專利名稱：用于制作表面的泡沫玻璃及其用途和制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制作表面的泡沫玻璃制品，例如泡沫玻璃塊、泡沫玻璃盤或類似制品，同樣也涉及這樣制品的用途和制備方法。
不得不制作許多各種不同制品和材料的表面以便使它們立即投入使用或者使它們?yōu)殡S后的處理作好準(zhǔn)備。這樣的表面制作包括噴砂、研磨和刮削表面以清理、磨蝕、拋光這樣的表面等。例如，經(jīng)常不得不重新給涂色的表面例如金屬、木材、塑料、纖維玻璃等涂色。在進(jìn)行重新涂色之前，必須噴砂處理這些表面或清潔并修平這些表面以便可以在這樣的表面涂覆新的顏料涂層或進(jìn)行其它處理。類似地，經(jīng)常需要噴砂或修平各種材料的粗糙表面以便可以涂漆和處理。格柵、篩子、燒烤架等經(jīng)常需要被脫脂、清潔和/或拋光。常常不得不從上細(xì)的瓷器上、燒結(jié)的搪瓷金屬夾具上、混凝等上除去灰塵、污物和油脂。
用于制作上述各種廣泛不同的表面的各種各樣的制品是已知的。這樣的通常限于特定用途的制品包括砂紙、浮石、化合物、鋼和塑化羊毛、金屬絲刷、滾花金屬銼等。沒有一種已知的制品可以提供一種用于所有上述表面的通用制品，并且所有的均具有它們固有的缺陷。例如，砂紙容易撕破并且消耗快。此外，砂紙產(chǎn)生細(xì)的懸浮在空氣中的粉塵，并且砂紙的研磨面快速被堵塞，特別是當(dāng)從表面噴砂處理掉顏料時(shí)。此外，砂紙不能在金屬上很好的起作用，并且可以刨削或擦傷底層金屬。因此，磨料或顆粒狀材料嵌入砂紙毛面中，因而快速降低了砂紙的效率。此外，為了得到光滑的表面，在整個(gè)工序中必須使用磨料格外細(xì)的砂紙。最后，砂紙將不能適應(yīng)不規(guī)則即非平面的表面，特別是將砂紙固定在裝配平臺(tái)或砂輪機(jī)上時(shí)。浮石的使用在環(huán)境上是不利的，因?yàn)楦∈囟ㄊ锹短觳傻V并且無可重復(fù)的來源。而且，浮石的質(zhì)量是不穩(wěn)定的并且不能調(diào)節(jié)，所以不能保證得到均質(zhì)的產(chǎn)品。此外，浮石塊不適用于噴砂處理?；衔锸遣贿m于使用的，并且常常是有毒的。此外，化合物的使用經(jīng)常需要其它的制品和隨后表面的進(jìn)一步處理以便制作該表面。剛性金屬銼等除了被堵塞外還將不適合不規(guī)則的有角度的或圓形的表面。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種經(jīng)濟(jì)的但仍然有效的通用機(jī)械表面制作制品，它易于制備，并且將克服上述缺陷。
特別地，本發(fā)明的另一目的是提供一種例如噴砂、修平、清潔和拋光表面的高級(jí)表面制作產(chǎn)品，它包括由一種混合物制成的白色泡沫玻璃，該混合物中的主要組份是可再使用的廢玻璃，因此提供一種非常經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品，同時(shí)該產(chǎn)品對(duì)于廢玻璃是一種在環(huán)境上非常有利的用途。
