复合材料的制作方法_2

文档序号:9307884阅读:来源:国知局
树脂 (例如环氧树脂、不饱和聚酯树脂、丙烯酸类树脂粘合剂)。本文提到的粘合剂可以包括组 合的一种或更多种这样的粘合剂。
[0083] 本文中,"合成粘合剂"被定义为合成地产生的(即不是天然存在的)粘合剂(见 上文)。合成粘合剂在本领域中是熟知的,且典型地包括树脂粘合剂例如不饱和聚酯树脂、 环氧树脂、丙烯酸类树脂(例如聚甲基丙烯酸甲酯-PMMA)及类似物。本文提到的合成粘合 剂可以包括组合的一种或更多种这样的粘合剂。
[0084] 本文中,"阴极射线管(CRT)屏幕"是图像被投射在其上的前屏幕,典型地是电视机 的前屏幕。这种CRT屏幕经常包含铅组分(即铅玻璃)以阻挡X射线的发射。
[0085] 特定组分的重量百分比(wt% )参考特定组分形成其构成部分的任何材料而给 出。除非另外陈述,否则重量百分比指的是"干重",且适宜地排除被用于使成分成浆以辅助 其混合的任何溶剂(例如水)。将被本领域技术人员理解的是,用于材料的全部组分(包 括规定的和未规定的组分二者)的wt%值的总和应当合计为100wt%。将被本领域技术人 员理解的是,用于特定组分的重量百分比的规定不一定限制被允许用于其他组分(无论这 种其他组分是否是规定的)的可能的重量百分比值,除了其中用于特定组分的规定的最小 wt%将自然地限制用于其他组分(无论是规定的或以其他方式的)的最大wt% (考虑到用 于全部组分(包括任何未规定的成分)的总wt%值将必然地合计为100wt% )。举例来说, 包含未指定的数量的玻璃组分和至少20wt%的非玻璃矿物组分的复合材料,自然意味着关 于玻璃组分的80wt %的上限,然而还包括玻璃组分的小于80wt %的非零的数量,因为其他 未指定的组分(例如无机抗微生物剂)和/或非玻璃矿物组分的超过20wt %的数量可以构 成复合材料中剩下的80wt %中的至少某些。在某些实施方案中,所有规定的组分的wt %的 总数合计为IOOwt%。
[0086] 粒径涉及给定的颗粒的最长尺寸的长度。粒径可以通过本领域熟知的多种方法被 测量,包括筛分、激光衍射(laser defraction)等等。
[0087] 本文中,术语"基本上由…组成(consists essentially of) "或"基本上由…组 成(essentially consists of)"意指给定的材料主要由给定的组分、适宜地至少75%、适 宜地至少90 %、适宜地至少97 %、适宜地至少99 %、以及适宜地大体上100 %的给定的组分 组成。
[0088] 复合材料
[0089] 本发明还提供复合材料,所述复合材料包含:
[0090] 玻璃组分;和
[0091] 非玻璃矿物组分;
[0092] 其中所述复合材料包含小于5wt%的合成粘合剂。
[0093] 本发明还提供复合材料,所述复合材料包含:
[0094] 玻璃组分;和
[0095] 非玻璃矿物组分;
[0096] 其中所述复合材料包含小于5wt%的合成粘合剂;
[0097] 其中所述复合材料包含至少20wt%的非玻璃矿物组分。
[0098] 本发明提供复合材料,所述复合材料包含:
[0099] 玻璃组分;和
[0100] 非玻璃矿物组分;
[0101] 其中所述复合材料包含至少75wt%的废料。
[0102] 本发明还提供复合材料,所述复合材料包含:
[0103] 玻璃组分;和
[0104] 非玻璃矿物组分;
[0105] 其中所述复合材料包含至少75wt%的废料;
[0106] 其中所述复合材料包含至少20wt%的非玻璃矿物组分。
[0107] 适宜地,复合材料包含相关组分的共混混合物、优选地共混颗粒混合物(即至少 玻璃组分和非玻璃矿物组分的共混混合物)。适宜地,复合材料包含相关组分的大体上均匀 的共混物。然而,技术人员将理解,共混混合物可以在不同程度上被共混以改变审美的和/ 或纹理的质量。
