFE容器中將50g紗條(纖維橫截面7μm)在300ml可溶的硅氧烷化合物(1.5％)中的20％濃度的鹽酸中，溫度55℃下提取12小時。在隨后10分鐘的瀝干階段，用冷水清洗紗條6次(溫度18℃)。隨后將提取和清洗的紗條材料在55℃下干燥12小時。然后，就得到高紡織特性、象棉花的、含Al2O3的玻璃紗條，呈現(xiàn)出下面的組成SiO294.7％(重量)Na2O0.6％(重量)
Al2O32.5％(重量)CaO0.9％(重量)MgO0.7％(重量)B2O30.4％(重量)TiO20.1％(重量)以這種方式生產(chǎn)的，具有棉紗型的體積大的特性的紗條材料在至少高達1000℃呈現(xiàn)出連續(xù)溫度穩(wěn)定性。經(jīng)酸處理后的紗條強度是4.42cN/tex。隨后在900℃處理24小時后，仍然獲得32％的殘余強度。在這種情況下，沒有觀察到α-方晶石的形成。
實施例3為了表征本發(fā)明的象棉花的、體積大特點的含Al2O3的玻璃紗條，測定了未處理的和酸提取的材料在未壓縮和壓縮的條件下的體積密度(如短纖維，5mm)并估計其中的相對孔隙體積。另外，表示出了在室溫下獲得的熱傳導(dǎo)測定結(jié)果。實驗結(jié)果與在類似條件下的非耐高溫、C玻璃型玻璃紗條(組成見實施例1)測定的實驗數(shù)據(jù)一致。酸提取的參數(shù)和隨后的處理與實施例2的對應(yīng)。
實施例4用鹽酸將含Al2O3的基于二氧化硅的旋轉(zhuǎn)線卷型的玻璃紗條(細(xì)度660特克斯，紗條強度5.35cN/tex，組成SiO274.8％、Na2O 17.5％、K2O 1.0％，Al2O32.2％、CaO 1.7％，MgO 1.1％，B2O30.9％、TiO20.3％和痕量的其它成分)經(jīng)無機酸提取。在3500-ml PTFE容器中將紗條材料(纖維橫截面7μm)在3000ml 18％濃度的鹽酸，溫度58℃下提取10小時。隨后在相同的容器中用20℃冷水清洗提取的織物纖維產(chǎn)品6次。隨后將提取和清洗的玻璃紗條在75℃下干燥12小時。然后，就得到高紡織特性、象棉花的、含Al2O3的玻璃紗條，呈現(xiàn)出下面的組成SiO296.1％(重量)Na2O0.1％(重量)Al2O33.7％(重量)毋需說明，還含有作為雜質(zhì)的痕量其它成分。同未處理的玻璃纖維產(chǎn)品相比，質(zhì)量比損耗達到15.1％。以這種方式生產(chǎn)的，具有棉紗型蓬松度的紗條在至少高達1050℃呈現(xiàn)出連續(xù)溫度穩(wěn)定性。經(jīng)酸處理后，紗條強度增加(5.46cN/tex)。在1050℃處理30小時后殘余強度是42％。然后將生產(chǎn)和處理的紗條材料紡在一個常規(guī)的環(huán)錠細(xì)紗機上(牽伸速度是150m/min)紡絲。在加工中產(chǎn)生的磨損低的微不足道(＜0.01％)。在這一處理步驟中沒有記錄到長絲斷裂。
實施例5用甲酸將位于170mm長圓柱型紡織紗管上的基于二氧化硅的玻璃紗條(細(xì)度420特克斯，紗條強度4.11cN/tex)經(jīng)無機酸提取。在3500-mlPTFE容器中將紗條(纖維橫截面9μm)在3000ml溶于可溶性的硅氧烷(2％)中的30％濃度的甲酸，溫度60℃下提取12小時。隨后在一個有冷水(溫度18℃)的PTFE容器中將提取的織物纖維產(chǎn)品浸漬清洗。隨后將提取和清洗的玻璃紗條在115℃下干燥8小時。同未處理的玻璃紗條相比，質(zhì)量比損耗達到13.3％，相關(guān)的比提取度是96％。處理后，就得到高紡織特性、象棉花的、大體積的、含Al2O3的玻璃紗條，呈現(xiàn)出下面的組成SiO294.4％(重量)Na2O0.9％(重量)Al2O34.3％(重量)CaO0.2％(重量)MgO0.1％(重量)
經(jīng)酸處理后，紗條強度是3.79cN/tex。含Al2O3的高紡織特性的紗條在至少高達950℃呈現(xiàn)出連續(xù)溫度穩(wěn)定性。在這一溫度回火24小時后，仍然記錄到28％的殘余強度。
權(quán)利要求
1.一種基于二氧化硅的含Al2O3的具有高紡織性的耐高溫玻璃纖維紗條。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二氧化硅的含Al2O3的具有高紡織性的耐高溫玻璃纖維紗條，可以通過可選在可溶性硅氧烷存在下，用一種有機或無機酸提取玻璃紗條獲得，其特征在于它含有下列特定質(zhì)量比例的成分85到99％(重量)SiO21到5％(重量)Al2O30到10％(重量)Na2O和/或K2O0到3％(重量)CaO0到2％(重量)MgO0到2％(重量)B2O30到1％(重量)TiO20到1％(重量)的氧化鐵，尤其是Fe2O30到1％(重量)ZrO20到0.5％(重量)BaO0到0.5％(重量)PbO0到0.5％(重量)ZnO0到0.5％(重量)Cr2O3和0到0.5％(重量)F。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含Al2O3的具有高紡織性的耐高溫玻璃纖維紗條，其特征在于它含有下列特定質(zhì)量比例的成分90到98％(重量)SiO22到5％(重量)Al2O30到3％(重量)Na2O和/或K2O0到1％(重量)CaO0到1％(重量)MgO0到1％(重量)的氧化鐵，尤其是Fe2O3和0到1％(重量)TiO2。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的含Al2O3的具有高紡織性的耐高溫玻璃纖維紗條，其特征在于基于上述成分的總量它含有下列特定質(zhì)量比例的成分95到98％(重量)SiO22到5％(重量)Al2O30到1％(重量)Na2O和/或K2O。