專利名稱：無(wú)機(jī)布的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及由紗形成的布。更具體地，本發(fā)明涉及由包含無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲的紗形成 的高性能布。特別地但不是排他地，本發(fā)明可用于由源自無(wú)機(jī)原料的紗來(lái)制造布，所述無(wú)機(jī) 原料包括黑巖。
背景技術(shù)：
通常，常規(guī)布都是由有機(jī)或合成聚合物纖維制成的。在高溫度下和在要求耐力性 (force resistance)的條件下，這些布由于其組成因而具有的用途非常有限。具體地，當(dāng)承 受高溫時(shí)，這些布迅速損壞，并且在大多數(shù)條件下它們通常具有有限的強(qiáng)度。逐漸地，改由高性能紗而不是常規(guī)紗來(lái)形成所述布。與常規(guī)紗相比，高性能紗同時(shí) 具有提高的強(qiáng)度和提高的彈性模量。通常，高性能紗是由無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲構(gòu)成的。這些長(zhǎng)絲的使 用產(chǎn)生新一類具有高抗拉強(qiáng)度和模量的紗和布，并且在升高的溫度下它們具有保持這些性 能的能力。然而，由已知無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲構(gòu)成的布的強(qiáng)度和耐熱性仍可加以改進(jìn)。為了改進(jìn)已知布的強(qiáng)度和耐熱性，本發(fā)明采用未精煉的原料，例如火山巖，來(lái)制造 能被編織成布的無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲。已發(fā)現(xiàn)由火山巖制造的無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲表現(xiàn)了優(yōu)異的強(qiáng)度和耐熱性 能。同樣地，由這些無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲編織或以其它方式形成的布也表現(xiàn)出這些相同的優(yōu)異的強(qiáng)度 和耐熱性能。根據(jù)上面所述，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種由無(wú)機(jī)紗形成的布。本發(fā)明的另外 一個(gè)目的是提供一種由源自火山巖的無(wú)機(jī)紗形成的布。本發(fā)明的還另一個(gè)目的是提供一種 由包含涂有人造絲的無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲的紗形成的布。本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供高強(qiáng)度、耐熱的 布，所述布相對(duì)容易制造，使用簡(jiǎn)單和比較節(jié)省成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種由包含無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲的紗形成的布，所述無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲是由火山巖形成的 并涂有人造絲。具體地，無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲是由火山巖熔化物紡成的。優(yōu)選地，火山巖是含有氧化鋁、 氧化鐵、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鎂、氧化鈣、氧化鈉和氧化鉀的黑巖。除了黑巖外，熔化物 包含添加劑，所述添加劑優(yōu)選包含氧化鐵、白石和硼。在由熔化物紡成長(zhǎng)絲之后，它們被涂膠(sized)或涂布人造絲膠粘劑。然后將涂 完膠的長(zhǎng)絲以本領(lǐng)域公知的方式加捻在一起，以形成紗。