[0108] 适宜地,复合材料包含相关组分的熔融的共混混合物、优选地熔融的共混颗粒混 合物。适宜地,共混混合物是热熔融的共混混合物。适宜地,共混混合物的不同组分(或其 至少一部分)被熔融到一起。在实施方案中,复合材料的至少一部分被熔融到一起,适宜地 被热熔融以将至少部分组分永久地结合到一起(物理地和/或化学地)。在某些实施方案 中,部分熔融可以足以为主体复合材料提供需要的结构完整性。例如,在共混混合物的表面 处熔融组分可以足以将共混混合物的未熔融的部分坚固地封装在内,且由此赋予主体总体 的结构完整性。遍及复合材料的熔融程度取决于熔融工艺自身以及形成的复合材料的尺寸 和密度。在实施方案中,复合材料的组分被完全熔融。在特定的实施方案中,复合材料包含 相关组分的窑烧制的共混混合物。
[0109] 适宜地,复合材料的组分可以被一起结合在熔融的基体中,最适宜地在熔融的玻 璃基体中。在实施方案中,复合材料包含熔融的玻璃基体。熔融的玻璃基体适宜地包含已 经至少部分地自熔融的(例如通过短暂地熔化玻璃组分来热熔融的)玻璃组分。在特定的 实施方案中,仅玻璃组分被熔融,并且其他组分被捕集到产生的熔融的玻璃基体中。熔融的 玻璃基体可以适宜地封装其他组分以向复合材料提供刚性的永久结构。在另一个实施方案 中,玻璃组分被至少部分地熔融(如果没有被完全熔融)到非玻璃矿物组分。在另一个实 施方案中,复合材料既包含熔融的玻璃也包含被熔融到非玻璃矿物组分的玻璃。
[0110] 在实施方案中,复合材料包含无机抗微生物剂(例如有毒金属,比如铅组分)。
[0111] 复合材料可以是多孔的。
[0112] 复合材料适宜地具有l_3g/cm3、更适宜地I. 2-2. 5g/cm3、更适宜地2-2. 5g/cm3、最 适宜地2. 1-2. 4g/cm3的密度。
[0113] 复合材料(或成形的物品-见后文)可以包含大颗粒或甚至大物体。例如,复合 材料(或成形的物品)可以包含至少5wt%的具有大于或等于lcm、适宜地大于或等于2cm、 适宜地大于或等于5cm、适宜地大于或等于IOcm的粒径的颗粒。适宜地,复合材料(或成形 的物品)可以包含至少IOwt%、适宜地至少20wt%的具有前述粒径中的任一种的颗粒。在 某些实施方案中,复合材料(或成形的物品)包含预成型的物体(例如杯子、或砖块)。在 可选择的实施方案中,复合材料自身可以被认为不含本文定义的(例如,如上文定义的)任 何这样的大颗粒和/或物体,因为这样的大颗粒和/或物体可以被认为是成形的物品中的 辅助的包含物,其中所述成形的物品包含复合材料和大颗粒和/或物体。本发明的复合材 料凭借其独特的组成,特别善于与大物体例如陶瓷物体(例如杯子、茶壶等)直接结合(例 如在加热后)。
[0114] 玻璃组分
[0115] 玻璃组分适宜地包含玻璃颗粒(例如粒状的或压碎的)。玻璃颗粒的平均粒径 (即在恪融玻璃的任何恪合之前)适宜地小于2mm、适宜地小于1mm、适宜地小于750 μm〇 适宜地,至少65wt%的玻璃颗粒具有小于2mm的粒径,适宜地至少80wt%、更适宜地至少 90wt%、更适宜地至少95wt%、且最适宜地至少99wt%。适宜地,在30wt%和60wt%之间 的玻璃颗粒具有小于355 μm的粒径。
[0116] 适宜地,在复合材料中至少部分的玻璃组分是自熔融的。因此,在复合材料中至少 部分的玻璃组分可以适宜地形成熔融的玻璃基体。此熔融的玻璃基体通过下文描述的方法 适宜地获得-即共混混合物被加热以使至少某些玻璃熔融。熔融的玻璃基体可以适宜地封 装其他成分/组分以向复合材料提供刚性的永久结构。然而,在其他实施方案中,玻璃组分 被熔融到其他组分(例如被熔融到非玻璃矿物组分)。
[0117] 玻璃组分适宜地包含具有至少60wt%、更适宜地至少70wt%、且适宜地至少 75wt%的二氧化硅含量的玻璃。玻璃还可以包含其他矿物,例如金属氧化物(例如氧化钠、 氧化钙)。
