Spôsob výroby umelých sklenených vlákien

Číslo patentu: 282239

Dátum: 22.10.2001

Autori: Visler Torben, Christensen Vermund Rust, Ranlov Jens, Kraglund Arne

Stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Tento spôsob zahŕňa vytváranie lisovaných brikiet z nerastného materiálu, vytváranie tavením navážky obsahujúcej brikety v peci a vytváranie vlákien, kde obsah taveniny a vlákien, meraných ako oxidy, zahŕňa oxid hlinitý v množstve aspoň 14 % hmotnostných a brikety sú tvorené materiálom, ktorý obsahuje použitý piesok oxidu hlinitého kontaminovaný zlievarenským odpadom. Kontaminovaný piesok oxidu hlinitého má obsah oxidu hlinitého najmenej 20 % hmotnostných a množstvo kontaminovaného piesku oxidu hlinitého v briketách je 10 až 75 % hmotnostných vzhľadom na celkovú hmotnosť navážky nerastného materiálu.

Text

Pozerať všetko

(22) Datum podania prihlášky 13. 12. 1996(24) Dátum nadobudnutia (51) Int. C 17 účinkov patentu 3. 12. 2001 C 03 C U 02 Vestník ÚPV SR č. 12/2001 GBC 13/06(31) Číslo prioritnej prihlášky 95256418(32) Dátum podania prioritnej prihlášky 15. 12. 1995(33) Krajina alebo regionálna organizácia priority GB(40) Dátum zverejnenia prihlášky 11. 6. 1999 Vestník UPV SR č. 06/1999PRIEMYSVELNEHO (47) Dátum sprístupnenie VLASTNICTVA patentu verejnosti 22. 10. 2001 SLOVENSKEJ REPUBLIKY (62) Číslo pôvodnej prihlášky(86) Číslo podania medzinárodnej prihlášky podľa PCľ z PCT/EP 96/05616(87) Číslo zverejnenia medzinárodnej prihlášky podľa PCT W 097/22563(73) Majiteľ ROCKWOOL INTERNATIONAL AIS, Hedehusene, DK(72) Pôvodca Kraglund Arne, Lyngby, DK Visler Torben, Birkerod, DK Rnnlov Jens, Kobenhnvn, DK Christensen Vermund Rust, Roskilde, DK(54) Názov Spôsob výroby umelých sklenených vlákienTento spôsob zahŕňa vytváranie lisovaných brikiet z nerastného materiálu, vytváranie tavením navážky obsahujúcej bríkety v pecí a vytváranie vlákien, kde obsah taveniny a vlákien, meraných ako oxidy, zahŕňa oxid hlinitý v množstve aspoň 14 hmotnostných a brikety sú tvorené materiálom, ktorý obsahuje použitý piesok oxidu hlinitého kontamínovaný zlievarenským odpadom. Kontaminovaný piesok oxidu hlinitého má obsah oxidu hlinitého najmenej 20 hmotnostných a množstvo kontaminovaného piesku oxidu hlinitého v briketách je O až 75 hmotnostných vzhľadom na celkovú hmotnosť navážky nerastnćho materiálu.Tento vynález sa týka spôsobu výroby umelých sklených vláken, ktoré majú pomeme vysoký obsah hliníka, a osobitne sa týka výroby takých vláken, ktoré sú biologicky rozpustné, t. j. majú prijateľný stupeň biologicky užitočnej degradácie, keď sa testujú vo vhodnej kvapaline.Je dobre známe vytváranie nerastnej taveniny v peci,(napr. v elektrickej peci, taviacej vaňovej peci, šachtovej peci alebo V kupolovni) a používanie tejto taveniny na rozličné priemyselné účely. Nerastná tavenina sa všeobecne vytvára zo zmesi nerastov vybraných tak, aby produkovali taveninu s požadovanou teplotou tavenia a s ďalšími vlastnosťami s ohľadom na zamýšľané fmálne použitie. Nerastnými materiálmi sú obyčajne čerstvo vyrobené alebo vydolovanć materiály, ako napr. hominy alebo troska (často po drvem) a