阅读说明：本技术 矿物棉 (Mineral wool ) 是由 G·德莫特 M·奥雷斯尼克 于 2018-02-23 设计创作，主要内容包括：一种制作矿物棉纤维的方法,所述矿物棉包括：30至55wt％的SiO<Sub>2</Sub>,和10至30wt％的Al<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>,和4至14wt％的表示为Fe<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>的总铁,以及或者a)20至35wt％的CaO和MgO的组合,和少于8wt％的Na<Sub>2</Sub>O和K<Sub>2</Sub>O的组合；或者b)8至23wt％的CaO和MgO的组合,和4至24wt％的Na<Sub>2</Sub>O和K<Sub>2</Sub>O的组合；所述方法包括：将矿物批料引入至熔化器中,将所述矿物批料熔化以提供熔体,以及将所述熔体纤维化以形成所述矿物棉纤维。被引入所述熔化器中的所述矿物批料包括第一批料,所述第一批料包括：52至68wt％的SiO<Sub>2</Sub>、特别是52至62wt％的SiO<Sub>2</Sub>,和12至30wt％的Al<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>、特别是12至16wt％的Al<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>,和0至25wt％的CaO、特别是16至25wt％的CaO,和0至12wt％的MgO、特别是0至5wt％的MgO,和0至10wt％的B<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>、特别是0至2wt％的B<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>,和0至2wt％的Li<Sub>2</Sub>O+Na<Sub>2</Sub>O+K<Sub>2</Sub>O的组合,和0至1.5wt％的TiO<Sub>2</Sub>,和0.05至1wt％的表示为Fe<Sub>2</Sub>O<Sub>3</Sub>的总铁,以及0至1wt％的氟化物。(A method of mineral wool fibres being made, the mineral wool includes: 30 to 55wt% SiO 2 And 10 to 30wt% Al 2 O 3 And 4 to 14wt% be expressed as Fe 2 O 3 Total iron and/or a) combination of 20 to 35wt% CaO and MgO, and the Na less than 8wt% 2 O and K 2 The combination of O；Or b) combination of 8 to 23wt% CaO and MgO and 4 to 24wt% Na 2 O and K 2 The combination of O；The described method includes: mineral batches are introduced in melter, the mineral batches are melted to provide melt, and by the melt fibrillation to form the mineral wool fibres.The mineral batches being introduced into the melter include the first batch of material, and first batch of material includes: 52 to 68wt% SiO 2 , particularly 52 to 62wt% SiO 2 And 12 to 30wt% Al 2 O 3 , particularly 12 to 16wt% Al 2 O 3 And 0 to 25wt% CaO, particularly 16 to 25wt% CaO and 0 to 12wt% MgO, particularly 0 to 5wt% MgO and 0 to 10wt% B 2 O 3 , particularly 0 to 2wt% B 2 O 3 And 0 to 2wt% Li 2 O+Na 2 O+K 2 The combination of O and 0 to 1.5wt% TiO 2 And 0.05 to 1wt% be expressed as Fe 2 O 3 Total iron and 0 to 1wt% fluoride.)

矿物棉

技术领域

本发明涉及矿物棉，且具体地涉及用于制造矿物棉的原料的有利组合。

背景技术

制造矿物棉需要同时满足多个经常相互矛盾的要求。矿物棉纤维的化学组成必须满足包括物理强度、耐湿性、生物可溶性、与制造技术的兼容性以及不易受制造公差变化影响在内的要求，同时用于生产矿物纤维的原料必须满足包括以与制造技术、供应安全性以及组成一致性相容的形式的可得性在内的要求。用于制造石棉纤维的原料可选自玄武岩、辉长岩、白云石、煅烧氧化铝和包括石棉纤维和炉渣在内的回收材料。用于制造玻璃棉纤维的原料可选自硅砂、长石、霞石正长石、细晶岩、煅烧氧化铝、水合氧化铝、苏打灰、石灰石、白云石、菱镁矿、回收玻璃瓶、回收玻璃片、五水硼砂、十水硼砂、和无水硼砂。

