复合材料的制作方法_4

文档序号:9307884阅读:来源:国知局
少20wt%的非玻璃矿物组分(适宜地至多70wt% ),其中所述非玻璃矿物组 分包含至少60wt%的陶瓷;
[0198] 其中所述玻璃组分包含:
[0199] 65-80% w/w 的二氧化娃;
[0200] 5-22% w/w 的氧化钠;
[0201] 1-20% w/w 的氧化钙;
[0202] 0· 1-7% w/w 的氧化镁;
[0203] 0· 1-7% w/w 的氧化铝;
[0204] 其中所述复合材料包含小于lwt%的合成粘合剂。
[0205] 在特定的实施方案中,复合材料的共混混合物前体(即预加热混合物)包含玻璃 和陶瓷颗粒:
[0206] -30-60wt %具有小于或等于355 μ m的粒径;
[0207] -15_25wt%具有 355-500 μπι 之间的粒径;
[0208] -8_12wt%具有 500-1000 μπι 之间的粒径;
[0209] -9-13wt %具有 1000-1400 μ m 之间的粒径;
[0210] -4-14wt %具有 1400-2000 μ m 之间的粒径。
[0211] 制诰复合材料的方法
[0212] 本发明提供制造复合材料的方法,所述方法包括以下的步骤:
[0213] i)提供共混混合物,所述共混混合物包含玻璃组分和非玻璃矿物组分;
[0214] ii)使共混混合物经受加热以生产复合材料;
[0215] 其中共混混合物包含至少75wt%的废料。
[0216] 本发明提供制造复合材料的方法,所述方法包括以下的步骤:
[0217] i)提供共混混合物,所述共混混合物包含玻璃组分和非玻璃矿物组分;
[0218] ii)使共混混合物经受加热以生产复合材料;
[0219] 其中共混混合物包含至少75wt %的废料;
[0220] 其中复合材料包含至少20wt%的非玻璃矿物组分。
[0221] 本发明还提供制造复合材料的方法,所述方法包括以下的步骤:
[0222] i)提供共混混合物,所述共混混合物包含玻璃组分和非玻璃矿物组分;
[0223] ii)使共混混合物经受加热以生产复合材料;
[0224] 其中共混混合物包含小于5wt%的合成粘合剂。
[0225] 本发明还提供制造复合材料的方法,所述方法包括以下的步骤:
[0226] i)提供共混混合物,所述共混混合物包含玻璃组分和非玻璃矿物组分;
[0227] ii)使共混混合物经受加热以生产复合材料;
[0228] 其中共混混合物包含小于5wt%的合成粘合剂;
[0229] 其中复合材料包含至少20wt%的非玻璃矿物组分。
[0230] 方法可以适宜地包含一个或更多个预加热步骤(即在步骤i)和ii)之间)。例 如,方法可以包括使共混混合物成形的预加热步骤。
[0231] 方法可以适宜地包含一个或更多个后加热步骤(即在步骤ii)之后)。例如,方法 可以包括快速冷却复合材料及热量回收的后加热步骤。
[0232] 方法可以另外包括一个或更多个精加工步骤(finishing step),借此复合 材料被精制为其最终形式。例如,方法可以包括研磨、定尺寸、切割、磨光、石材精饰 (stone-finishing)、及修剪物(trimming)和废物切肩的再循环的精加工步骤。
[0233] 如技术人员将容易理解,本文描述的关于复合材料的任何组分和/或数值(例如 前述复合材料的组分的wt% )还可以适宜地应用于关于其制造的方法,且特别地可以应用 于共混混合物。
[0234] i)共混混合物
[0235] 共混混合物是复合材料的共混前体(即预加热/预熔融的混合物)。共混混合物 包含至少玻璃组分和非玻璃矿物组分,但可以另外包含上文描述的任何另外的成分/组分 (例如无机抗微生物剂)。关于多种组分的上文描述了共混混合物的原料组分。