優(yōu)選地，最終的紗具有在10 15 毫米范圍內(nèi)的直徑，并且是約98重量％的無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲和2重量％的人造絲。當(dāng)火山黑巖是由各種組分形成的時(shí)，優(yōu)選控制制造過(guò)程，使得所述紗包含約35 45重量％的氧化鈣、30 40重量％的氧化鎂、5 10重量％的氧化鉀、低于2重量％的氧 化鋁、5 10重量％的氧化鐵、低于2重量％的二氧化硅、低于2重量％的二氧化鈦、低于2 重量％的氧化鈉、低于2重量％的硼和1 5重量％的人造絲。更優(yōu)選地，所述紗包含約40 重量％的氧化鈣、36. 6重量％的氧化鎂、8. 4重量％的氧化鉀、0. 8重量％的氧化鋁、8. 85重 量％的氧化鐵、0. 85重量％的二氧化硅、0. 8重量％的二氧化鈦、0. 8重量％的氧化鈉、0. 6
4重量％的硼和2重量％的人造絲。本發(fā)明的布由于其組成因而具有在約1500攝氏度(1500°C )和約1650攝氏度 (1650°C )之間的熔點(diǎn)。此外，所述布具有約零下130攝氏度(-130°C) 約700攝氏度 (7000C )的工作范圍。本發(fā)明的布除了它優(yōu)良的熱特性以外，還表現(xiàn)了優(yōu)異的強(qiáng)度并具有良好的沖擊 特性。具體地，它具有在約500磅力/平方英寸(5001bf/in2)和約1800磅力/平方英寸 (18001bf/in2)之間的抗拉強(qiáng)度。此外，所述布具有在約160克/平方米(160g/m2)和約350 克/平方米(350g/m2)之間的表面密度。同時(shí)，所述布相對(duì)重量很輕，密度為約1.6克/立 方厘米(1. 6g/cc)。


從結(jié)合所附說(shuō)明書(shū)的附圖，將會(huì)最好地理解關(guān)于它的結(jié)構(gòu)和它的操作的本發(fā)明新 穎性特征以及本發(fā)明本身。在說(shuō)明書(shū)和附圖當(dāng)中，相似的附圖標(biāo)記指代相似的部件，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的布的放大示意性側(cè)視圖；圖2為示例了根據(jù)本發(fā)明的制造無(wú)機(jī)紗的方法的示意圖；和圖3為根據(jù)本發(fā)明的布中可使用的幾種示例性編織類型的示意圖。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明的高強(qiáng)度、耐熱的布并用10指代。如所示，布10包 括多根彼此基本上平行排列的緯紗(fill yarn) 12。此外，將多根經(jīng)紗14與緯紗12以蜿 蜒的方式進(jìn)行編織(即，在相鄰的緯紗12的上面和下面)。對(duì)于本發(fā)明，緯紗12和經(jīng)紗14 都包含由無(wú)機(jī)火山巖、添加劑和人造絲形成的紗16。結(jié)果，布10單獨(dú)由無(wú)機(jī)紗16構(gòu)成并表 現(xiàn)出下面討論的一些所需的特性?，F(xiàn)參見(jiàn)圖2，描繪了用來(lái)制造無(wú)機(jī)紗16的系統(tǒng)18。如所示，系統(tǒng)18包括熔爐20。 熔爐20優(yōu)選為化鐵爐且包括由側(cè)壁24形成的腔室22。將腔室22形成一定尺寸來(lái)容納制 造無(wú)機(jī)紗需要的原料26。具體地，原料26包含黑巖28和添加劑30。如所示，將黑巖28和 添加劑30以碎固體的形式提供到腔室22。一旦它們被容納在腔室22中，它們?cè)谄溟g被液 化而形成熔化物32。在熔爐20的下游，系統(tǒng)18包括紡絲裝置34。紡絲裝置34可以和熔爐20 —體化， 或者它可以直接連接到熔爐20來(lái)接收熔化物32。作為選擇，可以通過(guò)例如長(zhǎng)柄勺等的運(yùn)輸 器將熔化物32傳送到紡絲裝置34。在任一情況下，紡絲裝置34包括泵或其它裝置來(lái)迫使 熔化物32通過(guò)一個(gè)孔或幾個(gè)孔，來(lái)形成多根長(zhǎng)絲36。優(yōu)選地，紡絲裝置34的孔是由能夠承 受熔化物32的高溫的固定鉬噴嘴形成。