发明内容

根据一个方面，本发明提供如权利要求1中限定的一种制作矿物棉纤维的方法。从属权利要求限定优选的或可供替代的实施方式。

发明人已确认，具有以下化学组成的矿物棉纤维可利用包括第一批料的原料来制造，同时满足制造矿物棉纤维及其原料的要求的复杂组合，所述矿物棉纤维包括：

a)30至55wt％的SiO₂，和

10至30wt％的Al₂O₃，和

4至14wt％的表示为Fe₂O₃的总铁，以及

20至35wt％的CaO和MgO的组合，和

少于8wt％的Na₂O和K₂O的组合，并且优选

碱金属/碱土金属的比例小于1，

或者，

b)30至55wt％的SiO₂、特别是39至52wt％的SiO₂，和

10至30wt％的Al₂O₃、特别是16至26wt％的Al₂O₃，和

4至14wt％的表示为Fe₂O₃的总铁，以及

8至23wt％的CaO和MgO的组合，和

4至24wt％的Na₂O和K₂O的组合，并且优选

碱金属/碱土金属的比例小于1，

所述第一批料包括：

52至68wt％的SiO₂、特别是52至62wt％的SiO₂，和

12至30wt％的Al₂O₃、特别是12至16wt％的Al₂O₃，和

0至25wt％的CaO、特别是16至25wt％的CaO，和

0至12wt％的MgO、特别是0至5wt％的MgO，和

0至10wt％的B₂O₃、特别是0至2wt％的B₂O₃，和

0至2wt％的Li₂O+Na₂O+K₂O的组合，和

0至1.5wt％的TiO₂，和

0.005至1wt％的表示为Fe₂O₃的总铁，以及

0至1wt％的氟化物。

如本文所用的术语wt％表示重量％。

矿物棉纤维中SiO₂的量可以是≥35wt％、或≥38wt％和/或≤50wt％、或≤45wt％。矿物棉纤维中Al₂O₃的量可以是≥12wt％、或≥15wt％和/或≤25wt％、或≤20wt％。矿物棉纤维中表示为Fe₂O₃的总铁含量可以是≥5wt％、或≥6wt％和/或≤13wt％、≤12wt％、或≤10wt％。在一种情况下，矿物棉纤维中CaO和MgO的组合的量是20至35wt％，并且可以是≥25wt％和/或≤30wt％，并且矿物棉纤维中Na₂O和K₂O的组合的量小于8wt％，且可以是≥1wt％、或≥2wt％、或≥4wt％和/或≤5wt、或≤4wt％。在另一种情况下，矿物棉纤维中CaO和MgO的组合的量可以是介于8至23wt％之间，并且可以是≥10wt％、≥12wt％、或≥15wt％和/或≤22wt％、或≤20wt％、或≤18wt％，并且矿物棉纤维中Na₂O和K₂O的组合的量是介于4至24wt％之间，且可以是≥5wt％、或≥6wt％和/或≤12wt％、或≤10wt％。碱金属/碱土金属的比例通常以氧化物的wt％表示，例如，(Na₂O+K₂O)/(CaO+MgO)，其小于1。

矿物棉纤维优选是生物可溶的，具体地，矿物棉纤维优选地满足欧盟指令67/548/EEC的注释Q中豁免该指令的分类、包装和标签条款规定的要求。

制造矿物棉纤维的方法包括将矿物批料引入熔化器中，将所述矿物批料熔化以提供熔体，以及将所述熔体纤维化以形成所述矿物棉纤维。

第一批料可包括：

52至62wt％的SiO₂、特别是52至56wt％的SiO₂，和

12至16wt％的Al₂O₃，和

16至25wt％的CaO，和

0至5wt％的MgO，和

0至10wt％的B₂O₃、特别是0至2wt％的B₂O₃，和

0至2wt％的Li₂O+Na₂O+K₂O的组合，和

0至1.5wt％的TiO₂，和

0.005至1wt％的表示为Fe₂O₃的总铁，以及

0至1wt％的氟化物。

第一批料中SiO₂的量可以是≥52wt％且≤56wt％。第一批料中SiO₂的量可以是≥54wt％、≥55wt％、或≥56wt％和/或≤61wt％、≤60wt％、或≤58wt％。第一批料中Al₂O₃的量可以是≥12.5wt％、或≥13wt％和/或≤15wt％、或≤14wt％。第一批料中CaO的量可以是≥20wt％、或≥21wt％和/或≤24.5wt％、或≤23wt％。第一批料中MgO的量可以是≥0.5wt％、或≥1wt％和/或≤5wt％、≤3wt％。第一批料中表示为Fe₂O₃的总铁的量可以是≥0.001wt％、或≥0.05wt％、或≥0.1wt％和/或≤0.6wt％、或≤0.5wt％。第一批料中B₂O₃的量可以是：≥5wt％且≤10wt％；≥4.5wt％且≤7.5wt％；或≥0.25wt％且≤3.5wt％；或≤0.05wt％。

