專利名稱：一種含有海綿狀硅酸針狀體的微纖維組合物,以及其制備方法和設備的制作方法
技術(shù)領域：
本申請要求了巴西專利申請No.PI0304176-0的優(yōu)先權(quán)，引入該公開的內(nèi)容作參考。
本發(fā)明涉及基本上含有海綿狀(spongiaria)硅酸針狀體的微纖維結(jié)構(gòu)的組合物，以及其制備方法和設備。上述微纖維組合物，除了其他用途之外，可以用來絕熱。其制造的技術(shù)涉及到陶瓷工業(yè)部門和應用于民用建筑的制造業(yè)部門。
背景技術(shù)：
由纖維構(gòu)成的組織，例如來自動物的毛發(fā)，大部分是好的熱絕緣體。因此，用天然纖維制造的各種產(chǎn)品背廣泛應用。在動物王國里，有綿羊毛，兔子和其他動物的軟毛。在植物王國里，有可以用以制造紙張和紙板的木纖維，和其他例如棉花纖維，可用來制成各種棉織物。在礦物王國，有例如溫石棉的產(chǎn)物，通常叫做石棉。
各種纖維合成產(chǎn)品已出現(xiàn)并且有好的絕熱和絕聲性能。這其中，聚合體的纖維例如尼龍和聚酯比較突出。在為了更高溫度而設計的絕緣應用領域，出現(xiàn)了玻璃纖維，“礦石棉”，硅酸鈣纖維和所謂的“陶瓷纖維”。
作為纖維體的補充，還有高多孔性的絕緣體，例如來自植物的栓皮，膨脹的聚苯乙烯和聚亞安酯，此外，還有高嶺土基和/或硅藻土基的絕緣體。
關(guān)注高溫纖維絕緣體領域，可以注意到石絨是一種非常有趣的產(chǎn)品，但是今天其應用受到嚴格的限制，主要是因為其不利于人體健康的問題。由于該產(chǎn)品預計將退出市場，只有前述的合成纖維將留下。
玻璃纖維是相對惰性的產(chǎn)品，并且可以是長、連續(xù)或者短的細絲，而且具有化學和物理的均衡性。他們能忍受800℃的溫度并且在織物上商品化，但相對昂貴。
硅酸鈣纖維沒有那么昂貴，但是預計只能應用在不高于600℃的溫度，他們也作為織物上或者半-剛性集結(jié)體產(chǎn)品出售。
礦石棉來自熔融的玄武巖礦石。他們耐熱溫度大約在800℃左右，比玻璃纖維便宜。他們作為織物或者半-剛性塊而商品化。今天這樣的產(chǎn)品經(jīng)常應用于國內(nèi)和工業(yè)烤爐例如面包店和太陽能加熱器的絕緣體。
“陶瓷纖維”是更具折射性(refractive)，具有可以忍受從1250℃到1400℃溫度的類型，他們中的一些可以忍受甚至更高的溫度。他們通常具有硅-鋁到多鋁的組成，他們的耐火性根據(jù)組成的鋁含量而提高。還有純二氧化硅纖維具有很好的耐火性能。制造這種纖維的費用取決于他們在高溫下抗退化性。一般來說，所有類型的這種纖維都有好的熱絕緣性能。然而，這些纖維，在高溫下，會由于熔融被破壞，或者由于玻璃相中的主要方英石再結(jié)晶(recristalization)而變脆。陶瓷纖維在長纖維構(gòu)成的織物中商品化，或者，通常由聚酯粘結(jié)劑組成半-剛性的短纖維產(chǎn)品。
作為應用的限制，即使在所謂的“剛性”產(chǎn)品中，陶瓷纖維呈現(xiàn)出低耐壓強度或者低彎曲強度和高達8％的高線性收縮，這些可在持續(xù)使用時在第一燃燒溫度下呈現(xiàn)。此外，考慮到其他高溫絕緣體而言，這樣的產(chǎn)品是相當昂貴的。
本發(fā)明的微纖維組合物包括海綿狀(后面的細節(jié)將解釋)硅酸針狀體，看上去象由短的陶瓷纖維組成的合成產(chǎn)品。
海綿狀硅酸針狀體是圓柱的微針狀體，長度屬于500μm一類，厚度屬于10μm一類，本質(zhì)上由二氧化硅組成。這樣的針狀體由于其上述尺寸可以有資格成為纖維或微纖維。該術(shù)語將在下文中使用。
所述的海綿狀硅酸針狀體是一些科學上稱為海綿體的某種生物群體的骨骼的殘存部分。海綿體是形成了叫做海綿狀群體的水中的微小的生物。周而復始，這些群體死亡，留下針狀體分布在環(huán)境中，沉積在湖床或海底，隨著變?yōu)榛?。這個過程，在相同的生物環(huán)境中經(jīng)歷數(shù)十年或者數(shù)百年，使得這些材料堆積在一起。
海綿體針狀物的重要集合體被發(fā)現(xiàn)于特殊的地質(zhì)環(huán)境中的沉積堆積物，總是混合著粘土，沙子和其他主要是水中的有機生物材料。在這些材料中富含的巖石地質(zhì)學上命名為“海綿巖”，正如通常已知的，在巴西，由于它們的表現(xiàn)與優(yōu)質(zhì)毛發(fā)相似而叫做“barro de pó de mico”或者簡單地叫做“mico”。
