CN108473357A - 用于形成熔体成型无机纤维的器械和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于形成熔体成型纤维的器械，所述器械包括：‑●熔融材料源；●纺丝头，所述纺丝头包括一个或多个转子；●多个喷嘴或槽缝，所述多个喷嘴或槽缝被设置在所述一个或多个转子的至少一部分的周围，被配置成供应气体流；●传送带；以及●在所述纺丝头与所述传送带(6)之间的屏障(4)，所述屏障的上边缘位于水平线(22)下方，所述水平线位于包括所述一个或多个转子中的至少一个转子的转动轴(16)的第一竖直平面(17)中，并且穿过所述转动轴与第二竖直平面(18)的交点，所述第二竖直平面与所述第一竖直平面正交并且包括穿过所述区域的竖直线(20)，所述水平线(22)与所述第一竖直平面中连接所述屏障的所述上边缘与所述水平线与转动轴的交点的线(21)之间所包括的角在40°‑85°范围内。使用所述器械制备熔体成型纤维的方法。作为碱土硅酸盐纤维的具有低渣球含量的熔体成型生物可溶性纤维。

Description

用于形成熔体成型无机纤维的器械和方法
发明领域
本发明涉及用于产生无机纤维的器械和方法、无机纤维(特别地但不排他地，为包含氧化物作为其唯一或主要组成部分的玻璃纤维)以及由此类纤维制成的毯子。
发明背景
无机纤维
无机纤维材料因其用作隔热和/或隔音材料而被熟知，并且因其在诸如纤维加强水泥、纤维加强塑料等复合材料中用作加强组成部分并且用作金属基体复合物的组分而为人所知。此类纤维可在诸如汽车尾气***催化转化器和柴油微粒过滤器等污染控制装置中用于催化剂主体的支撑结构中，并且可用于催化剂主体本身中。此类纤维可用作摩擦材料[例如用于汽车制动器]的组成部分。
无机纤维用于绝缘为熟知的。由无机纤维提供绝缘作用的适宜构件为呈包含所述纤维的毯状物的形式。因为这些毯状物是要用作隔热物，所以至关重要的是其导热率为尽可能低的。
此外，在许多应用中，毯状物优选具有低密度。举例来说，在车辆中，携带的隔热物的密度(并且因此质量)越低，隔热物作为负担就越小，并且因此车辆的性能相应地增加。
因此，总是需要产生如下的无机纤维，所述无机纤维当被制成毯状物时，在给定密度下获得比先前所实现的更低的导热率。
无机纤维主体的导热率
熔体形成的纤维熔体成型纤维主体(例如毯状物或其他产品形成)的导热率由许多因素决定，具体地说包括：-
●纤维的直径；以及
●“渣球”(未纤维化的材料)含量
精细直径的纤维通过减小通过固体传导的范围并且容许更精细的纤维间多孔性从而增加用于通过辐射从主体的一侧传热到另一侧的辐射吸收步骤数目而为纤维主体提供低导热率。
毯状物中渣球的存在通过增加通过固体传导的范围而使毯状物的导热率增加。渣球还使毯状物的密度增加。渣球含量越低，导热率和密度越低。对于纤维含量和化学性质相同的两个主体，渣球含量更低的主体将具有更低的密度与更低的导热率。
无机纤维的制造工艺
可通过多种途径来制备无机纤维。在1987年之前，存在四种主要类型的用于制备隔热产品[诸如毯状物、真空形成的形状以及填补剂]的纤维材料。这些材料是通过两种主要制造途径来制备，不过特定途径的细节根据制造商不同而变化。所述纤维和途径为(按照成本和温度性能递增的顺序)：-
熔体形成的纤维熔体成型纤维
●玻璃棉
●矿物棉
●铝硅酸盐纤维
溶胶-凝胶法纤维
●所谓的多晶纤维
溶胶-凝胶法纤维倾向于比熔体成型纤维更昂贵，因为其制备明显更复杂。本公开不涉及溶胶-凝胶法纤维，而涉及熔体成型纤维。
由于石棉纤维的历史，作为肺病病因的大范围纤维类型的相对功效越来越受到人们的重视。天然和人造纤维的毒理学研究产生了纤维在肺中的持久性造成诸多问题的想法。因此，产生了如下观点：如果可将纤维快速地从肺部去除，那么将使任何健康风险最小化。
产生了“生物持久性纤维”和“生物持久性”的概念，在动物体内长期存在的纤维被认为是生物持久性的，并且纤维保留在动物体内的相对时间被称为生物持久性。虽然已知若干玻璃***可溶于肺部流体，从而产生低生物持久性，但存在此类玻璃***通常不适合用于高温应用的问题。看到了可具有低生物持久性与高温能力的组合的纤维的市场需要。
在1987年，Johns Manville基于硅酸钙镁化学研发出此类***。此类材料不仅具有比传统玻璃棉高的温度能力，而且在身体流体中具有比主要用于高温绝缘的铝硅酸盐纤维高的溶解度。从那以后不断研发出此类低生物持久性纤维，并且现在市场上出现了一系列碱土硅酸盐[AES]纤维，包括硅酸镁、硅酸钙以及硅酸钙镁。
近年来已研发的其他纤维包括碱金属铝硅酸盐纤维。
可通过多种途径来制备熔体成型纤维，但是对于难熔的熔体成型纤维，主要途径是通过吹制或通过纺制。
在两种方法中，形成了具有所需组成的熔体并且将熔融材料流(通常称为"出料流(tap stream)")扰乱并加速以形成纤维(以及不需要的渣球)。
在吹制时，通过分散出料流的一股高压空气或其他气体来进行扰乱。
在纺制时，由一个或多个高速转子(在转子周围吹入或不吹入空气的情况下)进行扰乱，使得纤维从转子抛出并且被收集用于后续加工。转子可例如为轮状物或筒状物，并且可具有圆柱形、锥形或呈其他轮廓的外周，并且通常提供多个转子。
在吹制时，扰乱出料流消耗极短的时间(例如2ms)，这使得纤维化相对均匀。在纺制时，扰乱出料流消耗较长的时间(例如10ms)，在此期间熔体的热量损失到转子上。
这些不同形成工艺的结果是，通常对于给定化学，对于在纤维化期间形成纤维团块时并且在任何加工之前：-
●吹制的纤维具有比纺制的纤维更高比例的精细纤维；
●吹制的纤维具有比纺制的纤维更窄的纤维直径范围；
●吹制的纤维具有比纺制的纤维更高的渣球量；
●吹制的纤维平均比纺制的纤维更短。
对于铝硅酸盐纤维(52-58％SiO2；42-48％Al2O3；<2％其他-RCF)，图6示出了吹制和纺制材料的纤维直径分布，显示吹制材料中大部分纤维聚集在1μm直径周围，而纺制的纤维具有宽得多的分布。纺制材料的128kg.m-3毯状物在1000℃下的导热率为约0.34W.m-1.K-1，而对于吹制材料，导热率为约0.30W.m-1.K-1，表明吹制纤维的更精细直径纤维分布的有益影响，尽管渣球更多。
吹制RCF纤维的典型纤维长度范围在最长10cm范围内，而对于纺制纤维则为1-50cm。典型地，在纺制过程中，观察到长纤维羽状物，并且羽状物长达一米长。
