来自可回收利用材料的矿棉制造技术

本发明专利技术提供一种包括回收利用的材料的矿棉。该矿棉的特征为酸碱比是在规定的范围内的。本发明专利技术还提供一种制造该矿棉的方法，包括选择消费后或工业后可回收利用的材料。本发明专利技术还提供该矿棉在产品如吸音天花板嵌板中的应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】来自可回收利用材料的矿棉相关_请本申请根据35U. S. C. 119(e)要求于2010年4月12日提交的美国临时申请序列号61/323，164的优先权。置量本专利技术总体上涉及形成人造纤维，并且特别涉及形成ー种矿棉。矿棉是由天然或合成矿物或金属氧化物制成的ー种纤维。矿棉的エ业应用包括隔热、过滤、以及隔音。制造矿棉的过程总体上涉及将多种成分，又称为组分或起始材料，组合到加热炉如化铁炉之中。常规成分包括高炉炉洛、原始矿物(virgin mineral)以及作为燃料的焦炭。 一种制造技术涉及将该加热炉加热到例如在1400° C至2000° C范围内并且优选1600° C的高温，使这些成分发生相变或熔化以便形成ー种液体，并且使用本领域中熟知的轮式纺丝器来喷吹ー股气流或蒸汽流穿过该液体。最終产物是大量精细的、缠绕的、非织造的纤维。在常规矿棉中，多种组分被典型地选择并且分配的方式为维持这些构成性纤维的目标酸碱(A/B)比。A/B比是ー个关键參数，这是因为它指示了纤维溶解度、或纤维溶解于体液如血液以及唾液之中的容易程度。就与人体健康相关的多种原因来说，这是ー个重要特征，因为这些材料可能因用于建筑施工材料之中而与人体接触。在矿棉生产中，常规用作起始材料的原始矿物的实例是石英岩以及花岗岩。在一些情况下，原始矿物构成了按干重计相对高比例的起始材料。因为建筑施工行业中的资源保护以及材料回收利用的趋势，当前不太希望这类原始矿物用于矿棉生产。概沭上文认识到的常规矿棉的问题通过本专利技术的矿棉以及相关生产方法得到解决。通过用可回收利用的材料取代天然或原始矿物，本专利技术的矿棉的环境价值与常规矿棉相比得到了显著的提升。在本专利技术的矿棉中，被回收利用的施工材料(如混凝土、砖碎片、废弃玻璃、炉渣以及类似物)代替了原始矿物，如石英岩以及花岗岩。使用可回收利用的材料得到了美国绿色建筑委员会(U. S. Green Building Council)-一个华盛顿特区的非盈利联盟，以及其能源与环境设计认证(Leadership in Energy and Environmental Design,LEED)项目的支持。通过促成更高的LEED等级，本专利技术的矿棉提高了这种常见施工材料的正面公众形象。用本专利技术的改进的矿棉或纤维棉制造的产品还由于该产品的提高建筑LEED等级的能力而具有附加价值。更确切地说，提供了ー种包括被回收利用的材料并且具有在规定范围内的酸碱比的矿棉。在另ー个实施方案中，提供了ー种形成矿棉的方法，包括选择ー种可回收利用的材料，组合多种包括该可回收利用的材料的起始材料，并且处理这些组合的起始材料以便形成具有在规定范围内的酸碱比的矿棉。一般处理步骤包括加热组合的起始材料以便形成ー种液体，并且在该液体冷却时喷吹该液体以便形成这种矿棉材料。以上过程还被称为“纺制(spinning)”矿棉。矿棉还可以称为“纺丝(spun)”、“纺丝棉”或“纺丝纤維”。在还另ー个实施方案中，天花板贴砖或嵌板配备有所希望的吸音特性。还被称为吸音天花板贴砖或嵌板，本专利技术的嵌板是由本专利技术的矿棉制成。详细描沭提供了ー种包括代替原始矿物的被回收利用的材料的矿棉。由于结合了这种或这些被回收利用的材料，本专利技术的矿棉被评定具有高的LEED分值，从而提供一种超过常规矿棉的所希望的改进。优选地，用于制造高LEED矿棉的、还被称为可回收利用物品的可回收利用的材料包括但不限于炉洛、消费后(post-consumer)混凝土、砖碎片、废弃玻璃、铸造用砂、以及这些材料的组合。