JPH0393650A - 生理学的媒体中において分解可能なガラス繊維 - Google Patents

生理学的媒体中において分解可能なガラス繊維

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JPH0393650A
JPH0393650A JP2211758A JP21175890A JPH0393650A JP H0393650 A JPH0393650 A JP H0393650A JP 2211758 A JP2211758 A JP 2211758A JP 21175890 A JP21175890 A JP 21175890A JP H0393650 A JPH0393650 A JP H0393650A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガラス繊維分野に関するものである．更に正確
には、生理学的媒体と接触することにより直ちに劣化す
る組成を有するガラス繊維に関するものである． 〔従来の技術および課題〕 建築物の熱および音響絶縁は、ガラス繊維のような本質
的に無機繊維から戒る製品を用いて屡々行われた．隔離
される場所の特殊な形状の場合は、しばしば作業者が現
場でこれら製品を切断する必要を生じる．この作業は繊
維を破砕し、多分その一部を大気中に飛散させる．その
結果、時として偶然に吸入される結果となる． 吸入された繊維の毒性は示されていないが、真に無害な
製品を提案することにより使用者を安心させる必要があ
ると思われる． 本発明の目的は、生理学的媒体と接触することにより急
速に劣化する組成を有するガラス繊維を提案することで
ある． 更に本発明の目的は、遠心分離技術のような従来の技術
を用いて繊維に変えることが可能なガラス組成物を提案
することである． 内部遠心分離（　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｃｅｎｔｒｉｆｕ
ｇｉｎｇ）として知られる遠心分離技術により繊維に変
換されるガラス組成物、換言すれば遠心分離機中に入れ
られた溶融材料が周辺の小孔より漏出する技術は、使用
条件が最も制限されるものの１つである．特にそれらは
装置および特に遠心分離機の長期間運転を保証するため
に、比較的低温度で操業可能でなければならない．さら
に遠心分離機の孔を閉塞する結晶の不慮の出現の危険性
を最低にするためには、液相線のようなガラス失透温度
特性は、ガラス繊維を引き出す温度より明らかに下でな
ければならない． 〔課題を解決するための手段〕 本発明の目的は、本質的にシリカ、アルミナ、アルカリ
金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物および酸化硼素を
含む既知の組成物を変更することにより得られる．その
ような組成物を出発材料として用い、発明者等は、適当
ｌの五酸化リンを存在させると共にアルミナの比率を低
下させることまたは除くことにより、繊維形態で生理学
的媒体中において急速に劣化するガラスを得ることが可
能なことを見出した． 本発明によるガラスはまた、主な特性として、既知のガ
ラスの特性に近い特性を有している．そのため、従来の
遠心分離機を用いて繊維に変換することができる．本発
明によるガラスは、適当量のリンの存在に拘わらず通常
の炉において耐火物の過度の損耗なしに製造することが
できる．本発明によるガラス繊維は以下に記載する重量
比による成分を含み、＾１２０，が１％と同等であるか
または大きい時にＰ，０，を０．１　重量％より多く含
む組成を有する： Ｓｉｎｓ　　　　　　　５７　　〜７０　　％＾１．０
．　　　　　　　０　　〜　５　％ＣａＯ　　　　　　
　　５　　〜１０　　％Ｍ，Ｏ　　　　　　　　Ｏ　　
〜　５　％ＮａｉＯ＋Ｋ＊０　　　　１３　　〜１８　
　％Ｂｔｏｗ　　　　　　　２　　〜１２　　％Ｆ　　
　　　　　　Ｏ　〜　１１％ ｐｅａｓ　　　　　　　ｏ　　〜　４　％不純物　　　
