由玻璃纤维废料制备产品的方法

申请号 CN200610094062.9 申请日 2002-06-20 公开(公告)号 CN1919784A 公开(公告)日 2007-02-28
申请人 迈克尔·J·豪恩; 发明人 迈克尔·J·豪恩;
摘要 本 发明 提供通过一种低成本的加工过程将大量的玻璃 纤维 废料转变成有用的陶瓷产品的方法。所述方法包括将玻璃纤维废料减小至玻璃粉末;将玻璃粉末与添加剂混合形成一种玻璃-添加剂混合物;对玻璃-添加剂混合物颗粒化处理,使之成为颗粒状粒子;将颗粒状粒子成型为陶瓷制品生坯;以及将该陶瓷制品生坯加热成为陶瓷产品。该处理过程中可以包含 水 和粘土。仅仅需要一个 烧结 步骤,而且,其峰值烧结 温度 低,为约700-1000℃。与粘土基传统陶瓷的制造相比,所述方法节省 能源 和天然资源。由本发明可以制备高 质量 的不可渗透的陶瓷产品。
权利要求

1.一种由玻璃纤维废料制备陶瓷产品的方法,所述的方法包括:
将玻璃纤维废料减小至玻璃粉末;
将玻璃粉末与添加剂混合形成一种玻璃-添加剂混合物;
对玻璃-添加剂混合物颗粒化处理,使之成为颗粒状粒子;
将颗粒状粒子成型为陶瓷制品生坯;以及
将该陶瓷制品生坯加热成为陶瓷产品。
2.根据权利要求1的方法,其中,在将玻璃纤维废料减小至玻璃 粉末之前,加热玻璃纤维废料。
3.根据权利要求1的方法,其中,在将玻璃纤维废料减小至玻璃 粉末之前,加热玻璃纤维废料以除去分,烧尽有机物质,和/或提高 玻璃纤维废料的脆性。
4.根据权利要求1的方法,其中,将玻璃纤维废料减小至玻璃粉 末包括将玻璃纤维废料减小至纤维长度小于约0.6mm的碎片。
5.根据权利要求1的方法,其中,将玻璃纤维废料减小至玻璃粉 末包括添加液体减小玻璃纤维废料的尺寸。
6.根据权利要求1的方法,其中,将玻璃纤维废料减小至玻璃粉 末包括通过添加水减小玻璃纤维废料的尺寸。
7.根据权利要求1的方法,其中,将玻璃纤维废料减小至玻璃粉 末包括不需要通过添加液体来减小玻璃纤维废料的尺寸。
8.根据权利要求1的方法,其中,70-100%(重量)的玻璃-添加 剂混合物由废玻璃构成,0-20%(重量)的玻璃-添加剂混合物由填料 构成,以及0-10%(重量)的玻璃-添加剂混合物由有机粘结剂构成。
9.根据权利要求1的方法,其中,添加剂为填料,所述填料由 石、、氧化锆、粘土、长石和/或任何其它陶瓷原料组成。
10.根据权利要求1的方法,其中,添加剂为填料,所述填料由粘 土、硅酸钠和/或其它任何无机粘结剂组成。
11.根据权利要求1的方法,其中,添加剂为填料,所述填料为无 机着色剂
12.根据权利要求1的方法,其中,添加剂为填料,所述填料是为 了使陶瓷产品表面纹理粗糙而添加的粗颗粒。
13.根据权利要求1的方法,其中,添加剂为填料,所述填料的添 加目的是改善陶瓷产品的性能,包括但不限于机械、化学耐久性以及 热性能。
14.根据权利要求1的方法,其中,添加剂为含水有机粘结剂。
15.根据权利要求1的方法,其中,添加剂为无水有机粘结剂。
16.根据权利要求1的方法,其中,玻璃粉末与添加剂形成玻璃- 添加剂混合物的混合包括玻璃粉末与添加剂在液体中的混合。
17.根据权利要求1的方法,其中,玻璃粉末与添加剂形成玻璃- 添加剂混合物的混合包括玻璃粉末与添加剂在水中的混合。
18.根据权利要求1的方法,其中,玻璃粉末与添加剂形成玻璃- 添加剂混合物包括在不添加液体的情况下,玻璃粉末与添加剂的混合。
19.根据权利要求1的方法,其中,对玻璃-添加剂混合物颗粒化 处理,使之成为颗粒状粒子包括在干燥器中对玻璃-添加剂混合物进行 干燥,干燥器包括但不限于喷雾干燥器或者流化床干燥器。
20.根据权利要求1的方法,其中,将颗粒状粒子成型为陶瓷制品 生坯包括压制或者挤出。
21.根据权利要求1的方法,其中,将陶瓷制品生坯加热成为陶瓷 产品包括在约700-1000℃的最高温度烧结陶瓷制品生坯。
22.根据权利要求1的方法,其中,将陶瓷制品生坯加热成为陶瓷 产品包括对陶瓷制品生坯进行干燥,以除掉液体,然后,在约700-1000 ℃的最高温度下进行烧结。
23.根据权利要求1的方法,其中,将陶瓷制品生坯加热成为陶瓷 产品会引起陶瓷产品发生部分晶化。
24.根据权利要求1的方法,其中,陶瓷产品包括瓦或砖。
25.根据权利要求1的方法,其中,陶瓷产品具有光滑的有光泽表 面。
26.根据权利要求1的方法,其中,陶瓷产品可以通过涂覆釉料 加以进一步处理。