如圖2所示，系統(tǒng)18進(jìn)一步包括位于紡絲裝置34下游的冷卻裝置38。類似于紡 絲裝置34，冷卻裝置38可以與熔爐20 —體化，或者它可以連接到熔爐20上。如所示，冷卻 裝置38被定位成用于接收源自紡絲裝置34的所述多根長(zhǎng)絲36。此外，在冷卻裝置38的下 游安置涂膠臺(tái)40，用于接收所述多根源自冷卻裝置38的長(zhǎng)絲36。涂膠臺(tái)40含有可以涂布 到所述多根長(zhǎng)絲36來(lái)形成多根纖維44的膠粘劑42。如圖2中進(jìn)一步所示，緊挨著在涂膠 臺(tái)40的下游安置加捻(twisting)裝置46。加捻裝置46接收所述多根纖維44并由其形成無(wú)機(jī)紗16。更詳細(xì)地，本發(fā)明的黑巖28優(yōu)選火山巖的類型，通常在俄勒R州、華盛頓和其它 地方可見(jiàn)到所述火山巖。這種黑巖28通常包含約44重量％的氧化鈣、41重量％的氧化鎂、 10重量％的氧化鉀、1重量％的氧化鋁、1重量％的氧化鐵、1重量％的二氧化硅、1重量％ 的二氧化鈦和1重量％的氧化鈉。除非用其它材料處理或與之混合，黑巖28通常具有高于 1200攝氏度(1200°C)的熔點(diǎn)。在它被引進(jìn)到熔爐20的腔室22之前，黑巖28被分級(jí)成直 徑“d”為約4 8英寸的單獨(dú)的片。優(yōu)選地，所有黑巖28的單獨(dú)的片具有基本上相同的直 徑 “d”。如圖2進(jìn)一步所示，以碎固體的形式提供添加劑30。添加劑30優(yōu)選具有約900°C 的熔點(diǎn)并包括約26 33重量％的高錳酸鉀、39 45重量％的氧化鐵、22 31重量％的 白石和3重量％的硼。對(duì)于本發(fā)明，提供高錳酸鉀作為燃料源來(lái)熔融原料26，提供氧化鐵來(lái) 改性黑巖28。此外，提供硼和白石來(lái)降低熔點(diǎn)和有利于原料26混合物的加工，所述白石包 含約58重量％的氧化鈣、41重量％的氧化鎂、低于1重量％的氧化硅和低于1重量％的氧 化鐵。作為間歇方法，將所需量的黑巖28和添加劑30遞送到熔爐20。優(yōu)選地，提供到腔 室22的原料26基本上由60 90重量％的黑巖28和40 10重量％的添加劑30組成。 在一些優(yōu)選的實(shí)施方式中，原料26基本上由87 88重量％的黑巖28和13 12重量％ 的添加劑30組成。在這樣的實(shí)施方式中，原料26的混合物包含約5 6重量％的高錳酸 鉀、4 6重量％的白石、8重量％的氧化鐵和0. 6重量％的硼。以體積計(jì)，優(yōu)選原料26為 約100份黑巖28和約14份添加劑30。當(dāng)放置在熔爐20的腔室22中時(shí)，將原料26的混合物加熱到約955°C 1270°C范 圍的溫度，優(yōu)選加熱到1200°C和1270°C之間。不考慮達(dá)到特定的溫度，將原料26的混合物 充分加熱以減少原料26以液化成具有適合加工的粘度的熔化物32。在加熱過(guò)程中，高錳酸 鉀作為燃料燃燒并有助于液化其它原料26。當(dāng)合適地形成熔化物32后，將熔化物傳送到紡絲裝置34。通過(guò)迫使熔化物32穿 過(guò)紡絲裝置34的噴嘴，紡絲裝置34將熔化物32擠出成多根長(zhǎng)絲36。最終的長(zhǎng)絲36具有 基本上在1 10微米之間的范圍的直徑。為了防止長(zhǎng)絲36的變形，將它們傳送到冷卻裝 置38進(jìn)行冷卻和硬化到軟固體狀態(tài)。在冷卻過(guò)程中，冷卻裝置30首先將所述多根長(zhǎng)絲36 冷卻到800°C并保持該溫度30分鐘。接著其將所述多根長(zhǎng)絲36冷卻到355°C并保持該溫 度30分鐘。結(jié)果，所述多根長(zhǎng)絲36達(dá)到基本上軟固體狀態(tài)，所述狀態(tài)有助于進(jìn)一步加工。當(dāng)被冷卻到355°C后，將長(zhǎng)絲36穿過(guò)涂膠臺(tái)40。在涂膠臺(tái)40上，將人造絲膠粘劑 42涂布到所述多根長(zhǎng)絲36上。具體地，用人造絲試劑42涂布所述多根長(zhǎng)絲36形成多根纖 維44。優(yōu)選人造絲試劑42為紗的形式且以一定量提供，使得人造絲構(gòu)成最終纖維44的2 重量％。