[0236] 共混混合物适宜地包含具有小于2mm、适宜地小于1mm、适宜地小于750 μ m的平 均粒径的颗粒。适宜地,至少65wt %的共混混合物颗粒具有小于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 %之间的颗粒具有小于355 μ m的粒径。在特定的实施方案中,共混混合物包 含颗粒:
[0237] -30_60wt %具有小于或等于355 μ m的粒径;
[0238] -15_25wt%具有 355-500 μπι 之间的粒径;
[0239] -8_12wt%具有 500-1000 μπι 之间的粒径;
[0240] -9-13wt %具有 1000-1400 μ m 之间的粒径;
[0241] -4-14wt %具有 1400-2000 μ m 之间的粒径。
[0242] 本发明的复合材料容许多种粒径分布,从而减少对精确的测量和复杂的筛分的需 求。然而,据认为,具有足够量的小颗粒对于在本发明提供的节能加热条件下的有效熔融是 重要的。
[0243] 共混混合物可以包含大颗粒或甚至大物体(即辅助的颗粒和/或物体)。例如, 共混混合物可以包含至少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,共混混合物可以包含至少 IOwt %的具有前述粒径中的任一种的颗粒,适宜地至少20wt %。在某些实施方案中,共混混 合物包含预成型的物体(例如杯子、或砖块)。然而,在某些实施方案中,这样的大颗粒和大 物体本身不是"共混混合物"的一部分(即共混混合物可以仍然按照本文其他任何地方所 定义的来定义),但代替地辅助物品被添加到或以其他方式被包含到共混混合物中(例如 在加热之前或期间)以允许所述大颗粒或物体与最终的复合材料或成形的物品整合。此方 法论促进呈现出高度三维特征和纹理的复合材料及成形的物品(例如瓷砖)的形成。
[0244] 适宜地,共混混合物包含小于5wt %的合成粘合剂,更适宜地小于3wt %、更适宜 地小于Iwt %、更适宜地小于0.1 wt %。优选地,共混混合物不含合成粘合剂。
[0245] 适宜地,共混混合物包含小于5wt %的粘合剂(无论合成的还是天然的),更适宜 地小于3wt %、更适宜地小于Iwt %、更适宜地小于0.1 wt %。优选地,共混混合物不含粘合 剂。
[0246] 在实施方案中,提供共混混合物可以包括以下的步骤:
[0247] -提供每种组分的颗粒形式(即至少玻璃组分和非玻璃矿物组分);以及
[0248] -将每种组分的颗粒形式共混以提供共混混合物。
[0249] 每种组分可以以直接来自商业来源的颗粒形式被提供。可选择地,每种或任何组 分的颗粒形式可以通过以下被提供:
[0250] a)从组分的大块形式形成颗粒(例如通过压碎、研磨、粉碎等);
[0251] b)任选地筛分来自步骤a)的颗粒以收集低于特定的粒径阈值的颗粒并且舍弃高 于所述粒径阈值的颗粒;
[0252] c)任选地从先前的筛分步骤舍弃的颗粒形成较小的颗粒;
[0253] d)任选地另外筛分来自步骤c)的颗粒以收集低于特定的(任选地不同的)粒径 阈值的颗粒并且舍弃高于所述粒径阈值的颗粒;
[0254] e)任选地重复步骤c)_e)直到获得需要的粒径和/或粒径分布。
[0255] 在另一个实施方案中,共混混合物通过以下在原位形成:
[0256] a)提供每种组分的非颗粒(即大块)形式的大块混合物;
[0257] b)从大块混合物形成颗粒(例如通过压碎、研磨、粉碎等)以便使所有组分一起在 原位形成颗粒混合物;
[0258] c)任选地筛分来自步骤b)的颗粒以收集低于特定的粒径阈值的颗粒并且舍弃高 于所述粒径阈值的颗粒;