　　　　　　く２　％ 上記組成物は純粋成分から製造することができるが、通
常種々の不純物を含む天然に存在する出発原料の混合物
を溶融することにより得られる．本発明による繊維の好
適組成物の範囲は、以下に記載する重量比による２系統
である．ＳｉＯｚ　　　５９　　〜６８　　％　　６０
　　〜６８　　％＾１ｔＯｓ　　　Ｏ　　〜３　％　　
　１　〜　５　％ＣａＯ　　　６　〜９　％　　　６　
〜　９　％ＭｇＯ　　　　２　　〜４　％　　　２　〜
　４　％Ｎａ２０　　　１４　　〜１７　　％　　１４
〜１７　　％Ｋ．０　　　０　　〜２　％　　　Ｏ　〜
　２　％Ｂｔｕ３４　　〜１１　　％　　　４　〜　１
１　　％Ｆ　　　Ｏ　〜　１１％　　　０　〜　１１％
ｐ２ｏ，　　　ｏ　　〜３　％　　　０．５〜　４　％
外部遠心分離技術（ｅｘｔｅｒｎａｌ　ｃｅｎｔｒｉｆ
ｕｇｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）により用いることが
できるように、本発明による組成物は比較的低い温度に
おいて都合良く適当な粘度を有する．これらの組成物は
１２００℃以下、できれば１１５０℃以下の温度におい
て１０００ボイズの粘度であるのが好ましい．繊維の生
産にとって他の重要な物理的特性は、温度または失透現
象、換言すればガラス中における結晶形成に関連する温
度である．この失透を起こすのに特徴づけられる温度は
次のようなものである． ・結晶の生長率が最大となる温度． ・現在液相線温度と称されている、結品の生長率がゼロ
の温度． 一般的に、１０００ボイズの粘度に対応する温度と液相
線温度との温度差が約５０℃以上であることが望ましい
． 〔実施例〕 以下に実施例を参照して、本発明の利点を説明する． 罠羞１ 繊維の生産に用いられる３種の組成物は、本発明による
組成物の劣化性試験における比較に使用するため前もっ
て試験された（表１参照）．組成物１は絶縁繊維特に内
部遠心分離技術による生産用の従来の組成物である．組
威物２は外部遠心分離技術用の通例の組成物である．組
成物３はガス状流による引き伸ばしによる生産に用いら
れている． 生産媒体中における劣化試験のため、種々のガラス組成
物は単数孔を有する実験型で織物生産方法を用いて直径
１０ミクロンに機械的に引き伸ばされた． 得られた繊維は緩衝生理学的媒体をシミュレートする溶
液に浸漬された．溶液の化学組成は次の如くである．（
ｙ／１で表示） ＮａＣｆ　　　　　　　　　６　．７８ＮＨ＜ＣＩ０．
５３５ ＮｉＨＣＯ＊　　　　　　　　２．２８８ＮａＨｚＰＯ
ｎｌｌｔ０　　　　　０．１６６（Ｎａｓシトレート）
２Ｈ．０　　　　　　０．０５９グリシン　　　　　０
．４５０ Ｈ２Ｓ０，　　　　　　　　０．０４９ＣａＣＺ２０．
０２２ この溶液を用いての劣化試験は次の条件で行われた．す
なわち、３０１１ｇの繊維は３７℃の密閉された３０ｍ
ｌの溶液中に３、１０および３２日間浸漬された．夫々
の期間の終わりに、その溶液に溶解したシリカの濃度を
測定した．濃度はＨ／ＩＩで表示される． 補足的に、加水分解に対する抵抗性も測定された．この
測定はＤＧＧ法と呼ばれる従来の方法を用いて行われた
．この方法は粒径３６０−４００μｌに粉砕したガラス
１ｏｙを１００ｉ＋ｆの沸騰水に５時間浸漬させること
にある．迅速に冷却後、溶液を枦遇し、ｒ液の一定容量
を乾燥するまで蒸発させる．得られた乾燥物質の重量に
より水に溶解したガラスの量が計算される．この量は試
験されたガラスＩ当たりのＩｇで表される．夫々の組成
物に対する劣化およびＤＧＧ測定結果を表２に示す．侵
蝕溶液中における繊維の劣化は各ガラスにより非常に変
化するものであることが判明した．これら３種の組成物
のうちガラスＮｏ．１だけが、本発明による繊維に見ら
れる組成物とあまり関係がないのに有意な劣化を示して
いる．他の２種のガラスは極くわずが侵蝕されている．
Ｘ蕪』１ユ この系統は本発明によるガラス繊維の種々な組成物に関