由于熔融材料的性质，碱土硅酸盐纤维不为吹制的，因为获得极低的纤维产率和高渣球含量。
纤维长度难以测量并且因此通常使用纤维长度的代表，诸如“烧杯值”[其考察液体中的沉降行为]或通过制备毯状物并且测量拉伸强度。
典型地，当制备毯状物时，将纤维收集于传送带上以形成带有存在的任何渣球的纤维团块(“绒头织物”)，并且然后，在传送带上行进的同时，“针刺”以使纤维缠结从而产生由缠结的纤维固定在一起的毯状物。产生缠结的其他方法为已知的[例如通过使用精细喷水器]并且本发明不限于使用针刺。
WO92/12939和WO2015/055758中描述了纺制器械，所述纺制器械包括：
●熔融材料源；
●纺丝头，所述纺丝头包括各自具有转动轴线的一个或多个转子，所述纺丝头被配置成从熔融材料源接收熔融材料；
●多个喷嘴，所述多个喷嘴被设置在所述一个或多个转子的至少一部分的周围，被配置成供应气体流；
●传送带，所述传送带被设置成接收由熔融材料产生的纤维。
在所述器械中，产生的纤维笔直地排放到传送带上，并且在纺丝头下方为一个凹坑，渣球(“珠状物”)和一些纤维落入其中并且被去除用于再循环。
在WO2015/055758中，纺丝头包括转子，所述转子在其外周提供在20-400km.s-2范围内的加速度，并且气体流的速度为100-300m.s-1。
US4238213公开了使用高纺制速度有助于由纺制工艺形成更精细的纤维。US2012/247156表明使用超过70％的二氧化硅形成碱土硅酸盐纤维是一个问题，这是归因于原料粘度增加使得精细纤维(<5μm)为不可获得的，并且使用高速转子，在稳定供应熔融材料的情况下并且在提供规定粘度的温度下，可提供具有低渣球含量的精细纤维。US2012/247156陈述45μm或更大尺寸渣球的含量为65％或更低(例如30至55％)是可实现的：然而所给出的仅有的实施例显示渣球含量为40-50％；并且所展示的纤维直径超过2.5μm。
可商购获得的碱土硅酸盐纤维PLUS(由专有技术制备)的分类温度为1200℃(EN 1094-1)并且：-
●典型组成按重量百分比计包含：
SiO2 64-66％
CaO 27-31
MgO 4-7
Al2O3<0.8
其他(包括Al2O3)<1。
以上背景中的“其他”意指任何其他材料，并且典型地这些材料包含氧化物，不过也可能存在其他材料(例如氟化物)。
●渣球含量低于40重量％，典型地为35-38％
●纤维直径在2.5-3μm范围内
并且呈密度为128kg.m3的25mm厚毯状物的形式
●拉伸强度为75kPa并且在1000℃下的导热率(ASTM C201)为约0.25-0.29W.m- 1.K-1。
因此，PLUS已具有US2012/247156寻求的低渣球含量(最高38％)和精细纤维直径(2.5-3μm)。
另一可商购获得的在较高温度下使用的碱土硅酸盐纤维为HT(由专有技术制备)，其分类温度为1300℃(EN 1094-1)并且：-
●典型组成按重量百分比计包含：
任何其他组分或杂质合计最多0.3wt％。
●渣球含量低于50重量％，典型地为45-48％
●纤维直径算术平均值在3-3.5μm范围内
并且呈密度为128kg.m3的25mm厚毯状物的形式，拉伸强度为75kPa并且在1000℃下的导热率(ASTM C201)为约0.34W.m-1.K-1。
虽然减少散装纤维的渣球的方法为已知的，并且特别地用于提供用于由此类纤维形成真空形成的产品的纤维，但这些方法使得剩余纤维缩短。[在下文中，将从纤维中机械去除渣球的工艺称为“去渣球”并且将所得纤维称为“去除渣球的”]。
因为毯状物的拉伸强度依赖于(除其他因素外)纤维长度，所以由去除渣球的纤维制成的毯状物为不可以毯状物形式商购获得的，或不可接受用于此类用途，因为它们展示低拉伸强度，并且此外进一步的去渣球加工步骤增加成本。
因此，对如下的纤维团块存在需要，所述纤维团块具有适当的纤维长度分布和渣球含量，以使其能够形成适当强度的毯状物，从而在给定密度下提供比先前所实现的更低的导热性。另外，对具有低渣球含量的纤维团块存在需要，所述纤维团块可被斩碎或以其他方式加工以形成具有规定特征的低渣球团。
本申请人已发现纤维纺制器械的设计容许在不必需要去渣球步骤的情况下形成低渣球熔体成型纤维。
发明概述
因此，本发明提供用于形成熔体成型纤维的器械，所述器械包括：-
●熔融材料源；
●纺丝头，所述纺丝头包括各自具有转动轴线的一个或多个转子，至少一个转子被配置成在所述转子的熔体被递送到的区域从熔融材料源接收熔融材料；
●多个喷嘴或槽缝，所述多个喷嘴或槽缝被设置在所述一个或多个转子的至少一部分的周围，被配置成供应气体流；
●传送带，所述传送带被设置成接收由熔融材料产生的纤维；以及
●在纺丝头与传送带之间的屏障，屏障的上边缘位于如下的水平线下方，所述水平线位于包括所述一个或多个转子中的至少一个转子的转动轴线的第一竖直平面中，并且穿过所述转动轴线与第二竖直平面的交点，所述第二竖直平面与第一竖直平面正交并且包括通过所述区域的竖直线，水平线与第一竖直平面中连接屏障的上边缘与水平线与转动轴线的交点的线之间所包括的角θ在40°-85°范围内。
如所描述的器械容许提供现有配方的更低渣球型式。典型地由此类器械产生1-50cm的纤维长度并且纤维分布典型地包含长度大于10cm(例如长度大于20cm或长度大于30cm)的一些纤维。
因此，除其他内容外，本发明进一步提供一种熔体成型生物可溶性纤维团块，所述纤维团块的总体组成按重量百分比计为：
SiO2：62-68％
CaO：26-32％
MgO：3-7％
其他：<1％
纤维的算术平均直径<2μm并且包含长度大于10cm的纤维，团块的>45μm的渣球的渣球含量小于35wt％，并且能够通过缠结成毯状物而形成，所述毯状物具有：-
●128kg.m-3的密度；
●25mm的厚度；
●小于35wt％的>45μm的渣球的含量；
●＞50kPa的拉伸强度。
“熔体成型生物可溶性纤维团块”意指大量此类纤维或其聚集物，包括从0.5克向上的任何量，包括超过1克、超过10克、超过100克、超过1千克或超过10千克。
权利要求书(其以引用的方式并入本文中)中指出了本公开的范围，但参考以下非限制性描述和图式，本公开的范围还延伸至本文所公开的任何新的和发明性的主题，其中：-
图式描述
图1为常规纤维形成机器的示意图。
图2为示出了根据本发明的空气环的示意图。
