专利名称：在生产矿棉中用作矿物加料的压实体的制作方法
在生产矿棉中用作矿物加料的压实体发明领域
本发明涉及压实体，尤其适合于在生产人造玻璃质纤维(MMVF)中用作矿物加料的压块。
发明背景
可通过在炉内熔融矿物加料，和通常通过离心纤维化工艺，例如通过纺丝杯 (spinning cup)工艺或级联转子(cascade rotor)工艺,纤维化熔体,从而制造人造玻璃质纤维(MMVF)，例如玻璃纤维，陶瓷纤维，玄武岩纤维，矿渣纤维和石头纤维(岩石纤维)。所生产的MMV纤维可形成棉毛产品(wool products),例如玻璃棉或矿毛绝缘纤维。
在MMVF生产所使用的一些炉子中，存在大的熔体池，且矿物加料在这一池内熔融。实例是罐和电炉，它们可用于岩石纤维的生产，但主要用于玻璃纤维的生产。
形成MMVF生产，特别是称为岩石、石头、矿渣和玄武岩纤维类型的纤维用熔体所使用的另一类炉子是含有固体粗糙矿物和燃烧物质的自支持柱的竖炉或冲天炉(cupola furnace)，且燃烧气体透入这一柱子，结果加热它并引起熔融。熔体排放到柱子的底部，在此通常形成熔体池，并从炉子的底座中取出熔体。由于柱子必须既自支持，又可渗透，因此需要原材料应当相对粗糙，且应当具有显著的强度，尽管在柱子内可能超过1000°C的高温。
可由粗糙粉碎的天然存在的岩石和矿渣或任何其他类型的合适的粗糙材料形成原材料，条件是它将耐受竖炉内自支持柱子内的压力和温度。当采用更细粒度的原材料时， 已知较细的粒状材料，例如沙子转化成粘结的压块以供加入到炉内。这些应当具有耐受竖炉内自支持柱子内条件的足够的强度和耐温性，以便它们在坍塌之前熔融。
对于炉内的全部加料(即单独的浆块矿物或浆块矿物加上压块)来说，需要提供待制造的MMV纤维所需的组合物。然而，在竖炉内，在小的熔体池中，在炉子底部材料的停留时间短，和原材料必须足够快速地掺入到这一熔体池内，如果要获得适合于提供具有规定性能的最终产品的熔体的话。
在矿棉广品的制造中，在纺丝工艺中犾得的纤维被吹入到收集腔室内，和在气载的同时以及仍然炽热的同时，将它们与粘合剂溶液一起喷洒，并且以垫子或网状物形式无规地沉积在行进的传输带上。然后将纤维的纤维网或垫子转移到固化烘箱中，在此加热的空气吹过垫子，使粘合剂固化。在侧面处修整固化的垫子或厚片，并切割成一定的尺寸。在纺丝过程中和在修整、切割成最终尺寸和随后的最终检测和缺陷检查过程中，产生废品，所述废品或者被倾倒，或者优选被回收到MMVF生产工艺中。
为此，通过在棒磨机或任何合适的装置/设备中研磨，将废品粉碎成较小的细粒碎片，和/或拆开，然后压缩，形成压块。通常通过模塑MMVF废物以及任选地微细形式的其他细粒组分和合适的粘结剂的混合物成所需的压块形状，和固化该粘结剂，生产来自MMVF 废物的压块。优选地，使用水泥粘结剂，生产水泥压块。
可能地在暂时储存之 后，压块可与原始状态的原材料和/或其他团状原材料，例如矿渣结合以供生产MMVF，并借助熔融炉返回到MMVF生产工艺中。在竖炉或冲天炉内，压块尤其可用于形成一部分，常常大多数加料。压块的用量可以是全部加料的最多100%，例如最多80%或50%。它们也可用作电炉内的一部分加料。
