由玻璃纤维废料制备产品的方法技术

本发明专利技术提供通过一种低成本的加工过程将大量的玻璃纤维废料转变成有用的陶瓷产品的方法。所述方法包括将玻璃纤维废料减小至玻璃粉末；将玻璃粉末与添加剂混合形成一种玻璃－添加剂混合物；对玻璃－添加剂混合物颗粒化处理，使之成为颗粒状粒子；将颗粒状粒子成型为陶瓷制品生坯；以及将该陶瓷制品生坯加热成为陶瓷产品。该处理过程中可以包含水和粘土。仅仅需要一个烧结步骤，而且，其峰值烧结温度低，为约７００－１０００℃。与粘土基传统陶瓷的制造相比，所述方法节省能源和天然资源。由本发明专利技术可以制备高质量的不可渗透的陶瓷产品。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

Process for preparing a product from glass fiber waste

The present invention provides a process for converting large amounts of glass fiber waste into useful ceramic products through a low-cost process. The method includes reducing the fiber glass waste into glass powder; mixing glass powder and additives to form a mixture of glass additives; glass additive mixture granulation processing, making granular particles; forming the granulated particles into a ceramic green body; and the heating becomes green ceramic products ceramic products. The treatment can include water and clay. Just need a sintering step, and the peak value of low sintering temperature, about C grams. Compared with the manufacture of clay based traditional ceramics, the method saves energy and natural resources. The high quality impermeable ceramic product can be prepared by the invention.

