由未加工矿物材料制造制造技术

本发明专利技术涉及制造具有目标组成的

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】由未加工矿物材料制造E玻璃纤维的方法
[0001]本专利技术涉及熔融原材料混合物的领域，特别是用于制造玻璃纤维，特别是
E
玻璃纤维
。E
‑
玻璃丝不仅用于纺织工业，还用于复合元件的增强
。
[0002]其即使在低厚度下也优异的电绝缘性质，与其机械强度和其在不同温度下的行为相结合，是
E
玻璃丝最初应用的基础
。
[0003]E
玻璃纤维因此具有低热导率
。
该纤维可承受大于
600℃
的温度并且不可燃
。
此外，其具有优异的耐化学性
。E
‑
玻璃纤维产品耐受油
、
溶剂和大多数化学试剂
。
此外，它们不腐烂
。E
玻璃丝还对温度和相对湿度的变化不敏感，并且其膨胀系数不是非常高
。
[0004]基于
E
玻璃纤维的产品还特别耐磨损和振动，并具有优异的柔性
。
玻璃丝具有比钢更高的比强度
(
拉伸强度
/
堆积密度
)。
这种性质使得如今能够开发增强高性能复合材料的玻璃丝
。
[0005]通常，
E
玻璃通过熔融包含二氧化硅
、
石灰
、
高岭土
、
硼源
(
如硼砂或硼酸
)
和任选白云石的原材料的熔体获得，仔细选择基础组分以提供生产兼具柔性和对机械牵引
、
热
、
化学试剂和电位的鲁棒性的纤维的玻璃组合物
。
为了获得最佳性质，至关重要的是尽可能限制最终获得的
E
玻璃的组成中的
MgO
和碱金属氧化物
Na2O
和
K2O
或甚至氧化铁
Fe2O3的含量
。
通常，将硼氧化物，如硼砂或硼酸添加到二氧化硅
、
石灰
、
氧化铝或氧化铝源中，而不加入任何碱金属氧化物，以获得
E
玻璃
。
将这种组合物加热直至其熔融
。
在
1400℃
下该液体被认为是均匀的，但只有在
1500℃
下，最后的气泡和杂质才从玻璃中消失
。
熔融物料通常在炉的出口是完全透明的
。
这种物料通过模头
(
穿有数百个孔的铂合金板
)
以生产玻璃丝
。
然后将这种丝上浆，卷绕，然后干燥
。
[0006]通常公认的是，上文提到的原材料的选择对于获得良好玻璃品质是必要的，特别是在其纤维拉制后
。
在被认为至关重要的性质中，可以特别提到熔体的产率
(
生产的玻璃量与装载的原材料量之间的比率
)、
澄清
(refining)
的品质
(
其体现为玻璃中的残余气泡的最小数量
)、
玻璃的均匀性
(
特别是
SiO2的均匀性
)
以及未熔化材料的数量
。
[0007]能量消耗
(
熔融原材料混合物所需的能量
)
也是要考虑的要素
。
[0008]为了满足上述要求，玻璃通常通过熔融包含二氧化硅和至少一种石灰石
(
碳酸钙
)
形式的碱土金属
(
以赋予玻璃耐水解性
)
的原材料制备
。
氧化铝载体
(
如高岭土
)
和硼载体
(
例如硼砂或硼酸
)
是现有熔体的组合物的另外两个主要成分
。
[0009]通常用作最常见硼源的原材料包括如申请
EP1886978A1
中所述的硼酸或硼砂
。
但是，为了保持低电导率，含有高比例钠的硼砂的使用受到限制，而被归类为
CMR
产品的硼酸的使用在工业规模使用中带来安全问题
。
使用替代性的硼源，特别是借助天然矿物源替代至少一部分硼砂或硼酸也是本专利技术的目的之一
。
[0010]在熔融过程中，
(
一种或多种
)
碳酸盐释放二氧化碳，其气泡有助于熔融物料的混合
。
玻璃中的气泡消除也可能需要加入澄清剂，如硫酸钠或硫酸钙，由其释放硫氧化物以将二氧化碳和水的残余气泡带向玻璃表面
。
在制造用于获得纤维
E
的玻璃的常规方法中，仅归因于原材料的
CO2排放
(
不包括由加热和升温直至熔融产生的排放
)
通常为所用原材料的总质量的大约
15
至
20
％
。
二氧化碳是一种温室气体，并且出于环境原因，希望开发生成尽可能
最少
CO2的玻璃制造工艺，同时得到品质良好且成本可接受的玻璃
。
[0011]因此除了在原材料熔体的熔融方法的过程中直接释放
CO2之外，重要的是整体上考虑
E
玻璃制造方法，以将其它因素，如原材料的运输或甚至提供所述原材料以供用于玻璃制造方法的能量成本考虑在内
。
在这样的目标下，使用未加工矿物原材料代替目前使用的脱除其杂质的材料具有有助于减少