当使用MMVF废物用于生产压块时，废品可含有固化和/或未固化的矿棉粘结剂， 这取决于其中形成废品的生产线内的点。矿棉粘结剂树脂可以是例如常规的苯酚/甲醛树脂，它任选地用脲，或不含甲醛的粘结剂，例如基于多羧基聚合物和多元醇或多胺的粘结剂组合物增量，例如在 EP-A-583086, EP-A-990727, EP-A-1741726, US-A-5, 318，990 和 US-A-2007/0173588 中所公开的。
另一组非苯酚/甲醛粘结剂是脂族和/或芳族酸酐与烷醇胺的加成/消除反应产物，例如 W099/36368, W001/05725, W001/96460, W002/06178, W02004/007615 和 W02006/061249中所公开的。
进一步的一组不含甲醛的矿棉粘结剂是含有碳水化合物，例如淀粉或糖作为添加剂，增量剂或作为粘结剂体系中的反应性组分的那些，参见例如W02007/014236。
然而，已发现，在MMVF废物内存在非固化或部分固化的含糖矿棉粘结剂导致含水泥的压块无法忍受的固化时间，理由为糖是水泥的缓凝剂。此处所使用的术语糖是指碳水化合物，例如单糖，二糖，多糖及其混合物。
发明概述
因此，本发明的目的是提供适合于在生产MMV纤维中用作矿物加料的含有水泥的压块，尽管在MMVF废物中存在含糖的矿棉粘结剂，但它在压块生产过程中显示出满意的强度形成。
令人惊奇地，已发现，可避免或减少不充分的水泥固化和含水泥的MMVF废压块的强度发展问题，若含糖的MMVF粘结剂另外包括特定的粘结剂树脂的话。
因此，本发明提供压实体，尤其适合于在生产人造玻璃质纤维(MMVF)中用作矿物加料的压块，所述压实体包括
⑴回收的废矿棉，它包括与非固化的MMVF粘结剂接触的MMV纤维，所述MMVF纤维粘结剂含有
(a)糖组分和
(b)多羧酸组分和胺组分的反应产物，和
(ii)固化的水泥粘结剂。
在进一步的方面中，本发明涉及生产压实体，尤其适合于在生产人造玻璃质纤维 (MMVF)中用作矿物加料的压块的方法，所述方法包括下述步骤
混合回收的废矿棉与水泥粘结剂，它包括与非固化的MMVF粘结剂接触的MMV纤维
(a)糖组分和
(b)多羧酸组分和胺组分的反应产物，和
压缩/成型并固化该混合物，形成所述压实体。
根据另一方面，本发明涉及以上定义的压实体，尤其水泥压块在生产MMV纤维或棉中作为矿物加料中的组分的用途。
详细说明和优选实施方案
本发明提供压实体，尤其适合于在熔融工艺中，在生产矿棉或玻璃棉中用作组分的压块。在下述中，术语“压实体”和“压块”可互换使用。
根据本发明的压实体包括
⑴回收的废矿棉，它包括与非固化的MMVF粘结剂接触的MMV纤维，所述MMVF粘结剂含有
(a)糖组分和
(b)多羧酸组分和胺组分的反应产物，和
(ii)固化的水泥粘结剂。
含水泥的压块的反应速度应当既不太快，也不太慢。小于30分钟的短的硬化时间难以处理含MMVF废物和水泥粘结剂的压块混合物。另一方面，大于5或6天以供充分固化的时间段在连续的MMVF生产中并非理想，因为该工艺应当在经济上尽可能高效。
发明人令人惊奇地发现，甚至在存在充当固化缓凝剂的糖组分的情况下，获得充足的水泥固化时间，若在水泥固化过程中，存在多羧酸组分和胺组分的反应产物优选作为 MMVF废物中的部分MMVF粘结剂的话。这更加令人惊奇，因为多羧酸和胺的反应产物本身还对水泥固化显示出轻微的缓凝效果。