在一个实施方式中，第一批料包括

53至56wt％的SiO₂，和

12至16wt％的Al₂O₃，和

20至24wt％的CaO，和

0至2wt％的MgO，和

4至8wt％的B₂O₃，和

0.5至1.8wt％的Li₂O+Na₂O+K₂O的组合，和

0至0.5wt％的TiO₂，和

0.005至0.75wt％的表示为Fe₂O₃的总铁。

在另一实施方式中，第一批料包括

55至57wt％的SiO₂，和

12至15wt％的Al₂O₃，和

23至26wt％的CaO，和

1至4.5wt％的MgO，和

0.01至2.5wt％的B₂O₃，和

0.5至1.8wt％的Li₂O+Na₂O+K₂O的组合，和

0.01至1.5wt％的TiO₂，和

0.005至0.75wt％的表示为Fe₂O₃的总铁。

在又一实施方式中，第一批料包括

58至62wt％的SiO₂，和

11.5至14.5wt％的Al₂O₃，和

20至24wt％的CaO，和

1.5至5wt％的MgO，和

0.01至2.5wt％的B₂O₃，和

0.5至1.8wt％的Li₂O+Na₂O+K₂O的组合，和

0.01至1.5wt％的TiO₂，和

0.005至0.75wt％的表示为Fe₂O₃的总铁。

第一批料可包括

52至62wt％、特别是55至60wt％的SiO₂，和

21至30wt％、特别是23至28wt％的Al₂O₃，和

6至17wt％、特别是8至15wt％的CaO，和

2至9wt％、特别是4至7wt％的MgO，和

0至1wt％、特别是0至0.35wt％的B₂O₃，和

0至2wt％、特别是0至1wt％的Na₂O+K₂O的组合，和

0至1wt％、特别是0至0.5wt％的表示为Fe₂O₃的总铁，以及

0至1wt％、特别是0至0.3wt％的氟化物。

或者，第一批料可包括

62至68wt％、特别是64至66wt％的SiO₂，和

22至27wt％、特别是24至25wt％的Al₂O₃，和

8至12wt％、特别是9.5至10wt％的MgO，和

0至1wt％、特别是0至0.2wt％的CaO，和

0至1wt％、特别是0至0.2wt％的Na₂O+K₂O的组合，以及

0至0.5wt％、特别是0至0.1wt％的表示为Fe₂O₃的总铁。

第一批料优选具有与矿物棉纤维的组成显著不同的组成。第一批料可包括：

-含量多于矿物棉纤维中SiO₂的量的SiO₂、特别是多了至少10个百分点；和/或

-含量少于矿物棉纤维中Al₂O₃的量的Al₂O₃、特别是少了至少2个百分点；和/或

-含量多于矿物棉纤维中CaO的量的CaO、特别是多了至少2个百分点；和/或

-含量少于矿物棉纤维中MgO的量的MgO、特别是少了至少4个百分点；和/或

-含量少于矿物棉纤维中表示为Fe₂O₃的总铁的量的表示为Fe₂O₃的总铁、特别是少了至少5个百分点。

第一批料可包括纤维、特别是平均直径为≥5μm、≥9μm、≥10μm、或≥12和/或≤25μm、≤20μm、或≤18μm；和/或平均长度为≥2mm、≥5mm、或≥8mm和/或≤100mm、≤80mm、≤60mm、或≤50mm的纤维。这些纤维可通过压碎、切碎或研磨具有更大长度的纤维例如长度≥30cm或≥50cm的纤维来生产。这些纤维的长度可在例如轮磨机或锤磨机中得以减小。这种长度的纤维便于处理和加工。优选地，当被引入至熔化器中时，这些纤维的平均长度≥2mm和/或≤10mm。或者或额外地，第一批料可包括碎玻璃；所述碎玻璃可具有这样的粒径：至少90wt％的碎玻璃、优选至少95wt％的碎玻璃的最大尺寸≤20mm、优选≤15mm、且更优选≤10mm。

第一批材料可包括废料、主要由废料组成、或者由废料组成，特别是来自于制造矿物纤维的废料，且尤其来自于制造具有与所制造的矿物棉纤维不同的组成和/或目的的矿物纤维的废料。例如，第一批材料可包括废料纤维、主要由废料纤维组成、或者由废料纤维组成，特别是由制造连续纤维得到的无纺废料纤维。尤其在这种情况下，第一批料可包括这样的纤维、主要由这样的纤维组成、或者由这样的纤维组成，所述这样的纤维是例如在衬套生产的连续纤维处已破裂，和/或不适合掺入其原本想要的产品中。如本文所述般，使用这种废料作为批料避免了复杂的回收工序和/或将这种废料废弃处置在垃圾填埋场中。