由海綿狀硅酸針狀體組成的材料而制成的陶瓷產(chǎn)品是廣泛已知的。為了說明，介紹如下a)自從巴西被發(fā)現(xiàn)以前，一些本土的部落已經(jīng)使用來自海綿體的材料在陶瓷工藝品上制造非常耐用的罐子用于烹飪食物；b)巴西的陶器工業(yè)存在于幾個世紀前，其特別是建立在這些材料的基礎上。目前，估計在這個國家有大約50000家庭以此為生，他們以小的團體分散，其中一些團體超過5000居民，他們總是位于這些天然沉積物的附近；c)由這些材料制成的陶瓷件尤其適宜作磚，因為其高強度，熱絕緣性能和一定的耐火性；由于這些優(yōu)點，他們應用于居民建筑上，及用于制造陶瓷爐，烤架和炭工業(yè)爐具上，除此之外，他們平常以“tijolos de mico”或者“tijolos de pó de mico”而知名。
d)采用的配方，例如，用以制造陶瓷件的配方是最各式各樣的，其取決于礦石在地點或時間上的可利用性。因此，根據(jù)地點或時間，從含量達到50％(重量)的富含微纖維的片到含量只有5％-10％的微纖維較少的片，片件產(chǎn)品的生產(chǎn)變化很多。與礦石中微纖維伴生的粘土和沙子，構(gòu)成產(chǎn)品的其他組分，很少有例外。這些海綿體微纖維的天然集結(jié)體并不足以供應具有很好的絕熱和絕聲性能的片件。
微纖維被認為是這些材料中的增強部分，因此，具有有用的性能產(chǎn)品，被從微纖維中優(yōu)化并得以發(fā)展，從而達到工業(yè)品復合性的水平以滿足目前的特殊需要。為了達到目前已知的效果，以下步驟是必須的a-發(fā)展選礦技術(shù)以分離微纖維；b-試驗多種配方和開發(fā)和優(yōu)選方法；c-系統(tǒng)研究，包括片件成型，和在實驗室等級上得到的微纖維組合物的技術(shù)特性；
d-工業(yè)品等級上的成型和制造技術(shù)的發(fā)展；隨著這些年對這些材料的研究，已經(jīng)可以得到更純的集合體，就是說，生產(chǎn)高濃縮的針狀體。采用這些集結(jié)體，在工業(yè)成型技術(shù)的輔助下可以制造高品質(zhì)的絕緣器件，這也是本發(fā)明的目標。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目標是提供包括海綿狀硅酸針狀體的微纖維組合物，其含量范圍在70％-99％重量，以組合物的整體重量計算。該含量遠遠高于現(xiàn)有技術(shù)，導致由該組合物制造的器件的內(nèi)在的物理-化學性能的相應提高。
本發(fā)明的另一個目標是提供獲得微纖維組合物的方法，和針對獲得該組合物的相應的設備。
本發(fā)明的目標通過微纖維組合物來達到，尤其適用于熱絕緣和聲絕緣，特征在于海綿狀硅酸針狀體的含量在70％-99％重量，含量以組合物的總重量計。
本發(fā)明的目標也通過制備微纖維組合物的方法來達到，其包括如下步驟a-在摩擦桶中混合微纖維和水，以及至少一種粘合劑；b-攪拌所述混合物直到形成均勻的漿液；c-在成型設備中使?jié){液成型，消除多余水分和粘合劑，得到剩余濾餅；d-通過固化方法固化剩余濾餅，以得到微纖維組合物；此外，本發(fā)明的目標通過促進剩余濾餅成型的設備來達到，該設備包括-模具，在上部與容器相連，下部與防水壁相連；-所述的模具，進一步在其下部與液體收集罐和殘余漿液的出口相連；該微纖維組合物優(yōu)于以合成纖維為基礎的產(chǎn)品和含有較低含量的硅酸微纖維的產(chǎn)品，最重要體現(xiàn)在在高溫使用時的熱絕緣性強度和尺寸穩(wěn)定性上，其中一些在下面列出。
現(xiàn)有技術(shù)的一些纖維，例如玻璃纖維，“礦石棉”，硅酸鈣纖維，此外，除此之外的其他纖維，耐熱溫度達到800℃，本發(fā)明的纖維組合物顯示出在更高溫度下的熱強度，溫度達到1250℃左右。
根據(jù)本發(fā)明的微纖維組合物，與高嶺土/硅藻土線制備的絕熱器件相比，可以制造更大和更低密度的器件。
與陶瓷纖維組合物相比·本發(fā)明的微纖維組合物顯示出尺寸穩(wěn)定性，再燒時線性收縮成型的尺度為1mm/m或者0.10％，反之由陶瓷纖維構(gòu)成的器件顯示出的數(shù)值甚至高于4.5％。
·更剛性的陶瓷纖維器件在壓力下通常發(fā)生變形，不像本發(fā)明的微纖維組合物構(gòu)成的器件，展現(xiàn)出甚至破裂的剛性。