所希望的是在矿棉生产中利用可回收利用的材料来制造本专利技术的矿棉，因为这有助于保护原材料资源，这与提取并且处理原始矿物或其他天然资源相比通常消耗远远更少的能源，并且这有助于防止可用的材料变成处置或污染的问题。可回收利用物(recyclable)包涵エ业后(post-industrial)材料以及消费后材料。典型地,认为回收利用エ业后材料会对环境不太有益，因为它可能间接鼓励产生废物的无效制造过程。尽管，一般而言，使用可回收利用的材料在环境上优于原始矿物或天然资源。考虑到各种可回收利用的材料以及它们的组分的复合性质以及迥然不同的特征，将可回收利用的材料应用到矿棉生产中的可行性是出乎意料的。在本专利技术的矿棉以及相关的生产过程中，エ业后以及消费后可回收利用材料构成了大部分的起始成分。微量的原始矿物也可能被包括在内，虽然这种天然资源优选完全被可回收利用物代替。所得的矿棉中被回收利用的材料的含量很高，这使得与常规的矿棉相比，本专利技术的产品是更希望的。在本申请中，“エ业后”指从制造废物中获得的可回收利用的材料。能够在它们各自的产生过程中被回收的碎料并不适合作为可回收利用的材料。“消费后”可回收利用的材料被定义为由家庭或由商业、エ业、以及机构设施在它们作为产品的終端用户的职能中产生的，不能再用于其预期目的的废料。消费后材料包括通过道路重建或建筑拆除而获得的混凝土。LEED认证促进了增加收益性的设计以及施工实践，同时降低建筑的负面环境影响并且提高了居住者的健康和幸福感。如上文所讨论，酸碱比是矿棉生产的ー个目标參数。本专利技术的矿棉的酸碱比(A/B)是由氧化铝和硅石与氧化钙和氧化镁的比值来定义 Al2O, + SiCL CaO + °本专利技术的矿棉被设计成具有落在规定范围内的Α/Β比值。针对它们的化学组成而对单独的组分进行分析，从中可以计算出这些起始材料作为ー个整体的化学組成。可将ー种可回收利用的材料与另ー种可回收利用的材料、若干其他可回收利用的材料、ー种原始矿物、或多种原始矿物的一种组合通过组合来使用以便制造本专利技术的矿棉。Α/Β比值优选落在从I. O至I. 5，并且更优选从I. 01至I. 15的范围内。更优选地，Α/Β比值优选落在I. O至I. 3的范围内。更优选地，Α/Β比值是在I. O至I. 2的范围内。消费后混凝土的水分含量，又称为烧失量(L0I)，并不会妨碍其作为矿棉的ー种成分的性能。在一些情况下，混凝土具有高达32%的LOI值。如表2所示，这ー LOI比其他常见起始材料高出两个数量级。这一高LOI的确切原因是未知的，但这可能是混凝土中结合水流失或混凝土自身材料燃烧的結果。常规上，矿棉制造商们而避免使用复合材料如混凝土，因它们的被认识到的不稳定性质。出人意料地，已发现消费后混凝土作为LEED RC值调节剂是令人满意地稳定的并且十分有效的。矿棉的生产者们总体上还避免包括倾向于阻塞化铁炉并且妨碍生产的高百分比“细粉”或更小颗粒的材料。优选的是，本专利技术的产品和方法中的消费后混凝土包括足够数目的混凝土颗粒，这些混凝土颗粒的长度近似是5至IOcm (2英寸至4英寸)并且宽度近似是7. 5至15cm (3英寸至6英寸)以便适应对颗粒大小敏感的化铁炉。然而，本专利技术的矿棉的多个实施方案以及制造方法并不限于化铁炉操作。例如，认为电炉或浸没式燃烧熔炼炉中的操作也是合适的，那么包括细粉的更小尺寸的颗粒就是可以接受的。起始材料任选地包括以下各项中的ー种或多种炉渣、从エ业后和/或消费后来源所获得的砖碎片、废弃玻璃、鋳造用砂、原始矿物、以及其组合。合适的原始矿物包括从地质层中获得的石英岩和花岗岩。原始矿物还可以被称为原生岩或微量矿物。据考虑本专利技术的矿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·W·布朗，
申请(专利权)人：USG内部有限责任公司，
类型：
国别省市：