如本文所用，术语“由……组成或者主要由……组成”旨在将陈述或主张的范围限制于特定的材料或步骤以及并未实质上影响本发明的基础特性和新颖特性的那些材料或步骤。

特别是在以纤维的形式时，第一批料可包括有机涂层、胶料、或粘合剂，例如以水溶液或者悬浊液的形式的有机涂层、胶料、或粘合剂，特别是包括淀粉、油、乳浊液、聚醋酸乙烯酯、聚酯、环氧树脂、聚氨酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、硅烷、有机硅烷、和它们的组合。这种有机涂层、胶料、或粘合剂可以以相对于第一批料总重量的≥0.5wt％、或≥1wt％和/或≤10wt％、或≤8wt％的量存在。

特别是在熔化器为浸没式燃烧熔化器时，当被引入至熔化器时，第一批料中的水或水气含量可以是基于第一批料总重量的≥2wt％、≥5wt％、或≥10wt％；和/或≤35wt％、≤25wt％、≤20wt％、或≤15wt％；所述含量可以介于10wt％和25wt％之间。使用水或水气含量相对较高、特别是≥10wt％的第一批料的能力允许使用某些可用的材料，特别是无需预处理的情况下以降低水含量。

特别是在熔化器包括冲天炉的情况下，第一批料可以作为一个或多个型煤、特别是包括第一批料的纤维的型煤的组分而被引入至熔化器中。型煤可包含10至25wt％之间的水泥、和/或5至25wt％之间的颗粒材料、和/或50至85wt％之间的第一批料，特别是以纤维形式的第一批料。型煤可以以≥5wt％、≥10wt％、≥12wt％，≥13wt％和/或≤35wt％、≤30wt％、≤25wt％、或≤20wt的量包括水泥。水泥可选自由波特兰水泥和氧化铝水泥组成的群组。颗粒材料可包括矿物棉碎玻璃、尺寸不足的原料、尺寸不足的焦炭、火山岩、变质岩或沉积岩、钢渣、菱铁矿、铁矿石、富含褐铁矿铁橄榄石的橄榄石、和它们的组合。型煤可以以≥2wt％、≥5wt％、≥10wt％、≥12wt％、或≥15wt％和/或≤35wt％、≤30wt％、≤25wt％、或≤20wt％的量包括颗粒材料。型煤可以以≥40wt％、≥45wt％、≥50wt％、≥60wt％、或≥70wt％和/或≤90wt％、≤85wt％、≤80wt％、或≤75wt％的量包括第一批料，特别是以纤维形式的第一批料。在制造期间被引入至型煤的第一批料中的水或水气含量可以是基于第一批料总重量的≥2wt％、≥5wt％，或≥10wt％和/或≤35wt％、≤25wt％、≤20wt％、或≤15wt％；所述含量可以介于10至25wt％之间。优选使型煤在引入至熔化器之前凝固或干燥，特别是放置≥2天或≥3天和/或≤10天、或≤6天的时间来凝固或干燥。特别是当被引入至熔化器中时，型煤可具有≥1.5MPa、≥2MPa、≥2.5MPa、≥3MPa、或≥3.5MPa和/或≤15MPa、≤10MPa、≤7.5MPa、或≤5MPa的压缩强度、特别是在3和5MPa之间的压缩强度。型煤可具有大于3cm、4cm、5cm、6cm、或7cm和/或小于20cm、15cm、12cm、或10cm的高度；和大于3cm、4cm、5cm、6cm、或7cm和/或小于20cm、15cm、12cm、或10cm的垂直于其高度的最大尺寸(宽度和/或深度)。型煤的垂直于其高度的横截面可以是六边形。当矿物批料包括型煤时，型煤可以占总矿物批料的≥10wt％、≥15wt％、≥20wt％、或≥25wt％和/或≤80wt％、≤70wt％、≤60wt％、或≤50wt％。在一个特别有利的实施方式中，以纤维形式的第一批料具有至少5wt％且特别是至少10wt％的水气含量，该第一批料与一种或多种其它组分、特别是水泥混合，以形成具有第一批料的水气含量来为生产型煤提供部分所需水的的型煤。

第一批料可占被引入至熔化器中的总批料的≥5wt％、≥10wt％、≥15wt％、或≥20wt％和/或≤70wt％、≤60wt％、≤50wt％、≤40wt％、≤30wt％、≤25wt％。如本文所用的术语“批料”包括被引入至熔化器的全部材料、特别是矿物，其提供了将会形成部分熔体的任何元素；该术语特别排除了：a)水(除结晶水以外)；b)将会在熔化器中分解的有机化合物，例如粘合剂；和c)用来释放能量以提供熔化的燃料和燃烧气体。对于第一批料而言特别有利的是在总批料中占很大一部分、特别是至少10wt％。