说明书全文

发明涉及由玻璃纤维废料制备的陶瓷产品;由玻璃纤维废料制 备陶瓷产品的粉料配合料配方;以及由玻璃纤维废料制备陶瓷产品的 方法。能够由本发明制备的陶瓷产品的实例有瓦和砖,但是也可以制 造其它陶瓷产品。本发明涉及两个当前面临的问题:陶瓷工业的能源 消耗需要降低;以及需要新技术来将玻璃纤维废料重新加工成有用的 产品。

陶瓷工业尤其在烧结期间会消耗大量的能源。要求烧结温度高于 1200℃(2200),以便将典型陶瓷原料烧结成致密产品。改变原料 配方可导致烧结温度降低,但是,由于所使用的原料类型,这种改善 很有限。大多数的传统陶瓷产品如瓦和砖,主要由粘土基原料构成, 这类原料本身就要求高的烧结温度。其它的陶瓷制造步骤,例如干燥 过程,其耗能也很高。耗能成本构成整个制造成本的主要部分,因此, 降低能耗的新方法对于陶瓷工业意义重大。

玻璃纤维工业产生大量的玻璃纤维废料,这些废料目前从经济 度看还不能再利用,因此只能掩埋处理。玻璃纤维废料在纤维成型期 间产生,而且也在纤维产品制造期间产生。玻璃纤维废料可能通过重 新熔化形成新的玻璃纤维来加以再利用。但是,玻璃纤维废料一般不 进行重新熔化,原因是在成型过程中,源自于废料的杂质在纤维中的 含量高得无法接受,会导致纤维断裂。重复利用的玻璃(指的是碎玻 璃)在多种玻璃产品的制造中通常作为原料的20-35%加以利用。碎玻 璃在一些玻璃纤维的制造中也使用,但是其主要来源于容器和平板玻 璃。

两种主要的玻璃纤维是用于绝缘产品的玻璃和用于纺织产品的 连续纤维。玻璃棉通过对玻璃熔体快速纺丝,使其通过旋转柱状容器 中的孔制备而成。连续玻璃纤维通过将玻璃熔体拉过贵重金属坩埚制 备而成。这两种方法中,纤维被空气或者蒸汽机快速冷却。然后, 进行称作上浆有机化学处理,以便最大程度地减轻纤维与纤维在加 工过程中的磨损,并且提供特殊产品应用所必需的涂层。

在加工过程中,会周期性出现产生废料的各种故障,例如纤维断 裂。纤维上的上浆涂层阻碍废料作为碎玻璃上重新使用,因为浆料 会在熔体中形成不可接受数量的残存。可以在熔化之前,采用附加 的处理步骤来除掉浆料,但是,与使用成批的原料相比,该附加处理 不经济。研究进一步表明:甚至当除掉所述浆料时,还会存在其它的 污染物,这些污染物在成型期间会造成纤维的断裂率很高。由于存在 这些问题,大量的玻璃纤维废料目前挖坑掩埋处理。需要新技术来将 这种工业废料重新加工成有用的产品。