piesok.V EP-A-508589 je navrhnuté vytvoriť taveninu z množstva tuhých odpadových prúdov, ktoré sa používajú v takých pomeroch, aby tavenina mala obsah v určitých detinovaných rozsahoch. Materiálmi, ktoré sa spomínajú ako vhodné na použitie, sú spodný prach z mestských spaľovní,nebezpečné spodné prachy z odpadov spaľovní, baghousový alebo precipitátorový prach, prach z ocelíamí, kal z galvanického pokovovania, elektrochemický obrábací kal, odpadové zlievarenské piesky, kontaminované pôdy, vysušené a konlaminované splaškové tuhé látky, cementitové ñxácie, textilný popol zo spaľovaného uhlia, anorganické zvyšky pigmentov farieb a odpadové žiarovzdomé materiály. Pecou môže byť koksovacía kupolovňa typu používaného v sivom železovom zlievarenstve. Tavenína je vysušcná v peci za podmienok, ktoré dovoľujú separáciu čistého kovu z roztokov oxidov, ktoré sa môžu naliať do foriem alebo zakaliť.V IP-A-55 l 40725 banský kal a/alebo odpadový smalt,a/alebo odpadový piesok zo zvárania sa zmiešavajú do ocele vytvárajúc trosku a výsledná zmes sa taví v elektrických peciach a mení sa na vlákna.Tradičné sa umelé sklené vlákna vyrábali z materiálov,ktoré boli ekonomicky a zemepisne vhodné na použitie. Teraz sa však zistila, že rozpustnosť umelých sklených vláken a iné vlastnosti veľmi závisia od chemického zloženia a tým od zloženia taveniny, z ktorej sa vlákna vyrábajú. Podľa toho treba mať možnosť zvoliť si zloženie taveniny presne s ohľadom na osobitné vlastnosti, ktore sa od nej vyžadujú. Podľa toho všeobecne už nie je vhodné používať iba tie suroviny, ktoré sú zemepisne a ekonomicky vhodné pre továreň, kde sa vlákna vyrábajú, ale namiesto toho treba vyberať osobitné materiály s ohľadom na zloženie a vlastnosti požadované od vláken.Od niektorých alebo od všetkých nerastných materiálov, ktore sa majú pridať do taveniny, sa obyčajne vyžaduje, aby boli k dispozícií vo forme lisovaných brikíet, pričom sa do nich pridáva osobitne jemný materiál, napr. piesok.Potreba používať suroviny vybrané podľa požadovaného chemického zloženia skôr ako podľa ekonomickej vhodnosti znamená, že tu existuje tendencia rastu nákladov na suroviny používané na výrobu týchto starostlivo definovaných umelých sklených vláken. Náklady sú osobitným problémom, ak požadovaná finálna zmes má zloženie, ktoré si vyžaduje pomerne drahé materiály. Napríklad vo W 095/345 l 6 sme napísali, že vlákna majúce veľmi nízkyobsah oxidu hlinitého môžu byť vyrobené s použitím kremenného piesku, ktorým môže byť regenerovaný zlievarenský piesok. Vznikne však osobitný problém, ak sa žiada vyrobiť vlálcna s vysokým obsahom oxidu hlinitého, najmä nad asi 14 hmotnostných a často viac ako 18 alebo 20 hmotn.Pri všetkých uvádzaných zloženiach sa používajú hmotnostné percentá oxidov.Mohlo by sa predpokladať, že by bolo ekonomické a vhodné poskytnúť takéto materiály použitím navážky, ktorá obsahuje vopred určené množstvo suroviny s vysokým obsahom oxidu hlinitého. Napríklad primiešame hlinitooxidového piesku, často známeho ako kalcínovaný bamdt, mohlo by sa ukázať vhodným. Nanešťastie tieto suroviny s vysokým obsahom oxidu hlinitého