MMVF 废物
根据本发明使用的回收MMVF废物可以是在MMVF生产工艺过程中获得的任何MMVF 废物材料，例如纺丝废物和修剪的废物和其他情况下来自生产MMV纤维，例如玻璃纤维，陶瓷纤维，玄武岩纤维，矿渣纤维，岩石纤维，石头纤维和其他的弃置的MMVF材料。
取决于MMVF生产工艺中的起始位置，回收的MMVF废物可不包括粘结剂，完全非固化的粘结剂和完全固化的粘结剂。优选地，MMVF废物是来自于生产线的不同位置中的废物的混合物。然而，要求MMVF废物含有至少非固化的MMVF粘结剂。在最终的MMVF废物混合物内非固化的MMVF废物的含量可以例如在10-90wt%之间变化。
根据本发明的压实体优选包括10-80，更优选20_60wt%回收的MMVF废物，基于干物质。
水泥粘结剂
根据本发明使用的水压压块包括水泥以及任选地常规的水泥添加剂。
水泥通常是选自波特兰水泥，波特兰水泥共混物和非-波特兰水泥中的水凝水泥。合适的波特兰水泥共混物例如是，鼓风炉水泥，粉煤灰水泥，火山灰水泥，硅粉水泥和熟料水泥。合适的非波特兰水凝水泥例如是石灰炉渣水泥，铝酸钙水泥和磺基铝酸钙水泥。
波特兰水泥通常包括渣块和石膏作为指导材料。然而，为了避免非所需的硫排放， 也可在本发明中使用不含石膏的水泥。
根据本发明，压实体通常包括l_30wt%，优选3_25wt%，和更优选5_15wt%的水泥， 基于压实体的总重量(干物质)。
糖组分(a)
根据本发明使用的糖组分(a)优选选自蔗糖和还原糖或其混合物。
还原糖是允许糖充当还原剂的任何糖，它在溶液中具有醛或酮基。根据本发明， 还原糖可原样使用或者以碳水化合物形式使用，所述碳水化合物将在热固化条件下就地得到一种或更多种还原糖。糖或碳水化合物可以是其醛糖或酮糖形式的单糖，二糖，丙糖，丁糖，戊糖，己糖或庚糖，或二 _，低聚-或多糖，或其组合。具体实例是葡萄糖(=右旋糖)，淀粉水解物，例如玉米糖浆，树胶醛糖，木糖，核糖，半乳糖，甘露糖，果糖，麦芽糖，乳糖和转化糖。糖也可以是增溶淀粉，来自葡萄糖精制的二聚水分子(hydrol)，和来自蔗糖精制的糖蜜。另一方面，诸如山梨醇和甘露醇之类的化合物不含或提供醛或酮基，在本发明中不那么有效。
通常通过热，酸或酶，对淀粉的含水浆料进行水解，生产结晶葡萄糖。取决于在水解淀粉中所使用的反应条件，获得葡萄糖和中间体的各种混合物，它们可用其DE值表征。 DE是右旋糖当量的缩写，且定义为当根据国际标准IS05377-1981(E)中规定的方法测定时，以无水D-葡萄糖的克数/IOOg样品内的干物质形式表达的还原糖的含量。这一方法测量还原端基且固定纯葡萄糖(=右旋糖)的DE为100和纯淀粉的DE为O。
仅仅高DE的葡萄糖糖浆可容易地结晶且得到粉末或颗粒形式的产物。大多数流行的结晶产品是在医疗和咀嚼片剂中应用的一水合右旋糖。一水合右旋糖是纯葡萄糖 (DE100)。
由于DE值较低，因此该糖浆逐渐丧失其结晶倾向。低于约45DE时，糖浆可浓缩成稳定的非结晶液体，例如Standard42DE糖浆在罐装的水果保藏，冰淇淋，烘烤产品，果酱， 蜜饯和所有种类的糖果中宽泛地传播使用。