するものである．表３において対照されるこれらの組成
物はガラスＮｏ．４−１１に相当する．上記既知のガラ
スの内１種は比較のために用いられた（ガラスＮｏ．１
）．これらのガラスから直径１０ミクロンの繊雌が実験
第１系統の際に採用された条件と同じ条件で作られた． 生理学的媒体中におけるこれら繊維の化学抵抗性および
加水分解抵抗性（ＤＧＧ）は、上記と同じ条件下で測定
された． 繊維の劣化強度は、侵蝕溶液中に、或る繊維については
３．６および１０日間という種々の時間滞留させた場合
に溶解したシリカの濃度を定量することにより測定され
た． 測定が密閉媒体中で行われたことを強調することは重要
である．試験期間の終わりに得られた値よりも、時間と
共に劣化する比率を求めることが適当である．事実、溶
液による侵蝕はその更新で保証されないので遅くなる．
最も短い期間の終わりに測定された溶解したシリカの濃
度は、生理学的媒体中において最も良く繊維を劣化させ
る能力を示す．得られた結果を表４に示す． ガラスＮｏ．４．５．７および８は、同じ比率のＢ，０
，を含む組成物の繊維の侵蝕率について、Ｐ２０５の影
響を示す．可戒り高い比率のリンを含むガラスＮｏ．　
４および５は、比較として用いたガラスＮｏ．１よりも
、３日後には４−５倍も早く分解している．アルミナ含
有量が一定の場合、ガラスの分解率はリンの含有量に左
右される．このことはガラスＮｏ．４．７および８によ
り示される．ガラスＮｏ．　５および１０は＾ｌ２０，
含有量が同じであるが、ｐ．ｏ．の含有量が異なる．ガ
ラスＮｏ．　１０の分解率は、ガラスＮｏ．　５の分解
率よりも若干低い．しかしながら、観察される差は、Ｐ
ｉｎｓの含有量の差によって正当化される程大ではない
．ガラスＮｏ．１０における高いＢ２０３含有量が、少
なくとも部分的にＰ，０，の含有量の低下を補うように
思われる． Ｂｔｕ，ｌの影響は、Ｂ，０，の高い含有量を含むガラ
スＮｏ．　９およびｌ１により確認される．第１のＮｏ
．　９のガラスは、＾１２０，含有Ｉが可成り高いにも
拘わらず分解率が良好である．第２のＮｏ．１１のガラ
スは、Ｎｏ．１０と比較して、分解率が高いことにより
特徴づけられるが、これは、低い＾ｌ，０，含有量およ
び高いＢ，０３含有量を備えていることによるものであ
ろう． 本発明のガラス中におけるリンの存在は、生理学的媒体
中における繊維の分解率を増加させる効果が常にある．
しかしながら、単にアルミナを低下させるかまたは無く
してしまうことが、高い分解率の原因になることが判る
．このことはガラスの他の成分を供給する出発原料に起
因する不純物として含む以外アルミナを含まないガラス
Ｎｏ．　６により示される．本発明のガラス中にリンを
含むことは一般的に望ましいが、アルミナ含有量が約１
％以下の場合は必須ではない．アルミナ含有Ｉが１％以
上の場合、繊維組成物は５ｗ１化リンを０．１　　重量
％以上含むことが好ましい．アルミナが２％以上の場合
、Ｐ２０，の比率は少なくとも？．５　重量％であるこ
とが望ま■しい．本発明によるガラスの溶融炉を構戒す
る耐火物が早い損耗を防ぐために、ｐ．ｏ，の含有量は
４％以下が望ましい． 本発明の好適な組成物においては、この酸化物の比率は
約３％と同等であるか以下とし、アルミナの比率は約３
％以下に留めるのが好ましい．本発明によるガラスは、
ガラスＮＯ．１のような既知のガラスに匹敵する粘度お
よび失透特性を有している《表５および６参照）． 従って、これらのガラスは内部遠心分離と称される技術
に用いられるような在来の設備を用いて繊維に変換する
ことができるという利点がある．この技術は多くの特許
例えば米国特許第３，０２０，５８６号、第３，３０４
，１６４号、第２，９４９，６３２号または第３，５２
３，７７４号に記載されている．この技術は本質的に、
多数の孔を開けられた周辺壁を装備した遠心分離機へ溶
融ガラスを供給することにある．遠心力の作用により溶
融ガラスはこれらの孔を通過し、その後熱ガス噴出作用