优选地，批料也包括第二批料。第二批料可包括矿物棉纤维。这些矿物棉纤维可包括

30至55wt％的SiO₂，和

10至30wt％的Al₂O₃，和

20至35wt％的CaO和MgO的组合，和

4至14wt％的表示为Fe₂O₃的总铁，以及

少于8wt％的Na₂O和K₂O的组合，并且优选

碱金属/碱土金属的比例小于1。

第二批料中SiO₂的量可以是≥35wt％、或≥38wt％和/或≤50wt％、或≤45wt％。第二批料中Al₂O₃的量可以是≥15wt％和/或≤25wt％、或≤20wt％。第二批料中CaO和MgO的组合的量可以是≥25wt％和/或≤30wt％。第二批料中Na₂O和K₂O的组合的量可以是≥1wt％、或≥2wt％、或≥4wt％和/或≤5wt％、或≤4wt％。第二批料中表示为Fe₂O₃的总铁可以是≥5wt％、或≥6wt％和/或≤12wt％、或≤10wt％。

有利地，第二批料包括先前在制造工序中制造和回收的矿物棉纤维的一部分。这些纤维可包括利用矿物棉纤维制造的矿物棉隔热产品的废料、下脚料、和/或边料。

特别是在以纤维的形式时，第二批料可包括有机涂层、胶料、或粘合剂，例如以水溶液或悬浊液形式的有机涂层、胶料、或粘合剂，特别是包括酚醛树脂、聚酯、环氧树脂、硅烷、美拉德反应物(Maillard reactants)、美拉德反应物产物(Maillard reactantproducts)、有机硅烷、和它们的组合。这种有机涂层、胶料、或粘合剂可以以相对于第二批料总重量的≥0.5wt％、或≥0.1wt％和/或≤10wt％、或≤8wt％的量存在。

第二批料可以在被引入至熔化器中之前进行处理，例如通过压碎、切碎、研磨、打开(opening out)或它们的组合。第二批料可与第一批料一起进行处理。第二批料可以作为一个或多个型煤、特别是具有一个或多个上述特征型煤被引入熔化器中，且不是a)用第二批料替代型煤中的第一批料或b)用第一批料和第二批料的组合替代型煤中的第一批料。第二批料可以占被引入至熔化器中的总批料的≥5wt％、≥10wt％、≥15wt％、或≥20wt％和/或≤70wt％、≤60wt％、≤50wt％、≤40wt％、≤30wt％、≤25wt％。

第一批料和第二批料的组合可占被引入至熔化器中的总批料的≥40wt％、≥50wt％、≥60wt％、或≥70wt％和/或≤90wt％、或≤80wt％。

可以包括一种或多种额外的批料，特别是选自以下以及它们的组合：

-包括≥15wt％、≥20wt％、或≥25wt％的总铁(表示为Fe₂O₃)的批料，例如，钢渣、富铁橄榄石的橄榄石(fayalite rich olivine，Fe₂SiO₄)、菱铁矿(FeCO₃)、褐铁矿铁矿石(FeO(OH).nH₂O)、和它们的组合，特别是在含量上占a)相对于被引入至熔化器中的总批料的≥5wt％、或≥8wt％和/或≤25wt％、或≤20wt％；和/或b)相对于第一批料总量的20％和50％之间；

-白云石，特别是占被引入至熔化器中的总批料的≥4wt％、或≥8wt％和/或≤30wt％、或≤25wt％；

-包括≥70wt％的Al或Al₂O₃的批料，例如，煅烧铝土矿、和/或天然铝土矿、或氧化铝水泥，特别是占被引入至熔化器中的总批料的≥2wt％、或≥3wt％和/或≤10wt％、或≤8wt％；

-包括≥35wt％的Al₂O₃的批料，例如，氧化铝水泥，特别是占被引入至熔化器中的总批料的≥2wt％、或≥3wt％和/或≤10wt％、或≤8wt％。

矿物批料的熔化可在选自浸没式燃烧熔化器、冲天炉、电弧炉和循环炉的熔化器中实施。

当熔化器为冲天炉时，焦炭可用作主要能源。冲天炉可包括：

-第一区域，被称为加热区域，具有200-800℃的温度范围，其中原料被加热、失去水气，并发生火焰损失。在300-400℃下，开始铁氧化物的间接还原。

-第二区域，被称为***材料的重新形成的区域，其中温度从800℃至1300℃变化，并且其中，白云石(CaCO₃，MgCO₃)在其被包括在批料时分解并释放CO₂，并且发生铁氧化物的进一步还原；