本发明中废玻璃指的是任何被废弃的工业玻璃纤维或者使用后的 玻璃纤维。任何形式的玻璃纤维,例如用于纺织产品的连续纤维和用 于绝缘产品的玻璃棉都可以使用。此外,在本发明中也可以使用产生 于玻璃纤维熔化过程的任何其它形式的废玻璃,例如排放掉的玻璃。 玻璃纤维废料可以由玻璃纤维制造厂获得,但是也可以使用其它的玻 璃纤维来源。针对众多的应用场合,存在各种玻璃纤维组合物。玻璃 纤维组合物的软化温度典型地约为650至约800℃。这一独特的软化 特性使得由玻璃纤维的细小粉末制成的制品可以通过在比烧结陶瓷产 品通常要求的温度低得多的温度下,进行粘相烧结加以致密化。本发 明利用玻璃纤维的低温致密化特性,通过节省能源和降低设备以及维 护费用,来降低制造成本。

本发明是新颖的,原因是能够低成本由最高达100%的玻璃纤维废 料制备出高质量的陶瓷产品。与传统陶瓷加工方法相比,本发明节省 能源和天然资源。能够获得一种存在少量孔隙的不可渗透的陶瓷显微 结构。不可渗透指的是陶瓷产品具有低于0.5%的极低吸附量。存在 少量孔隙的不可渗透的陶瓷显微结构对于获得高质量的性能很关键。 通过本发明可以制备出具有各种颜色和类似上釉的平滑有光泽的表面 的陶瓷产品。还可以通过添加填料和/或通过玻璃的部分晶化来调整表 面纹理和其它烧结性能。

以前,已发展了各种方法来由废玻璃生产陶瓷产品。美国专利 6,340,650回顾了以前方法中存在的处理问题,并且提出了通过在处 理过程中避免使用水和粘土来消除这些问题的方法。存在几种玻璃纤 维组合物。这些组合物与容器和平板玻璃相比,由于玻璃纤维的表面 积大,不易与水发生化学反应。与容器和平板玻璃相比,玻璃纤维与 水反应的敏感性较小,使得处理玻璃纤维时的灵活性更大。此外,某 些玻璃纤维组合物,例如E-玻璃的软化温度比容器和平板玻璃组合物 的软化温度高。软化温度较高允许在粉料配合料配方中存在烧结期间 会产生挥发性物质的粘土和其他陶瓷原料,而不会对致密化性能产生 不利影响。本发明提供了一种由玻璃纤维废料制造陶瓷产品的方法, 该方法中,可以在烧结期间添加水和粘土。

另外,出人意料地,与使用容器或平板玻璃相比,使用玻璃纤维 具有其它几种重要优点。这是因为在组成和污染物上存在差异,尤其 是因为玻璃形式的不同(纤维与状玻璃)。将容器或平板玻璃加工 成细小粉末包括两个或三个需耗费大量能源的破碎研磨步骤。玻璃 纤维的直径典型地为3-100微米,因此,为了制备细小粉末,仅仅需 要将其一个尺寸破断。与粉碎容器和平板玻璃相比,玻璃纤维的切碎 和研磨简单得多,而且耗能较少。工业上的玻璃纤维废料与使用后的 容器玻璃相比,其组成非常均匀,而且污染物少得多。这样可以对生 产的陶瓷产品的颜色和其它性能进行更好地控制。此外,与容器和平 板玻璃相比,玻璃纤维组合物的热膨胀系数低得多,因此,能够改善 抗热震性能。

与目前的工艺实践相比,本发明具有各种环境方面的优点。本方 法将玻璃纤维完全转变成致密的陶瓷产品,因此,消除了将来在处理 和废弃纤维时存在的环境问题。通过使用重复利用的玻璃作原料,不 需要进行传统原料的采矿、加工和运输。与传统粘土瓦的生产方法相 比,特别是与玻璃熔化法生产瓦的方法相比,本发明所需要的能源显 著降低。这主要是因为与粘土瓦的1200℃,和熔体瓦的>1500℃的烧 结温度相比,本发明的烧结温度显著降低,仅为700-1000℃。