由于人造絲涂布，纖維44被保護(hù)免受機(jī)械損傷，且有利于由纖維44形成紗。一旦 被涂膠之后，通過(guò)加捻裝置46收集和加工纖維44。具體地，加捻裝置46牽引和加捻所述多 根纖維44而形成無(wú)機(jī)紗16。優(yōu)選地，最終的無(wú)機(jī)紗16具有在10 15毫米范圍的直徑。對(duì)于本發(fā)明，根據(jù)上面的方法制造的紗16優(yōu)選包含約40重量％的氧化鈣、36. 6 重量％的氧化鎂、8. 4重量％的氧化鉀、0. 8重量％的氧化鋁、0. 85重量％的氧化鐵、0. 85重 量％的二氧化硅、0. 8重量％的二氧化鈦、0. 8重量％的氧化鈉、0. 6重量％的硼、8重量％氧化鐵和2重量％人造絲。這樣的紗16具有在約1500°C和約1650°C之間范圍的熔點(diǎn)并具有 約-130°C 700°C的工作范圍。此外，所述紗相對(duì)很輕，密度為約1.6克/立方厘米(1.6g/ cc) ο盡管圖1描述了包含無(wú)機(jī)紗16的代表性編織物，但是應(yīng)當(dāng)理解在形成本發(fā)明的布 10時(shí)，可使用任何數(shù)量的編織物。圖3示出了相關(guān)領(lǐng)域公知的幾種示例性編織物。具體地， 圖3包括平紋編織物、破斜紋編織物、2X2筐籃編織物、2/2斜紋編織物、2/1斜紋編織物和 紗羅編織物的繪圖。對(duì)于本發(fā)明，可以選擇、設(shè)計(jì)和利用這些編織物來(lái)控制布10的重量、厚 度、密度和強(qiáng)度。此外，對(duì)于布10的特定應(yīng)用，可能期望需要特定的編織物。盡管此處詳細(xì)展示和公開(kāi)的特定布完全能夠達(dá)到目的和提供了本文中前述的優(yōu) 點(diǎn)，但是應(yīng)當(dāng)理解它僅僅說(shuō)明了本發(fā)明目前優(yōu)選實(shí)施方式，且除了所附權(quán)利要求中描述，并 不意在限制此處所展示的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)。
權(quán)利要求
一種由紗形成的布，所述紗包含涂有人造絲的無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲，所述無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲是由火山黑巖形成的。
2.如權(quán)利要求1所述的布，其中所述無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲是由火山黑巖的熔化物紡成的。
3.如權(quán)利要求1所述的布，其中所述無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲包含氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀、氧化鋁、氧 化鐵、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鈉和硼。
4.如權(quán)利要求3所述的布，其中所述紗包含約 35 45重量％的氧化鈣；30 40重量％的氧化鎂； 5 10重量％的氧化鉀； 低于2重量％的氧化鋁； 5 10重量％的氧化鐵； 低于2重量％的二氧化硅； 低于2重量％的二氧化鈦； 低于2重量％的氧化鈉； 低于2重量％的硼；和 1 5重量％的人造絲。
5.如權(quán)利要求1所述的布，其中所述紗為約98重量％的長(zhǎng)絲和約2重量％的人造絲。
6.如權(quán)利要求5所述的布，其中所述紗包含約 40重量％的氧化鈣；36.6重量％的氧化鎂； 8.4重量％的氧化鉀； 0.8重量％的氧化鋁； 8. 85重量％的氧化鐵； 0. 85重量％的二氧化硅； 0.8重量％的二氧化鈦； 0.8重量％的氧化鈉； 0.6重量％的硼；和 2重量％的人造絲。
7.如權(quán)利要求1所述的布，其中所述布具有在約1500攝氏度(1500°C)和約1650攝 氏度(1650°C )之間的熔點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求1所述的布，其中所述布具有約零下130攝氏度(-130°C) 約700攝 氏度(700°C )的工作范圍。