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于二氧化硅的含Al2O3的具有高紡織性的耐高溫玻璃纖維紗條，其特征在于它含有下列特定質(zhì)量比例的成分95到99％(重量)SiO21到5％(重量)Al2O30到1％(重量)Na2O和/或K2O0到3％(重量)CaO0到1％(重量)O0到1％(重量)TiO2和0到1％(重量)MgO。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任何一項所述的含Al2O3的具有高紡織性的耐高溫玻璃纖維紗條，其特征在于其纖維橫截面是6到15μm，優(yōu)選是7到10μm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6任何一項所述的含Al2O3的具有高紡織性的耐高溫玻璃纖維紗條，其特征在于它含有長50到1000mm和/或細(xì)度100到200特克斯的短纖維。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到6任何一項所述的含Al2O3的具有高紡織性的耐高溫玻璃纖維紗條，其特征在于單根纖維的強度是2到50cN/tex，優(yōu)選10到30cN/tex。
9.根據(jù)權(quán)利要求2到7中至少一項所述的含Al2O3的具有高紡織性的耐高溫玻璃纖維紗條，其特征在于酸提取在壓力和/或用水、醇類或鹽溶液清洗和/或干燥和可任選的退火下進行。
10.根據(jù)權(quán)利要求2到8中至少一項所述的含Al2O3的具有高紡織性的耐高溫玻璃纖維紗條，其特征在于所述無機酸是硫酸、硝酸、磷酸或優(yōu)選的鹽酸，采用如下條件進行酸提取溫度范圍從30到90℃濃度范圍1到30％酸提取時間2到12小時和使用的玻璃纖維材料對酸介質(zhì)的體積數(shù)量比等于1/2.1到1/40。
11.根據(jù)權(quán)利要求2到8中至少一項所述的含Al2O3的具有高紡織性的耐高溫玻璃纖維紗條，其特征在于所述酸是有機酸，優(yōu)選是甲酸、乙酸或草酸，最好在下面條件下適當(dāng)進行酸提取溫度范圍從30到有機酸的沸點之間濃度范圍1到80％，對草酸是1到30％酸提取時間2到12小時和使用的玻璃纖維材料對酸介質(zhì)的體積數(shù)量比等于1/2.1到1/40。
12.根據(jù)權(quán)利要求9到11中至少一項所述的含Al2O3的具有高紡織性的耐高溫玻璃纖維紗條，其特征在于清洗可以任選在壓力下用水在15到120℃進行，或使用醇類，優(yōu)選是甲醇或乙醇，和溫度在15到60℃的鹽溶液進行。
13.根據(jù)權(quán)利要求9到12中至少一項所述的含Al2O3的具有高紡織性的耐高溫玻璃纖維紗條，其特征在于干燥在40到250℃的溫度下進行，可以選擇隨后在250-1000℃進行退火。
14.根據(jù)權(quán)利要求1到13中任何一項所述的基于二氧化硅的含Al2O3的具有高紡織性的耐高溫玻璃纖維紗條的含Al2O3的耐高溫玻璃短纖維產(chǎn)品。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的含Al2O3的具有高紡織性的耐高溫玻璃短纖維產(chǎn)品，其特征在于它選自具有手織織物、接合纖維織物(優(yōu)選是針孔透氣墊)、繩、帶、軟管、包裝物和玻璃纖維紙包裝和玻璃纖維面板(板)、和松散的短纖維形式的玻璃短纖維紗、加捻紗和工業(yè)用織物。
16.根據(jù)權(quán)利要求1到13任何一項所述的含Al2O3的具有高紡織性的耐高溫玻璃纖維紗條，或根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的含Al2O3的具有高紡織性的耐高溫短玻璃纖維產(chǎn)品的用途，是用作熱絕緣材料，尤其應(yīng)用在熔爐、燃燒室、鍋爐、氣體導(dǎo)管中，應(yīng)用于高溫密封設(shè)備和高溫絕緣，例如，在建筑工業(yè)中作為絕緣和隔音材料，用于防火，汽車工業(yè)中的隔聲和隔熱，用于金屬處理和化學(xué)工業(yè)，用于電器或家用電器，用于排氣和過濾技術(shù)，用于醫(yī)學(xué)技術(shù)，在電站中作為蓄壓器隔板和補償器，用于管子、管道和電導(dǎo)線的絕緣，用于造船業(yè)，用于航空和航天技術(shù)生產(chǎn)各種熱屏蔽板，以及作為石棉和陶瓷纖維替代品。
17.根據(jù)權(quán)利要求1到13任何一項所述的含Al2O3的具有高紡織性的耐高溫玻璃纖維紗條，或根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的含Al2O3的具有高紡織性的耐高溫玻璃短纖維產(chǎn)品的用途，例如用作合成材料的增強材料，用于材料增強，用作織物和特殊目的的織物的襯里，用作瀝青的載體和石膏、水泥、紙和橡膠的增強。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有高紡織、象棉花和體積大特性的含Al
文檔編號C03C25/00GK1263515SQ98807139
公開日2000年8月16日 申請日期1998年5月13日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月13日
發(fā)明者羅賓·里希特, 托馬斯·弗克, 斯文·萊爾 申請人:羅賓·里希特