-第三普遍变稀(generally thin)区域，其中仅发生***材料的熔化；以及

-第四、焦炭燃烧区域。

燃烧气体或者氧气富集气体可被供应至炉内的位置，特别是通过一个或多个喷嘴。喷嘴上方区域中的原料熔化并流向冲天炉的底部，在那里它们被收集在熔体池中，使熔体流出熔体池以进行纤维化，特别是通过虹吸出口。还原的铁通常被收集在炉底部并且例如通过敲击而被周期性地移除。

或者，冲天炉可包括燃烧气体的冲天炉。

在熔化器是电弧炉的情况下，矿物批料可直接暴露于电弧，使得来自于电极的电流穿过批料以引起熔化。

在熔化器是循环炉的情况下，该方法可包括将微粒燃料、微粒矿物批料、和主要燃烧气体注入至含有循环室气体的燃烧室，由此将微粒矿物批料熔化以形成矿物熔体并生成废气，并将矿物熔体与热废气分离，从而热废气穿过循环燃烧室中的出口，矿物熔体被收集在基底区域中。

在熔化器是浸没式燃烧熔化器的情况下，该方法可包括将矿物批料引入至具有安装在其基底和/或壁中的一个或多个浸没式燃烧炉的熔化室中，浸没式燃烧炉通过在熔化器中熔化的材料水平下排放燃烧产物并优选在熔体中产生湍流条件来熔化批料。熔化器可以是如在WO 2015/014921、WO 2015/014919、WO 2015/014920、WO 2016/120351、或WO2016/120353的任一篇中所述的浸没式燃烧熔化器，这些文献中的每一篇在此通过引用被并入。

使熔体纤维化以形成矿物棉纤维可包括使用级联纺纱机或使用内部纺纱机将熔体纤维化。当使用级联纺纱机时，熔体可以滴落到围绕实质上水平的轴旋转的第一转子的外周表面上，并且依次抛至级联中的每个后续旋转转子的外周表面上。在级联中优选存在四个转子，每个转子围绕不同的实质上水平的轴线旋转，特别是第二、第三和第四转子中的每一个在与级联中的前一个转子相反的方向上旋转。纤维形成在一个或多个转子上、优选在每个转子上的熔体的外周表面上，并由气流朝向收集带传送。当使用内部纺纱机时，熔体被引入至围绕实质上垂直的轴旋转的内部纺纱机的内部，朝向纺纱机的外周壁的内表面行进，穿过纺纱机的外周壁中的孔以形成通过沿着或邻近纺纱机的外周壁的外侧的鼓风来衰减的熔体流，以形成矿物纤维。

根据本发明的又一方面，提供一种制造矿物纤维隔热产品的方法，包括以下顺序步骤：

a)从熔体制作矿物棉纤维，特别是根据本文所述的一个或多个方面；

b)将粘合剂溶液、特别是粘合剂水溶液喷涂在矿物纤维上；

c)收集已施加有粘合剂溶液的矿物纤维，以形成矿物纤维毯；以及

d)通过使矿物纤维毯穿过固化炉来固化粘合剂。

在固化之前，可收集已施加有粘合剂溶液的矿物纤维，以形成初级矿物纤维毯，随后将其折叠，例如利用钟摆机理，以生产包括初级毯状物的叠加层的次级毯状物。

洗涤水可在矿物纤维的形成和它们的收集之间喷涂在矿物纤维上以形成毯状物，至少一部分的洗涤水被喷涂在矿物纤维上，随后返回至洗涤水系统，以作为洗涤水重新使用。粘合剂溶液可包括洗涤水。施加至矿物纤维的粘合剂溶液的固含量可以是≥10wt％、或≥12wt％和/或≤20wt％、或≤18wt％。如本文所用的术语“粘合剂溶液的干重”是指粘合剂溶液中除(无论是以液体水的形式还是以结晶水的形式)存在的任何水以外的全部组分的重量。

优选地，粘合剂溶液不包括任何添加的甲醛。它可以是“实质上不含甲醛”的，这就是说，作为干燥和/或固化(或者模拟干燥和/或固化的合适测试)的结果，它释放少于5ppm的甲醛；更优选地，它是“无甲醛”的，这就是说，它在这样的条件下释放少于1ppm的甲醛。

或者，粘合剂溶液可以是酚醛树脂粘合剂溶液、特别是尿素扩展(urea extended)的酚醛树脂粘合剂溶液。

粘合剂溶液可包括还原糖，特别是其含量为a)粘合剂溶液的干重的≥30％、≥40％、≥50％、≥60％、≥70％、或≥80％和/或b)粘合剂溶液的干重的≤97％、或≤95％。还原糖反应物可选自单糖、醛糖或酮糖形式的单糖、二糖、多糖、丙糖、丁糖、戊糖、木糖、己糖、葡萄糖、果糖、庚糖、高果糖玉米糖浆(HFCS)、糖蜜、淀粉水解产物、纤维素水解产物、和它们的混合物中的一种或多种。还原糖反应物可具有至少约50、至少约60、至少约70、至少约80、或至少约90的葡萄糖当量。