·考慮到強度，測量件具有0.40g/cm3的密度，本發(fā)明的微纖維組合物組成的基體展現(xiàn)出分別為0.47MPa的壓縮強度值和0.41MPa的防御(fending)強度值，而由陶瓷纖維構(gòu)成的基體表現(xiàn)出0.25MPa的壓縮強度，和實質(zhì)上無效的彎曲強度數(shù)值。
本發(fā)明的微纖維組合物構(gòu)成的器件展現(xiàn)出和那些最好的陶瓷纖維器件非常接近的熱絕緣性。例如，在1000℃的熱面溫度下，由微纖維組合物制成的器件具有0.192W/m.K的熱傳導率系數(shù)，反之，由陶瓷纖維構(gòu)成的最優(yōu)化的產(chǎn)品具有0.190W/m.K的熱傳導率系數(shù)。
本發(fā)明的微纖維組合物與礦石棉和硅酸鈣纖維構(gòu)成的組合物比較·與礦石棉和硅酸鈣纖維構(gòu)成的測試件相比，微纖維組合物具有更高的耐火性數(shù)值。
·此外，其在高溫下顯示出更好的尺寸穩(wěn)定性。
與高嶺土/硅藻土制成的絕緣產(chǎn)品相比·由高嶺土/硅藻土制成的器件(磚)通常尺寸為224×112×76mm，另一方面，以后文細節(jié)所述的制備器件的方法，可以得到包括本發(fā)明微纖維組合物的更大尺寸的器件，至少一個維度上每個尺寸數(shù)值大于1.0米。
·與現(xiàn)有技術(shù)由高嶺土/硅藻土制備的組合物相比，可以制造出包括本發(fā)明微纖維組合物的器件，其顯示出明顯低的多的密度。


結(jié)合
具體實施例方式
以及相應附圖，本發(fā)明將得到更加詳細的描述。附圖顯示·圖1描繪制備本發(fā)明的微纖維組合物的工業(yè)制造流程圖；·圖2描繪了制備本發(fā)明微纖維組合物的方法所用設備的第一系統(tǒng)圖例；·圖3描繪了制備本發(fā)明微纖維組合物的方法所用設備的第二系統(tǒng)圖例；和·圖4描繪了制備本發(fā)明微纖維組合物的方法所用設備的第三系統(tǒng)圖例。
具體實施方式
本發(fā)明的微纖維組合物由海綿狀的硅酸針狀體微纖維和粘結(jié)劑成分如各種粘土組成。其適用于1250℃或者更高溫度下的耐火性的各種用途。
1-海綿狀微纖維微纖維必須清潔，分散和根據(jù)尺寸分類，以此可以應用于本發(fā)明的組合物中。
為了從天然雜質(zhì)中工業(yè)性地分離出微纖維，必須處理礦石。處理過程包括水合，采用化學分散劑研磨，從而得到含有顆粒隨后被分類的漿液。沙子和細的殘留物分別采用離心分離和放置的手段去除。
微纖維可以具有各種形狀，即，它們的組成可以是完整的或者碎片狀的原始針狀體，或者混合，或者沒有，只要它們顯示出如下列出的性能和特征。


根據(jù)上述的性能和特征，海綿狀針狀體是針或針形的，最大長度是0.5毫米，透明，剛性，由無定型二氧化硅和揮發(fā)組分組成。10-20倍的長厚比和小于0.5mm的長度使得他們技術(shù)上可被稱為纖維或者微纖維。
2-微纖維組合物如前所述，微纖維組合物具有微纖維結(jié)構(gòu)和基本上由海綿狀硅酸針狀體組成。其主要具有如下特征

注意微纖維組合物的機械性能取決于其中采用的粘結(jié)劑成分。
粘結(jié)劑成分的功能是提供微纖維的粘附性。在本組合物中采用的主要的粘結(jié)劑成分是含鋁粘土，高嶺土，含蒙脫石粘土，混合粘土，膠體二氧化硅和硅酸。然而，其他的粘結(jié)劑也是可以的，只要它們的性質(zhì)能滿足上述微纖維組合物的配制需要。
進行的試驗相對成功的有含鋁粘土，高嶺土，含蒙脫石粘土，混合粘土或它們的混合物，和此外的膠體二氧化硅。其中的選擇取決于微纖維組合物的最終目標。在高溫的熱絕緣體應用領域，例如可以采用含高嶺土粘土或含鋁粘土，而含蒙脫石粘土適用于低溫。
固化所述微纖維組合物的方法也是變化的，取決于選擇的粘結(jié)劑。該過程可以操作于開放的空氣中，烤箱或煅燒爐中。
微纖維組合物的表觀密度是微纖維特殊排列的函數(shù)，也是平均尺寸分布的函數(shù)。通常得到的數(shù)值是在0.40-0.60g/cm3之間。為了得到更低的數(shù)值，需要采用打開微纖維網(wǎng)孔的步驟，例如通過加入含揮發(fā)性成分的填充物打開微纖維網(wǎng)孔，為了得到更高的數(shù)值，需要通過振動步驟產(chǎn)生與使聚集體密度近似的效果。通過這種方式已經(jīng)得到了從0.06到1.2g/cm3的數(shù)值。
孔隙率是和表觀密度成反比，該例子中，具有很高的數(shù)值，變化范圍為45％到95％。