本發(fā)明的這些和其它目的和優(yōu)點(diǎn)是通過提供一種以具有任何所希望的特定形狀的泡沫玻璃制品形式的存在的表面制作方法來實(shí)現(xiàn)的，其中泡沫玻璃制品是由包括廢玻璃和0.10～20.0％重量的無硫起泡劑的起始混合物得到的。因此，本發(fā)明提供泡沫玻璃制品作為表面制作工具的用途。本發(fā)明也提供一種制備作為表面制作工具的泡沫玻璃的方法，其中這樣的方法包括步驟提供粉狀或研磨的廢玻璃；將無硫起泡劑與粉狀的廢玻璃混合以制成一種混合物；將混合物放置在表面上，例如帶狀物、平板上或模具中；加熱該帶狀物上或模具中的混合物以便使混合物燒結(jié)并接著起泡；和通過將泡沫混合物冷卻至與室溫來進(jìn)行退火以形成泡沫玻璃制品。
在該申請(qǐng)中使用的術(shù)語“廢玻璃”是用來表示任何廢棄的或破碎的廢玻璃，它們不是來自消費(fèi)前的制備過程例如窗玻璃的制備、玻璃瓶的制備、燈泡的制備、玻璃珠的制備等，就是來自消費(fèi)后的廢玻璃，例如由公共或私人回收過程中收集的玻璃瓶。這樣回收的或再利用的玻璃包括鈉鈣玻璃、硼硅酸鹽玻璃、鋁硅酸鹽玻璃和按照本申請(qǐng)制備的可回收的泡沫玻璃。使用以粉狀或粉塵狀存在的玻璃，其平均顆粒尺寸分布范圍是10～250μ。
相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間來已經(jīng)已知所謂的黑色泡沫玻璃。例如，美國(guó)專利2,514,324，F(xiàn)ord，公開了這樣的泡沫玻璃，其作為絕熱材料和作為可浮元件的用途。僅僅作為副產(chǎn)品，制備的用于絕緣目的的黑色泡沫玻璃同樣也已經(jīng)被用于格柵清潔的用途。然而，這樣的黑色泡沫玻璃用于表面制作的目的是非常不能令人滿意的，因?yàn)檫@樣的事實(shí)即這樣的黑色泡沫玻璃的化學(xué)性質(zhì)和孔結(jié)構(gòu)完全不同于泡沫廢玻璃的化學(xué)性質(zhì)和孔結(jié)構(gòu)。特別地，再次提出美國(guó)專利2,514,324作為關(guān)鍵的涉及黑色泡沫玻璃的背景材料，在特種玻璃的非常昂貴的常規(guī)生產(chǎn)過程中，在原玻璃的批料中加入含硫化合物，一般是硫酸鹽，并且同時(shí)必須提供一種以細(xì)分散碳形式存在的試劑以制備硫基泡沫玻璃。這樣的黑色泡沫玻璃包括封閉的泡沫結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中封入了二氧化硫和硫化氫氣體。因此，不僅當(dāng)玻璃板被切割成所使用的尺寸時(shí)，而且更特別地在玻璃塊本身用于清潔格柵時(shí)，有毒的二氧化硫和硫化氫逸出。這種情況的產(chǎn)生是由于，當(dāng)使用黑色泡沫玻璃塊時(shí)，玻璃塊的表面受到磨損，從而連續(xù)地破壞孔并使封入的有毒氣體逸出。此外，這樣的黑色泡沫玻璃是相當(dāng)易碎的，相當(dāng)快地磨損并且殘?jiān)植荚谳^寬的范圍內(nèi)，因此不適合于本發(fā)明所設(shè)想的最多的用途。
同樣已經(jīng)提議將無硫泡沫玻璃用于各種各樣的用途。例如，美國(guó)專利2,955,049，Booth，提供一種在熱和聲吸收絕緣材料生產(chǎn)中使用的泡沫玻璃。美國(guó)專利3,443,920，Overcashier，同樣提供一種作為絕熱材料的泡沫玻璃材料。為了提供結(jié)構(gòu)和裝飾材料，美國(guó)專利3,963,503，Mckenzie，建議采用用過的容器玻璃的泡沫玻璃。最后，美國(guó)專利4,933,306，Pietsch，公開了泡沫玻璃體在布中的使用，而其中布纖維的磨損一起困擾著洗石工業(yè)。