图3为根据本发明的纤维形成机器的示意图。
图4为示出了根据本发明的压缩气体喷射***并且以部分放大的形式示出喷气口的示意图。
图5为示出典型纤维形成机器的尺寸的示意图。
图6示出了分别通过吹制和纺制产生的铝硅酸盐纤维(RCF)的纤维直径分布。
图7示出了许多不同纤维的导热率值。
图8示出了用于测量毯状物拉伸强度的器械。
图9示意性地示出了用于定义本发明的线和平面。
图10示意性地示出了转子的平面视图。
图11示意性地示出了图10的转子的侧视图以及熔体从熔体源到转子近端区域的递送。
图12为对RCF组成的试验的概述。
详细说明
纤维形成工艺
如上文所述，一种用于制造无机纤维的已知方法为将具有所需化学组成的熔融材料流供应至高速转子(在转子周围吹入或不吹入空气的情况下)，使得纤维从转子抛出并且被收集用于后续加工。
假设所述工艺是如下运行：使熔融材料微滴从转子抛出并且牵拉熔融材料的“尾部”，从而形成纤维。微滴形成至少一部分的渣球。
为使所述工艺起作用，熔融材料的粘度必须适当。
典型地使熔融材料保持在具有加热/隔热构件的容器中以保持熔融材料处于适合的温度。
因为粘度取决于温度，所以控制熔融材料的温度为可取的。对于每种材料，将提供最佳粘度的温度范围有所不同。理想地，在击中转子时熔融材料应在所涉及的熔融材料的最佳温度±150℃以内，优选在±100℃以内，并且更优选在±50℃以内。在熔融材料流离开容器时[并且理想地在它击中转子时]监测其温度[例如使用高温计]并且用此来控制对熔融材料的热量供应是有利的。
为了确保最佳性能，在纤维形成工艺期间，熔融材料流应尽可能长时间不间断。这意味着熔融材料的涌出速率应足够高，以提供连续流，而不会过低以至于分散成熔融材料微滴。
图1和2示出了纤维形成器械，其中电机布置1驱动容纳于纤维成形区域3中的转子2，所述纤维成形区域在远离转子的末端由屏障4确定界线。屏障4以外为常规地称为“储毛仓”5的部分，在储毛仓中使用沉降至传送带6上的纤维来形成松散纤维绒头织物7，所述松散纤维绒头织物然后可向前传送以进一步加工[例如通过“针刺”以形成毯状物]。抽提器8从传送带下方去除空气从而帮助将纤维从储毛仓下拉至传送带。
所述器械还包括鼓风机9，所述鼓风机将空气[典型地在大超过气压50kPa或更小压力下]通过空气环12传送至转子2后面的纤维成形区中。
图2示出了包括两个转子2的转子布置，不过可常规地使用单一转子或多于两个转子。如常规情况，将一个转子相对于另一个转子移位并且放置在稍微高于另一个转子的位置，转子2之间适当角度的位移和分离为设计的一个问题。例如WO92/12939和WO2015/055758中论述了适合的角度和位移，但典型地转子具有[2-10mm]的间隔并且水平线与连接一个转子的轴线与另一个转子的轴线的线之间的角度在[0-15°(典型地)和2-10°(优选)]范围内。转子的整个组件可如US4238213中一般相对于竖直线移位。可将转子中的一个或多个安装在驱动轴的一个末端，至少两个隔开的轴承支撑直接驱动机构内的驱动轴，所述直接驱动机构可与减震器一起安装在底座中。
随着熔体从转子外周抛出产生了纤维；在已形成纤维后它需要离开转子进入储毛仓。这是部分通过纤维和渣球的剩余速度来进行，并且部分通过使用大体上垂直于纤维行进方向的气体(通常为空气)移动来进行，所述纤维然后被运送至储毛仓中。所用的设备在属类上被称为‘空气环’或‘剥离环’；名称环是来自于形状，所述环围绕纺制转子外部形成部分环。如由图2可见，空气环12典型地在金属块中包括孔(典型地每一块50-100个孔)，由鼓风机负责空气供应。
优选地，空气环在不干扰熔体流的情况下尽可能多地围绕转子外周延伸。举例来说，对于给定转子，空气环可围绕转子外周延伸>180°、>200°、>220°或>240°。
在操作中，熔体以熔体流形式从熔融材料源25[图11]掉落至转子2上并且甩出以形成纤维，纤维形成部分受到从鼓风机9吹出的空气的帮助。熔体源可包含对熔融材料的性质来说适当的任何类型。这是常规技术并且在例如US2012/0247156中有例示。
典型地，熔体源包括用于将熔体组成部分熔化并且保持熔融的腔室以及腔室底部的用于容许熔体在需要时被释放的出料口。在实践中，熔体点样精确地碰撞在转子上是不可能的，并且从源25到区域23的锥形26指示可能的熔体流路径范围，使得熔体可在区域23内落在转子上。以表示穿过区域23的竖直线的虚线20示意性地示出熔体流。竖直线20可在任何地方穿过区域23，例如穿过转子上区域23的形心，并且在从熔融材料源25中的孔口27竖直递送熔体的情况下，竖直线20可适宜地穿过熔体递送孔口27的形心。
在实践中，由于熔体流可能在区域23内的任何地方偏离此竖直线，所以可证实有必要将转子布置成可移动的，以确保熔体流落到对所讨论的熔体来说最佳的位置。典型地，熔体优选在转子的前半部分[例如相对于转子正面(面向传送带)在1/4与1/2之间的转子深度]撞击在它遇到的第一个转子上并且在转子转动方向的前面或后面在相对于包括转子轴线的竖直平面0-90°、典型地18-72°(例如18-30°)以内撞击。区域23的尺寸将取决于源24的几何形状以及其相对于转子的位置。气体流携带由熔体产生的纤维从转子穿过屏障4的上边缘到达传送带6；而渣球和短纤维从屏障4的凸出部落回到废物槽10(有时称为“渣球坑”)，废弃的渣球和纤维从废物槽传送到造粒机，所述造粒机粉碎废弃物，预备用于处置或再使用。
本申请人事先考虑，随着纤维沿斜坡向上被吹到屏障4的上边缘，从屏障4的上边缘到废物槽10的斜坡为可发生进一步渣球和纤维分离的区域。
此类器械典型地产生渣球含量为45-50％的绒头织物，假设所有其他参数(例如出料流温度和涌出速率)为最佳。
此器械的一个问题在于，使用低压空气***涉及到大量的用于将纤维从转子剥离的空气并且这会在废物槽10内产生湍流和漩涡，使得最初由屏障4截住的一些渣球可能沿屏障4的斜坡被吹起并且进入储毛仓5。
本申请人认识到，通过相对于转子降低屏障上边缘并且缩短从转子到屏障的距离，存在较低的漩涡几率，使得从屏障掉向废物槽的渣球和短纤维不太可能被吹回到屏障上。
图3和4示出了根据本发明的纤维形成器械，其中相同的整体带有与图1相同的参考符号。
