专利名称：无机布的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及由纱形成的布。更具体地，本发明涉及由包含无机长丝的纱形成 的高性能布。特别地但不是排他地，本发明可用于由源自无机原料的纱来制造布，所述无机 原料包括黑岩。
背景技术：
通常，常规布都是由有机或合成聚合物纤维制成的。在高温度下和在要求耐力性 (force resistance)的条件下，这些布由于其组成因而具有的用途非常有限。具体地，当承 受高温时，这些布迅速损坏，并且在大多数条件下它们通常具有有限的强度。逐渐地，改由高性能纱而不是常规纱来形成所述布。与常规纱相比，高性能纱同时 具有提高的强度和提高的弹性模量。通常，高性能纱是由无机长丝构成的。这些长丝的使 用产生新一类具有高抗拉强度和模量的纱和布，并且在升高的温度下它们具有保持这些性 能的能力。然而，由已知无机长丝构成的布的强度和耐热性仍可加以改进。为了改进已知布的强度和耐热性，本发明采用未精炼的原料，例如火山岩，来制造 能被编织成布的无机长丝。已发现由火山岩制造的无机长丝表现了优异的强度和耐热性 能。同样地，由这些无机长丝编织或以其它方式形成的布也表现出这些相同的优异的强度 和耐热性能。根据上面所述，本发明的一个目的是提供一种由无机纱形成的布。本发明的另外 一个目的是提供一种由源自火山岩的无机纱形成的布。本发明的还另一个目的是提供一种 由包含涂有人造丝的无机长丝的纱形成的布。本发明的再一个目的是提供高强度、耐热的 布，所述布相对容易制造，使用简单和比较节省成本。
发明内容
本发明涉及一种由包含无机长丝的纱形成的布，所述无机长丝是由火山岩形成的 并涂有人造丝。具体地，无机长丝是由火山岩熔化物纺成的。优选地，火山岩是含有氧化铝、 氧化铁、二氧化硅、二氧化钛、氧化镁、氧化钙、氧化钠和氧化钾的黑岩。除了黑岩外，熔化物 包含添加剂，所述添加剂优选包含氧化铁、白石和硼。在由熔化物纺成长丝之后，它们被涂胶(sized)或涂布人造丝胶粘剂。然后将涂 完胶的长丝以本领域公知的方式加捻在一起，以形成纱。优选地，最终的纱具有在10 15 毫米范围内的直径，并且是约98重量％的无机长丝和2重量％的人造丝。当火山黑岩是由各种组分形成的时，优选控制制造过程，使得所述纱包含约35 45重量％的氧化钙、30 40重量％的氧化镁、5 10重量％的氧化钾、低于2重量％的氧 化铝、5 10重量％的氧化铁、低于2重量％的二氧化硅、低于2重量％的二氧化钛、低于2 重量％的氧化钠、低于2重量％的硼和1 5重量％的人造丝。更优选地，所述纱包含约40 重量％的氧化钙、36. 6重量％的氧化镁、8. 4重量％的氧化钾、0. 8重量％的氧化铝、8. 85重 量％的氧化铁、0. 85重量％的二氧化硅、0. 8重量％的二氧化钛、0. 8重量％的氧化钠、0. 6
4重量％的硼和2重量％的人造丝。本发明的布由于其组成因而具有在约1500摄氏度(1500°C )和约1650摄氏度 (1650°C )之间的熔点。此外，所述布具有约零下130摄氏度(-130°C) 约700摄氏度 (7000C )的工作范围。本发明的布除了它优良的热特性以外，还表现了优异的强度并具有良好的冲击 特性。具体地，它具有在约500磅力/平方英寸(5001bf/in2)和约1800磅力/平方英寸 (18001bf/in2)之间的抗拉强度。此外，所述布具有在约160克/平方米(160g/m2)和约350 克/平方米(350g/m2)之间的表面密度。同时，所述布相对重量很轻，密度为约1.6克/立 方厘米(1. 6g/cc)。
