專利名稱：可溶于人體體液的無機(jī)硅酸鹽纖維紙及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于耐火絕熱材料及其制造法，具體涉及可溶于人體體液的無機(jī)硅酸鹽纖維紙及其制法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)陶瓷纖維(硅酸鋁耐火纖維)產(chǎn)品，其主要成分是Al2O3和SiO2(其Al2O3+SiO2一般大于94％)。該成分的陶瓷纖維在生產(chǎn)制造，以及制成其它絕熱材料使用的過程中，存在著致命缺陷因陶瓷纖維的直徑細(xì)小大多在6μm以下；加之自身性脆，容易斷裂產(chǎn)生纖維粉塵，極易被吸入人體內(nèi)，從而影響人體健康。
數(shù)十年來，世界許多科研機(jī)構(gòu)對陶瓷纖維的安全性問題進(jìn)行了大量的研究，包括對人體致癌的研究。目前已經(jīng)有一些組織或機(jī)構(gòu)把陶瓷纖維劃分為2B類(可能致癌物質(zhì))，比如國際癌癥研究中心(Intemational Agency for Research on Cancer，簡稱IARC)。他們的依據(jù)是正常人體體液PH值為7.35～7.45(中性偏堿)，而以Al2O3和SiO2為主要成分的陶瓷纖維被人體吸入后不被溶解，故對人體有害。
目前，雖然陶瓷纖維對人體致癌作用的證據(jù)尚不充分，但歐、美等一些國家已將普通硅酸鋁陶瓷纖維列入控制使用的產(chǎn)品，并要求在產(chǎn)品包裝物上加印有害產(chǎn)品的標(biāo)記。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是研制一種可溶于人體體液的無機(jī)硅酸鹽纖維紙及其制法。
該種纖維紙在人體體液中有足夠的溶解度、系可快速降解的無機(jī)硅酸鹽纖維，可以縮短無機(jī)硅酸鹽纖維在人體內(nèi)的停留時間，將無機(jī)硅酸鹽纖維對人體的損害降至最低。
本發(fā)明的技術(shù)方案是研制.一種可溶于人體體液的無機(jī)硅酸鹽纖維紙，其特征是該纖維紙主要成分的重量百分組成為可溶纖維15～30份，有機(jī)結(jié)合劑5～30份，無機(jī)結(jié)合劑40～80份。
上述的可溶纖維是可溶于人體體液的無機(jī)硅酸鹽纖維，該纖維的重量百分組成為SiO250～85％CaO 5.5～35％MgO 1～10％B2O31～2％Al2O30～1％Fe2O30～0.5％Na2O0～0.5％K2O 0～0.5％。
上述的有機(jī)結(jié)合劑是苯-丙紙品乳液、聚丙烯酰胺、淀粉和/或羧甲基纖維素；上述的無機(jī)結(jié)合劑是硫酸鋁溶液、二氧化硅溶膠和/或氧化鋁溶膠。
上述的可溶于人體體液的無機(jī)硅酸鹽纖維紙的制法，其特征是采用可溶纖維為主體材料，經(jīng)過碎漿、配漿、除渣、長網(wǎng)抄造、真空脫水、干燥、切割和卷取工序制得；(l)碎漿時，添加纖維重量10～80倍的水，采用碎漿設(shè)備進(jìn)行碎漿；(2)配漿時，按比例添加有機(jī)結(jié)合劑、無機(jī)結(jié)合劑，攪拌混勻；(3)調(diào)節(jié)PH和除渣時，漿液中添加堿性調(diào)節(jié)劑，使其PH值在8～10；(4)待棉漿比在0.2～1％時，采用長網(wǎng)抄造，濕紙在80～120℃干燥而成。
漿液中添加的的調(diào)節(jié)劑有氫氧化鈉、氫氧化鈣、氫氧化鋁等堿性氧化物；本發(fā)明所采用的結(jié)合劑是硫酸鋁溶液(20～50％)、苯-丙紙品乳液(49％)、聚丙烯聚丙烯酰胺溶液(1～10％)、二氧化硅溶膠、氧化鋁溶膠、淀粉溶液(1～8％)和/或羧甲基纖維素；淀粉溶液可用禾谷淀粉、土豆淀粉、氧化淀粉、羧化淀粉和/或陽離子淀粉配制。