在此器械中，向以环状分布在转子2周围的一系列扁平喷雾嘴14供应在高压[典型地超过大气压>100kPa]下的压缩气体，而不是使用鼓风机8。这提供更高效的纤维和渣球分离，使得更多纤维进入储毛仓5，并且更多渣球向下掉进废物槽10中。还在转子下方提供第二鼓风装置，这提供纤维和渣球的进一步分离，并且使纤维从屏障流掉得到改善，并且防止负载纤维的渣球沿孔道向上返回到储毛仓中。
适合的喷雾嘴是用于扁平喷雾模式而没有硬边缘。它们伴随着若干喷射角；申请人所用的类型为如图4的放大部分中所示的1/4AC 20 15。
此方法典型地允许碱土硅酸盐纤维在未去渣球的情况下实现30-45％的渣球含量。
图5示出了带有尺寸的图1构造，并且示意性地示出了角度θ，其测定在图9中更详细地示出。
图9示出了转子的转动轴线16和包括轴线16的竖直平面17。
平面17沿相交线19与正交竖直平面18相交，并且坚直平面18包括竖直线20，所述竖直线穿过转子上熔体被递送到的区域23。
线21位于平面17内并且从转动轴线16与平面17的交点延伸至屏障4的上边缘。
水平线22位于平面17内并且遇到转动轴线16与平面17的交点。[当转动轴线16为水平的时，线16和22相同]。角度θ为线21与水平线22之间的角度。
图10以平面形式示意性地示出了定位于器械的背部24和屏障4旁边的转子2。区域23可沿转子2的转动方向位于顶部中心的前面或后面。
表1比较了图1的器械与图3的器械。
设计之间的主要差异为角度θ从不到30°增加至超过40°并且空气速度更高(超过40m.s-2)。此差异使得与图1的器械相比，在图3的器械上所产生的给定化学组成的纤维的渣球含量更低。
此外，可通过使屏障的上边缘更靠近转子来实现增加的角度并且因此容许给定全长的储毛仓使用更长的传送带。此更长的传送带改善纤维铺放的均匀性。
下文主要参考碱土硅酸盐纤维来指示关于给定化学、出料流温度以及转子速度所实现的改善，但类似的改善将适用于其他化学[包括但不限于铝硅酸盐化学、碱金属铝硅酸盐]。下文指示在提供最佳纤维制备时需要考虑的相应变量中的一些。
出料流温度.
最佳值为化学依赖性的。对于硅酸钙镁化学，特别是在二氧化硅含量低于约70％(例如上文所提到的SUPERWOOL PLUS)的情况下，如果出料流温度低于1350℃或高于1600℃，那么产生不良结果，并且优选地，温度为1450℃±50℃。
相比之下，对于硅酸钙化学(例如上文所提到的SUPERWOOLHT)，出料流温度优选在1650-1800℃范围内。
对于硅酸镁化学，出料流温度优选在1750-1850℃范围内。
对于铝硅酸盐化学，出料流温度优选在1950-2200℃范围内。
对于铝硅酸钾化学，出料流温度优选在>2050℃范围内。
涌出速率.
最佳涌出速率取决于转子将出料流转化成纤维并且确保稳定出料流的能力。对于20cm(8”)转子，使用250kg/h与800kg/h之间的涌出速率典型地获得良好结果。低于250kg/h，出料流倾向于分散，并且所产生的“泼溅”形成损害性渣球。优选地，对于此类转子，涌出速率为400-750kg/h。
转子速度.
对于20cm(8”)转子，转子速度优选为15000-17000rpm[等效于约250-320km.s-2的加速度]，不过更高的转动速度可产生更精细的纤维。这种更高的转动速度为基本上大于12000rpm，这是此技术的通常速度并且等效于约160km.s-2。当速度低于10000rpm[等效于110km.s-2]时结果不太有益。
使用在这些纺制条件下使用所要求保护的器械产生的纤维形成的毯状物具有比以较慢的线速度产生的纤维低的导热率和渣球含量，并且保留可接受的机械性质，诸如拉伸强度。作为指示，表2示出了由指定的纤维形成的各种密度的毯状物的典型拉伸强度和渣球含量：-
*纤维制备是根据ISO准则10635，前提条件是测试方可宣布他们使用什么值。出于本申请的目的，渣球包含尺寸超过45μm的任何微粒材料
如由表中可见：-
●纺制纤维毯状物的拉伸强度显著高于吹制纤维毯状物，这极其有利于处置
●从图1的器械移到图3的器械，渣球含量大大降低并且相应地导热率降低
●纺制速度增加产生低得多的导热率，因为可在更低的渣球含量下实现与吹制纤维相当的直径的纤维。
以下实施例中阐述了其他细节：-
实施例1
使用定向至以15,000rpm的速度转动的20.3cm[8”]直径转子的温度为1450±50℃的出料流，在尺寸在表1中给出的如图3中所示的器械中产生了具有表3中指示的化学组成的硅酸钙镁纤维。表3比较了实施例1的化学组成与PLUS的典型组成并且示出了典型的所测量性质：
表4中示出了由实施例1的纤维形成的密度为125.4kg.m-1.K-1的毯状物的导热率，并且它相较于在1000℃下典型值为0.25-0.29 W.m-1.K-1的PLUS毯状物显著改善。
实施例2
使用定向至以15,000rpm的速度转动的20.3cm[8”]直径转子的温度为1680-1730℃的出料流，在尺寸在表1中给出的如图3中所示的器械中产生了具有表5中指示的化学组成的硅酸钙镁纤维。表5比较了实施例2的化学组成与HT的典型组成并且示出了典型的所测量性质：
表6中示出了密度为117.5kg.m-1.K-1的毯状物的导热率并且它与
HT在1000℃下的典型值0.34W.m-1.K-1相比毫不逊色。
已知毯状物的导热率还取决于毯状物的密度，并且图7示出了针对
PLUS和HT以及上文所描述的吹制和纺制的RCF纤维的毯状物密度的导热率的商业文献值以及实施例1和2的实验值。
如可见，具有给予约250km.s-2的加速度的转子的图3器械所产生的纤维产生了比商业产品显著更低的导热率并且实际上低于吹制的RCF。
可使用所述纤维产生在1000C下导热率<0.21W.m-1.K-1并且密度为128kg/m3的绝缘毯。这可能是归因于纤维的性质——精细、低渣球、自身具有极低导热率。
毯状物的密度还与毯状物的热质量有关，毯状物的热质量在循环条件中特别重要。通过使用比同等组成的常规毯状物更低密度的毯状物提供所需导热率，本发明使毯状物的热质量降低。
如果将图7中SUPERWOOL PLUS和SUPERWOOL HT的线分别外推到针对实施例1和2分别示出的导热率，那么超过实施例1和2 20kg/m-3或更高的密度将被指示为相同导热率所必需的。
在研发本文所公开的器械之前，制备此类毯状物是不可能的：虽然可设想经由另一方法从所产生的纤维中去除渣球，但渣球清理操作使纤维缩短，从而使其不适合用于制备毯状物。
实施例3