发明简述

本发明提供通过一种低成本的加工方法将大量的玻璃纤维废料转 变成有用的陶瓷产品的方法。所述方法包括将玻璃纤维废料减小至玻 璃粉末;将玻璃粉末与添加剂混合形成一种玻璃-添加剂混合物;对玻 璃-添加剂混合物颗粒化处理,使之成为颗粒状粒子;将颗粒状粒子成 型为陶瓷制品生坯;以及将该陶瓷制品生坯加热成为陶瓷产品。该处 理方法中可以包含水和粘土。仅仅需要一个烧结步骤,且其峰值烧结 温度低,为约700-1000℃。与粘土基传统陶瓷的制造相比,所述方法 节省能源和天然资源。由本发明可以制备高质量的不可渗透的陶瓷产 品。

发明详述

本发明的粉料配合料配方包括70-100%玻璃纤维废料、0-20%填料 和0-10%有机粘结剂。优选的粉料配合料配方包括84-100%废玻璃、 0-10%填料和0-6%有机粘结剂。所有的百分数均为重量百分数。还 应该了解的是:可以在粉料配合料配方中添加其它常规的陶瓷处理添 加剂,例如润湿剂、表面活性剂、抗絮凝剂、促凝剂、絮凝剂、增塑 剂、抗发泡剂、润滑剂防腐剂等,以便在不改变本发明的范围的前 提下,进一步优化本处理方法。

有机粘结剂以及其它有机添加剂(如果存在)在烧结期间将会烧 光,因此不会成为最终产品的一部分。玻璃纤维废料和填料均是烧结 之后仍保留的无机组合物,并且构成最终产品的组成。结果,初始的 粉料配合料配方(前面给出)在烧结期间转变成含有80-100%玻璃纤 维废料和0-20%填料的最终产品组合物。优选的最终产品组合物含有 90-100%废玻璃和0-10%填料。通过从粉料配合料配方中减去有机粘结 剂的量,然后,再将余下的组成归一化处理成100%,便确定出最终产 品组合物。

本发明中的填料是一种为了改变最终产品的颜色、表面纹理或者 任何其它性能,或者作为无机粘结剂而添加的陶瓷原料。无机粘结剂 填料,例如粘土或者酸钠在颗粒化和压制步骤期间起粘结剂作用, 并且减少或者排除了对有机粘结剂的需求。添加填料不是制备高质量 陶瓷产品所必需的,但是,可望用于使最终产品获得特定的性能。许 多种填料添加剂在本发明中可以单独使用或者组合使用。

为了控制颜色而添加的填料称作着色剂。普通的陶瓷着色剂可以 用来由本发明制备具有多种颜色的陶瓷产品。各种化物着色剂的实 例是用于产生蓝色的氧化钴、产生绿色的氧化铬和产生红色的氧化。 许多商品着色剂是依据经常被熔化成玻璃料的氧化物的复杂组合制备 而成的。除了颜色之外,添加填料还能够控制其它特性和性能,例如 表面纹理、结晶特性以及机械、热和化学耐久性能。其它的填料实例 是氧化、硅石、氧化锆和粘土。

玻璃纤维废料和填料必须以粉末形式用于粉料配合料配方中。所 要求的粉末颗粒尺寸取决于要求的最终性能。对于本发明,玻璃纤维 废料和填料的粉末颗粒尺寸小于30目(<0.6mm)。优选尺寸小于100 目(<0.1mm)。由于纤维直径比要求的尺寸小,因此,玻璃纤维的 颗粒尺寸被纤维长度所控制。为了调整最终产品的性能,在粉料配合 料配方中还可以存在颗粒尺寸较粗的填料。例如,可以添加较粗的填 料,以便产生较粗糙的表面纹理,提高摩擦系数和滑动阻