申請(qǐng)人沒有覺察到有關(guān)將泡沫廢玻璃，所謂的白色泡沫玻璃和本發(fā)明的產(chǎn)品一樣作為表面制作工具使用的任何已知的公開內(nèi)容或建議，其中該工具用于從表面涂去涂層或灰塵，或使表面光滑或制作該表面用于進(jìn)一步處理。
雖然規(guī)定起始混合物包括0.10～20重量％的起泡劑和粉狀或研磨的廢玻璃，但是所建議的優(yōu)選范圍是0.5～5.0重量％的起泡劑。此外，按照優(yōu)選的加熱步驟，首先將粉狀廢玻璃的起泡劑的混合物加熱至燒結(jié)溫度。隨后將溫度升至產(chǎn)生泡沫的溫度。例如，首先可以將混合物加熱至約1250°F的溫度，在該溫度下保持一段時(shí)間，例如保持1小時(shí)；然后將溫度升至1274～1700°F以產(chǎn)生泡沫。泡沫混合物的退火可以包括逐漸冷卻至室溫，或者，根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案，可以包括步驟首先快速冷卻泡沫混合物至低于起泡溫度的溫度，然后緩慢地將泡沫混合物冷卻至室溫。在所得到的產(chǎn)品中形成的任何玻璃皮或硬皮可以借助于任何合適的工具例如通過切或削被除去，至少除去研磨面上的皮或硬皮。
粉狀廢玻璃和起泡劑的起始混合物可以包含69.9～99.9重量％的廢玻璃和0.10～20重量％的起泡劑；此外，在將這樣的混合物放入模具前，可以在混合物中加入0～30.0重量％的附加的研磨材料。應(yīng)該注意到，雖然可以將混合物放在帶狀物或平板上，但目前優(yōu)選地是使用模具?？梢詼?zhǔn)備較大的單個(gè)模具或多個(gè)較小的離散模具。實(shí)際上較小模具的幾何尺寸大體上與所希望的泡沫玻璃制品的最終幾何尺寸相同。如果使用較大的模具，那么所制備的產(chǎn)品可以被切割為所希望的尺寸和形狀。此外，可以將混合物放置在模具中，或通過在模具中放置一堆或多堆混合物，可能地話形成一排或多排這樣的混合物堆來模制混合物。
雖然碳酸鈣似乎是一種特別合適的起泡劑，但是也可以使用各種不同的無硫起泡劑。這樣的起泡劑的例子包括碳酸鎂、碳酸鍶、碳酸鋰、碳酸鋇、糖、脲、水和它們的混合物。可以隨意加入混合物中以改變最終泡沫玻璃制品的研磨質(zhì)量的附加的研磨材料可以在各種各樣的常規(guī)研磨用磨料材料中選擇，例如砂、氧化鋁、碳化硅、金剛砂和它們的混合物，但并不限于此。
隨后更詳細(xì)地以及借助于實(shí)施例、權(quán)利要求書和所附的示意性附圖來描述本發(fā)明，其中附圖表示大模具的示范性實(shí)施方案，在模具中放置了多排起始混合物堆。
申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)和無硫起泡劑一起制備的泡沫廢玻璃提供了一種用于機(jī)械制作各種各樣材料包括木材、金屬、瓷器、混凝土、塑料、纖維玻璃等的表面的適用產(chǎn)品。
本發(fā)明的泡沫玻璃制品主要以塊或盤的形式使用。雖然這樣的玻璃塊可以具有任何所希望和常規(guī)的形狀，但是玻璃塊本身將具有特定的幾何尺寸。本發(fā)明的泡沫玻璃制品可用于清潔格柵和篩子，可用于清潔瓦、瓷器和上釉表面，可用作噴砂盤或塊，例如用于除去浮料或進(jìn)行其它表面處理，可以用于清潔水泥，可以用于清潔金屬，包括從金屬上除去灰塵，以及用于任何其它類似的清潔或拋光應(yīng)用。此外，本發(fā)明的泡沫玻璃的表面制作產(chǎn)品可以借助于把手或無把手手工使用；或者作為附件例如用于振動(dòng)機(jī)或旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