从结合所附说明书的附图，将会最好地理解关于它的结构和它的操作的本发明新 颖性特征以及本发明本身。在说明书和附图当中，相似的附图标记指代相似的部件，其中图1是根据本发明一个实施方式的布的放大示意性侧视图；图2为示例了根据本发明的制造无机纱的方法的示意图；和图3为根据本发明的布中可使用的几种示例性编织类型的示意图。
具体实施例方式参见图1，示出了根据本发明的高强度、耐热的布并用10指代。如所示，布10包 括多根彼此基本上平行排列的纬纱(fill yarn) 12。此外，将多根经纱14与纬纱12以蜿 蜒的方式进行编织(即，在相邻的纬纱12的上面和下面)。对于本发明，纬纱12和经纱14 都包含由无机火山岩、添加剂和人造丝形成的纱16。结果，布10单独由无机纱16构成并表 现出下面讨论的一些所需的特性。现参见图2，描绘了用来制造无机纱16的系统18。如所示，系统18包括熔炉20。 熔炉20优选为化铁炉且包括由侧壁24形成的腔室22。将腔室22形成一定尺寸来容纳制 造无机纱需要的原料26。具体地，原料26包含黑岩28和添加剂30。如所示，将黑岩28和 添加剂30以碎固体的形式提供到腔室22。一旦它们被容纳在腔室22中，它们在其间被液 化而形成熔化物32。在熔炉20的下游，系统18包括纺丝装置34。纺丝装置34可以和熔炉20 —体化， 或者它可以直接连接到熔炉20来接收熔化物32。作为选择，可以通过例如长柄勺等的运输 器将熔化物32传送到纺丝装置34。在任一情况下，纺丝装置34包括泵或其它装置来迫使 熔化物32通过一个孔或几个孔，来形成多根长丝36。优选地，纺丝装置34的孔是由能够承 受熔化物32的高温的固定钼喷嘴形成。如图2所示，系统18进一步包括位于纺丝装置34下游的冷却装置38。类似于纺 丝装置34，冷却装置38可以与熔炉20 —体化，或者它可以连接到熔炉20上。如所示，冷却 装置38被定位成用于接收源自纺丝装置34的所述多根长丝36。此外，在冷却装置38的下 游安置涂胶台40，用于接收所述多根源自冷却装置38的长丝36。涂胶台40含有可以涂布 到所述多根长丝36来形成多根纤维44的胶粘剂42。如图2中进一步所示，紧挨着在涂胶 台40的下游安置加捻(twisting)装置46。加捻装置46接收所述多根纤维44并由其形成无机纱16。更详细地，本发明的黑岩28优选火山岩的类型，通常在俄勒R州、华盛顿和其它 地方可见到所述火山岩。这种黑岩28通常包含约44重量％的氧化钙、41重量％的氧化镁、 10重量％的氧化钾、1重量％的氧化铝、1重量％的氧化铁、1重量％的二氧化硅、1重量％ 的二氧化钛和1重量％的氧化钠。除非用其它材料处理或与之混合，黑岩28通常具有高于 1200摄氏度(1200°C)的熔点。在它被引进到熔炉20的腔室22之前，黑岩28被分级成直 径“d”为约4 8英寸的单独的片。优选地，所有黑岩28的单独的片具有基本上相同的直 径 “d”。如图2进一步所示，以碎固体的形式提供添加剂30。添加剂30优选具有约900°C 的熔点并包括约26 33重量％的高锰酸钾、39 45重量％的氧化铁、22 31重量％的 白石和3重量％的硼。对于本发明，提供高锰酸钾作为燃料源来熔融原料26，提供氧化铁来 改性黑岩28。此外，提供硼和白石来降低熔点和有利于原料26混合物的加工，所述白石包 含约58重量％的氧化钙、41重量％的氧化镁、低于1重量％的氧化硅和低于1重量％的氧 化铁。作为间歇方法，将所需量的黑岩28和添加剂30递送到熔炉20。优选地，提供到腔 室22的原料26基本上由60 90重量％的黑岩28和40 10重量％的添加剂30组成。 在一些优选的实施方式中，原料26基本上由87 88重量％的黑岩28和13 12重量％ 的添加剂30组成。在这样的实施方式中，原料26的混合物包含约5 6重量％的高锰酸 钾、4 6重量％的白石、8重量％的氧化铁和0. 