本發(fā)明生產(chǎn)的可溶于人體體液的無機(jī)硅酸鹽纖維紙的技術(shù)指標(biāo)如下體積密度150～280Kg/m3有機(jī)物含量4～12％含水率1～4％使用溫度1000℃抗拉強(qiáng)度0.02～0.04MPa溶解度100～250ml/L本發(fā)明的優(yōu)點是1、在陶瓷纖維的基礎(chǔ)上，研制了以SiO2為主體的配料體系，引入了CaO、MgO、B2O3、Fe2O3、Na2O和/或K2O；同時嚴(yán)格控制了配料中Al2O3的含量；制得了可溶于PH 7.35～7.45溶液的無機(jī)硅酸鹽纖維。
2、原料易得，成本低廉，有利于本發(fā)明的推廣應(yīng)用和陶瓷纖維產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
工藝過程上述原料混合均勻后，在特制的電阻爐(或電弧爐、玻歇爐)中1500～1800℃熔融成液態(tài)，利用噴吹法或甩絲法(0.3～0.6Mpa風(fēng)壓)進(jìn)行纖維生產(chǎn)。
現(xiàn)有電阻爐設(shè)立3組電極，由于原料改變，使電阻增大，導(dǎo)電率降低，導(dǎo)致熔化困難，為此對現(xiàn)有電阻爐增加3組電極，成為6組電極，以提高原料的導(dǎo)電率。
本發(fā)明生產(chǎn)的可溶于人體體液的無機(jī)硅酸鹽纖維，柔軟而富有彈性，纖維平均直徑1～5μm，纖維長度為30～150mm，渣球含量為5～10％。
本發(fā)明所獲得纖維，在PH7.3～7.5，溫度37±0.5℃的偏堿性溶液中浸泡24h，用原子吸收光譜儀測定，其溶解度為100～250mg/L；而對比的普通陶瓷纖維溶解度為0mg/L。
二、可溶纖維紙部分主要成分的重量配比(kg)可溶纖維30份，淀粉溶液(8％)10份，聚丙烯酰胺溶液(1％)20份，硫酸鋁溶液(50％)40份。
工藝過程將稱量好可溶纖維放入打漿池，并向打漿池內(nèi)注入纖維重量80倍的水，進(jìn)行打漿；待漿液中的纖維直徑在2～10mm時停止打漿，然后將漿液放入配漿池加入稱量好的淀粉溶液、聚丙烯酰胺溶液和硫酸鋁溶液進(jìn)行配漿；配漿后的棉漿比為1％，添加適量氫氧化鈉使PH值為9～10。然后進(jìn)抄紙，抄紙后紙坯經(jīng)過溫度110～120℃的干燥爐進(jìn)行干燥。
經(jīng)過上述工藝生產(chǎn)的可溶纖維紙的實測質(zhì)量指標(biāo)為體積密度280Kg/m3，有機(jī)物含量為12％，含水率為4％，抗拉強(qiáng)度為0.04Mpa，溶解度為100～250ml/L，使用溫度1000℃。
實施例2一、可溶纖維部分重量配比(kg)SiO270份，CaO 26份，MgO 1份，B2O31份，Al2O31份，F(xiàn)e2O30.5份，Na2O 0.5份；工藝過程1800～2000℃熔融；0.3～0.6Mpa風(fēng)壓；直徑5～10μm；長度90～250mm；渣球含量5～10％；溶解度100～250mg/L。
二、可溶纖維紙部分主要成分的重量配比(kg)可溶纖維15份，淀粉溶液(1％)5份，二氧化硅溶膠和/或氧化鋁溶膠80份。
工藝過程將稱量好可溶纖維放入打漿池，并向打漿池內(nèi)注入纖維重量40倍的水，進(jìn)行打漿；待漿液中的纖維直徑在2～10mm時停止打漿，然后將漿液放入配漿池加入稱量好的淀粉溶液、二氧化硅溶膠和/或氧化鋁溶膠進(jìn)行配漿；配漿后的棉漿比為0.2％，添加適量氫氧化鋁使PH值為8～9。然后進(jìn)抄紙，抄紙后紙坯經(jīng)過溫度80～100℃的干燥爐進(jìn)行干燥。