正如本申請(qǐng)教導(dǎo)的一樣，由廢玻璃和無硫起泡劑制成的并且用作表面制作工具的泡沫玻璃制品明顯優(yōu)于迄今為止已知的表面制作產(chǎn)品。本發(fā)明的泡沫或多孔玻璃表面制作工具是獨(dú)特的，表現(xiàn)在，在清潔或噴砂處理過程中，以這樣的一種方式固有地磨損其表面以完全適合彎曲的、無平面或不規(guī)則形狀的物體。此外，本發(fā)明的泡沫玻璃產(chǎn)品以這樣的方式磨損即其表面不能被來自待進(jìn)行清潔或噴砂的材料的碎片堵塞，并且不會(huì)變鈍，本發(fā)明的泡沫玻璃產(chǎn)品持續(xù)地保持尖銳和研磨態(tài)。此外，本發(fā)明的泡沫玻璃產(chǎn)品具有均勻的和可調(diào)節(jié)的密實(shí)度，一種和相同的泡沫玻璃塊可用于使粗糙表面變?yōu)楣饣臈l件。本發(fā)明的產(chǎn)品將清潔和拋光上釉的金屬和上釉瓷器表面而不會(huì)擦傷或弄臟它們，并且還可以用在潮濕的表面上而不會(huì)分解或損失其性能。為了滿足市場(chǎng)需求本發(fā)明的泡沫玻璃產(chǎn)品具有可控的進(jìn)行變化的含量以便因此能夠提供在較寬范圍內(nèi)變化的硬度、研磨性、強(qiáng)度、密度和細(xì)胞或孔尺寸。
此外，本發(fā)明的泡沫玻璃產(chǎn)品是無毒的、耐久的，并且不會(huì)產(chǎn)生細(xì)的懸浮在空氣中的灰塵。本發(fā)明的泡沫玻璃產(chǎn)品與黑色泡沫玻璃相比具有很不相同的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，其中黑色泡沫玻璃是用硫基起泡劑制備的。特別地，與其中封入有毒氣體的黑玻璃的封閉的和有規(guī)則的泡沫結(jié)構(gòu)相比，首先，本發(fā)明的泡沫玻璃是通過膨脹和逸出二氧化碳?xì)怏w而不是二氧化硫和/或硫化氫氣體來形成的。此外，本發(fā)明的泡沫玻璃的孔結(jié)構(gòu)是敞開的、相互連接的和不規(guī)則的。
本發(fā)明的泡沫玻璃明顯的和令人驚奇的優(yōu)點(diǎn)在于它是一種非常經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品。由于過去在制備起來非常昂貴的黑色泡沫玻璃方面的經(jīng)驗(yàn)，這點(diǎn)是非常令人驚奇和難以置信的。本發(fā)明提供一種非常廉價(jià)的玻璃即廢玻璃的用途，同時(shí)該用途對(duì)于環(huán)境有明顯的積極的影響，特別是由于廢玻璃的市場(chǎng)是非常有限的，而對(duì)于混色廢玻璃幾乎是不存在的；因此，目前大量的廢玻璃最終是挖抗掩埋。
在給出特定的實(shí)施例之前，下面進(jìn)行有關(guān)本發(fā)明泡沫玻璃產(chǎn)品制備的更一般的討論。正如前面所說明的一樣，粉狀的可回收廢玻璃與細(xì)的研磨過的無硫基起泡劑相混合，其中起泡劑典型的平均范圍約80至小于325目(即任何小于它的顆粒將通過)。在起始混合物中可以加入額外的研磨材料或耐蝕材料以改變或提高最終產(chǎn)品的研磨性。將所得到的干混合物放入模具中，例如附

圖1的模具1。有利地，以幾排混合物2的形式將混合物放入模具1中。這些混合物堆一般具有約15～50°的固有休止角。通過擠壓干混合物可以得到甚至更大的與水平線所成的角度。在壓制或無壓制下將混合物堆積成有一定形狀的堆并且呈離散的堆或排狀，這樣有助于消除這類混合物作為粉末扁平床起泡時(shí)通常出現(xiàn)的褶皺和空隙。