6重量％的硼。以体积计，优选原料26为 约100份黑岩28和约14份添加剂30。当放置在熔炉20的腔室22中时，将原料26的混合物加热到约955°C 1270°C范 围的温度，优选加热到1200°C和1270°C之间。不考虑达到特定的温度，将原料26的混合物 充分加热以减少原料26以液化成具有适合加工的粘度的熔化物32。在加热过程中，高锰酸 钾作为燃料燃烧并有助于液化其它原料26。当合适地形成熔化物32后，将熔化物传送到纺丝装置34。通过迫使熔化物32穿 过纺丝装置34的喷嘴，纺丝装置34将熔化物32挤出成多根长丝36。最终的长丝36具有 基本上在1 10微米之间的范围的直径。为了防止长丝36的变形，将它们传送到冷却装 置38进行冷却和硬化到软固体状态。在冷却过程中，冷却装置30首先将所述多根长丝36 冷却到800°C并保持该温度30分钟。接着其将所述多根长丝36冷却到355°C并保持该温 度30分钟。结果，所述多根长丝36达到基本上软固体状态，所述状态有助于进一步加工。当被冷却到355°C后，将长丝36穿过涂胶台40。在涂胶台40上，将人造丝胶粘剂 42涂布到所述多根长丝36上。具体地，用人造丝试剂42涂布所述多根长丝36形成多根纤 维44。优选人造丝试剂42为纱的形式且以一定量提供，使得人造丝构成最终纤维44的2 重量％。由于人造丝涂布，纤维44被保护免受机械损伤，且有利于由纤维44形成纱。一旦 被涂胶之后，通过加捻装置46收集和加工纤维44。具体地，加捻装置46牵引和加捻所述多 根纤维44而形成无机纱16。优选地，最终的无机纱16具有在10 15毫米范围的直径。对于本发明，根据上面的方法制造的纱16优选包含约40重量％的氧化钙、36. 6 重量％的氧化镁、8. 4重量％的氧化钾、0. 8重量％的氧化铝、0. 85重量％的氧化铁、0. 85重 量％的二氧化硅、0. 8重量％的二氧化钛、0. 8重量％的氧化钠、0. 6重量％的硼、8重量％氧化铁和2重量％人造丝。这样的纱16具有在约1500°C和约1650°C之间范围的熔点并具有 约-130°C 700°C的工作范围。此外，所述纱相对很轻，密度为约1.6克/立方厘米(1.6g/ cc) ο尽管图1描述了包含无机纱16的代表性编织物，但是应当理解在形成本发明的布 10时，可使用任何数量的编织物。图3示出了相关领域公知的几种示例性编织物。具体地， 图3包括平纹编织物、破斜纹编织物、2X2筐篮编织物、2/2斜纹编织物、2/1斜纹编织物和 纱罗编织物的绘图。对于本发明，可以选择、设计和利用这些编织物来控制布10的重量、厚 度、密度和强度。此外，对于布10的特定应用，可能期望需要特定的编织物。尽管此处详细展示和公开的特定布完全能够达到目的和提供了本文中前述的优 点，但是应当理解它仅仅说明了本发明目前优选实施方式，且除了所附权利要求中描述，并 不意在限制此处所展示的结构和设计的细节。
权利要求
一种由纱形成的布，所述纱包含涂有人造丝的无机长丝，所述无机长丝是由火山黑岩形成的。
2.如权利要求1所述的布，其中所述无机长丝是由火山黑岩的熔化物纺成的。
3.如权利要求1所述的布，其中所述无机长丝包含氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化铝、氧 化铁、二氧化硅、二氧化钛、氧化钠和硼。
4.如权利要求3所述的布，其中所述纱包含约 35 45重量％的氧化钙；30 40重量％的氧化镁； 5 10重量％的氧化钾； 低于2重量％的氧化铝； 5 10重量％的氧化铁； 低于2重量％的二氧化硅； 低于2重量％的二氧化钛； 低于2重量％的氧化钠； 低于2重量％的硼；和 1 5重量％的人造丝。