本发明中的有机粘结剂包括为了将无机废玻璃和填料颗粒结合一 起可以添加的任何有机粘结剂。有机粘结剂首先与玻璃纤维废料和填 料颗粒混合,形成颗粒状自由流动的粉末。然后,将所述粉末成型为 陶瓷制品。成型步骤之后,有机粘结剂使制品生坯具有足够的强度, 从而能够加以处理和输送至烧结步骤。如果无机粘结剂作为填料添加, 则可以减少所需要的有机粘结剂的量或者甚至不使用有机粘结剂。

有机粘结剂的实例有天然树胶、纤维素醚、聚合醇、丙烯酸酯树 脂、乙二醇类和蜡。在下面示出的本发明的实施例中,采用聚乙二醇 和聚乙烯醇作为有机粘结剂。在不改变本发明的范围的前提下,可以 使用其它有机粘结剂。为了有效发挥作用,要求有机粘结剂为液态, 这样,无机玻璃纤维和填料颗粒能够被有机粘结剂润湿和涂覆。在室 温(~20℃)下有机粘结剂或者为液态或者为固态。可以将固态的有机 粘结剂溶解在特定液体中,与无机粉末混合,然后进行干燥,将液体 去除,获得涂覆有有机粘结剂的无机粉末。本发明中,可以采用水或 者非水液体如醇类溶解固态有机粘结剂。如果有机粘结剂为液态,则 不需要另外的液体。

下面的段落介绍了本发明方法中每一个步骤的细节。所述方法的 第一个步骤包括制备玻璃粉末。工业玻璃纤维废料不管是否涂覆有机 浆料,都可以用作制备粉末的原料玻璃。也可以使用任何其它类型或 者形式的玻璃纤维废料。本发明的方法对于玻璃纤维废料中正常水平 的污染物不敏感,因此,不要求对玻璃进行清洗。玻璃纤维颗粒尺寸 被降至<30目(<0.6mm)。优选尺寸<100目(<0.1mm)。

减小颗粒尺寸所采用的步骤取决于玻璃纤维废料的组成,也取决 于玻璃纤维废料的形式。多种玻璃纤维组合物可以有许许多多不同形 式,这就会产生各种类型的玻璃纤维废料。通过在处理过程中避免使 用水的步骤,可以减小所有类型的玻璃纤维废料的颗粒尺寸。对于在 处理期间与水发生反应会产生不利影响的玻璃纤维组合物而言,这一 点很重要。对于在处理期间与水发生反应不会产生不利影响的玻璃纤 维组合物,则可以通过在处理过程中使用水的步骤减小颗粒尺寸。

在减小颗粒尺寸之前,可以对玻璃纤维废料进行加热,以除去可 能存在的水。如果温度足够高,则可以在减小颗粒尺寸之前,将有机 物质,例如有机浆料除去。加热玻璃纤维废料也可能导致玻璃纤维变 得更脆,这就使得纤维更容易断裂和破碎。可以采用任何类型的切断、 破碎、研磨、磨制等方法减小玻璃纤维废料的颗粒尺寸。可以使用几 种普通的陶瓷处理设备,例如切断机、颚式或锥式破碎机球磨机锤磨机、振动磨机、碾磨机、辊磨机等,来减小颗粒尺寸。在将颗粒 尺寸减小之后,通过一个30目筛子(对于优选颗粒尺寸,筛子目数为 100目)对玻璃纤维粉末进行筛选。

将由所述颗粒尺寸减小方法获得的细玻璃粉末(<30或<100 目)与依据所使用的粉料配合料配方确定的要求量的填料和有机粘结 剂组合。在天平上称出每种组分的重量,加以组合然后进行混合。由 于原始粘结剂是一种液体,或者由于粘结剂被溶解在水或者非水液体 如一种醇中,因此,有机粘结剂以液相形式添加。液相的有机粘结剂 与玻璃和填料粉末组合,并且在任何一种混合机,例如盘式混合机、 锥式混合机、带式混合机、旋转鼓式混合机等中进行混合,产生一种 颗粒状的自由流动的粉末。通过在干燥器,例如流态床干燥器中进行 干燥,或者通过喷雾干燥,可以将多余的液体去除。但是,优选保持 液体含量足够低,这样,就不再需要干燥步骤。