粘合剂溶液可包括含氮反应物，特别是其含量为a)粘合剂溶液的干重的≥2.5％、≥5％、或≥10％和/或b)粘合剂溶液的干重的≤50％、≤40％、≤30％、或≤25％。含氮反应物可选自：NH₃、无机胺、包括至少一个一级氨基和/或其盐的有机胺、无机铵盐和有机铵盐、硫酸铵、磷酸铵、磷酸二铵、柠檬酸铵、二胺、多胺、一级多胺(即，具有两个或更多个一级氨基(-NH₂)的有机化合物)、1,6-二氨基己烷(六亚甲基二胺，HMDA)、1,5-二氨基-2-甲基戊烷(2-甲基-五亚甲基二胺)中的一种或多种。

粘合剂溶液可包括以下组合的≥25％、≥40％、≥50％、或≥60％，按照干重计：(a)还原糖反应物和含氮反应物和/或(b)还原糖反应物和含氮反应物的可固化反应产物。含氮反应物和还原糖反应物(或它们的反应产物)可以是反应形成美拉德反应产物的美拉德反应物、特别是当固化时的类黑精。粘合剂组合物的固化可包括美拉德反应、或者主要由美拉德反应组成。固化的粘合剂组合物可包括含类黑精和/或含氮的聚合物；粘合剂组合物可包括如在WO2007/014236、WO 2009/019232、WO 2009/019235、WO 2011/138458、WO2011/138459、或WO 2013/150123的任一篇中所述的粘合剂组合物，这些文献中的每一篇在此通过引用被并入。粘合剂组合物可包括酯和/或聚酯化合物。经元素分析确定，固化的粘合剂可包括大于2质量％和/或少于8质量％的氮。

用于矿物棉纤维毯的固化温度和时间可根据产品密度和/或厚度来选择。固化烘箱可具有多个加热区域，其具有在200℃至350℃(典型地230℃至300℃)范围内的温度。薄、低密度产品(12kg/m³或更小)可通过在短如20秒之内穿过固化烘箱来进行固化；厚、高密度产品(80kg/m³或更大)可能需要在固化烘箱中15分钟或更久的通路。在固化工序期间矿物棉纤维毯可达到180℃至220℃范围的温度。毯状物通过固化烘箱的通路时长可以是≥0.5分钟、≥1分钟、≥2分钟、≥5分钟、或≥10分钟和/或≤50分钟、≤40分钟、或≤30分钟。

固化的矿物棉纤维毯中固化的粘合剂的量可以是≥1％、≥2％、≥2.5％、≥3％、≥3.5％、或≥4％和/或≤10％、或≤8％。这可通过烧失量(loss on ignition，LOI)来测量。

固化的矿物棉纤维毯可具有一个或多个以下特征：

-密度大于15、20、或25kg/m³和/或小于220、200、或180kg/m³；

-于10℃测量特别是当根据ISO 8301测量的热导率λ为≤40mW/m.K和/或≥20mW/m.K；

-包括少于99重量％和/或多于80重量％的矿物纤维；

-厚度大于10mm、15mm、或20mm和/或小于400mm、350mm、或300mm；

-长度≥90cm、≥120cm、≥150cm和/或≤220cm、或≤180cm；

-宽度≥50cm、≥70cm和/或≤100cm、或≤90cm。

根据又一方面，本发明提供一种制作矿物棉纤维的方法，所述矿物棉包括：

30至55wt％的SiO₂，和

10至30wt％的Al₂O₃，和

4至14wt％的表示为Fe₂O₃的总铁，以及

或者a)20至35wt％的CaO和MgO的组合，和少于8wt％的Na₂O和K₂O的组合；或者b)8至23wt％的CaO和MgO的组合，和4至24wt％的Na₂O和K₂O的组合，