微纖維組合物的熔融溫度取決于采用的粘合劑類型。基本上是硅酸性質(zhì)的微纖維具有接近石英熔點的熔點，范圍在1740-1760℃。由膠體二氧化硅粘結(jié)，微纖維組合物表現(xiàn)出與此值更接近的熔融強度。通過高嶺土粘結(jié)，例如，熔點在1550-1600℃。含鋁粘土允許有更高熔點，范圍在1600-1650℃。由蒙脫土粘結(jié)，其熔點減少到1350℃左右。
微纖維組合物的機械性能也取決于使用的粘結(jié)劑類型。對高機械性能不感興趣的目標是用于“備用”加熱爐的某些熱絕緣器的情況，就是說，那些熱絕緣器并不從爐子中最熱區(qū)域直接受熱。另一方面，也有一些情況中，強度是重要的。可以獲得有效的結(jié)果，例如，通過用在高溫消毒的高嶺土粘土作為粘結(jié)劑得到的器件，達到1.0MPa的彎曲壓力和0.50g/cm3的表觀密度，與市場上可得到的絕緣器相比，這是令人驚訝的數(shù)值。在下表中，給出了一些使用各種粘結(jié)劑，在1250℃下煅燒后的結(jié)果。


可以看到，當希望得到高強度數(shù)值時，在微纖維組合物中所用的最好的粘結(jié)劑組分是蒙脫石粘土。
出了由各種類型的粘結(jié)劑成分配置帶來的強度變化之外，最終微纖維組合物的表觀密度帶來一些自然的其他變化。下表描繪了在1250℃煅燒后得到的抗壓強度，測試件的粘結(jié)劑是高嶺土粘土。

可以推斷的是，當微纖維組合物采用高嶺土粘土作為粘結(jié)劑時，冷壓強度隨著表觀密度的提高而成比例地提高。
微纖維組合物通常含有至少70％的微纖維，其他是粘結(jié)劑成分。大多數(shù)產(chǎn)品中，微纖維含量高過90％，達到組合物的99％，其他是粘結(jié)劑成分，其圍繞微纖維形成非常細的薄膜。
關(guān)于化學組成，二氧化硅的量在約80％到約99.0％之間，當采用硅酸類化學粘結(jié)劑例如膠體二氧化硅時可以得到后者的值。
2.1微纖維組合物實施例微纖維組合物主要是由微纖維和粘結(jié)劑組成，纖維是主要成分，含量范圍在70-99％。微纖維組合物實施例如下描述(重量數(shù)值，干燥基準)

用于產(chǎn)品制造的常用的組合物具有非常好的絕熱和絕聲性能，其優(yōu)選含有約90％重量的微纖維。在膠體二氧化硅粘結(jié)劑的例子里，這個數(shù)量隨之變?yōu)?6％。
下面給出一些更適合工業(yè)的例子，即

上述例子是本發(fā)明的微纖維組合物的優(yōu)選實施方式，但是不局限于此。因此許多組成變化都可以在隨后的權(quán)利要求限定的保護范圍內(nèi)實施。
3-制備微纖維組合物的方法圖1中描繪了制備微纖維組合物的方法，包括下述步驟a)水和至少一種粘結(jié)劑混合，水的比例為80-90％，其他為粘結(jié)劑，得到稱為料漿的漿液；b)加入預先清潔和疏松的纖維1，在摩擦桶2中加入比例為1∶3到1∶5的漿液，提供通過由減速機械驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)翼，使其混合并均勻化，以形成均勻的漿液4；c)漿液4通過管線進入成型設備5，在其中微纖維聚集體的形狀和稠度可被檢測，沉降法可以選擇振動或不振動，也可以根據(jù)裝置5的類型選擇采用壓力或真空過濾，細節(jié)隨后詳述；d)在成型設備5中，濕的殘余濾餅6形成為密度為0.8-1.0g/cm3的纖維排列，其根據(jù)殘余濾餅6的通風程度而變化，該操作可以在特殊的塔盤上進行，包含水和殘余的粘結(jié)劑組分3的混合物被除去或者進入再循環(huán)回收利用；e)殘余濾餅6將經(jīng)過固化過程7，該過程優(yōu)選在烤箱中干燥操作，濾餅6的干燥會提供產(chǎn)品的剛性，授予它們強度，形成微纖維組合物；任選地，經(jīng)固化過程7得到的微纖維組合物可以隨后在陶瓷爐中經(jīng)歷溫度達到800℃的燒結(jié)過程8。該過程適合于在微纖維組合物中粘結(jié)劑為應該高溫燒結(jié)的粘土。燒結(jié)過程8可以是采用隧道爐或者滾道爐的連續(xù)型設備，或者是利用各種類型的爐子，例如傳統(tǒng)地叫做“壇子爐”的或者其他的間歇型設備。
此外，固化的微纖維組合物，依據(jù)應用領域的需要，可以機械性地調(diào)整，借以消除超過現(xiàn)有尺寸的偏差和缺陷。這樣的研磨9利用磨床實現(xiàn)。
4-制備微纖維組合物的設備方法，總結(jié)為三條a)沉淀包括“簡單”或“帶有振動”的變體；b)在壓力下過濾，和；c)真空過濾。