CO2排放的优点，因为除了熔融步骤外没有其它加工能量进入所述制造的总体平衡
。
[0012]总之，为了降低能量成本和优化
CO2平衡，重要的是除了熔融原材料浴的最后步骤外，还将导致玻璃形成和原材料制备的所有步骤考虑在内
。
[0013]本专利技术的目的是通过提出制造
E
‑
玻璃的方法以助于解决这样的技术问题，其基于导致玻璃纤维形成的所有步骤来有效减少
CO2排放，并优化浴熔融前的材料转化步骤
。
[0014]更具体地，本专利技术涉及制造具有目标组成的
E
玻璃纤维的方法，其包括熔融构成熔体的原材料混合物，所述目标组成满足以下标准，以重量百分比计：
[0015]‑
SiO2:
在
45
至
60
％之间，优选在
50
至
60
％之间，
[0016]‑
CaO:
在
20
至
35
％之间，优选在
20
至
30
％之间，
[0017]‑
Al2O3:
在
10
至
20
％之间，优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
制造具有目标组成的
E
玻璃纤维的方法，其包括熔融构成熔体的原材料混合物，所述目标组成满足以下标准，以重量百分比计：
SiO2:
在
45
至
60
％之间，优选在
50
至
60
％之间，
CaO:
在
20
至
35
％之间，优选在
20
至
30
％之间，
Al2O3:
在
10
至
20
％之间，优选在
12
至
18
％之间
B2O3:
在3至
10
％之间，优选在4至8％之间
MgO:
小于2％，优选在0至1％之间
K2O+Na2O:
小于2％，优选在0至1％之间氧化铁
:
小于
0.5
％，其它
(
一种或多种
)
氧化物
:
总共在0至3％之间，余量由不可避免的杂质组成，所述方法的特征在于其包括以下步骤：
a)
从至少以下材料中选择所述熔体的原材料：
‑
硅源，其特别选自二氧化硅
、E
玻璃碎料或再循环矿物纤维或其混合物，
‑
硼源，其优选选自硼砂或硼钙氧化物，特别是硬硼钙石，或硼钠钙氧化物，特别是硼钠钙石和
/
或八面硼砂和
/
或四水硼砂，
‑
至少一种钙源，其选自钙与选自
Si、Al
的至少一种元素的混合氧化物，特别是硅酸钙和
/
或铝钙硅酸盐，优选铝钙硅酸盐，
‑
任选地，铝源，如高岭土
、
任选水合氧化铝或叶蜡石，
‑
任选地，石灰石
CaCO3或氢氧化钙
Ca(OH)2或生石灰
CaO
，所述一种或多种钙源是天然矿物材料，即源自天然地质环境的未加工矿物材料，
b)
测定所述
(
一种或多种
)
天然钙源的组成，
c)
基于根据
b)
点测定的所述
(
一种或多种
)
组成，确定获得具有所述目标组成的玻璃所必需的所述原材料的量，
d)
根据所述量混合所述材料，
e)
将所述混合物熔融和纤维化并在能够获得所述玻璃纤维的条件下冷却
。2.
根据前一权利要求的方法，其中钙源是天然矿物硅酸钙，其包含，以重量百分比计，至少
30
％
SiO2和至少
30
重量％
CaO
，
SiO2和
CaO
一起构成所述硅酸钙的大于
70
％，优选大于
80
％
。3.
根据前一权利要求的方法，其中所述钙源是对应于以下组成的天然矿物材料，以重量百分比计：
‑
SiO2:
在
30
至
55
％之间，优选在
35
至
52
％之间，
‑
CaO:
在
35
至
50
％之间，优选在
40
至
50
％之间，
‑
CaO
和
SiO2构成大于
80
％，优选大于
85
％，
‑
Fe2O3:
在0至4％之间，例如在
0.1
至
0.5
％之间，
‑
Al2O3:
在0至5％之间，例如在
0.5
至2％之间，
‑
CO2:
在0至
20
％之间，例如在0至
15
％之间，
‑
小于5％的其它氧化物，优选小于3％的其它氧化物
。4.
根据前述权利要求中任一项的方法，其中钙源是天然矿物钙铝硅酸盐，其包含，以重
量百分比计，大于
30
％
SiO2、
大于
15
重量％
CaO
和大于
20
％铝，
SiO2、CaO
和
Al2O3构成所述硅酸钙的大于
70
％，优选大于
75
％
。5.
根据权利要求1的方法，其中所述钙源是对应于以下组成的天然矿物材料，以重量百分比计：
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：圣戈班艾德福斯公司，
类型：发明
国别省市：