使用数对20cm(8”)转子在如图3中所示的纺制器械上试验铝硅酸盐纤维，并且将转子速度从9000/9500rpm(一个转子在9000rpm下，另一个在9500rpm下)逐步增加到两个转子均在15,000RPM下运行。测量纤维直径和渣球含量并且在图12中阐述结果和纤维组成。
随着转子速度增加，纤维直径与渣球含量均降低以在较高速度下提供如下的纤维所述纤维的纤维直径类似于吹制的RCF，而渣球含量类似于或显著低于纺制的RCF。
根据实施例3的结果，本申请人比较了：-
●使用当前要求保护的器械使用实施例3的转子构型和高转子速度(两个转子均在14,500rpm下)制成的铝硅酸盐材料；与使用当前要求保护的器械使用较低转子速度制成的材料
●可商购获得的材料。
实施例4
“标准”纺制的难熔陶瓷纤维按重量百分比计具有以下典型组成：-
氧化铝46-48％
二氧化硅52-54％
并且由CerablanketTM(Morgan Advanced Materials plc的商标)例示。此类材料的>45μm的渣球含量为约50％。
使用高转子速度(两个转子均在14,500rpm下)制备的相同组成的材料的>45μm的渣球含量为43-46％。
表7中示出了128kg/m3毯状物的根据ASTM-C201测量的以W/mK表示的导热率的比较结果。
实施例5
吹制纤维倾向于比纺制纤维精细，并且因此倾向于提供低导热率。然而，吹制纤维倾向于比纺制纤维短并且难以从吹制纤维制成毯状物。吹制纤维还倾向于具有比纺制纤维更多的渣球。典型地，吹制的RCF的>45μm的渣球含量高于50％，并且高于相似组成的纺制纤维。
高铝(HA)RCF纤维因符合比标准RCF纤维高的温度应用而为人所知并且一般为吹制的，因为在过去它被证实难以纺制或制成毯状物。
HA纤维按重量百分比计具有以下典型组成：-
氧化铝50-53％
二氧化硅47-50％
表8中示出了128kg/m3毯状物的根据ASTM-C201测量的以W/mK表示的导热率的比较结果，表8比较了：-
A.具有基于以下的组成的纺制HA纤维
氧化铝50-52％
二氧化硅48-50％
所述纺制HA纤维是使用高转子速度(两个转子均在14,500rpm下)制备，>45μm的渣球含量为43-46％。
B.按重量百分比计具有以下组成的“标准”吹制的难熔组合物[Thermal Ceramics,Inc.的商标]：
氧化铝46-48％
二氧化硅52-54％
含有氧化铁和氧化钛对最多3％的氧化铝的一些取代。
C.具有基于以下的组成的商业HA产品：氧化铝53％、二氧化硅46％、其余为杂质。
如可见，在本发明的器械上产生的高铝组合物RCF的纺制纤维在导热率方面优于标准的或高铝组合物的吹制RCF纤维。
本申请人已证实可使用本文所描述的方法和器械制备多种铝硅酸盐纤维(例如难熔陶瓷纤维[RCF]-也称为铝硅酸盐羊毛[ACW])，以提供纤维直径类似于吹制纤维、纤维长度类似于纺制纤维并且渣球含量低的纤维团块。此类材料将适合用于许多应用，包括如下文进一步论述用于汽车应用中。
可使用本发明纤维化的纤维包括任何已知的熔纺纤维组合物，包括例如但不限于：-
●任何铝硅酸盐纤维
●任何碱土硅酸盐纤维，包括但不限于：-
○按重量百分比计包含以下组分的纤维：-
SiO2 45％-85％
碱土氧化物 15％-55％
除碱土氧化物和二氧化硅外的组分 0至20％
○按重量百分比计包含以下组分的纤维：
SiO2：70-80％
CaO+MgO：18-25％
其他：<3％
○按重量百分比计包含以下组分的纤维：
SiO2 70-80％
MgO 10-29％
CaO 1-9％
Al2O3<3％
除MgO或SiO2或CaO或Al2O3外的组分0-19％
○按重量百分比计包含以下组分的纤维：-
SiO2：62-68％
CaO：26-32％
MgO：3-7％
其他：<1％
○按重量百分比计包含以下组分的纤维：
SiO2 65-86％
MgO 14-35％
除MgO或SiO2外的组分0-20％。
○按重量百分比计包含以下组分的纤维：
SiO2 70-88.5％
MgO 11-29.5％
SrO 0.5-15.0％
除MgO或SiO2或SrO外的组分0-18.5％。
○按重量百分比计包含以下组分的纤维：
SiO2≥70％
MgO 5-20％
SrO 0.5-15.0％
CaO 0.5-15.0％
除MgO或SiO2或SrO或CaO外的组分0-20％。
○按重量百分比计包含以下组分的纤维：
SiO2 65-86％
MgO 14-35％
除MgO或SiO2外的组分 0-20％，
所述组分包含但不限于一种或多种选自以下组的氧化物：CaO、SrO、Al2O3、ZrO2、Li2O、B2O3、Fe2O3以及镧系氧化物。
○按重量百分比计包含以下组分的纤维：
SiO270±4％
MgO 22±4％
Al2O36±3％
除MgO或SiO2或Al2O3外的组分0-13％
○按重量百分比计包含以下组分的纤维：
SiO2 76±4％
MgO 18±3％
CaO 3.5±2％
除MgO或SiO2或CaO外的组分 0-11.5％
○按重量百分比计包含以下组分的纤维：
SiO2 76±4％
MgO 18±3％
CaO 3.5±2％
Al2O3 1.5±1％
除MgO或SiO2或CaO或Al2O3外的组分 0-11％
○按重量百分比计包含以下组分的纤维：
SiO2 76±4％
MgO 18±3％
CaO 3.5±2％
Al2O3 1.5±1％
SrO 0.5±0.5％
除MgO或SiO2或CaO或Al2O3或SrO外的组分 0-11％
○按重量百分比计包含以下组分的纤维：
SiO2 73-74.5％
CaO 22.2-26％
MgO 0.4-0.8％
Al2O3 0.9-1.4％
K2O 0.5-0.8％
○按摩尔百分比计包含以下组分的纤维：
CaO 5-60mol％
MgO 5-60mol％
Al2O3 0-25mol％
SiO2 10-35mol％
其中
CaO+MgO 50-64mol％
并且
CaO+MgO+Al2O3+SiO280-100mol％
●任何碱金属铝硅酸盐纤维，包括但不限于：-
○按摩尔百分比计包含以下组分的纤维：
Al2 O35-90mol％
K2O 12-40mol％
SiO2 5-80mol％
其中SiO2+Al2O3+K2O>＝80mol％。
○按重量百分比计包含以下组分的纤维：