将具有粉料配合料配方的颗粒状的自由流动的粉末成型为陶瓷制 品生坯。生坯这里指的是未烧结的陶瓷。可以使用任何成型方法,但 是优选采用干压法。干压法中,将粉末放在具有要求形状的金属模中, 并且采用压头将粉末压实。然后,将压制成的制品从模具中取出,并 且在窑或炉中进行烧结。如果在压制成的制品中存在液体,那么,烧 结之前,可以包括一个附加的炉中干燥步骤,以便将残留的液体去除。

烧结过程的初始步骤包括粘结剂的烧尽,以便将有机粘结剂去除。 优选地,粘结剂的烧尽在对陶瓷制品进行烧结时的初始加热期间进行。 也可以采用单独的粘结剂的烧尽和烧结过程。在上述任意一种情形下, 都必须在玻璃粉末软化和烧结之前将有机粘结剂完全除去,以防止在 烧结后的产品中产生缺陷。有机粘结剂的典型烧尽温度为约200-400 ℃。具体的烧结温度和时间规范取决于所使用的粉料配合料配方。优 选所要求的温度最低和时间最短,而同时又仍然能够获得差不多为0% 的孔隙率。所要求的最大烧结温度范围为约700-1000℃。

下面的段落提供了25个本发明的实施例。

实施例1:实施例1的粉料配合料配方由100%的源自于玻璃纤维 制造商的玻璃纤维废料构成。所述废料来自于E-玻璃所用的连续玻璃 纤维的生产中,并且涂覆有有机浆料。所述纤维已被玻璃纤维制造商 处理成小碎片。在第一个步骤,采用研钵和杵将玻璃纤维废料研磨成 细小粉末。然后,采用100目(<0.1mm)筛对粉末进行筛分。使用 液压机,在5000磅/平方英寸的压力下,在金属模中,不用粘结剂将 筛分后的粉末压制成直径16mm的柱状试样。将压制成的试样在可编程 的箱式炉中进行烧结,首先烧尽有机浆料,然后,将玻璃粉末烧结成 致密的陶瓷产品。所采用的最高温度为900℃。所获陶瓷产品的密度 为2.60g/cm3,该值高于E-玻璃2.61g/cm3理论密度的99%。该陶瓷 产品半透明,具有光滑的釉状表面。

实施例2:本实施例也采用与上述实施例1同样的步骤,只是实施 例1中使用的玻璃纤维废料被由绝缘产品获得的玻璃纤维棉取代,而 且,最高烧结温度变成750℃。获得了与实施例1类似的具有光滑釉 状表面的高质量陶瓷产品。

实施例3:本实施例也采用与上述实施例1同样的步骤,只是实施 例1中使用的玻璃纤维废料由被排放掉的玻璃(drain glass)取代, 而且,玻璃在采用研钵和杵研磨之前,加热至130℃,以便将水分去 除。该排放掉的玻璃由玻璃纤维制造商的玻璃纤维熔炉中获得。该排 放掉的玻璃的形态为大量的玻璃碎片。获得了与实施例1类似的具有 2.61g/cm3密度和光滑釉状表面的高质量陶瓷产品。

实施例4:本实施例也采用与上述实施例3同样的步骤,只是:如 下所述,在玻璃粉末中添加了6%(重量)的聚乙烯醇粘结剂,并且压 制出1.25英寸的正方形试样。聚乙烯醇粘结剂首先溶解在水中,然后 再与玻璃粉末混合。将该玻璃-粘结剂混合物在烤箱中,约90℃下干 燥,以便将水分去除。采用研钵和杵对干燥后的混合物进行研磨,并 且采用30目筛进行筛分。在压制和烧结步骤之后,获得了与实施例1 类似的具有2.59g/cm3密度和光滑釉状表面的高质量陶瓷产品。

实施例5:本实施例也采用与上述实施例1同样的步骤,只是实施 例1中使用的玻璃纤维废料被第二种E-玻璃连续玻璃纤维废料取代, 而且,在采用研钵和杵研磨之前,将玻璃加热至800℃。所述废料由 玻璃纤维制造商获得,并且未涂覆有机浆料。所述纤维长约12英寸, 比实施例1中使用的玻璃纤维废料的纤维长度大得多。获得了与实施 例1类似的具有2.61g/cm3密度和光滑釉状表面的高质量陶瓷产品。