經(jīng)過上述工藝生產(chǎn)的可溶纖維紙的實測質(zhì)量指標(biāo)為體積密度150Kg/m3，有機(jī)物含量為4％，含水率為1％，抗拉強(qiáng)度為0.02Mpa，溶解度為100～250ml/L，使用溫度1000℃，其余同例1。
實施例3可溶纖維部分重量配比(kg)SiO260份，CaO 26.5份，MgO 10份，B2O32份，F(xiàn)e2O30.5份，Na2O 0.5份，K2O 0.5份；1800～2000℃熔融；0.3～0.6Mpa風(fēng)壓；直徑1～6μm；長度100～250mm；渣球含量5～8％；溶解度190～250mg/L；其余同例1。
可溶纖維紙部分的主要成分重量配比(kg)可溶纖維30份，淀粉和/或羧甲基纖維素10份，硫酸鋁溶液(20～50％)30份，二氧化硅溶膠和/或氧化鋁溶膠30份。
工藝過程將稱量好可溶纖維放入打漿池，并向打漿池內(nèi)注入纖維重量10倍的水，進(jìn)行打漿；待漿液中的纖維直徑在2～10mm時停止打漿，然后將漿液放入配漿池加入稱量好的淀粉和/或羧甲基纖維素溶液、二氧化硅溶膠和/或氧化鋁溶膠、硫酸鋁溶液，進(jìn)行配漿；配漿后的棉漿比為0.3％，添加適量氫氧化鈣使PH值為8～9。然后進(jìn)抄紙，抄紙后紙坯經(jīng)過溫度90～100℃的干燥爐進(jìn)行干燥。
經(jīng)過上述工藝生產(chǎn)的可溶纖維紙的實測質(zhì)量指標(biāo)為體積密度210Kg/m3，有機(jī)物含量為6％，含水率為2％，抗拉強(qiáng)度為0.03Mpa，溶解度為100～250ml/L，使用溫度1000℃，其余同例1。
實施例4可溶纖維部分重量配比(kg)SiO250.5份，CaO 35份，MgO 10份，B2O32份，Al2O31份，F(xiàn)e2O30.5份，Na2O 0.5份，K2O 0.5份；1800～2000℃熔融；0.3～0.6Mpa風(fēng)壓；直徑6～10μm；長度150～250mm；渣球含量5～14％；溶解度180～250mg/L；其余同例一。
可溶纖維紙部分的主要成分重量配比(kg)可溶纖維25份，苯-丙紙品乳液(49％)30份，硫酸鋁溶液(20～50％)30份，二氧化硅溶膠和/或氧化鋁溶膠15份。
打漿用纖維重量30倍的水；然后加入結(jié)合劑進(jìn)行配漿；配漿后的棉漿比為0.8％，添加適量氫氧化鈉使PH值為9～10。抄紙后紙坯經(jīng)過100～120℃干燥。
可溶纖維紙的質(zhì)量指標(biāo)為體積密度260Kg/m3，有機(jī)物含量為8％，含水率為3％，抗拉強(qiáng)度為0.03Mpa，溶解度為100～250ml/L，使用溫度1000℃，其余同例2。
實施例5可溶纖維重量配比(kg)SiO250.5份，CaO 35份，MgO 10份，B2O32份，F(xiàn)e2O30.5份，K2O 0.5份；1800～2000℃熔融；0.3～0.6Mpa風(fēng)壓；直徑2～5μm；長度30～200mm；渣球含量5～15％；溶解度100～200mg/L。
可溶纖維30份，苯-丙紙品乳液(49％)30份，硫酸鋁溶液(20～50％)30份，二氧化硅溶膠和/或氧化鋁溶膠10份。
打漿用纖維重量20倍的水；加入結(jié)合劑進(jìn)行配漿；配漿后的棉漿比為0.4％，添加氫氧化鋁使PH值為9～10。抄紙后紙坯經(jīng)過100～120℃干燥。
可溶纖維紙的質(zhì)量指標(biāo)為體積密度270Kg/m3，有機(jī)物含量為10％，含水率為2.5％，抗拉強(qiáng)度為0.025Mpa，溶解度為100～250ml/L，使用溫度1000℃，其余同例1。