【技术实现步骤摘要】
相关申请的相互参照我要求2001年6月28日提交的美国临时申请60/301,959的权益。
技术介绍
本专利技术涉及由玻璃纤维废料制备的陶瓷产品；由玻璃纤维废料制备陶瓷产品的粉料配合料配方；以及由玻璃纤维废料制备陶瓷产品的方法。能够由本专利技术制备的陶瓷产品的实例有瓦和砖，但是也可以制造其它陶瓷产品。本专利技术涉及两个当前面临的问题陶瓷工业的能源消耗需要降低；以及需要新技术来将玻璃纤维废料重新加工成有用的产品。陶瓷工业尤其在烧结期间会消耗大量的能源。要求烧结温度高于1200℃(2200)，以便将典型陶瓷原料烧结成致密产品。改变原料配方可导致烧结温度降低，但是，由于所使用的原料类型，这种改善很有限。大多数的传统陶瓷产品如瓦和砖，主要由粘土基原料构成，这类原料本身就要求高的烧结温度。其它的陶瓷制造步骤，例如干燥过程，其耗能也很高。耗能成本构成整个制造成本的主要部分，因此，降低能耗的新方法对于陶瓷工业意义重大。玻璃纤维工业产生大量的玻璃纤维废料，这些废料目前从经济角度看还不能再利用，因此只能掩埋处理。玻璃纤维废料在纤维成型期间产生，而且也在纤维产品制造期间产生。玻璃纤维废料可能通过重新熔化形成新的玻璃纤维来加以再利用。但是，玻璃纤维废料一般不进行重新熔化，原因是在成型过程中，源自于废料的杂质在纤维中的含量高得无法接受，会导致纤维断裂。重复利用的玻璃(指的是碎玻璃)在多种玻璃产品的制造中通常作为原料的20-35％加以利用。碎玻璃在一些玻璃纤维的制造中也使用，但是其主要来源于容器和平板玻璃。两种主要的玻璃纤维是用于绝缘产品的玻璃棉和用于纺织产品的连续纤维。玻璃棉通过对玻璃熔体快速纺丝，使其通过旋转柱状容器中的孔制备而成。连续玻璃纤维通过将玻璃熔体拉过贵重金属坩埚制备而成。这两种方法中，纤维被空气或者蒸汽送风机快速冷却。然后，进行称作上浆的有机化学处理，以便最大程度地减轻纤维与纤维在加工过程中的磨损，并且提供特殊产品应用所必需的涂层。在加工过程中，会周期性出现产生废料的各种故障，例如纤维断裂。纤维上的上浆涂层阻碍废料作为碎玻璃马上重新使用，因为浆料会在熔体中形成不可接受数量的残存碳。可以在熔化之前，采用附加的处理步骤来除掉浆料，但是，与使用成批的原料相比，该附加处理不经济。研究进一步表明甚至当除掉所述浆料时，还会存在其它的污染物，这些污染物在成型期间会造成纤维的断裂率很高。由于存在这些问题，大量的玻璃纤维废料目前挖坑掩埋处理。需要新技术来将这种工业废料重新加工成有用的产品。本专利技术中废玻璃指的是任何被废弃的工业玻璃纤维或者使用后的玻璃纤维。任何形式的玻璃纤维，例如用于纺织产品的连续纤维和用于绝缘产品的玻璃棉都可以使用。此外，在本专利技术中也可以使用产生于玻璃纤维熔化过程的任何其它形式的废玻璃，例如排放掉的玻璃。玻璃纤维废料可以由玻璃纤维制造厂获得，但是也可以使用其它的玻璃纤维来源。针对众多的应用场合，存在各种玻璃纤维组合物。玻璃纤维组合物的软化温度典型地约为650至约800℃。这一独特的软化特性使得由玻璃纤维的细小粉末制成的制品可以通过在比烧结陶瓷产品通常要求的温度低得多的温度下，进行粘相烧结加以致密化。本专利技术利用玻璃纤维的低温致密化特性，通过节省能源和降低设备以及维护费用，来降低制造成本。本专利技术是新颖的，原因是能够低成本由最高达100％的玻璃纤维废料制备出高质量的陶瓷产品。与传统陶瓷加工方法相比，本专利技术节省能源和天然资源。能够获得一种存在少量孔隙的不可渗透的陶瓷显微结构。不可渗透指的是陶瓷产品具有低于0.5％的极低水吸附量。存在少量孔隙的不可渗透的陶瓷显微结构对于获得高质量的性能很关键。通过本专利技术可以制备出具有各种颜色和类似上釉的平滑有光泽的表面的陶瓷产品。还可以通过添加填料和/或通过玻璃的部分晶化来调整表面纹理和其它烧结性能。以前，已发展了各种方法来由废玻璃生产陶瓷产品。美国专利6,340,650回顾了以前方法中存在的处理问题，并且提出了通过在处理过程中避免使用水和粘土来消除这些问题的方法。存在几种玻璃纤维组合物。这些组合物与容器和平板玻璃相比，由于玻璃纤维的表面积大，不易与水发生化学反应。与容器和平板玻璃相比，玻璃纤维与水反应的敏感性较小，使得处理玻璃纤维时的灵活性更大。此外，某些玻璃纤维组合物，例如E-玻璃的软化温度比容器和平板玻璃组合物的软化温度高。软化温度较高允许在粉料配合料配方中存在烧结期间会产生挥发性物质的粘土和其他陶瓷原料，而不会对致密化性能产生不利影响。本专利技术提供了一种由玻璃纤维废料制造陶瓷产品的方法，该方法中，可以在烧结期间添加水和粘土。另外，出人意料地，与使用容器或平板玻璃相比，使用玻璃纤维具有其它几种重要优点。这是因为在组成和污染物上存在差异，尤其是因为玻璃形式的不同(纤维与块状玻璃)。将容器或平板玻璃加工成细小粉末包括两个或三个需耗费大量能源的破碎和研磨步骤。玻璃纤维的直径典型地为3-100微米，因此，为了制备细小粉末，仅仅需要将其一个尺寸破断。与粉碎容器和平板玻璃相比，玻璃纤维的切碎和研磨简单得多，而且耗能较少。工业上的玻璃纤维废料与使用后的容器玻璃相比，其组成非常均匀，而且污染物少得多。这样可以对生产的陶瓷产品的颜色和其它性能进行更好地控制。此外，与容器和平板玻璃相比，玻璃纤维组合物的热膨胀系数低得多，因此，能够改善抗热震性能。与目前的工艺实践相比，本专利技术具有各种环境方面的优点。本方法将玻璃纤维完全转变成致密的陶瓷产品，因此，消除了将来在处理和废弃纤维时存在的环境问题。通过使用重复利用的玻璃作原料，不需要进行传统原料的采矿、加工和运输。与传统粘土瓦的生产方法相比，特别是与玻璃熔化法生产瓦的方法相比，本专利技术所需要的能源显著降低。这主要是因为与粘土瓦的1200℃，和熔体瓦的＞1500℃的烧结温度相比，本专利技术的烧结温度显著降低，仅为700-1000℃。专利技术简述本专利技术提供通过一种低成本的加工方法将大量的玻璃纤维废料转变成有用的陶瓷产品的方法。所述方法包括将玻璃纤维废料减小至玻璃粉末；将玻璃粉末与添加剂混合形成一种玻璃-添加剂混合物；对玻璃-添加剂混合物颗粒化处理，使之成为颗粒状粒子；将颗粒状粒子成型为陶瓷制品生坯；以及将该陶瓷制品生坯加热成为陶瓷产品。该处理方法中可以包含水和粘土。仅仅需要一个烧结步骤，且其峰值烧结温度低，为约700-1000℃。与粘土基传统陶瓷的制造相比，所述方法节省能源和天然资源。由本专利技术可以制备高质量的不可渗透的陶瓷产品。专利技术详述本专利技术的粉料配合料配方包括70-100％玻璃纤维废料、0-20％填料和0-10％有机粘结剂。优选的粉料配合料配方包括84-100％废玻璃、0-10％填料和0-6％有机粘结剂。所有的百分数均为重量百分数。还应该了解的是可以在粉料配合料配方中添加其它常规的陶瓷处理添加剂，例如润湿剂、表面活性剂、抗絮凝剂、促凝剂、絮凝剂、增塑剂、抗发泡剂、润滑剂、防腐剂等，以便在不改变本专利技术的范围的前提下，进一步优化本处理方法。有机粘结剂以及其它有机添加剂(如果存在)在烧结期间将会烧光，因此不会成为最终产品的一部分。玻璃纤维废料和填料均是烧结之后仍保留的无机组合物，并且构成最终产品的组成。结果，初始的粉料配合料配方(前面给出)在烧结期间转变成含有80-100％玻璃纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由玻璃纤维废料制备陶瓷产品的方法，所述的方法包括：将玻璃纤维废料减小至玻璃粉末；将玻璃粉末与添加剂混合形成一种玻璃－添加剂混合物；对玻璃－添加剂混合物颗粒化处理，使之成为颗粒状粒子；将颗粒状粒子成型为陶瓷 制品生坯；以及将该陶瓷制品生坯加热成为陶瓷产品。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔J豪恩，
申请(专利权)人：迈克尔J豪恩，
类型：发明
国别省市：US[美国]