模具1可以由鋼或陶瓷制成，并且有利地為截頭錐體的形狀以便于容易地取出最終的泡沫玻璃產(chǎn)品。此外，模具的內(nèi)表面可以涂覆硬度低的耐熔脫模劑以更利于從模具中取出泡沫玻璃產(chǎn)品。
這里將具有混合物的一或多個(gè)模具放入爐中以進(jìn)行間歇或連續(xù)起泡工序。然后加熱該混合物以使混合物燒潔、熔融、軟化和起泡，從而得到具有所希望的密度、孔尺寸和硬度的泡沫玻璃產(chǎn)品。當(dāng)粉狀混合物被加熱至玻璃軟化點(diǎn)之上的溫度約1050°F時(shí)，混合物開始軟化、燒結(jié)和收縮。將粉狀混合物分為排或混合物堆是為了使玻璃更快地吸收熱量，并因此通過降低泡沫玻璃自身的絕緣性來更快地起泡。在約1058°F下，碳酸鈣(如果已經(jīng)使用碳酸鈣作為起泡劑)開始與玻璃中的一些二氧化硅反應(yīng)以產(chǎn)生硅酸鈣和二氧化碳。一旦混合物達(dá)1274°F，二氧化碳也可以由任何保留的碳酸鈣形成，在該溫度以上碳酸鈣分解為二氧化碳?xì)怏w和氧化鈣。二氧化碳的主要任務(wù)是隨著二氧化碳的膨脹在軟化的玻璃體中形成細(xì)格和孔。根據(jù)所希望的性能，模具中的混合物可以在最大起泡溫度例如1274～1700℃或甚至更高的溫度下保持一段時(shí)間，這取決于所期望的性能。通過調(diào)節(jié)燒制溫度和時(shí)間，可以嚴(yán)密地控制密度、硬度以及其它性能。
當(dāng)爐溫達(dá)到起泡溫度時(shí)，從離散的排或堆之一中產(chǎn)生的每塊泡沫玻璃開始起泡直至它與相鄰的玻璃相接觸并熔合在一起。然后熔融的泡沫玻璃塊膨脹以便與模具壁相吻合，并填充所有的角落。起始混合物堆的形狀和尺寸是非常重要的，并且它們是在預(yù)先考慮泡沫混合物完全填充模具的情況下確定的。在玻璃起泡至所希望的密度和孔結(jié)構(gòu)之后，快速將爐子的溫度降到使玻璃不再起泡。當(dāng)模具中泡沫玻璃的外部已經(jīng)充分僵化時(shí)，從模具中取出泡沫玻璃塊，并放入退火爐中進(jìn)行退火。緩慢地將退火爐的溫度從玻璃的軟化溫度降至環(huán)境溫度以使泡沫玻璃塊退火。一旦冷卻，可以切去泡沫玻璃產(chǎn)品的任何表皮或硬皮，并且可以將該產(chǎn)品切割成各種各樣所希望的形狀。
下面的實(shí)施例說明本發(fā)明泡沫玻璃制品的各種不同的組合物的用途。
實(shí)施例1為了制備一種其中嵌入研磨材料的格柵清潔塊，將13.68克(2.4％)小于200目的碳酸鈣、442.32克(77.6％)磨至小于140目的可回收平板玻璃和114克(20％)60～100目的砂充分混合。將所得到的混合物放入內(nèi)部尺寸為41/4英寸×4英寸×81/4英寸的不銹鋼模具中。用一塊1/2英寸的不銹鋼板覆蓋模具。將其中裝有混合物的模具燒至1250°F并燒潔60分鐘。然后將溫度升至1450℃以進(jìn)行起泡30分鐘。然后，通過在120分鐘內(nèi)緩慢冷卻至室溫使模具中的泡沫玻璃退火。從模具中取出冷卻的泡沫玻璃塊，借助于帶鋸除去硬皮的外層以暴露出研磨網(wǎng)格。在得到的玻璃塊的密度為13.9磅/立方英尺，孔尺寸分布范圍為約0.5～2毫米。所得到的玻璃塊的最終尺寸是4英寸×3.75英寸×8英寸(可以預(yù)料到格柵清潔塊的尺寸將是11/2英寸×33/4英寸×4英寸至21/2英寸×31/2英寸×6英寸至4英寸×4英寸×8英寸)。所得到的玻璃塊無氣味，顏色為白色～淺灰色，具有敞開的相互連通的細(xì)格。