沉淀過程由叫做模具的容器中存在的漿液的物理活動構(gòu)成，每次操作的時間間隔大約在20分鐘，導致由微纖維纏結(jié)成型的相對硬的基體。沉淀過程可以加入振動，促進纖維間的空隙減少，產(chǎn)生密度相對更大的微纖維組合物。這種根據(jù)采用的粘結(jié)劑和目標用途而得到的器件，應該被制造的剛硬或者通過在開放的空氣中或者離子爐中干燥來固化，這樣的干燥可以或不用后續(xù)在高溫下的燒結(jié)。該方法的細節(jié)將隨后詳細描述。
另一方面，壓力-過濾方法用于獲得過濾濾餅，其通過將含有粘結(jié)劑和微纖維的漿液經(jīng)半透性隔離膜在壓力下通過的方式來獲得濾餅，半透性膜通常是細網(wǎng)，容納微纖維和部分粘結(jié)劑。這樣的濾餅是濕的，堅實程度為其能通過結(jié)合半透性隔離膜的模具加工成型。壓力由將壓縮空氣注入與細網(wǎng)搭接的鐘罩中提供，或者另外施力泵取漿液。該方法的細節(jié)將隨后詳細描述。
最后，真空過濾過程和前述過程相近，區(qū)別在于過濾加速介質(zhì)是真空，其應用于位于半透性隔離膜之下的密封腔內(nèi)。根據(jù)取決于粘結(jié)劑組分的選擇和根據(jù)目的需要，這樣制備的濾餅也需要干燥和高溫煅燒。
所有前述的三個方法的剩余漿液都是被回收后可以再利用，消耗的粘結(jié)劑組分需要補充。
4.1方法和設備的第一實施方式-沉淀過程微纖維組合物可以通過叫做沉淀過程的方法得到，其要點在于對包含微纖維的獎掖的處理，其中也混合了水和粘結(jié)劑。
成型可以通過簡單的沉淀過程形成，其中根據(jù)漿液粘度，顆粒沉積速度范圍在0.5-2.0cm/min之間，互相緊接地停留在模具的底部形成沉淀濾餅。另一方面，就有振動的沉淀來說，與簡單沉淀不同，它由機械，電子和超聲振動器提供從0.02Hz到40KHz的振動頻率。這樣的振動，應用到模具，可以傳遞到沉淀的濾餅，壓實它并產(chǎn)生不同于由簡單沉淀而獲得的產(chǎn)品。
在這個過程的結(jié)尾，上面的漿液與微纖維分離，可被除去。在模具位于較低部位包含細網(wǎng)的情況下，漿液可以經(jīng)連接到模具的真空腔和壓力腔提供的重力或者外力傾瀉所得的濾餅而除去。在選擇了非滲透性的模具的情況下，殘余漿液經(jīng)泵或流出口排出。底部沉淀的微纖維在單一、有滲透性的濾餅里錯綜排列，顯示出0.8到1.0g/cm3的密度，其隨著殘余濾餅的通風程度而變化，該操作在相關(guān)的特殊塔盤上進行。
圖2中，顯示帶或不帶振動的為通過沉淀得到的壓制件設計的設備的簡圖，通過傾瀉沉淀的濾餅除去殘余漿液。
該設備包括模具10，在其上部保存微纖維組合物的混合物，采用容器11，以便保存更大量的漿液4。在模具的較低的部位具有一個由非常細的網(wǎng)構(gòu)成的隔離物12，其使得沉淀材料中的可滲透液體流出非常緩慢。隔離物12下面，有液體收集槽13，焊接在模具10上，槽13有流出殘余液的孔連接泵14，在它的底部，有一個連接的振動器15。整個設備由彈性裝置16支撐，該彈性裝置可由高強的螺旋彈簧或者橡膠墊組成并安裝在槽13的底部。
模具10可以是任何形狀，只要它能容納包括微纖維和粘結(jié)劑(多種)的漿液的體積。尤其是，模具10是尺寸為1.40m×0.70m的三角形。容器11可以是適合設備應用的的任何形狀，也就是說，它可以根據(jù)待處理的漿液體積相應地提供空間。為了提供更好的液體滯留，包括得到更少水的產(chǎn)品，網(wǎng)12優(yōu)選非常細，但是網(wǎng)眼孔徑可以根據(jù)最終得到的產(chǎn)品而變化。優(yōu)選，采用由不銹鋼制備的60-200目的網(wǎng)篩。液體收集槽13具有收集從初始濾餅除去的液體的功能，因此，形狀和尺寸不相關(guān)。
造型操作中，包含已知數(shù)量的微纖維和粘結(jié)劑的(由圖1中的系統(tǒng)化的方法獲得)漿液4被放到模具10中。漿液4保持沉淀時間間隔范圍為20到30分鐘，以便得到顆粒的全部沉淀并示殘余液體通過網(wǎng)12流出，經(jīng)槽13收集并由出口14除去。此刻，開動振動器15提供振動，使得整個裝置由于彈性裝置16而振動，裝置16優(yōu)選是由螺旋彈簧組成，借以使沉淀的濾餅密實。