[0118] 在特定的实施方案中,玻璃组分(无论是废物玻璃还是非废物/原始玻璃)包含:
[0119] -65-80% w/w 的二氧化娃;
[0120] -5-22% w/w 的氧化钠;
[0121] -1-20 % w/w 的氧化钙;
[0122] -0. 1-7% w/w 的氧化镁;
[0123] -0. 1-7 % w/w 的氧化铝。
[0124] 在特定的实施方案中,玻璃组分(无论是废物玻璃还是非废物/原始玻璃)包含:
[0125] -70-74% w/w 的二氧化娃;
[0126] -12-16% w/w 的氧化钠;
[0127] -5-11 % w/w 的氧化钙;
[0128] -1-3 % w/w 的氧化镁;
[0129] -1-3 % w/w 的氧化铝。
[0130] 复合材料适宜地包含至少30wt %、更适宜地至少40wt %、最适宜地至少45wt %的 玻璃组分。复合材料适宜地包含至多80wt%、更适宜地至多70wt%、最适宜地至多60wt% 的玻璃组分。在特定的实施方案中,复合材料包含40-60wt %的玻璃组分。在特定的实施方 案中,复合材料包含50wt %的玻璃组分。
[0131] 在实施方案中,玻璃组分包含铅组分(例如氧化铅(PbO)或金属铅)。玻璃组分可 以包含18-40wt%的铅组分,适宜地20-30wt%、适宜地大约25wt%的铅组分。例如,玻璃 组分可以包含铅玻璃,适宜地大于或等于50wt%的铅玻璃、更适宜地大于或等于70wt%的 铅玻璃、最适宜地大于或等于90wt %的铅玻璃。在特定的实施方案中,玻璃组分是铅玻璃。 铅玻璃自身可以适宜地包含18_40wt%的铅组分(特别是氧化铅)、适宜地大约20-30wt% 的铅组分、最适宜地大约25wt%的铅组分。铅玻璃可以来源于阴极射线管(CRT)或CRT前 屏幕。玻璃组分可以适宜地包含来自阴极射线管(CRT)屏幕的铅玻璃。在特定的实施方案 中,玻璃组分基本上由来自CRT的铅玻璃组成。因此,这提供了再循环铅玻璃而非从其中提 取铅以便其能够以标准方式被处置的手段。
[0132] 玻璃组分适宜地包含玻璃废物。玻璃组分适宜地基本上由玻璃废物组成。玻璃废 物可以包括废弃的漂浮物(waste float)、消费后的玻璃废物、和/或废弃的/再循环的阴 极射线管。这样的玻璃废物可以包括废弃的容器玻璃(例如使用过的瓶子、广口瓶等,比如 存放在再循环中心的"瓶子回收站"的那些)和/或废弃的/再循环的阴极射线管(CRT) (例如前面的加铅的玻璃屏幕、后面的玻璃管、或二者)。这是难以安全处置的否则有害的 废料的环境上有效的利用。
[0133] 在特定的实施方案中,玻璃废物是废弃的容器玻璃。废弃的容器玻璃可以是任何 颜色,这取决于复合材料寻求的审美质量。玻璃组分可以适宜地包括再循环的玻璃废物。
[0134] 在特定的实施方案中,废物玻璃包括废弃的/再循环的CRT。在特定的实施方案 中,废弃的/再循环的CRT包含加铅的玻璃CRT前屏幕(即电视屏幕自身)。适宜地,这 样的CRT屏幕包含铅组分(例如金属铅或更典型地氧化铅(PbO))。CRT屏幕适宜地包含 18_40wt%、更适宜地20_30wt%、最适宜地大约25wt%的铅组分(例如氧化铅)。对生物 有机体(包括人类和微生物类)有毒的铅组分可以被捕集到复合材料的熔融的共混混合物 中。适宜地,复合材料呈现铅组分从其中最小的浸出(leaching)。然而,在实施方案中,铅 组分的最小量的浸出用于向复合材料的表面赋予抗微生物性质。
[0135] 在特定的实施方案中,废物玻璃包括再循环的玻璃。在特定的实施方案中,废物玻 璃基本上由再循环的玻璃组成。这样的再循环的玻璃可能已经被预处理以除去某些杂质 (例如合成化合物,比如粘合剂树脂及类似物)。
[0136] 废物玻璃可以包括玻璃片、瓷器、和/或石材。
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