實施例6可溶纖維重量配比(kg)SiO254.5份，CaO 35份，MgO 8份，B2O32份，Na2O0.5份；1500～1900℃熔融；0.3～0.6Mpa風(fēng)壓；直徑2～5μm；長度90～250mm；渣球含量5～13％；溶解度100～200mg/L。
可溶纖維15份，淀粉和/或羧甲基纖維素15份，硫酸鋁溶液(20～50％)55份，二氧化硅溶膠和/或氧化鋁溶膠15份。
打漿用纖維重量10倍的水；加入結(jié)合劑進(jìn)行配漿；棉漿比為0.3％，PH值為9～10。抄紙后紙坯經(jīng)過100～120℃干燥。
可溶纖維紙的質(zhì)量指標(biāo)為體積密度270Kg/m3，有機(jī)物含量為8％，含水率為3.5％，抗拉強(qiáng)度為0.035Mpa，溶解度為100～250ml/L，使用溫度1000℃，其余同例3。
實施例7可溶纖維部分重量配比(kg下同)SiO258份，CaO 35份，MgO 5份，B2O31份，F(xiàn)e2O30.5份，K2O 0.5份；1800～2000℃熔融；0.3～0.6Mpa風(fēng)壓；直徑4～7μm；長度70～250mm；渣球含量5～8％；溶解度200～250mg/L。
可溶纖維25份，淀粉和/或羧甲基纖維素25份，硫酸鋁溶液(20％)40份，二氧化硅溶膠和/或氧化鋁溶膠10份。
打漿用纖維重量30倍的水；加入結(jié)合劑進(jìn)行配漿；棉漿比為0.9％，PH值為9～10。抄紙后紙坯經(jīng)過110～120℃干燥。
可溶纖維紙的質(zhì)量為體積密度265Kg/m3，有機(jī)物含量為7％，含水率為3.5％，抗拉強(qiáng)度為0.04Mpa，溶解度為100～250ml/L，使用溫度1000℃，其余同例一。
實施例8可溶纖維重量配比SiO253.5份，CaO 34份，MgO 10份，B2O31份，Al2O30.4份，F(xiàn)e2O30.5份，Na2O 0.2份，K2O 0.4份；1800～2000℃熔融；0.3～0.6Mpa風(fēng)壓；直徑4～8μm；長度30～200mm；渣球含量5～10％；溶解度200～250mg/L。
可溶纖維30份，淀粉和/或羧甲基纖維素5份，硫酸鋁溶液(50％)40份，二氧化硅溶膠和/或氧化鋁溶膠25份。
打漿用纖維重量20倍的水；加入結(jié)合劑進(jìn)行配漿；棉漿比為0.8％，PH值為9～10。抄紙后紙坯經(jīng)過110～120℃干燥。
可溶纖維紙的質(zhì)量體積密度269Kg/m3，有機(jī)物含量為7.5％，含水率為3.5％，抗拉強(qiáng)度為0.04Mpa，溶解度為100～250ml/L，使用溫度1000℃，其余同例1。
實施例9可溶纖維重量配比SiO270份，CaO 26份，MgO 1份，B2O32份，Al2O30.3份，F(xiàn)e2O30.3份，Na2O 0.4份；1900～2000℃熔融；0.3～0.6Mpa風(fēng)壓；直徑6～10μm；長度150～250mm；渣球含量5～12％；溶解度150～250mg/L。
可溶纖維15份，淀粉和/或羧甲基纖維素20份，硫酸鋁溶液(20％)40份，二氧化硅溶膠和/或氧化鋁溶膠25份。打漿用纖維重量20倍的水；加入結(jié)合劑進(jìn)行配漿；棉漿比為0.75％，PH值為9～10。抄紙后紙坯經(jīng)過110～120℃干燥?？扇芾w維紙的質(zhì)量體積密度269Kg/m3，有機(jī)物含量為7.5％，含水率為3.5％，抗拉強(qiáng)度為0.04Mpa，溶解度為100～250ml/L，使用溫度1000℃，其余同例2。
實施例10可溶纖維部分重量配比SiO280份，CaO 12份，MgO 5份，B2O32份，F(xiàn)e2O30.5份，K2O 0.5份；1900～2000℃熔融；0.3～0.6Mpa風(fēng)壓；直徑3～6μm；長度100～250mm；渣球含量5～14％；溶解度100～240mg/L。