在本发明中使用的优选糖组分是右旋糖当量DE为40-100，优选50-100和更优选 85-100的还原糖。尤其优选的还原糖组分是高DE的葡萄糖糖浆，高果糖的糖浆及其混合物。
对于商业和实践的原因(可获得性)，右旋糖和蔗糖是本发明中最优选的糖组分。
根据本发明，MMVF粘结剂通常包括10-90wt%，优选20_85wt%，和更优选35_75wt% 的糖组分(a)，基于MMVF粘结剂组分的总重量(干物质)。
多羧酸组分和胺组分的反应产物
根据本发明，MMVF粘结剂包括多羧酸组分和胺组分的一种或更多种水溶性反应产物，显然，一旦水泥固化，所述水溶性反应产物将中和或减少糖组分的缓凝效果。
多羧酸组分
多羧酸组分通常选自二羧酸，三羧酸，四羧酸，五羧酸，和类似的单体多羧酸，和酸酐，及其盐和组合，以及聚合物多羧酸，酸酐，共聚物，及其盐和组合。
合适的多羧酸组分的具体实例是柠檬酸，乌头酸，己二酸，壬二酸，丁烷三羧酸，丁烷四羧酸，氯菌酸，柠康酸，二环戊二烯-马来酸加合物，二亚乙基三胺五乙酸，二戊烯和马来酸的加合物，乙二胺四乙酸(EDTA)，完全马来酸化的松香，马来酸化的妥尔油脂肪酸， 富马酸，戊二酸，间苯二甲酸，衣康酸，被氧化成羧酸的马来酸化松香，马来酸，苹果酸，中康酸，草酸，邻苯二甲酸，四氢邻苯二甲酸，六氢邻苯二甲酸，对苯二甲酸，癸二酸，琥珀酸，酒石酸，天冬氨酸，偏苯三酸，均苯四酸，均苯三酸，和酸酐，及其盐和组合。
胺组分
此处所使用的术语“胺组分”是指氨和氨的衍生物，例如铵盐，伯胺或仲胺，烷醇胺和氨基酸。
铵盐的具体实例是氯化铵，硫酸铵，磷酸铵，和多羧酸的铵盐。
合适的伯和仲胺的具体实例是烷基胺和二烷基胺，例如甲胺，二甲胺，丙胺，丁胺， 和多胺，例如乙二胺。
合适的烷醇胺的具体实例是单乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，二异丙醇胺，三异丙醇胺，甲基二乙醇胺，乙基二乙醇胺，正丁基二乙醇胺，甲基二异丙醇胺，乙基异丙醇胺，乙基二异丙醇胺，3-氨基-1，2-丙二醇，2-氨基-1，3-丙二醇，氨乙基乙醇胺和三(羟甲基) 氣基甲烧。
氨基酸的具体实例是甘氨酸，丙氨酸，缬氨酸，亮氨酸，丝氨酸，甜菜碱，和精氨酸。
脲和脲化合物，例如环状脲也可用作胺组分的来源。
多羧酸组分和胺组分之间的反应可导致不同的反应产物，这取决于起始化合物的性质和它们的官能团之间的反应类型。例如，加成-消除反应可导致形成酰胺和酰亚胺，中和可导致盐，例如柠檬酸三铵。若起始材料具有额外的官能团，例如羟基，则可能发生酯的形成。
尤其优选的MMVF粘结剂包括至少一种羧酸酐和至少一种烷醇胺的水溶性反应产物。
在制备这一具体的MMVF粘结剂中使用的优选的烷醇胺是具有至少两个羟基的烷醇胺，例如用下式表示的烷醇胺
权利要求
1.压实体，尤其是适合于在生产人造玻璃质纤维(MMVF)中用作矿物加料的压块，所述压实体包括⑴回收的废矿棉，它包括与非固化的MMVF粘结剂接触的MMV纤维，所述MMVF粘结剂含有(a)糖组分和(b)多羧酸组分和胺组分的反应产物，和( )水泥粘结剂。
2.权利要求1的压实体，其中MMV纤维选自石棉和玻璃棉。