实施例6:本实施例也采用与上述实施例5同样的步骤,只是:如 下所述,在玻璃粉末中添加了6%(重量)的聚乙烯醇粘结剂,并且压 制出1.25英寸的正方形试样。聚乙烯醇粘结剂首先溶解在水中,然后 再与玻璃粉末混合。将该玻璃-粘结剂混合物在烤箱中,约90℃下干 燥,以便将水分去除。采用研钵和杵对干燥后的混合物进行研磨,并 且采用30目筛进行筛分。在压制和烧结步骤之后,获得了与实施例1 类似的具有2.60g/cm3密度和光滑釉状表面的高质量陶瓷产品。

实施例7:本实施例也采用与上述实施例1同样的步骤,只是实施 例1中使用的玻璃纤维废料被第三种E-玻璃连续玻璃纤维废料取代, 而且,在采用研钵和杵研磨之前,将玻璃加热至800℃。所述废料由 玻璃纤维制造商获得,并且,与实施例1中使用的玻璃纤维废料相比, 涂覆了更多的有机浆料。所述纤维长约12英寸,比实施例1中使用的 玻璃纤维废料的纤维长度大得多。获得了与实施例1类似的具有2.60 g/cm3密度和光滑釉状表面的高质量陶瓷产品。

实施例8:本实施例也采用与上述实施例7同样的步骤,只是:如 下所述,在玻璃粉末中添加了6%(重量)的聚乙烯醇粘结剂,并且压 制出1.25英寸的正方形试样。聚乙烯醇粘结剂首先溶解在水中,然后 再与玻璃粉末混合。将该玻璃-粘结剂混合物在烤箱中,约90℃下干 燥,以便将水分去除。采用研钵和杵对干燥后的混合物进行研磨,并 且采用30目筛进行筛分。在压制和烧结步骤之后,获得了与实施例1 类似的具有2.59g/cm3密度和光滑釉状表面的高质量陶瓷产品。

实施例9:本实施例也采用与上述实施例7同样的步骤,只是在采 用研钵和杵研磨之前,将玻璃纤维废料加热至750℃,而不是800℃。 获得了与实施例1类似的具有2.63g/cm3密度和光滑釉状表面的高质 量陶瓷产品。

实施例10:本实施例也采用与上述实施例9同样的步骤,只是将 6%(重量)的聚乙二醇粘结剂与玻璃混合。聚乙二醇粘结剂室温下为 液态,因此未添加附加液体。在压制和烧结步骤之后,获得了与实施 例1类似的具有2.60g/cm3密度和光滑釉状表面的高质量陶瓷产品。

实施例11:本实施例也采用与上述实施例9同样的步骤,只是: 如下所述,在玻璃粉末中添加了6%(重量)的聚乙烯醇粘结剂,并且 压制出1.25英寸的正方形试样。聚乙烯醇粘结剂首先溶解在水中,然 后再与玻璃粉末混合。将该玻璃-粘结剂混合物在烤箱中,约95℃下 干燥,以便将水分去除。采用研钵和杵对干燥后的混合物进行研磨, 并且采用100目筛进行筛分。在压制和烧结步骤之后,获得了与实施 例1类似的具有2.59g/cm3密度和光滑釉状表面的高质量陶瓷产品。

实施例12-14:这些实施例也采用与上述实施例11同样的步骤, 只是采用着色剂填料替代了2.5%(重量)的玻璃纤维废料。对三种市 售的陶瓷着色剂(也称作陶瓷染料)进行了评价。实施例12使用的是 白色着色剂;实施例13使用的是浅蓝色着色剂;实施例14使用的是 深蓝色着色剂。获得了与实施例1类似的高质量陶瓷产品,只是陶瓷 产品的颜色与所用的着色剂相对应。所获陶瓷产品的密度范围为 2.60-2.63g/cm3。这些实施例证实本发明具有制备不同颜色的陶瓷产 品的能力。