實(shí)施例2通過一種類似于實(shí)施例1的方法制備另一種無砂或無嵌入的磨料的格柵清潔塊，其中使用17.1克(3％)小于200目的碳酸鈣和552.9克(97％)小于325目的可回收的容器玻璃。起泡溫度是1400°F并保持45分鐘。所得到的密度是7.2磅/立方英尺，在得到的材料的孔尺寸分布范圍是約1～3毫米。
實(shí)施例3為了制備一種瓦、瓷器或上釉表面的清潔塊，采用類似于實(shí)施例1的方法將564.3克(98.5％)小于325目的可回收容器玻璃和5.7克(1.5％)小于200目的碳酸鈣混合在一起。起泡溫度是1360°，持續(xù)60分鐘。所得到密度是17.6磅/立方英尺，孔尺寸分布范圍為約0.05～0.2毫米。由于使用干凈的容器玻璃所得到的清潔塊是純白色。將所得到的清潔塊切割成適合于清潔瓦、瓷器等的小尺寸清潔塊，最終尺寸為2英寸×3英寸×4英寸(在這種情況下，可以預(yù)計(jì)到這樣的清潔塊的尺寸為1英寸×11/2英寸×6英寸至2英寸×21/2英寸×4英寸至3英寸×4英寸×11/2英寸)。該切割的塊料通過將手輪固定到在每個(gè)塊上鑿出的孔中來安裝。
實(shí)施例4以類似于實(shí)施例1的方法制備另一塊在瓦、瓷器或上釉表面上使用的清潔塊，其中將569.4克(99.9％)小于325目的可回收容器玻璃和0.6g(0.1％)小于325目的碳酸鈣混合在一起。起泡溫度1425°F，持續(xù)25分鐘。所得到的材料的密度是15.3磅/立方英尺，孔尺寸分布范圍約為0.01～0.1mm。此外，可以將所得到的清潔塊切割成較小的清潔塊。
實(shí)施例5以類似于實(shí)施例1的方法制備一種手持式細(xì)孔表面的制備塊，其中將564.3克(99％)小于60目的可回收容器玻璃和5.7克(1％)小于200目的碳酸鈣混合在一起。起泡溫度是1500°F，持續(xù)20分鐘。所得到材料的密度是24.3磅/立方英尺，孔尺寸分布范圍為約0.1～0.5毫米。將所得到的制備塊切割成最終尺寸為4英寸×3.75英寸×2英寸(預(yù)計(jì)這樣的塊的尺寸范圍為4英寸×41/2英寸×11/2英寸至21/2英寸×31/2英寸×6英寸至3英寸×2英寸×8英寸)的便于手持的塊體。所得到的塊的顏色是淺黃色至棕紅色，這是因?yàn)槭褂苗晟娜萜鞑Ａ?應(yīng)該注意到任何容器玻璃或平板玻璃都將適合于這種目的)。
實(shí)施例6以類似于實(shí)施例1的方法制備另一手持的細(xì)孔表面的制備塊，其中將552.9克(97％)小于140目的可回收玻璃板和17.1克(3％)小于200目的碳酸鈣混合在一起。起泡溫度為1360°F，持續(xù)60分鐘。所得到的材料的密度為19.8磅/立方英尺，和孔尺寸分布范圍為約0.05～0.2mm。此外，將所制備的塊切割成便于手持的塊體。
實(shí)施例7以類似于實(shí)施例1的方法制備另一種手持的但孔為中等孔的表面的制備塊，其中將552.9克(97％)的小于200目的可回收玻璃板和17.1克(3％)小于200目的碳酸鈣混合在一起。起泡溫度為1500°，持續(xù)20分鐘。在所得到的材料的密度為11.2磅/立方英尺，孔尺寸分布范圍為0.5～1.5毫米。將所得到的塊切割成最終尺寸為4英寸×3.75英寸×2英寸的便于手持的塊體。