V mnohých oblastiach nebývajú k dispozícii alebo sú veľmi drahé. Toto vytvára nežiaducí tlak na výber materiálov, ktoré sa môžu použiť na výrobu umelých sklených vláken s vysokým obsahom oxidu hlinitého.Vo vynáleze umelé sklené vlákna sú vyrobene spôsobom zahŕňajúcim vytváranie lisovaných brikiet z určitého nerastného materiálu, vytváranie taveniny z nerastnej navážky obsahujúcej brikety stavením v peci a vytváranie vláken z taveniny. Pri tomto spôsobe tavenina a vlákna majú obsah meraný ako oxidy, ktorý zahŕňa oxid hlinitý v množstve nad 14 hmotnostných, a brikety sú vytvárané z určitého nerastného materiálu, ktorý obsahuje použitý piesok oxidu hlinitého kontaminovaný zlievarenským odpadom.Tavenína a vlákna všeobecne obsahujú Al 2 O 3 v rrmožstve aspoň 18 alebo 19 hmotn. a často aspoň 20 hmotn. Takto množstvo môže byť vyššie ako 25 hmotn. až 30 hmotn. alebo ešte viac, napríklad až 36 alebo 38 hmotn. alebo aj vyššie.Pod označením hlinitooxidový pieso sa mysli akýkoľvek určitý jemný anorganický materiál, ktorý môže byť stavený do taveniny, z ktorej môžu byť vyrobené umelé sklené vlákna a ktorý má pomeme vysoký obsah oxidu hlinitého, napríklad aspoň 20 a obyčajne aspoň 30 alebo 40 hmotnostných. Výhodnejšíe je, ak obsahuje aspoň 50 hmotnosmých oxidu hlinitého, ale obsah oxidu hlinitého môže činiť až 80 hmotn. alebo viac.Uvedomili sme si, že je uspokojujúce a naozaj veľmi žiaduce vyrobiť sklené vlákna s vysokým obsahom hlinitooxidového piesku z navážky obsahujúcej brikety, ktore boli vytvorené s použitím hlinitooxidového piesku kontaminovaného zlievarenským odpadom. Ako výsledok je teraz možné používať jednoduchú dávku hlinitooxidového piesku na dva oddelené postupy, čím sa získajú významné ekonomícké výhody bez hrozby technických nevýhod v ktoromkoľvek z uvedených procesov.Hlinitooxidový piesok je príliš drahý, aby sa použil v konvenčných zlievarenských procesoch v súťaži s tradičným kremenným pieskom. Má však isté vlastnosti, ktoré ho činia veľmi príťažlivým z technického hľadiska na určité zlievarenské procesy. Nanešťastie náklady na kúpu čerstvého hlinitooxidového piesku a následné jeho odhodenie po zlievarenskom použití tvrdo odsu-ašuje od vývoja týchto procesov. Vo vynáleze používame hlinitooxidový piesok na zlievarenské procesy a potom využívame výsledný kontarninovaný hlinitooxidový piesok na výrobu umelých sklených vláken.Takto podľa vynálezu je zlievarenský proces ekonomicky životaschopný a zároveň je poskytnutý zdroj oxidu hlinitého na produkciu umelých sklených vláken s vysokým obsahom oxidu hlinitého.Zlievarenské odpady sú odpady, ktoré sa akumulujú v piesku pri jeho použití v zlievarenstve. Takto použitý piesok je nomiálne kontaminovaný odpadmi zo spojiva, akým sú fenolformaldehydová živica, furán, bentonit alebo iné spojivá zlievarenskej technológie. Môže tiež obsahovať prach, ktorého čiastočky majú menšie rozmery ako čiastočky piesku. Môže obsahovať odpady z metalurgického prachu, kovov alebo kovových zliatin pochádzajúcich zo zlievarenských operácií. Zliatinou môže byť železo, čo vedie k železným alebo železnatooxidovým odpadom, Ked je zliatinou