[0259] d)任选地从先前的筛分步骤舍弃的颗粒形成较小的颗粒;
[0260] e)任选地另外筛分来自步骤d)的颗粒以收集低于特定的(任选地不同的)粒径 阈值的颗粒并且舍弃高于所述粒径阈值的颗粒;
[0261] f)任选地重复步骤d)_f)直到获得需要的粒径和/或粒径分布。
[0262] g)任选地另外混合颗粒共混混合物以增加均匀性。
[0263] 如上文所描述,期望的颗粒分布可以通过顺序筛分和战略性混合如上文描述的特 定的筛分的部分来获得。然而,考虑到工艺的耐受性,筛分可以是不必要的。
[0264] 在实施方案中,共混混合物可以是所有组分的大体上均匀的混合物。关于均匀的 混合物,光学性质(例如颜色、折射率)在共混混合物的另外的混合之后不会改变。
[0265] 在可选择的实施方案中,共混混合物是非均匀的,适宜地用于审美效果。非均匀的 共混混合物具有在另外的共混/混合之后改变的光学性质。
[0266] 适宜地,没有合成粘合剂被添加到共混混合物中。适宜地,没有粘合剂被添加到共 混混合物中。
[0267] 共混混合物可以作为浆料被提供(例如以适当的量的浆料溶剂,比如水)。浆料适 宜地包含如本文描述的颗粒,适宜地以陈述的比例中的任一种,其中所述比例涉及各自组 分的干重。浆料可以适宜地是粘性的(或稠的)以允许复合材料在其暴露于热之前成形。 浆化促进操作、混合,并且还可以改进复合材料的最终形式(例如更稠密的且更紧密堆积 的)。
[0268] 复合材料中任何或全部的单独的组分可以作为浆料被提供以促进共混混合物的 供给。特别地,具有非常小的粒径的组分(例如釉)适宜地作为浆料被提供以促进操作和 混合。然而,当浆料被用于本发明的方法时,用于形成复合材料的成分的数量适宜地基于它 们的干重被计算(即排除任何浆料溶剂)。
[0269] 本发明还提供通过本文描述的制造方法中的任一种可获得的、获得的、或直接获 得的复合材料。
[0270] 预加热步驟
[0271] 适宜地,在共混混合物经受加热之前,使共混混合物成形。适宜地,辅助的颗粒和 /或物体(例如如本文关于大颗粒和/或物体所定义的,例如陶瓷物体),在成形期间或在 成形之后,可以被包含到此类成形的共混混合物的表面中。然后成形的共混混合物可以被 加热以因此永久地凝固形状,从而提供具有期望的形状的复合材料。
[0272] 共混混合物的成形可以包括压制和/或模制共混混合物。成形可以是分批工艺 (即一批共混材料被成形、之后随后的批次被成形的情况)或连续工艺(即共混混合物作为 连续进料被输送经过成形模块-例如以产生连续片材的情况)。
[0273] 成形步骤允许共混混合物被制作成复合材料所需的尺寸和轮廓。当大颗粒和/或 大物体将被包含到最终的复合材料中时,所述大颗粒和/或大物体可以在此成形步骤期间 适宜地作为在形成成形的物品期间的另外的组分被包含。
[0274] 在实施方案中,成形的共混混合物被输送至在模具中的加热步骤。在可选择的实 施方案中,成形的共混混合物被输送至没有模具的加热步骤(即成形的共混混合物适宜地 是自支撑的且在结构上是足够坚固的而不需要模具-这在至少20wt %的非玻璃矿物组分 被使用时是特别可能的)。
[0275] ii)共混混合物的加热
[0276] 共混混合物适宜地经受具有足够强度的加热并且持续足以使共混混合物熔融成 复合材料、适宜地熔融成单件复合材料的时间。
[0277] 在实施方案中,使共混混合物经受加热包括在窑中、适宜地在玻璃或陶瓷窑中加 热共混混合物。窑可以是燃气窑或电窑。窑可以是连续的窑(例如连续的烧制窑)或间歇 的窑。
[0278] 加热的温度和时间可以取决于共混混合物的特定组成而变化,且可能地还取决于 制造的规模而
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