為了移走這里形成的中間產(chǎn)品，可以采用手工技術(shù)或者合適的機械。移走中間產(chǎn)品而采用的手工技術(shù)是放至一個優(yōu)選金屬的或木制的塔盤，將其固定在模具的側(cè)面，旋轉(zhuǎn)整個設備并在框架上支撐整個塔盤。一旦完成，塔盤被解除，脫離模具過濾片得的同時該設備在框架上升起。該技術(shù)可以機械操作，為此，你需要的全部就是通過起重機連接到整個設備上的旋轉(zhuǎn)裝置和通過用于收集包含器件的塔盤的平臺解除塔盤的機械裝置，該裝置通過機械動作垂直移動。轉(zhuǎn)移中間產(chǎn)品的技術(shù)的最佳選擇依據(jù)制件的類型和尺寸而定。
4.2方法和設備的第二種變化-壓力過濾過程壓力過濾方法要點在于提供壓力至包括微纖維的漿液，隨后通過具有小孔的隔離物向孔口施力，產(chǎn)生過濾好的，濕而均勻的可被加工的濾餅(密度為0.81.0g/cm3，根據(jù)剩余濾餅的通風程度而變化)，其形狀根據(jù)與隔離物相連的模具而定。
壓力過濾是一個間歇過程，提供壓力為0.5kg/cm2，從而促進該過程的加速。該操作要點在于通過具有小于0.30mm小孔的隔離物向通過的漿液施加外力。該隔離物可以是由鋼，有機材料例如纖維，編制物(sleeves)或塑料網(wǎng)，或其他適合過濾的濾紙制成的網(wǎng)。兩種機械裝置用來提供壓力通過泵壓漿液而引進壓縮空氣或液壓；后面的例子與套筒(sleeve)過濾器得過濾相近。提供的壓力依據(jù)所選的機械裝置而定，通常所有壓力值為0.2到10.0kg/cm2。
在壓力過濾的結(jié)尾，微纖維變成具有一定粘稠度的濕濾餅(密度范圍0.8到1.0g/cm3)，從而可以隨后在特殊的塔盤上處理。另一方面，由過濾產(chǎn)生的包含水和粘結(jié)劑組分的混合物可以除去或者進入再循環(huán)利用。
圖3中，描繪出由壓縮空氣驅(qū)動的過濾器示意圖。過濾器通常由兩個主要部分組成上面的鐘罩17和模具18。上面的鐘罩17是足夠大的能容納過濾操作的漿液4的體積的容器，插入一個輸入管19，其具有一個連接的隔膜19a，該膜在上面的鐘罩17加壓時自動關(guān)閉。在上面的鐘罩17上還有一個用于壓縮空氣和安全壓力計的入口20。
模具18是加固件，在其底部有一個細網(wǎng)22和一個更低的收集殘液23的容器，其中安有管子24以便排出這種殘液漿液。在上面的鐘罩17和模具18之間有一個可移動的用于連接和分離兩者的卡爪25。
過濾操作中，其體積經(jīng)預先估算的漿液4，經(jīng)輸入管19進入機器中直到達到所預計的量為止。注入控制壓力的壓縮空氣，其啟動隔膜19a，隔膜關(guān)閉和向上面的鐘罩17增壓。壓力迫使液體通過單一出口，即位于模具18下部的網(wǎng)22，在所述網(wǎng)22上形成濾餅，殘余漿液流入更低的容器23，由排出管24排出。
當只有壓縮空氣從排出管24中出現(xiàn)時，過濾過程結(jié)束。此時，壓縮空氣進口應當關(guān)閉，分離活動卡爪25，上部的鐘罩17和過濾器應該被移除。
模具18可以是任何形狀，只要可以容納包括微纖維和粘結(jié)劑組分的漿液體積。容器17和23可以是任何適用于該設備的形狀，就是說，可以根據(jù)需要處理的漿液體積決定相應的空間。為了保證液體更好的滯留，產(chǎn)出帶有更少水的產(chǎn)品，網(wǎng)22優(yōu)選非常細，但是孔徑可以根據(jù)即將得到的最終產(chǎn)品而變化。優(yōu)選，采用目數(shù)在60-200目之間的不銹鋼制備的網(wǎng)。
模具18象鐘罩17一樣，尤其具有矩形形狀，尺寸為1.40×0.70m，密封以防液體或壓縮空氣得泄漏。其由堅固的厚度為至少5mm的鋼件組成，使其可以忍受高壓?；顒涌ㄗ?5是非常堅固的器件，足以抵抗高于15噸的壓力。
4.3設備的第三種變化-真空過濾真空過濾過程是一個中間過程，其中真空引起來過濾過程加速。該過程包括用外力使?jié){液通過具有小于0.30mm孔的隔離物。這種隔離物可以是鋼，有機材料例如纖維，編制物(sleeves)或者塑料網(wǎng)，或者其他的合適的濾紙。
在位于隔離物下面的密閉的腔中，提供真空，以便帶來漿液通過隔離物的吸力。微纖維停留在隔離物上，其他液體則通過新形成的濾餅沉淀到更低的腔室中。當整個上面的液體被吸完只有空氣通過濾餅時該過程結(jié)束。
真空由這些設備中的常規(guī)真空泵提供。為了該過程的推動力和速度，工廠車間應該設有能收集不同負壓的大量液體的儲液器。
過濾的結(jié)尾，微纖維變?yōu)榫哂幸欢ㄕ吵矶鹊臐駷V餅(密度為0.8-1.0g/cm3)，從而可以隨后在特殊的塔盤上處理。另一方面，由過濾產(chǎn)生的包含水和粘結(jié)劑組分的混合物可以除去或者進入再循環(huán)利用。