hliník, odpady môžu byť z hliníka alebo oxidu hlinitého.Prítomnosť týchto rozličných odpadov spôsobuje, že použitý piesok sa obyčajne považuje za nevhodný na akýkoľvek užitočný proces, aj keby sa najprv podríadil termomechanickému regeneračnému procesu, zahŕňajúcemu kroky drvenia, preosievania, umývania a spaľovania s cieľom odstrániť znečisteniny a prach. Ale takéto rekultivačné procesy bývajú veľmi drahé a tak činia použitie rekultivovaného piesku neekonomickým. Takýto proces je napríklad opísaný v Mineral Processíng No.8, August 1987, str. 456 - 462 od Bauera, kde významnými stupňami procesu sú magnetické. separácia, vírivé sušenie a protiprúdové usmerňovanie toku.Vo vynáleze kontaminovaný piesok je použitý bez významných predchádzajúcich rekultivačných procesov. Skutočne, akýkoľvek rekultivačný proces je obyčajne obmedzený na preosievanie piesku.Takto vynález zároveň rieši dva problémy, a to mbezpečovanie ekonomického zdroja oxidu hlinitého pre umelé sklenené vlákna s vysokým obsahom oxidu hlinitého a lepšie zužitkovaníe použitého piesku s cieľom dat mu dostatočnú hodnotu na ekonomickú reprodukciu jeho použitia v špecializovaných zlievarenských procesoch.Jedna výhoda vynálezu spočíva vo fakte, že nie je potrebné odstrániť prach z kontaminovaného hlinitooxidového piesku predtým, než môže byť použitý. Ako je vysvetlené,toto sa predtým vždy považovala za pottebné, ak hlinitooxidový piesok mal byť užitočný. Takto vynález umoüluje zvlášť ekonomické použitie kontaminovaného hlinitooxidového piesku.Fakticky prítomnosť prachu môže byť pri vynáleze výhodná Prach preukazuje výbomé zlievacie a rozpúšťacie vlastnosti v konvenčne používaných zlievarenských procesoch. To je spôsobené kratšími časmi potrebnými na ich roztavenie než pri väčších čiastočkách hlinitooxidového piesku.Tento znak znamená, že je možné použiť v navážke väčšie množstvá materiálov s vysokou teplotou tavenia,napr. kontaminovaného hlinitooxidového piesku, než by inak bolo možné. Prítomnosť jemných čiastočiek rozmerov hlinitooxidového piesku tiež minimalizuje alebo eliminuje potrebu pridávať tavidla, čím sa obchádzajú obmedzenia týkajúce sa výberu chemického zloženia.Množstvo kontaminovaného hlinitooxidového piesku je výhodne aspoň 5 hmotn., obyčajne aspoň 10 hmotn. alebo 20 hmotn. vzhľadom na celkovú nerastnú navážku a často aspoň 30 hmotn. Obyčajne nie je väčšie ako 60 hmotn., alebo niekedy 70 alebo 75 hmotn. a všeobecne je v rozsahu od 20 do 40 alebo 45 hmotnostných z celkovej nerastnej navážky. Vhodnými hlinitooxidovými pieskami sú pálený bauxit, šamot, andaluzit, kyanit, plagioklas, silimanit, mulit, kaolín a tavený oxid hlinitý. Tave ný spinel je iný vhodný materiál s vysokým obsahom A 120, Použitie rozličných pieskov s vysokými obsahom oxidu hlinitého v zlievarenských procesoch je opísané v literatúre,napríklad v Heat Transfer of Various Moulding Materials,Locke et al, Trans. Am. Foundrymans Soc., 1954, Vol. 62,str. 589 - 600.Hoci je možné, aby brikety, ktoré obsahujú použitý hlinitooxidový piesok, boli zložené (čo sa týka anorganických zložiek) iba z tohto piesku, obyčajne sú vytvorené