实施例15:本实施例也采用与上述实施例7同样的步骤,只是: 如下所述,玻璃纤维废料被碾磨破碎,而不是采用研钵和杵进行研磨, 而且,如同实施例10,也添加了聚乙二醇粘结剂。在800℃下加热之 后,采用带有氧化铝介质的氧化铝球磨机在水中对玻璃纤维废料进行 碾磨,然后,采用100目(<0.1mm)筛进行筛分。之后,将该球磨 后的玻璃在烤箱中,约115℃下干燥,以便将水分去除。对干燥后的 玻璃粉末再次采用100目(<0.1mm)筛进行筛分。在添加粘结剂之 后,进行压制和烧结,获得了与实施例1类似的具有2.63g/cm3密度 和光滑釉状表面的高质量陶瓷产品。

实施例16-22:这些实施例也采用与上述实施例15同样的步骤, 只是采用着色剂填料替代了2.5%(重量)的玻璃纤维废料。对七种市 售的陶瓷着色剂(也称作陶瓷染料)进行了评价。实施例16使用的是 白色着色剂;实施例17使用的是黄色着色剂;实施例18使用的是绿 色着色剂;实施例19使用的是浅蓝色着色剂;实施例20使用的是深 蓝色着色剂;实施例21使用的是红色着色剂;实施例22使用的是黑 色着色剂。获得了与实施例1类似的高质量陶瓷产品,只是陶瓷产品 的颜色与所用的着色剂相对应。所获陶瓷产品的密度范围为 2.61-2.66g/cm3。这些实施例证实本发明具有制备各种不同颜色的陶 瓷产品的能力。

实施例23-24:这些实施例也采用与上述实施例7同样的步骤,只 是:如下所述,玻璃纤维废料被碾磨破碎,而不是采用研钵和杵进行 研磨,而且,采用填料替代了5.0%(重量)的玻璃纤维废料。在800 ℃下加热之后,采用带有氧化铝介质的氧化铝球磨机在水中对玻璃纤 维废料进行碾磨,然后,采用100目(<0.1mm)筛进行筛分。之后, 将该球磨后的玻璃在烤箱中,约115℃下干燥,以便将水分去除。对 干燥后的玻璃粉末再次采用100目(<0.1mm)筛进行筛分,并且, 随后与两种填料进行混合。实施例23使用的是硅石粉末填料,而实施 例24使用的是氧化铝粉末填料。获得了与实施例1类似的高质量陶瓷 产品,只是所获陶瓷产品的表面纹理更粗糙。两个实施例的陶瓷产品 的密度均为2.61g/cm3。这些实施例证实利用填料添加剂能够改变由 本发明获得的陶瓷产品的表面纹理。

实施例25:本实施例也采用与上述实施例7同样的步骤,只是: 如下所述,玻璃纤维废料被碾磨破碎,而不是采用研钵和杵进行研磨, 而且,采用填料替代了5.0%(重量)的玻璃纤维废料。在800℃下加 热之后,采用带有氧化铝介质的氧化铝球磨机在水中对玻璃纤维废料 进行碾磨,然后,采用100目(<0.1mm)筛进行筛分。之后,将该 球磨后的玻璃在烤箱中,约115℃下干燥,以便将水分去除。对干燥 后的玻璃粉末再次采用100目(<0.1mm)筛进行筛分,并且,随后 与高岭粘土填料进行混合。获得了与实施例1类似的高质量陶瓷产品。 陶瓷产品的密度为2.58g/cm3。该实施例证实能够在处理过程中利用 粘土填料添加剂作为无机粘结剂。

前面通过实施例已对本发明进行了详细介绍。应该了解的是:只 要不偏离本发明的范围,本领域的专业人员可以对本发明进行各种其 它的改变和修正。例如,如果需要,也可以在陶瓷产品上涂覆釉料, 但不是必须的。釉料可以在烧结之前涂覆,这样,仅仅需要一次烧结。 釉料也可以在烧结之后涂覆,这时就需要进行第二次烧结。

相关申请的相互参照

我要求2001年6月28日提交的美国临时申请60/301,959的权益。

发明背景

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