5.如权利要求1所述的布，其中所述纱为约98重量％的长丝和约2重量％的人造丝。
6.如权利要求5所述的布，其中所述纱包含约 40重量％的氧化钙；36.6重量％的氧化镁； 8.4重量％的氧化钾； 0.8重量％的氧化铝； 8. 85重量％的氧化铁； 0. 85重量％的二氧化硅； 0.8重量％的二氧化钛； 0.8重量％的氧化钠； 0.6重量％的硼；和 2重量％的人造丝。
7.如权利要求1所述的布，其中所述布具有在约1500摄氏度(1500°C)和约1650摄 氏度(1650°C )之间的熔点。
8.如权利要求1所述的布，其中所述布具有约零下130摄氏度(-130°C) 约700摄 氏度(700°C )的工作范围。
9.如权利要求1所述的布，其中所述布具有在约160克/平方米(160g/m2)和约350 克/平方米(350g/m2)之间的表面密度。
10.如权利要求1所述的布，其中所述布具有在约500磅力/平方英寸(5001bf/in2) 和约1800磅力/平方英寸(18001bf/in2)之间的抗拉强度。
11.一种包含编织纱的布，所述布通过以下步骤制造将火山岩与添加剂混合以制备原料，其中所述添加剂包含高锰酸钾； 将所述原料熔化以产生熔化物；将所述熔化物纺丝以产生多根长丝，所述长丝具有基本在1和10微米之间的范围内的 直径；将所述多根长丝冷却；用人造丝试剂对所述多根长丝涂胶，以产生纤维；将所述多根纤维加捻以制成纱；和将所述纱编织成布。
12.如权利要求11所述的布，其中所述火山岩是黑岩，并且所述原料包含约100份黑岩 和约14份添加剂。
13.如权利要求11所述的布，其中所述添加剂进一步包含氧化铁、碎白石和硼。
14.如权利要求11所述的布，其中所述高锰酸钾对所述熔化步骤供以燃料。
15.如权利要求11所述的布，其中所述布具有在约1500°C和约1650°C之间的熔点。
16.如权利要求11所述的布，其中所述布具有约零下130摄氏度(-130°C) 约700 摄氏度(700°C )的工作范围。
17.如权利要求11所述的布，其中所述布具有在约160克/平方米(160g/m2)和约350 克/平方米(350g/m2)之间的表面密度。
18.如权利要求11所述的布，其中所述布具有在约500磅力/平方英寸(5001bf/in2) 和约1800磅力/平方英寸(18001bf/in2)之间的抗拉强度。
19.一种包含纱编织物的布，所述纱由涂有人造丝的无机长丝组成，所述无机长丝是由 火山黑岩形成的。
20.如权利要求19所述的布，其中所述无机长丝是由火山黑岩熔化物纺成的，并且包 含氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化铝、氧化铁、二氧化硅、二氧化钛、氧化钠和硼。
全文摘要
一种由纱形成的布，所述纱包含涂有人造丝的无机长丝。具体地，所述无机长丝是由火山黑岩的熔化物纺成的，并且包含氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化铝、氧化铁、二氧化硅、二氧化钛、氧化钠和硼。所述布由于其组成因而耐温和重量轻，并且还坚固。优选地，所述布表现出熔点在1500℃和1650℃之间，工作范围为-130℃～700℃，密度为1.6g/cc，表面密度为160g/m2～350g/m2，抗拉强度在500lbf/in2和1800lbf/in2之间。
文档编号B32B5/02GK101970223SQ200680056338
公开日2011年2月9日 申请日期2006年11月9日 优先权日2006年11月9日
发明者利洛·内西姆·伯齐耶龙 申请人:利洛·内西姆·伯齐耶龙