由未加工矿物材料制造玻璃纤维的方法技术

本发明专利技术涉及制造玻璃，特别是具有目标组成的玻璃纤维的方法，其包括熔融构成熔浴的原材料混合物，其包含硅源

【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，特别是用于制造如特别用于建筑物等的隔热和
/
或隔音领域的玻璃棉
。
根据另一个方面，本专利技术还涉及特别用于纺织纤维和复合材料领域的
C
玻璃的制造
。
[0002]特别由申请人公司提出的通过天然和丰富原材料
(
砂或火山岩
)
的熔融和拉制制造玻璃棉是一种已知并且早已掌握的方法
。
如此获得的隔绝产品是由柔性至刚性不等的结构组成并以稳定和固定的方式将空气截留在纤维缠结中的玻璃棉“垫”的形式
。
[0003]玻璃棉具有优异的热性质和声学性质，这些使其
80
多年来在住宅和非住宅建筑
(
第三产业
、
商业
、
工业
)
的隔绝中起到重要作用
。
玻璃棉的销售形式多种多样：卷材
、
待展开的柔性或半刚性板
、
刚性板
、
壳
(shells)、
层或薄片
。
[0004]由于其缠结结构生成了大量小空腔，玻璃棉是一种截留空气的多孔材料
。
截留在这些孔隙中的静止空气使玻璃棉以最小材料量获得强隔绝力
。
[0005]用于制造玻璃棉或
C
玻璃的基础是
(
天然丰富的
)
采石场砂，向其中加入助熔剂如碳酸钠和至少一种碱土金属
(
以使玻璃耐水解
)
如石灰石
(
碳酸钙
)
和白云石
(CaMg)CO3)2)。
根据某些实施方案，还可以引入硼以赋予其更好的耐化学性和耐水解性
(
特别是对于
C
玻璃
)
或改进其热性质，特别是对于玻璃叶片
(glassblade)。
纤维化在使其完整
(integral)(
无残留，如未熔融颗粒
)
的条件下进行
。
通过离心经过穿孔板进行纤维化
。
熔融材料通过模头，然后进入连续纤维化板，以玻璃原丝的形式从中离开，用聚合物
(
粘合剂
)
喷涂以形成垫
。
在添加粘合剂和专门用于各用途的其它成分后，使纤维垫聚合并压延
。
[0006]近年来在工业和经济可行性以及品质的所需标准中已经加入玻璃棉的生物可降解性，即玻璃棉在生理介质中快速溶解的能力，以防止与该最细纤维通过吸入在体内的可能积聚相关的任何潜在致病风险，在申请
EP 399320
中提出了一种相应适合的玻璃棉组合物，关于这一技术的更多细节将参考该申请
。
[0007]同时，一种制造玻璃纤维，特别是
C
玻璃纤维的方法也是已知的
。
[0008]C
玻璃是为获得其对溶剂和水的更好耐化学性而专门设计的玻璃
。
将原材料熔融，所得玻璃通过被称为衬套的孔
。
衬套通常由
Pt
制成
。
玻璃原丝在离开衬套后在空气或蒸汽中冷却以形成垫
。
[0009]其可以以大约5微米粗度和
10
至
4000
微米长度，或高达几厘米长度的纤维形式使用
。
[0010]硼硅酸盐
C
玻璃的良好耐化学性使其理想地适用于各种应用，如在作为对化学品和水分的腐蚀侵蚀的屏障的乙烯酯漆
、
环氧丙烯酸涂料和丙烯酸涂料中
。
[0011]通常，
C
玻璃也通过熔融包含二氧化硅
、
石灰石
、
长石
、
硼砂
、
碳酸钠和任选白云石的原材料的浴获得，仔细选择基础组分以提供生产兼具柔性和对机械牵引以及酸性或碱性化学试剂的鲁棒性的纤维的玻璃组合物
。
[0012]熔融混合物
(
用于隔绝的玻璃纤维或
C
玻璃
)
因此通常通过熔融包含二氧化硅
、
钠源
(
最通常为碳酸钠
Na2CO3)、
至少一种石灰石
(
碳酸钙
)
和
/
或白云石
(CaMg(CO3)2)
形式的碱土金属
(
镁和
/
或钙
)
源的原材料制备
。
[0013]在用于制造玻璃棉或
C
玻璃的初始混合物的熔融过程中，碳酸盐释放二氧化碳，其气泡有助于搅动熔融的物料
。
此外，某些碳酸盐，如白云石，甚至在释放它们的
CO2之前就根据所谓的爆裂现象分裂成更细的颗粒，这可以是相当剧烈的并生成粉尘，其会堵塞和甚至腐蚀炉配备的各种管道
(
烟囱
、
再生器等
)。
在制造玻璃棉或
C
玻璃的常规方法中，由原材料的熔融引起的
CO2排放通常为所用原材料的总质量的大约
10
至
25
％
。
[0014]此外，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的矿棉制造方法，同时以可接受的成本得到品质良好的产品
。
[0015]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合成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
。
[0016]上文提到的原材料的选择对于获得玻璃的良好品质是至关重要的，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
。
[0017]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
。
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.