Al2O336±1.5wt％
K2O 25.5±1.5wt％
SiO231±1.5wt％
ZrO26.5±0.5wt％
MgO 1±0.2wt％
并且这些组分总计为按重量计99％-100％。
○包含Na2O、Al2O3以及SiO2的纤维，例如如US2015/0144830中所阐述。
●碱土铝酸盐
●碱土铝硅酸盐
●碱金属/碱土铝硅酸盐，包括但不限于：-
○包含K2O、MgO、Al2O3以及SiO2的纤维，例如如WO2015/011390中所阐述。
○按重量百分比计包含以下组分的纤维：
○按重量百分比计包含以下组分的纤维：-
Al2O3 32-50wt％
SiO2 21-45wt％
Na2O+K2O 20-27.5wt％
其中
K2O 0-15wt％
Al2O3+SiO2+Na2O+K2O≥90wt％
●包含一种或多种其他氧化物或添加剂的上文所提到的纤维类别中的任一种的纤维，所述一种或多种其他氧化物或添加剂包括但不限于一种或多种选自以下组的氧化物：-
○周期表第4族-第11族的元素的一种或多种氧化物；
○周期表第3族的元素的一种或多种氧化物；
○镧系元素[原子序数为57-71的元素]的一种或多种氧化物；以及
○SnO2、B2O3、P2O5。
测试方法
渣球含量
使用Hosokawa微米喷气筛(来自Hosokawa Micron Powder Systems)通过喷射筛法测量渣球含量。
为了确保纤维穿过筛子，必须通过压碎来制备样品，这使纤维断裂至短的长度，短长度纤维不再一起缠结在结块中，从而以其他方式可能会错误地度量为渣球。然后，喷射筛使用超声波能搅动纤维并且使其与筛子的网眼对齐。然后，吸力拉动纤维穿过并且将其收集在高效率微粒阻滞(HEPA)过滤器中。通过测量筛分前和筛分后的样品重量，可计算渣球的比例。
详细地说：-
样品的热处理
为了避免水分或润滑剂或其他有机材料使纤维聚集成“结块”；如果样品未已知不含此类材料，那么将样品预加热至适当的温度[例如650℃)以干燥和/或烧掉任何润滑剂/有机物为适当的。
一些材料可能太坚韧而不容易在下一步中压碎，如果是这样，那么可能需要热处理以使纤维脆化。
可如下评估对此类热处理的需要：尝试下面的步骤并且在筛分之后观察样品，以确定筛中截留的纤维材料是否足以影响测量结果超过所希望的精确性水平。
粉压碎
需要将样品压碎以分散纤维缠结物并且将渣球与纤维分离，并且使片段短到足以穿过筛子的网眼。这必须以提供纤维的高效缩短而不会显著影响渣球性质的方式来进行。
将样品(典型地为50-100g或适合于所用模具的无论任何尺寸)在模具中在最低10MPa下(优选在约12MPa下)压碎三次。在压碎之间将样品充分搅拌以分散结块和压紧物，使得后续按压可对任何未压碎的材料起作用。
通过此方法大多数样品将为充分压碎的，但“顽固”样品可能需要进一步的重复。可如下评估特定材料对进一步重复或更高压碎压力的需要：在筛分之后观察样品，以确定筛中截留的纤维材料是否足以影响测量结果超过所希望的精确性水平。
称重
使用满足或超过以下规格的天平(例如Sartorius MSE1202S-100-DO)：
●可读性0.01g
●可重复性0.005g
●线性0.02g
●范围0-800g
天平盘的直径还必须＞筛直径并且必须放置在坚实的基座上以使振动减至最少。
首先将所用的盖子和筛子(参见下文)称重并且然后添加适当量的压碎的样品，典型地为20±0.5g，测量至最接近的0.01g。
筛分
适合的器械包括Hosokawa微米喷气筛和盖子；Nilfisk GD930真空吸尘器；以及被设计成喷气筛的不锈钢测试筛(BS410)。为了测定如本文所报导的渣球含量，使用45微米筛。可使用任何适合的喷射筛。
使用此器械筛分包括以下步骤：-
●将盖子放到筛子上，
●将筛子放置于喷射筛单元上，并且对其进行密封
●在至少4.7kPa(19英寸水柱)的减压下使用180秒的筛分时间，
在筛分期间，必要时停止筛分，以刷去通过静电附着于盖子上的任何材料
在筛分之后，将筛子、盖子以及截留的渣球一起测量并且根据差值来确定渣球的量。
拉伸强度
通过在室温下引起试件破裂来测定毯状物的断开强度。
使用模板(230±5mm x 75±2mm)切割样品。将样品在110℃下干燥至恒定质量，冷却至室温并且然后立即测量和测试。
使用钢尺在碎片中间测量宽度达到1mm准确性，并且使用EN1094-1针刺法对每个样品(在样品的两端)测量样品的厚度。
每次测试沿制造方向取最少4个样品。
用夹钳在每一端夹持样品，所述夹钳包含一对钳颚，所述钳颚具有至少40mm x75mm的夹持面积以及锯齿状夹持面，以防止在测试期间滑动。这些尺寸给出所要测试的150±5mm的未夹持跨度。夹钳接近样品厚度的50％(使用游标卡尺或直尺测量)。
将夹钳安装在拉伸测试机[例如使用1kN测力盒的Instron 5582、3365，或具有至少等效于测试拉伸强度的功能的机器]上。
拉伸测试机的十字头速度在整个测试中为恒定的100mm/min。
将样品在与样品中心相比更靠近钳颚处断裂的任何测量排除。图8示出了测试前和测试后的样品以便获得良好的测试。
记录测试期间的最大负荷以允许计算强度。
通过下式给出拉伸强度：
其中：
R(m)＝拉伸强度(kPa)
F＝最大断开力(N)
W＝试件有效部分的初始宽度(mm)
T＝试件的初始厚度(mm)
测试结果以这些拉伸强度测量的平均值以及产物的体积密度表示。
纤维直径
可以多种方式测量纤维直径。用于测定本文中呈现的值的适合的方法包括：-
样品分散
将适当量的纤维样品均匀分散至安装在32mm铝SEM样品托的25mm碳片(一种碳基导电粘着盘，常被称为Leit片)上。优选通过干法来进行分散以减少聚结。适宜使用的产品为Galai PD-10粉末分散器，所述Galai PD-10粉末分散器向腔室中对此类纤维使用真空，此类纤维由此腔室沉积至样品托表面。适当的量意指足以在样品托上提供均匀的涂层，但不涂得太厚以致使测量有问题[例如0.03至0.3克]。
溅射涂布
使用导电材料(例如金属或碳)涂布样品。
成像
使用扫描电子显微镜(SEM)从样品区域获取大量图像[例如50、100、200或更多个图像]，所述图像包含大量纤维。典型地，将测量从100到300的任何数量的纤维。出于再现性的目的，可测量来自至少50个不同图像的300个纤维。
图像分析