圖4中，給出了真空操縱的過濾器的示意圖。它主要是由三部分組成漿液儲液器26，模具27和真空腔29。
儲液器26是一個頂部完全開放的容器，大到足以容納過濾過程中的漿液體積，其底部與模具27連接。模具27在其較低部位由隔離物28封閉，隔離物可以是，例如非常細的網(wǎng)篩。隔離物28下面，有一個密封腔，叫做真空腔29，其具有一個連接的膈膜30，該膈膜當腔內(nèi)變?yōu)檎婵諘r自動關(guān)閉。為了使腔29內(nèi)變?yōu)檎婵?，需要引入連接腔29和真空儲液器32的真空管31。為了更好的在過濾過程中操控真空，腔29內(nèi)安裝了真空量表33。
過濾操作中，預先估算了體積的漿液4引入到儲液器26種，直到達到預先確定的量。真空通過導管31產(chǎn)生，導致真空腔29內(nèi)不同的負壓，其導致膈膜30依次關(guān)閉，從而使真空腔29內(nèi)壓力下降。貫穿模具27內(nèi)，真空產(chǎn)生液體吸力，迫使液體通過位于模具27以下的隔離物28，在所述的隔離物28上形成濾餅。殘余液在真空腔29內(nèi)收集。
當濾餅上不再有上層液體時過濾結(jié)束。此時，通過置于真空管31中的真空表來關(guān)閉真空，真空腔29現(xiàn)在處于大氣壓下，釋放橫膈膜30從而允許聚集的液體流出。
濾餅可以從模具中取出。為此必須使用機械裝置旋轉(zhuǎn)整個裝置使得在特殊塔盤上的濾餅在重力作用下移動。
模具27可以具有任何形狀，只要其能夠容納包括微纖維和粘結(jié)劑組分(多種)的漿液體積即可。尤其是，模具27為尺寸為1.40m×0.70m的矩形。容器26可以是任何適用于設備的形狀，就是說，其根據(jù)需要處理的漿液體積決定空間。隔離物28優(yōu)選為目數(shù)為60-200目的不銹鋼網(wǎng)。
過濾操作不意味著沉淀過程，與后者不同在于其迅速，并且根據(jù)設備的自動化和調(diào)整程度，它通?？梢栽诙逃?分鐘的間隔內(nèi)獲得濾餅。
權(quán)利要求
1.一種微纖維組合物，尤其適用于熱絕緣，特征在于包括含量范圍在70-99％重量的海綿狀微纖維硅酸針狀體，以組合物的總重計。
2.如權(quán)利要求1所述的微纖維組合物，特征在于包括含量范圍在90-99％重量的海綿狀硅酸針狀體，以組合物的總重計。
3.如權(quán)利要求2所述的微纖維組合物，特征在于包括含量范圍在90-96％重量的海綿狀硅酸針狀體，以組合物的總重計。
4.如權(quán)利要求1，2或3任一所述的微纖維組合物，特征在于微纖維具有從2.0到2.2g/cm2的密度。
5.如權(quán)利要求1到4任一所述的微纖維組合物，特征在于微纖維具有大約200μm的長度。
6.如權(quán)利要求1到5任一所述的微纖維組合物，特征在于微纖維具有大約10μm的厚度。
7.如權(quán)利要求1到6任一所述的微纖維組合物，特征在于微纖維具有范圍為10到20的長厚比。
8.如權(quán)利要求1到7任一所述的微纖維組合物，特征在于微纖維主要由二氧化硅組成。
9.如權(quán)利要求1到8任一所述的微纖維組合物，特征在于微纖維由至少98％的二氧化硅組成，其余為雜質(zhì)。
10.如權(quán)利要求1到9任一所述的微纖維組合物，特征在于微纖維是透明的。
11.如權(quán)利要求1到10任一所述的微纖維組合物，特征在于包括至少一種粘結(jié)劑成分。
12.如權(quán)利要求11所述的微纖維組合物，特征在于粘結(jié)劑成分的用量范圍為1％到30％重量，以組合物的總重計。
13.如權(quán)利要求12所述的微纖維組合物，特征在于包括的粘結(jié)劑成分用量范圍從1％到10％重量，以組合物的總重計。
14.如權(quán)利要求11所述的微纖維組合物，特征在于粘結(jié)劑選自以下物質(zhì)組成的組含鋁粘土，高嶺土粘土，蒙脫石粘土，混合粘土，膠體粘土和硅酸。
15.如權(quán)利要求1到14任一所述的微纖維組合物，特征在于其熔融溫度范圍為1250到1760℃。
16.如權(quán)利要求1到15任一所述的微纖維組合物，特征在于其表觀密度范圍從0.06到1.20g/cm3。
17.如權(quán)利要求16所述的微纖維組合物，特征在于其表觀密度范圍從0.40到0.60g/cm3。
18.如權(quán)利要求17所述的微纖維組合物，特征在于其表觀密度為0.5g/cm3。
19.如權(quán)利要求1到18任一所述的微纖維組合物，特征在于其孔隙率范圍在45-95％。