9.如權(quán)利要求1所述的布，其中所述布具有在約160克/平方米(160g/m2)和約350 克/平方米(350g/m2)之間的表面密度。
10.如權(quán)利要求1所述的布，其中所述布具有在約500磅力/平方英寸(5001bf/in2) 和約1800磅力/平方英寸(18001bf/in2)之間的抗拉強(qiáng)度。
11.一種包含編織紗的布，所述布通過(guò)以下步驟制造將火山巖與添加劑混合以制備原料，其中所述添加劑包含高錳酸鉀； 將所述原料熔化以產(chǎn)生熔化物；將所述熔化物紡絲以產(chǎn)生多根長(zhǎng)絲，所述長(zhǎng)絲具有基本在1和10微米之間的范圍內(nèi)的 直徑；將所述多根長(zhǎng)絲冷卻；用人造絲試劑對(duì)所述多根長(zhǎng)絲涂膠，以產(chǎn)生纖維；將所述多根纖維加捻以制成紗；和將所述紗編織成布。
12.如權(quán)利要求11所述的布，其中所述火山巖是黑巖，并且所述原料包含約100份黑巖 和約14份添加劑。
13.如權(quán)利要求11所述的布，其中所述添加劑進(jìn)一步包含氧化鐵、碎白石和硼。
14.如權(quán)利要求11所述的布，其中所述高錳酸鉀對(duì)所述熔化步驟供以燃料。
15.如權(quán)利要求11所述的布，其中所述布具有在約1500°C和約1650°C之間的熔點(diǎn)。
16.如權(quán)利要求11所述的布，其中所述布具有約零下130攝氏度(-130°C) 約700 攝氏度(700°C )的工作范圍。
17.如權(quán)利要求11所述的布，其中所述布具有在約160克/平方米(160g/m2)和約350 克/平方米(350g/m2)之間的表面密度。
18.如權(quán)利要求11所述的布，其中所述布具有在約500磅力/平方英寸(5001bf/in2) 和約1800磅力/平方英寸(18001bf/in2)之間的抗拉強(qiáng)度。
19.一種包含紗編織物的布，所述紗由涂有人造絲的無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲組成，所述無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲是由 火山黑巖形成的。
20.如權(quán)利要求19所述的布，其中所述無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲是由火山黑巖熔化物紡成的，并且包 含氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀、氧化鋁、氧化鐵、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鈉和硼。
全文摘要
一種由紗形成的布，所述紗包含涂有人造絲的無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲。具體地，所述無(wú)機(jī)長(zhǎng)絲是由火山黑巖的熔化物紡成的，并且包含氧化鈣、氧化鎂、氧化鉀、氧化鋁、氧化鐵、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鈉和硼。所述布由于其組成因而耐溫和重量輕，并且還堅(jiān)固。優(yōu)選地，所述布表現(xiàn)出熔點(diǎn)在1500℃和1650℃之間，工作范圍為-130℃～700℃，密度為1.6g/cc，表面密度為160g/m2～350g/m2，抗拉強(qiáng)度在500lbf/in2和1800lbf/in2之間。
文檔編號(hào)B32B5/02GK101970223SQ200680056338
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2006年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月9日
發(fā)明者利洛·內(nèi)西姆·伯齊耶龍 申請(qǐng)人:利洛·內(nèi)西姆·伯齊耶龍