对于每个图像，焦点对准的任何纤维均具有至少3:1的纵横比(长度/直径)并且触及放置于图像上的参考线，直径是通过从SEM图像测量来测量。
使用与SEM连接的图像分析软件，诸如可购自Olympus Soft Imaging SolutionsGmbH的***，此部分可为半自动化的。
由累积的纤维测量计算算术平均直径。
因为仅测量了拦截线的纤维的直径，并且拦截的概率取决于纤维长度，所以此方法提供长度加权算术平均直径。
潜在用途
本发明的或通过本发明制备的纤维可以满足相关性能准则为条件用于迄今为止已使用纤维无机材料并且特别是碱土硅酸盐和铝硅酸盐材料的任何目的；并且可用于纤维性质适当的将来的应用中。在下文中，参考了许多与在满足应用的相关性能准则的条件下可使用纤维的应用有关的专利文件。可在满足相关性能准则的条件使用本发明的纤维代替这些应用中的任一种中的指定纤维。可在制备后按原样或以加工的形式[例如以切短的纤维的形式]使用纤维以符合所涉及应用的要求。
举例来说，可按以下形式来使用纤维：-
●散装材料；
●以填补剂或可模制组合物的形式[WO2013/080455、WO2013/080456]或作为湿物品的一部分[WO2012/132271]；
●作为例如针刺或以其他方式缠结[WO2010/077360、WO2011/084487]的呈毯状物、折叠毯状物模块或高密度纤维块[WO2013/046052]形式的材料组件中的组成部分；
●作为非针刺材料组件，例如毡、真空形成的形状[WO2012/132469]或纸[WO2008/136875、WO2011/040968、WO2012/132329、WO2012/132327]的组成部分；
●作为板、块以及更复杂形状[WO2007/143067、WO2012/049858、WO2011/083695、WO2011/083696]的组成部分(与填料和/或粘合剂一起)；
●作为诸如纤维加强水泥、纤维加强塑料等复合材料中的加强组成部分以及作为金属基体复合材料的组分；
●在诸如汽车尾气***催化转化器和柴油微粒过滤器[WO2013/015083]等污染控制装置中用于催化剂主体的支撑结构中，包括包含以下组分的支撑结构：
○边缘保护剂[WO2010/024920、WO2012/021270]；
○微孔材料[WO2009/032147、WO2011019394、WO2011/019396]；
○有机粘结剂和抗氧化剂[WO2009/032191]；
○膨胀材料[WO2009/032191]；
○纳米纤丝化纤维[WO2012/021817]；
○微球[WO2011/084558]；
○胶态材料[WO2006/004974、WO2011/037617]
○经取向的纤维层[WO2011/084475]；
○具有不同基本重量的部分[WO2011/019377]；
○包含不同纤维的层[WO2012065052]；
○带涂层的纤维[WO2010122337]；
○按指定角度切割的垫子[WO2011067598]；
[注意，上述所有特征均可用于除催化主体的支撑支撑结构外的应用中]
○以末端锥形的形式[例如US6726884、US8182751]
●作为催化剂主体的组成部分[WO2010/074711]；
●作为摩擦材料的组成部分[例如用于汽车制动器[JP56-16578]]；
●用于防火[例如WO2011/060421、WO2011/060259、WO2012/068427、WO2012/148468、WO2012/148469、WO2013074968]；并且任选与一种或多种膨胀材料、吸热材料或膨胀材料与吸热材料两者组合
●作为绝缘物，例如：
○作为用于乙烯裂化器[WO2009/126593]、氢重整器械[US4690690]的绝缘物；
○在用于热处理包括铁和钢的金属的炉中作为绝缘物[US4504957]；
○在用于陶瓷品制造的器械中作为绝缘物。
还可将纤维与其他材料组合使用。举例来说，可将本发明的纤维与多晶(溶胶-凝胶)纤维[WO2012/065052]或与其他生物可溶性纤维[WO2011/037634]组合使用。
还可将包含纤维的主体与由其他材料形成的主体组合使用。举例来说，在绝缘应用中，可将一层根据本发明的材料[例如毯状物或板]紧固至具有更低最高连续使用温度的绝缘层[例如碱土硅酸盐纤维的毯状物或板][WO2010/120380、WO2011133778]。将诸多个层紧固在一起可通过任何已知机构来进行，例如紧固在毯状物内的毯状物锚[US4578918]或穿过毯状物的陶瓷螺杆[参见例如DE3427918-A1]。
由所公开的方法和器械提供的对渣球含量和纤维直径的独特控制提供如下的纤维团块，所述纤维团块几乎不需要形成后去渣球，使得能够制备成以导热率比当前市场上的类似产品低的产品。
以上公开内容是通过举例来进行并且本领域技术人员将轻易能够发现在所公开的器械上或通过所公开的方法产生的纤维的多种用途。

Claims (32)

1.一种用于形成熔体成型纤维的器械，所述器械包括：-
●熔融材料源；
●纺丝头，所述纺丝头包括各自具有转动轴的一个或多个转子，至少一个转子被配置成在所述转子的熔体被递送到的区域从所述熔融材料源接收熔融材料；
●多个喷嘴或槽缝，所述多个喷嘴或槽缝被设置在所述一个或多个转子的至少一部分的周围，被配置成供应气体流；
●传送带，所述传送带被设置成接收由所述熔融材料产生的纤维；以及
●在所述纺丝头与所述传送带之间的屏障，所述屏障的上边缘位于水平线下方，所述水平线位于包括所述一个或多个转子的至少一个转子的所述转动轴的第一竖直平面中，并且穿过所述转动轴与第二竖直平面的交点，所述第二竖直平面与所述第一竖直平面正交并且包括穿过所述区域的竖直线，所述水平线与所述第一竖直平面中连接所述屏障的所述上边缘与所述水平线与转动轴的所述交点的线之间所包括的角θ在40°-85°范围内，
所述纺丝头、所述屏障以及所述传送带被设置成容许由所述气体流携带的纤维穿过所述屏障的所述上边缘到达所述传送带。
2.如权利要求1所述的器械，其中所述角度θ大于50°。
3.如权利要求2所述的器械，其中所述角度θ大于60°。
4.如权利要求3所述的器械，其中所述角度θ大于70°。
5.如权利要求1至4中任一项所述的器械，其中所述角度θ小于80°。
6.如权利要求1至5中任一项所述的器械，其中屏障为可移动的以调节所述角度θ。