實(shí)施例8制備另一種手持的中等孔尺寸的表面的制備塊，其中將535.8克(94％)小于140目的可回收玻璃板和34.2克(6％)小于200目的碳酸鈣混合在一起。起泡溫度是1500°F，持續(xù)20分鐘。所得到的材料的密度為15.6磅/立方英尺，孔尺寸分布范圍為約0.5～1.0毫米。此外，將所得到的塊切割成便于手持的塊體。
實(shí)施例9以類似于實(shí)施例1的方法制備另一手持但粗孔的表面的制備塊，其中將13.68克(2.4％)小于200目的碳酸鈣、442.32(77.6％)磨至小于60目的可回收的容器玻璃和114克(20％)60～100目的砂混合在一起。起泡溫度是1500°F，持續(xù)20分鐘。所得到的材料的密度為27.8磅/立方英尺，孔尺寸分布范圍為約1～3毫米。將所得到的塊切割成便于手持的尺寸的塊。所得到的塊的顏色為淺黃色至棕色，這是因?yàn)槭褂昧绥晟娜萜鞑ＡА?br> 實(shí)施例10以類似于實(shí)施例1的方法制備另一手持的粗孔的表面的制備塊，其中將57.0克(10％)小于200目的碳酸鈣和513(90％)磨至小于325目的可回收容器玻璃相混合。起泡溫度為1600°F，持續(xù)15分鐘。所得到的材料的密度是17.2磅/立方英尺，孔尺寸分布范圍為約2～4毫米。此外，將所得到的塊體切割成便于手持的尺寸的塊體。
實(shí)施例11為了制備一種不規(guī)則軌道的打磨盤，將15.81千克(93％)小于140目的可回收玻璃板與1.19千克(7％)小于200目的碳酸鈣混合在一起。將該混合物放入尺寸為22英寸×46英寸×5英寸的模具中，并用不銹鋼蓋覆蓋模具。在1250°F下將模具和混合物燒結(jié)60分鐘，隨后升溫至1500°F下進(jìn)行起泡40分鐘。在360分鐘內(nèi)將溫度緩慢地降至室溫。在得到的泡沫玻璃的尺寸為22英寸×46英寸×6英寸(超過的尺寸是由于泡沫膨長(zhǎng)使不銹鋼蓋升起而造成的)。所得到的材料的密度為19.5磅/立方英尺，孔尺寸分布范圍為約1～2.4毫米。將所得到的泡沫玻璃塊切割成多塊，然后切割成多個(gè)直徑為5英寸的圓柱，然后削成厚度為2英寸的盤；采用帶鋸進(jìn)行切割。可以預(yù)計(jì)到不規(guī)則軌道的打磨盤的尺寸是直徑4～6英寸，厚度1～2英寸。在這樣的盤的一側(cè)上可以涂覆粘性化合物，然后可以將鉤環(huán)(hook-and-loop)纖維體系中的環(huán)狀部分粘附在其上。所得到的盤可以很容易地安裝在通常為5英寸軌道的砂磨電動(dòng)工具上，該工具備有具有鉤環(huán)纖維體系的鉤狀部分的磨頭。
實(shí)施例12以類似于實(shí)施例11的方法制備另一不規(guī)則軌道的打磨盤，其中將16.32千克(96％)小于325目的可回收容器玻璃和0.68千克(4％)小于200目的碳酸鈣相混合。起泡溫度為1450°F，持續(xù)60分鐘。所得到的材料的密度為14.8磅/立方英尺，孔尺寸分布范圍為約0.5～1.5毫米。將所得到的泡沫玻璃切割為直徑為5英寸和厚度為2英寸的盤。
實(shí)施例13以類似于實(shí)施例11的方法制備一種振動(dòng)式“掌狀打磨”塊，其中將16.49千克(97％)小于140目的玻璃板和0.51千克(3％)小于200目的碳酸鈣相混合。起泡溫度為1500°F，持續(xù)40分鐘。所得到的泡沫玻璃材料的密度為11.9磅/立方英尺，孔尺寸分布為約1.2～2.8毫米。將所得到的泡沫玻璃切割成多塊，然后切割成尺寸為4英寸×4英寸×2.5英寸的塊體(預(yù)計(jì)到振動(dòng)式打磨塊的尺寸為11/2英寸×41/4英寸×41/2英寸至2英寸×33/4英寸×71/4英寸)。同樣在這些塊的一側(cè)涂覆粘性化合物，然后可以將鉤環(huán)纖維體系的環(huán)狀部分粘附在其上。所得到的塊可以很容易地安裝在普通振動(dòng)的砂磨電動(dòng)工具上，該工具配有4英寸×4英寸的在其上布置鉤環(huán)纖維體系的鉤狀部分的磨頭。