20.如權(quán)利要求19的微纖維組合物，特征在于其孔隙率為70％。
21.如權(quán)利要求1到20任一所述的微纖維組合物，特征在于其經(jīng)歷固化過程。
22.制備如權(quán)利要求1至21任一所述的微纖維組合物的方法，特征在于包括如下步驟a)在摩擦桶(2)中混合微纖維(1)和水，以及至少一種粘結(jié)劑組分(3)；b)攪拌所述混合物直到形成均勻的漿液(4)；c)在成型設備(5)中成型漿液(4)以除去多余水分和粘結(jié)劑組分(3)，得到殘余濾餅(6)；d)通過固化過程(7)固化濾餅(6)，得到微纖維組合物。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，特征在于，在成型設備中，漿液(4)經(jīng)歷沉淀過程。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，特征在于沉淀過程是簡單類型的沉淀過程。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，特征在于沉淀過程是振動類型的沉淀過程。
26.如權(quán)利要求22所述的方法，特征在于在成型設備中，漿液(4)經(jīng)歷壓力過濾過程。
27.如權(quán)利要求22所述的方法，特征在于在成型設備中，漿液(4)經(jīng)歷真空過濾過程。
28.如權(quán)利要求22至27任一所述的方法，特征在于固化過程(7)是在烤箱中干燥。
29.如權(quán)利要求22至27任一所述的方法，特征在于固化過程(7)是在露天中干燥。
30.如權(quán)利要求22至27任一所述的方法，特征在于固化過程(7)是在爐子中煅燒。
31.如權(quán)利要求22至30任一所述的方法，特征在于微纖維組合物經(jīng)歷燒結(jié)過程(8)。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，特征在于燒結(jié)過程(8)的溫度高于800℃。
33.如權(quán)利要求31和32任一所述的方法，特征在于在微纖維組合物經(jīng)歷燒結(jié)過程(8)后，經(jīng)歷研磨過程(9)。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，特征在于微纖維組合物的研磨(9)采用金剛石鋸進行。
35.如權(quán)利要求33所述的方法，特征在于微纖維組合物的研磨(9)采用砂輪進行。
36.促進殘余濾餅(6)成型的設備，特征在于包括-一個模具(10，18，27)，在其上部，與一個容器相連(11，17，26)，和在其下部，與一個隔離物相連(12，22，28)；-所述模具，進一步在其下部，與一個液體收集器(13，23，29)和一個殘余濾液(14，23，30)排出口相連。
37.如權(quán)利要求36所述的設備，特征在于隔離區(qū)(12，22，28)是網(wǎng)。
38.如權(quán)利要求37所述的設備，特征在于網(wǎng)(12，22，28)是由不銹鋼制備，其目數(shù)為60-200目。
39.如權(quán)利要求36所述的設備，特征在于包括振動器(15)。
40.如權(quán)利要求39所述的設備，特征在于包括彈簧裝置(16)。
41.如權(quán)利要求36所述的設備，特征在于包括壓力輸入管(19)。
42.如權(quán)利要求36所述的設備，特征在于包括真空導管(31)。
43.如權(quán)利要求41所述的設備，特征在于在容器(17)中包括壓縮空氣入口(20)。
44.如權(quán)利要求43所述的設備，特征在于包括殘余濾液排泄管(24)。
45.如權(quán)利要求36所述的設備，特征在于包括隔膜(19a，30)。
46.如權(quán)利要求36所述的設備，特征在于包括測量裝置(21，33)。
全文摘要
描述了一種微纖維組合物，特別適用絕熱和絕聲，該組合物含有以組合物總重量計含量總重量的70％－99％的海綿狀硅酸針狀體。更進一步，描述了獲得上述組合物的方法和設備。
文檔編號C04B35/63GK1890195SQ200480034137
公開日2007年1月3日 申請日期2004年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月19日
發(fā)明者O·小弗里特佐恩斯 申請人:費爾南多·努涅斯·里維羅, 法比奧·努涅斯·里維羅