7.如权利要求1至6中任一项所述的器械，其中所述竖直线穿过所述区域的形心。
8.如权利要求1至6中任一项所述的器械，其中所述竖直线从所述熔融金属源中的熔体递送孔口的形心延伸。
9.如权利要求1至5中任一项所述的器械，其中所述一个或多个转子中的至少一个在其外周具有超过200km.s-2并且优选超过250km.s-2的加速度。
10.如权利要求1至9中任一项所述的器械，其中所述喷嘴或槽缝被配置成以超过40m.s-1的速度递送气体。
11.如权利要求10所述器械，其中所述喷嘴或槽缝被配置成以超过80m.s-1的速度递送气体。
12.一种形成熔体成型纤维的方法，所述方法包括如下使用如权利要求1至11中任一项所述的器械：-
●使熔融材料流撞击在所述转子中的一个或多个上；
●同时使来自所述喷嘴或槽缝的气体流在所述一个或多个转子中的至少一个上穿过；
●以使得由所述熔体产生的纤维通过所述气体流从所述转子带走并且穿过所述屏障的所述上边缘到达所述传送带；
●未穿过所述上边缘的材料被丢弃。
13.如权利要求12所述的形成熔体成型纤维的方法，其中距离所述喷嘴或槽缝50mm处的气体速度为超过50m.s-1。
14.如权利要求12或权利要求13所述的形成熔体成型纤维的方法，其中所述熔融材料流的组成使得由所述熔体产生的所述纤维为铝硅酸盐纤维。
15.如权利要求12或权利要求13所述的形成熔体成型纤维的方法，其中所述熔融材料流的组成使得由所述熔体产生的所述纤维为碱土硅酸盐纤维。
16.如权利要求15所述的形成熔体成型纤维的方法，其中按重量百分比计所述纤维包含：-
SiO2 45％-85％
碱土氧化物 15％-55％
除碱土氧化物和二氧化硅外的组分 0％至20％。
17.如权利要求16所述的形成熔体成型纤维的方法，其中按重量百分比计所述纤维包含：-
SiO2：70-80％
CaO+MgO：18-25％
其他：<3％。
18.如权利要求15所述的形成熔体成型纤维的方法，其中所述熔融材料流的组成使得由所述熔体产生的所述纤维包含按重量计至少1％的氧化钙和氧化镁中的每一种，并且任选包含按重量计最多20％的除氧化钙、氧化镁以及二氧化硅外的组分。
19.如权利要求18所述的形成熔体成型纤维的方法，其中按重量百分比计所述纤维包含：-
SiO2：62-68％
CaO：26-32％
MgO：3-7％
其他：<1％。
20.如权利要求15所述的形成熔体成型纤维的方法，其中所述熔融材料流的组成使得由所述熔体产生的所述纤维为硅酸镁纤维，所述硅酸镁纤维包含按重量计小于1％的氧化钙、至少1％的氧化镁，并且任选包含按重量计最多20％的除氧化钙、氧化镁以及二氧化硅外的组分。
21.如权利要求20所述的形成熔体成型纤维的方法，其中按重量百分比计所述纤维包含：
SiO2 65-86％
MgO 14-35％
除MgO或SiO2外的组分 0％-20％。
22.如权利要求15所述的形成熔体成型纤维的方法，其中所述熔融材料流的组成使得由所述熔体产生的所述纤维包含按重量计至少1％的氧化钙、少于1％的氧化镁，并且任选包含按重量计最多20％的除氧化钙、氧化镁以及二氧化硅外的组分。
23.如权利要求22所述的形成熔体成型纤维的方法，其中按重量百分比计所述纤维包含：
SiO2 72-74.5％
CaO 22.2-26％
MgO 0.4-0.8％
Al2O3 0.9-1.4％
K2O 0.5-0.8％。
24.如权利要求12或权利要求13所述的形成熔体成型纤维的方法，其中所述熔融材料流的组成使得由所述熔体产生的所述纤维为碱金属铝硅酸盐纤维。
25.如权利要求24所述的形成熔体成型纤维的方法，其中按摩尔百分比计所述纤维包含：
Al2O3 5-90mol％
K2O 12-40mol％
SiO2 5-80mol％
其中SiO2+Al2O3+K2O>＝80mol％。
26.如权利要求25所述的形成熔体成型纤维的方法，其中按重量百分比计所述纤维包含：
Al2O3 36±1.5wt％
K2O 25.5±1.5wt％
SiO2 31±1.5wt％
ZrO2 6.5±0.5wt％
MgO 1±0.2wt％
其中这些组分总计为按重量计99％-100％。
27.一种熔体成型生物可溶性纤维团块，其总体组成按重量百分比计为：
SiO2：62-68％
CaO：26-32％
MgO：3-7％
其他：<1％
所述纤维的长度加权算术平均直径<2μm并且包含长度大于10cm的纤维，所述团块的>45μm的渣球的渣球含量小于35wt％，并且能够通过缠结成毯状物而形成，所述毯状物具有：-
●128kg.m-3的密度；
●25mm的厚度；
●小于35wt％的>45μm的渣球的含量；
●>50kPa的拉伸强度。
28.如权利要求27所述的熔体成型生物可溶性纤维团块，其中所述团块的总体组成为：
SiO2 64-66％
CaO 27-31％
MgO 4-7％
Al2O3<0.8％。
29.一种熔体成型生物可溶性纤维团块，其总体组成按重量百分比计为：
SiO2：70-80％
CaO+MgO：18-25％
其他：<3％
所述纤维的长度加权算术平均直径<2μm并且包含长度大于10cm的纤维，所述团块的>45μm的渣球的渣球含量小于35wt％，并且能够通过缠结成毯状物而形成，所述毯状物具有：-
●128kg.m-3的密度；
●25mm的厚度；
●小于35wt％的>45μm的渣球的含量；
●>50kPa的拉伸强度
并且可通过缠结成毯状物而形成，所述毯状物在1000℃下的导热率为≤0.26W.m-1.K-1。
30.如权利要求29所述的熔体成型生物可溶性纤维团块，其中按重量百分比计所述团块的总体组成为：
SiO2 73-74.5％
CaO 22.2-26％
MgO 0.4-0.8％
Al2O3 0.9-1.4％
K2O 0.5-0.8％。
31.一种熔体成型生物可溶性纤维的毯状物，所述毯状物由如权利要求27至30中任一项所述的熔体成型生物可溶性纤维团块形成，或通过如权利要求12至26中任一项所述的方法而产生。
32.如权利要求31所述的毯状物，其密度在58至182kg.m-3范围内，其中所述毯状物的拉伸强度与密度的比率为>0.39kPa/kg.m-3。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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