所述方法包括：

将矿物批料引入熔化器中，将所述矿物批料熔化以提供熔体，以及将所述熔体纤维化以形成所述矿物棉纤维，其中被引入所述熔化器中的所述矿物批料包括第一批料，所述第一批料选自：

a)第一批料，包括：

61至74wt％、特别是63至72wt％的SiO₂，和

0至8wt％、特别是0至6wt％的Al₂O₃，和

4至12wt％、特别是6至10wt％的CaO，和

0至6wt％、特别是0至4wt％的MgO，和

0至8wt％、特别是0至6wt％的B₂O₃，和

12至18wt％、特别是14至16wt％的Na₂O+K₂O的组合，和

0至2wt％、特别是0至1wt％的TiO₂，和

0至1wt％、特别是0至0.5wt％的表示为Fe₂O₃的总铁，以及

0至1wt％、特别是0至0.4wt％的氟化物；

和

b)第一批料，包括：

53至77wt％、特别是55至75wt％的SiO₂，和

0至7wt％、特别是0至5wt％的Al₂O₃，和

0至12wt％、特别是1至10wt％的CaO，和

0至3wt％、特别是0至1.5wt％的Li₂O，和

0至10wt％、特别是0至8wt％的B₂O₃，和

9至23wt％、特别是11至21wt％的Na₂O+K₂O的组合，和

0至14wt％、特别是0至12wt％的TiO₂，和

0至20wt％、特别是1至18wt％的ZrO₂，和

0至7wt％、特别是0至5wt％的表示为Fe₂O₃的总铁，以及

0至7wt％、特别是0至5wt％的氟化物。

具体实施方式

现在将仅通过实施例的方式描述本发明的实施方式。

实施例1

将以下矿物批料在实验室熔化器中熔化：

27wt％的以纤维形式的第一批料；

50wt％的以纤维形式的第二批料；

10wt％的压碎的白云石(批料3)；

9wt％的压碎的钢渣(批料4)；

4wt％的压碎的煅烧铝土矿(批料5)；

其中

a)以上wt％是以相对于所有矿物批料的组合的总重量来表示；

b)第一批料由以下组成，约：60.1wt％的SiO₂、13.2wt％的Al₂O₃、22.1wt％的CaO、3.1wt％的MgO、少于0.1wt％的B₂O₃、少于0.1wt％的Li₂O、0.9wt％的Na₂O、少于0.1wt％的K₂O、0.5wt％的TiO₂、和少于0.1wt％的表示为Fe₂O₃的总铁；

c)第二批料由以下组成，约：40.2wt％的SiO₂、17.3wt％的Al₂O₃、18.5wt％的CaO、10.6wt％的MgO、7.8wt％的表示为Fe₂O₃的总铁、2.1wt％的Na₂O、0.8wt％的K₂O、1.5wt％的TiO₂、和0.2wt％P₂O₃。

批料顺序地进行：在105℃下干燥、在振动球磨机中压碎、在滚筒搅拌机中混合、以及在氧化铝坩埚中于电炉中在1450℃下熔化4小时。

生产的熔体的组成包括，大约：41.3wt％的SiO₂、18.8wt％的Al₂O₃、21.5wt％的CaO、9.1wt％的MgO、6.2wt％的表示为Fe₂O₃的总铁、1.5wt％的Na₂O、0.5wt％的K₂O、1.2wt％的TiO₂、和0.1wt％的P₂O₃。它具有允许在级联纺纱机上纤维化的log 3粘度和满足注释Q要求的生物可溶性。

第一批料具有与生产的熔体的组成显著不同的组成。例如，第一批料具有：

-多于生产的熔体的SiO₂ 18.8个百分点(即，60.1wt％减去41.3wt％)的SiO₂；

-少于生产的熔体的Al₂O₃ 5.6个百分点(即，18.8wt％减去13.2wt％)的Al₂O₃；

-多于生产的熔体的CaO 0.6个百分点(即，22.1wt％减去21.5wt％)的CaO；

-少于生产的熔体的MgO 6个百分点(即，9.1wt％减去3.1wt％)的MgO；以及

-少于生产的熔体的表示为Fe₂O₃的总铁6.1个百分点(即，6.2wt％减去0.1wt％)的表示为Fe₂O₃的总铁。

实施例2

具有以下组成：52.0wt％的SiO₂、15.1wt％的Al₂O₃、13.0wt％的CaO、6.0wt％的MgO、1.6wt％的TiO₂、7.4wt％的表示为Fe₂O₃的总铁、2.6wt％的Na₂O、1.5wt％的K₂O、0.4wt％的F、0.1wt％的Mn₂O₃、以及0.4wt％的P₂O₅、且适于进行纤维化的熔体可通过将以下量的批料熔化、特别是在浸没式燃烧熔化器中来获得：

40wt％的废料纤维(批料1)；

2wt％的钢渣(批料2)；

58wt％的玄武岩(批料3)；

其中下表1给出了以wt％表示的批料的组成。当全部煅烧时表示为表1中的量；损失表示煅烧产物的初步脱羧和失去结晶水。

表1：以wt％表示的批料的组成

由此可见，第一批料具有与生产的熔体或矿物纤维的组成显著不同的组成。