制造玻璃，特别是具有目标组成的玻璃纤维的方法，其包括熔融构成熔浴的原材料混合物，所述目标组成满足以下标准，以重量百分比计：
SiO2:
在
50
至
75
％之间，优选在
60
至
70
％之间
Na2O:
在
10
至
25
％之间，优选在
10
至
20
％之间
CaO:
在5至
15
％之间，优选在5至
10
％之间
MgO:
在1至
10
％之间，优选在2至5％之间
CaO
和
MgO
一起构成优选5至
20
％之间
B2O3:
在0至
10
％之间，优选在2至8％之间
Al2O3:
在0至8％之间，优选在1至6％之间
K2O:
在0至5％之间，优选在
0.5
至2％之间
Na2O
和
K2O
一起构成优选
12
至
20
％之间氧化铁
:
在0至3％之间，优选小于2％，更优选小于1％，其它
(
一种或多种
)
氧化物
:
总共在0至5重量％之间，优选总共小于3％，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
、
碎玻璃
、
再循环矿物纤维，特别是再循环玻璃棉，特别是二氧化硅和碎玻璃的混合物或二氧化硅和再循环矿物纤维的混合物
、
或二氧化硅
、
碎玻璃和再循环矿物纤维的混合物，
‑
至少一种钠源，其优选选自氢氧化钠
NaOH、
碳酸钠
Na2CO3或氢氧化钠
NaOH
和碳酸钠
Na2CO3的混合物
‑
至少一种硼源，其优选选自硼氧化物，如五水硼砂，或硼与选自
Si、Mg、Ca
的至少一种元素的混合氧化物，特别是选自硬硼钙石
、
硼钠钙石
、
八面硼砂或四水硼砂的氧化物，
‑
至少一种钙源，其选自钙与选自
Si、Mg、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，和
/
或
‑
至少一种镁源，其选自镁与选自
Si、Ca
的至少一种元素的混合氧化物，特别是硅酸镁，
‑
任选地，至少一种铝源，其选自铝与选自
Si、Ca、Na、K
的至少一种元素的混合氧化物，特别是硅酸铝，其中所述钙源和
/
或镁源和
/
或铝源是天然矿物材料，即源自天然地质环境的未加工矿物材料，
‑
任选地，石灰石
CaCO3或氢氧化钙，如氢氧钙石
Ca(OH)2，
‑
任选地，白云石
CaMg(CO3)2，
‑
任选地，水合氧化铝
(Al(OH)3)
或煅烧氧化铝
Al2O3，
b)
测定所述钙源和
/
或镁源和
/
或天然铝源的组成，
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)
熔融所述混合物和在能够获得所述玻璃的条件下将其冷却，所述玻璃特别为在纤维拉制后的纤维形式
。
2.
根据前一权利要求的方法，其中所述钙源是天然矿物硅酸钙，其包含，以重量百分比计，大于
30
％的
SiO2和大于
10
％
CaO
，优选大于
15
％
CaO
，
CaO
和
SiO2一起构成所述来源的总重量的大于
60
％
、
或大于
70
％或甚至大于
80
％
。3.
根据前一权利要求的方法，其中所述镁源是天然矿物硅酸镁，其包含，以重量百分比计，大于
30
％的
SiO2和大于
10
％
MgO
，优选大于
15
％
MgO
，
MgO
和
SiO2一起构成所述来源的重量的大于
60
％
、
或大于
70
％或甚至大于
75
％
。4.
根据权利要求2和3的方法，其中所述熔浴的原材料包含钙源，其是天然矿物硅酸钙，其包含，以重量百分比计，大于
30
％
SiO2和大于
10
％
CaO
，优选大于
15
％
CaO
，
CaO
和
SiO2一起构成所述来源的总重量的大于
60
％
、
或大于
70
％或甚至大于
80
％，和镁源，其是天然矿物硅酸镁，其包含，以重量百分比计，大于
30
％
SiO2和大于
10
％
MgO
，优选大于
15
％
MgO
，
MgO
和
SiO2一起构成所述来源的总重量的大于
60
％
、
或大于
70
％或甚至大于
75
％
。5.
根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述镁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
40
至
55
％之间，优选在
45
至
50
％之间，
‑
Al2O3:
在0至
10
％之间，例如在1至
10
％之间，
‑
MgO:
在
20
至
40
％之间，优选在
25
至
35
％之间
‑
MgO
和
SiO2总计构成至少
70
％，或甚至至少
75
％，
‑
Fe2O3:
在0至4％之间，例如在1至3％之间
‑
小于5％的其它氧化物，优选小于3％的其它氧化物
‑
任选水，其特别以
(
一种或多种
)
氢氧化物的形式存在于所述来源中，优选以小于
20
％，特别在5至
15
％之间的量
。6.
根据权利要求1至4中任一项的方法，其中所述镁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
55
至
70
％之间，优选在
58
至
65
％之间，
‑
Al2O3:
在0至
10
％之间，例...

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