可溶纖維25份，淀粉和/或羧甲基纖維素10份，硫酸鋁溶液(20％)40份，二氧化硅溶膠和/或氧化鋁溶膠25份。打漿用纖維重量40倍的水；加入結(jié)合劑進(jìn)行配漿；棉漿比為0.65％，PH值為9～10。抄紙后紙坯經(jīng)過110～120℃干燥?？扇芾w維紙的質(zhì)量體積密度249Kg/m3，有機(jī)物含量為7％，含水率為3.2％，抗拉強(qiáng)度為0.04Mpa，溶解度為100～250ml/L使用溫度1000℃，其余同例2。
實施例11可溶纖維部分重量配比SiO280份，CaO 12份，MgO 5份，B2O32份，F(xiàn)e2O30.5份，K2O 0.5份；1900～2000℃熔融；0.3～0.6Mpa風(fēng)壓；直徑3～6μm；長度100～250mm；渣球含量5～14％；溶解度100～240mg/L。
可溶纖維30份，淀粉和/或羧甲基纖維素10份，硫酸鋁溶液(20％)50份，二氧化硅溶膠和/或氧化鋁溶膠10份。打漿用纖維重量40倍的水；加入結(jié)合劑進(jìn)行配漿；棉漿比為0.2％，PH值為9～10。抄紙后紙坯經(jīng)過110～120℃干燥?？扇芾w維紙的質(zhì)量體積密度150Kg/m3，有機(jī)物含量為10.5％，含水率為1.5％，抗拉強(qiáng)度為0.04Mpa，溶解度為100～250ml/L，使用溫度1000℃，其余同例1。
實施例12可溶纖維部分重量配比SiO285份，CaO 6份，MgO 5份，B2O32份，Al2O31份，F(xiàn)e2O30.5份，Na2O 0.5份；1500～1900℃熔融；0.3～0.6Mpa風(fēng)壓；直徑4～8μm；長120～250mm；渣球含量5～8％；溶解度100～200mg/L。
可溶纖維15份，淀粉和/或羧甲基纖維素20份，硫酸鋁溶液(50％)25份，二氧化硅溶膠和/或氧化鋁溶膠40份。打漿用纖維重量40倍的水；加入結(jié)合劑進(jìn)行配漿；棉漿比為0.55％，PH值為9～10。抄紙后紙坯經(jīng)過100～110℃干燥。可溶纖維紙的質(zhì)量體積密度150Kg/m3，有機(jī)物含量為4.5％，含水率為2.5％，抗拉強(qiáng)度為0.02Mpa，溶解度為100～250ml/L，使用溫度1000℃，其余同例1。
實施例13可溶纖維部分重量配比SiO285份，CaO 7份，MgO 5份，B2O32份，Al2O30.5份，K2O 0.5份；1700～2000℃熔融；0.3～0.6Mpa風(fēng)壓；直徑5～10μm；長度80～250mm；渣球含量5～10％；溶解度200～250mg/L。
可溶纖維30份，淀粉和/或羧甲基纖維素5份，硫酸鋁溶液(50％)25份，二氧化硅溶膠和/或氧化鋁溶膠40份。打漿用纖維重量60倍的水；加入結(jié)合劑進(jìn)行配漿；棉漿比為0.85％，PH值為8～9。抄紙后紙坯經(jīng)過100～110℃干燥?？扇芾w維紙的質(zhì)量體積密度190Kg/m3，有機(jī)物含量為4％，含水率為1.5％，抗拉強(qiáng)度為0.02Mpa，溶解度為100～250ml/L，使用溫度1000℃，其余同例1實施例14可溶纖維部分重量配比SiO251.5份，CaO 35份，MgO 10份，B2O32份，Al2O30.5份，F(xiàn)e2O30.5份，K2O 0.5份；1500～1900℃熔融；0.3～0.6Mpa風(fēng)壓；直徑1～5μm；長度130～250mm；渣球含量5～15％；溶解度200～250mg/L。