zo zmesi obsahujúcej aspoň 10 hmotnostných použitého piesku s aspoň 10 hmotnostných iného anorganického ntateriálu. Často je množstvo použitého hlinitooxidového piesku najmenej 30 a ešte častejšie aspoň 50 alebo 60 hmotnostných anorganickej zložky brikiet. Zmes, z ktorej sa brikety vytvárajú, môže byť zmesou použitého hlinitooxidového piesku s čerstvým anorganickým pieskom alebo hornínou, ale často sa brikety formujú zo zmesi použitého hlinitooxidového piesku s iným anorganickým materiálom,ktorý obsahuje materiály z priemyselného odpadu. Vhodné priemyselné odpady obsahujú konvertorovú trosku alebo inú trosku z oceliarenských procesov, sklo, nerasmý vláknitý cement, elektrárenský popol, drevený popol, oceliarenský prach a produkty umelých sklených vláken, napríklad viazaný materiál zo sklených vláken. Tento vláknitý materiál môže byť recyklovaný z procesov alebo môže ísť o odpadový materiál z výroby.Ak sa požaduje zvýšený obsah kremeňa, môže byť vhodné pridať do brikiet použitý lcremenný zlievarenský piesok, ako je opísané v PCT/EP 95/02109. Ak sa požaduje zvýšiť obsah MgO alebo FeO, môže byť použitý olivlnový zlievarenský piesok.Nerastné. navážka do pece sa môže skladať iba z brikiet obsahujúcich kontaminovaný hlinitooxidový piesok alebo zvyčaýnejšie ide o zmes najmenej 30 hmotn., často aspoň 50 hmotn. alebo 60 hmotn., typicky až do 80 hmotn. alebo viac takýchto brikiet s iným určitým materiálom. Tento iný materiál môže zahŕňať brikety vyrobené z materiálov bez kontaminovaného hlinitooxidového piesku a/alebo z iného nerastného materiálu vhodného na pridanie do taveniny. Týmto pridavným nerastným materiálom môže byť priemyselný odpad, ako je uvedené, alebo čerstvý nerastný materiál, ktorý nebol predtým použitý.Takýto nerastný materiál, ktorý môže byť použitý ako časť nebriketovej navážky alebo ako zložky v briketách,môže obsahovať materiály ako diabas, čadič, dumit, peridotit, pyroxenit, apatit, bauxit, dolomit, železná ruda, vápenec, mtil, magnezit, magnetit, brucit, pálenć vápno, troska a iné materiály vhodné na vytváranie vláknotvomej taveniny. Zmes kontaminovaného hlinitooxidového piesku, iných priemyselných odpadov a iných nerastných materiálov by mala byť taká., aby tavenina a vlákna mali požadované zloženie.Výhodné zloženie taveniny a vláken z nej vytvorených zahŕňa oxidy s týmito hmotnosťamiIné zložky, ktoré môžu byť prítomné, zahŕňajú P 205 a 1320,.Množstvo A 120 je výhodne aspoň 16 hmotn., výhodnejšie aspoň 17 hmotn. osobitne aspoň 18 lo hmotn.Obyčajne je viac ako 19 hmotn., napr. 20 až 30 hmotn. Množstvo MgO je obyčajne 2 až 15 hmotn. a množstvo Fe obyčajne 5 až 9 hmotn. Množstvo Na 20 (20 je obyčajne 0 - 6 hmotn. a množstvo Ti 02 0 - 3 . Celkové množstvo nešpeciñkovaných iných zložiekje obyčajne 0 až 5 hmotn.Výhodné vlákna sa rozkladajú pri pH 4,5 najmenej 20 nm za deň a zliatina má výhodne viskozitu 10 až 70 poise pri 1400 °C. Výhodné vlákna sú tie, ktoré sú opísané a definované vo W 096/ 14454 alebo vo W 096/ 14274. Spôsob určenia rozkladového činiteľa je definovaný v uvedených aplikáciách. Vlákna so zložením ako vo W 096/14454 alebo 96/14274, ale