の下に繊維に変換される．表 ■ 色一ユ ３．４０ ７．００ ２．９５ １５．８５ ０．７０ ４．５０ ３．４０ ７．００ ２．９５ １５．８５ ０，７０ ４，５０ ３．４０ ２．ｏ５ ７．００ ３．００ １５．５０ ０．０８ ４．２５ ２．４５ ０．１３ ７．００ ２．９０ １５．６０ ０．０７ ４．１０ ３．３０ ６．９０ ２．９０ １５．５０ ｏ．Ｂｏ ４．７０ １．００ ３，３０ ６．９０ ２，９０ １５ＪＫｌ Ｏ．６０ ４．６０ ２．００ ４．９０ ７．００ ２．９５ １３．８５ ０．７０ ９．７５ １．００ ２．１０ ７．００ ２．９５ １５．８５ ０．８ｏ ５．９０ １．００ １．１０ ６．９ｏ ２．８５ １５．９０ ０．■ １０．２０ １．１５ ３日　１９．５　　９６．３　　８３．４　１２８．３
　　ｎ．７　　７４．９　　８０．２　　７５．１　１
０５．０８　日１４９．７　１０６．９　１０４．８　
１０３．５　１０５．４　１２８．１１０日　郭．６　
１３２．７　１３２．７　１Ｂ２．６　１２４．１　１
２８．３　１１９．４　１２７．６　１４７．６表　　
５ 液相線 温度 ９１０ ８７０ ９３０ ９７０ ８２５ ８７０ 澄沁 率 （最大） ８３０ ７８０ ８２０ ８１０ ８００ ８００ ７９５ 〔発明の効果〕 このようにして得られた繊維は、多くの用途に適する優
れた品質の繊維製品を作ることができる．このように、
例えば、本発明による繊維は重合されたバインダーによ
り強化され、幾何学的に明瞭な詰物または素材のような
形態、または絶縁導管用の管状製品の形態で有利に用い
られる．本発明による繊維はまた、カード（　ｃａｒｄ
　）または金属格子（ｍｅｔａｌ　ｇｒｉｄ）に縫合さ
れた填物の形態、ビーズの形態または充填によるバルク
の形態においても用いることができる．

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）その組成が以下に記載する重量比による成分を含
    み、アルミナ重量％が１％と同等であるかまたは大きい
    時に、五酸化リンを０．１重量％より多く含むことを特
    徴とする、生物学的媒体中において分解可能なガラス繊
    維： ＳｉＯ＿２５７〜７０％ Ａｌ＿２Ｏ＿３０〜５％ ＣａＯ５〜１０％ ＭｇＯ０〜５％ Ｎａ＿２Ｏ＋Ｋ＿２Ｏ１３〜１８％ Ｂ＿２Ｏ＿３２〜１２％ Ｆ０〜１５％ Ｐ＿２Ｏ＿５０〜４％ 不純物＜２％
  2. （２）アルミナが少なくとも約２重量％の時に、五酸化
    リンを少なくとも０．５重量％含む組成物であることを
    特徴とする請求項１に記載のガラス繊維。
  3. （３）その組成が以下に記載する重量比による成分を含
    むことを特徴とする、請求項１または２に記載のガラス
    繊維： ＳｉＯ＿２５９〜６８％ Ａｌ＿２Ｏ＿３０〜３％ ＣａＯ６〜９％ ＭｇＯ２〜４％ Ｎａ＿２Ｏ１４〜１７％ Ｋ＿２Ｏ０〜２％ Ｂ＿２Ｏ＿３４〜１１％ Ｆ０〜１．５％ Ｐ＿２Ｏ＿５０〜３％
  4. （４）その組成が以下に記載する重量比による成分を含
    むことを特徴とする、請求項１または２に記載のガラス
    繊維： ＳｉＯ＿２６０〜６８％ Ａｌ＿２Ｏ＿３１〜５％ ＣａＯ６〜９％ ＭｇＯ２〜４％ Ｎａ＿２Ｏ１４〜１７％ Ｋ＿２Ｏ０〜２％ Ｂ＿２Ｏ＿３４〜１１％ Ｆ０〜１．５％ Ｐ＿２Ｏ＿５０．５〜４％
  5. （５）ガラス繊維が内部遠心分離（ｉｎｔｅｒｎａｌｃ
    ｅｎｔｒｉｆｕｇｉｎｇ）により繊維を引き出す方法に
    より得られることを特徴とする、請求項１乃至４の何れ
    か１項に規定される組成物を有するガラス繊維。
  6. （６）ガラス繊維の少なくともいくらかは請求項１乃至
    ４の何れか１項に規定する化学組成を有することを特徴
    とする、熱および／または音響絶縁材用に企画され、少
    なくともガラス繊維の一部から成る製品。
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