可溶纖維25份，淀粉和/或羧甲基纖維素20份，硫酸鋁溶液(50％)25份，二氧化硅溶膠和/或氧化鋁溶膠30份。打漿用纖維重量40倍的水；加入結(jié)合劑進(jìn)行配漿；棉漿比為0.65％，PH值為9～10。抄紙后紙坯經(jīng)過110～120℃干燥?？扇芾w維紙的質(zhì)量體積密度190Kg/m3，有機(jī)物含量為5.5％，含水率為3.5％，抗拉強(qiáng)度為0.025Mpa，溶解度為100～250ml/L，使用溫度1000℃，其余同例2。
實施例15可溶纖維部分重量配比SiO282.5份，CaO 9份，MgO 5份，B2O32份，F(xiàn)e2O30.5份，Na2O 0.5份，K2O 0.5份；1700～2000℃熔融；0.3～0.6Mpa風(fēng)壓；直徑5～10μm；長度150～250mm；渣球含量5～15％；溶解度150～250mg/L。
可溶纖維15份，淀粉和/或羧甲基纖維素30份，硫酸鋁溶液(50％)25份，二氧化硅溶膠和/或氧化鋁溶膠40份。打漿用纖維重量10倍的水；加入結(jié)合劑進(jìn)行配漿；棉漿比為1％，PH值為9～10。紙坯100～110℃干燥。
可溶纖維紙的質(zhì)量體積密度250Kg/m3，有機(jī)物含量為10.5％，含水率為1.5％，抗拉強(qiáng)度為0.025Mpa，溶解度為100～250ml/L，使用溫度1000℃，其余同例1。
權(quán)利要求
1.一種可溶于人體體液的無機(jī)硅酸鹽纖維紙，其特征是該纖維紙主要成分的重量百分組成為可溶纖維 15～30份，有機(jī)結(jié)合劑 5～30份，無機(jī)結(jié)合劑 40～80份。
2.按照權(quán)利要求1所述的可溶于人體體液的無機(jī)硅酸鹽纖維紙，其特征是所述的可溶纖維是可溶于人體體液的無機(jī)硅酸鹽纖維，該纖維的重量百分組成為SiO250～85％CaO 5.5～35％MgO 1～10％B2O31～2％Al2O30～1％Fe2O30～0.5％Na2O 0～0.5％K2O0～0.5％。
3.按照權(quán)利要求1所述的可溶于人體體液的無機(jī)硅酸鹽纖維紙，其特征是所述的有機(jī)結(jié)合劑是苯-丙紙品乳液、聚丙烯酰胺、淀粉和/或羧甲基纖維素。
4.按照權(quán)利要求1所述的可溶于人體體液的無機(jī)硅酸鹽纖維紙，其特征是所述的無機(jī)結(jié)合劑是硫酸鋁溶液、二氧化硅溶膠和/或氧化鋁溶膠。
5.按照權(quán)利要求1所述的可溶于人體體液的無機(jī)硅酸鹽纖維紙的制法，其特征是采用可溶纖維為主體材料，經(jīng)過碎漿、配漿、除渣、長網(wǎng)抄造、真空脫水、干燥、切割和卷取工序制得；(1)碎漿時，添加纖維重量10～80倍的水，采用碎漿設(shè)備進(jìn)行碎漿；(2)配漿時，按比例添加有機(jī)結(jié)合劑、無機(jī)結(jié)合劑，攪拌混勻；(3)調(diào)節(jié)PH和除渣時，漿液中添加堿性調(diào)節(jié)劑，使其PH值在8～10；(4)待棉漿比在0.2～1％時，采用長網(wǎng)抄造，紙坯在80～120℃干燥而成。
全文摘要
可溶于人體體液的無機(jī)硅酸鹽纖維紙及其制法，其特征是該纖維紙主要成分的重量百分組成為可溶纖維15～30份，有機(jī)結(jié)合劑5～30份，無機(jī)結(jié)合劑40～80份。其制法是采用可溶纖維為主體材料，經(jīng)過碎漿、配漿、除渣、長網(wǎng)抄造、真空脫水、干燥、切割和卷取工序制得在陶瓷纖維的基礎(chǔ)上，研制了以SiO
文檔編號D21H13/38GK1544753SQ200310105698
公開日2004年11月10日 申請日期2003年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月24日
發(fā)明者鹿成洪, 鹿成會, 王旭波, 劉敦寶, 李京友 申請人:山東魯陽股份有限公司