v ktorých množstvo A 120, je nad 30 hmom., napr. 31 až 38 hmotn., majú výhodne rozkladavý činiteľ a vlastnosti taveniny podľa určenia vo W 096/ 14454 alebo 96/ 14274.Brikety môžu byť vyrobené akýmkoľvek vhodným spôsobom. Všeobecne sa vyrábajú viazaním anorganickćho materiálu pri použití spojiva, čo je často spojené s lisovaním, Spojívom môže byť hydraulické spojivo ako cement alebo troska aktivovaní alkalickým činidlom, ako vo W 092/04289. Spojivo môže obsahovať pálené vápno, ktoré je hydratované ohrevom za prítomnosti vody, napríklad ako v známom vápencovo-pieskovcovom procese. Spojivo môže obsahovať organické spojívo, výhodne melasu, voliteľne s páleným vápnom a obyčajne aj s vláknami, ako je opísané vo W 095/34514. Spojivo môže obsahovať hlinu.Brikety môžu mať konvenčné rozmery, napríklad minimálny rozmer je aspoň 5 mm, často aspoň 20 mm a obyčajne aspoň 40 mm, a maximálny rozmer až 300 mm, ale obyčajne nie viac ako okolo 150 alebo 200 mm.Pec môže byť vyhrievaná konvenčným spôsobom, napríklad ako elektrická pec alebo taviaca Vaňová pec, alebo zvyčajnejšie spaľovaním horľavin v kupolovni. Teplota tavenia bude závisieť od použitým nerastov a od technológie vytvárania vláken, ale všeobecne je v rozsahu 1200 až 1600 °C, často okolo 1400 až 1550 °C.Vytváranie vláken sa môže uskutočňovať konvenčnými technológiami, ako je vytláčanie alebo výhodne liatie na kotúč obsahujúci najmenej dve spolupracujúce meracie kolesá, napríklad podľa opisu vo W 092/O 60047. Takto vlákna môžu byť vyrobené liatím taveniny na prvý otáčajúci sa rotor, z ktorého sa tavenina môže vrhať postupne na jeden alebo viac nasledujúcich otáčajúcich sa rotorov, z ktorých sa vlákna vyhadzujú von.Výrobky vynálezu sa môžu využiť v akomkoľvek konvenčnom použití umelých sklených vláken, ako je tepelná izolácia, zníženie a regulácia hluku, ochrana pred ohňom,médiá rastu, výstuže a výplne.Ďalej sú uvedené niektoré príklady vynálezu.SiO 2 A 120, T 102 FeO CaO MgO Na 2 O (20 MnO P 205 37,8 24,9 2,2 6,7 15,8 9,2 1,7 1,1 0,2 0,1Viskozita taveniny pri 1400 °Cz 23,5 poise ( 2,35 Pas) Príklad 2Navážka 60 diabas 10 LD konvertorová troska 35 briketySiO 2 A 120 T 102 F eO CaO MgO Na 2 O K 2 O MnO P 205 43,8 16,4 2,5 8,3 14,8 10,8 1,8 1,1 0,3 0,2 Viskozita taveniny pri 1400 °C 18,6 poise ( 1,86 Pa.s)Navážka 25 hmom. diabas 5 hmotn. LD konvertorová troska 70 hmom. Cementové briketySi 02 A 120, T 102 FeO CaO MgO Na 2 O K 20 MnO P 205 33,5 28,8 1,0 5,7 17,5 11,5 1,0 0,5 0,3 0,2 Viskozita taveniny pri 1400 °C 17,2 poise ( 1,72 Pas)Navážka 20 hmom. diabas 20 hmotn. LD konvertorova troska 60 hmom. briketySi 02 A 120, T 102 FeO CaO MgO Na 2 O K 2 O MnO P 205 40,6 19,0 1,2 7,8 19,2 8,8 1,8 0,5 0,5 0,5 Viskozita taveniny pri 1400 Cz 16,3 poise ( 1,63 Pas)Navážka 100 hmotn. brikety Zloženie brikiet v hmotnostných

MPK / Značky

MPK: C03C 13/06, C03C 1/02

Značky: umělých, vlákien, sklenených, spôsob, výroby

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/5-282239-sposob-vyroby-umelych-sklenenych-vlakien.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob výroby umelých sklenených vlákien</a>

Podobne patenty