3.权利要求1或2的压实体，其中水泥是波特兰水泥。
4.前述任何一项权利要求的压实体，其中糖组分选自蔗糖和还原糖例如己糖和戊糖、 及其混合物。
5.权利要求4的压实体，其中糖组分是右旋糖当量(DE)为40-100、优选50-100、更优选85-100的还原糖。
6.权利要求4或5的压实体，其中糖组分是选自高DE的葡萄糖糖浆和高果糖的糖浆及其混合物中的还原糖。
7.前述任何一项权利要求的压实体，其中多羧酸组分选自二羧酸，三羧酸，四羧酸，五羧酸，和类似的单体多羧酸，及其酸酐，盐和组合，以及其聚合物多羧酸、酸酐、共聚物、盐和组合。
8.权利要求7的压实体，其中多羧酸组分选自柠檬酸，乌头酸，己二酸，壬二酸，丁烷三羧酸，丁烷四羧酸，氯菌酸，柠康酸，二环戊二烯-马来酸加合物，完全马来酸化的松香，马来酸化的妥尔油脂肪酸，富马酸，戊二酸，间苯二甲酸，衣康酸，被氧化成羧酸的马来酸化松香，马来酸，苹果酸，中康酸，草酸，邻苯二甲酸，四氢邻苯二甲酸，六氢邻苯二甲酸，对苯二甲酸，癸二酸，琥珀酸，酒石酸，天冬氨酸，偏苯三酸，均苯四酸，均苯三酸，及其酸酐，盐和组口 ο
9.前述任何一项权利要求的压实体，其中胺组分选自氨，伯胺或仲胺，烷醇胺，氨基酸或脲。
10.前述任何一项权利要求的压实体，其中MMVF粘结剂包括(a)糖组分和(b)羧酸酐与烷醇胺的反应产物。
11.前述任何一项权利要求的压实体，它包括l_30wt%，优选5-15wt%的水泥，基于压实体的总重量(干物质)。
12.前述任何一项权利要求的压实体，其中糖组分与水泥的重量比范围为O.1-5. O重量份，优选O. 3-3. O重量份的糖组分/100重量份水泥。
13.前述任何一项权利要求的压实体，它包括10-80，优选20-60wt%的回收废矿棉，基于干物质。
14.前述任何一项权利要求的压实体，它的密度范围为1700-2200kg/m3。
15.生产压实体、尤其是适合于在生产人造玻璃质纤维(MMVF)中用作矿物加料的压块的方法，所述方法包括下述步骤混合回收的废矿棉与水泥粘结剂，所述废矿棉包括与非固化的MMVF粘结剂接触的MMV纤维，所述MMVF粘结剂含有(a)糖组分和(b)多羧酸组分和胺组分的反应产物，和压缩/成型并固化该混合物，形成所述压实体。
16.权利要求15的方法，其中MMVF粘结剂包括(a)糖组分，(b)羧酸酐与烷醇胺的反应产物。
17.权利要求15或16的方法，其中在15-65°C、优选30_40°C的固化温度下，和在>70%、 优选>90%的相对湿度下进行混合物的固化。
18.权利要求1-14任何一项的压实体在生产MMV纤维或棉中作为矿物加料的用途。
全文摘要
压实体，尤其适合于在生产人造玻璃质纤维(MMVF)中用作矿物加料的压块，所述压实体包括(i)回收的废矿棉，它包括与非固化的MMVF粘结剂接触的含下述的MMV纤维(a)糖组分和(b)多羧酸组分和胺组分的反应产物；和(ii)水泥粘结剂。
文档编号C03B5/12GK103052603SQ201180037370
公开日2013年4月17日 申请日期2011年7月29日 优先权日2010年7月30日
发明者J·M·W·(让)克伊珀斯, A·莱斯曼 申请人:罗克伍尔国际公司