實(shí)施例14以類似于實(shí)施例11的方法制備另一振動(dòng)式“掌狀打磨”塊，其中將16.49千克(97％)小于60目的可回收容器玻璃和0.51千克(3％)小于200目的碳酸鈣相混合。起泡溫度為1500°F，持續(xù)40分鐘。所得到的材料類似于實(shí)施例13，只是其密度為18.3磅/立方英尺和孔尺寸分布范圍為約2～4毫米。以類似于實(shí)施例13中描述的方式制備塊體，由于使用琥珀色容器玻璃，塊的顏色為淺黃至棕色。
實(shí)施例15為了制備水泥清潔塊，采用類似于實(shí)施例1的方法，其中將541.5克(95％)小于200目的可回收玻璃板與28.5克(5％)小于200目的碳酸鈣充分混合。起泡溫度為1400°F，持續(xù)45分鐘。所得到的材料的密度為16.6磅/立方英尺，孔尺寸分布范圍約0.05～0.2毫米。將所得到的塊切割成適合于水泥等清潔或去脂的小尺寸塊，最終尺寸為4英寸×4英寸×3英寸(可以預(yù)計(jì)到水泥清潔塊的尺寸為31/2英寸×4英寸×3英寸至4英寸×4英寸×11/2英寸至4英寸×4英寸×8英寸)。
實(shí)施例16以類似于實(shí)施例1的方法制備另一水泥清潔塊，其中將552.9克(97％)小于325目的可回收容器玻璃和17.1克(3％)小于200目的碳酸鎂相混合。起泡溫度為1400°F，持續(xù)45分鐘。所得到的材料的密度為28.6磅/立方英尺，孔尺孔分布范圍為0.01～0.2毫米。將所得到的塊切割成4英寸×4英寸×3英寸的小塊。
實(shí)施例17以類似于實(shí)施例1的方法制備除銹塊，其中將456克(80％)小于325目的可回收容器玻璃和114克(20％)小于325目的碳酸鈣相混合。起泡溫度為1700℃，持續(xù)15分鐘。所得到的材料的密度為42.6磅/立方英尺和孔尺寸分布范圍為約0.01～0.1毫米。
實(shí)施例18該實(shí)施例提供一些有關(guān)可發(fā)泡混合物臺(tái)適堆積的細(xì)節(jié)。
為了制備適合作為砂磨塊使用的泡沫玻璃材料塊，通過將2.4重量％的碳酸鈣粉末(其100％通過200目篩)、77.6重量％可回收玻璃(100％通過325目篩)和20重量％普通砂(100％通過40目篩，但沒有通過80目篩)在機(jī)械混合機(jī)中充分混合20分鐘來制備12千克可起泡的玻璃混合物。使用滑石和氧化鋁的稀淤漿作為防粘劑涂覆尺寸為20英寸×26英寸的1/4英寸不銹鋼板。使用相同的淤漿涂覆不銹鋼模具。模具形狀為截頭錐體，并且底面敞開。底面尺寸為20英寸×26英寸，尖端尺寸為19英寸×26英寸；模具的深度為6英寸。將可起泡的混合物分為4等分，每份3千克，將每份排成一排放置在20英寸×26英寸板上，這樣每份的基本尺寸為4.5英寸×16英寸。4排之間均勻地隔開，間距為2英寸。這樣平行于板26英寸尺寸的排距離板的邊緣1英寸。這些排的端部距離20英寸尺寸的邊緣2英寸。每排的截面均為梯形，其底面是4.5英寸和其上是3.5英寸，高度為3英寸。將每份均壓入上述模型中，在壓實(shí)之后，粉末的松密度為72磅/立方英尺。將截頭錐體狀蓋子降落在支承可起泡混合物的平板上，隨后，將整個(gè)組合件放入爐子中。將爐子快迅加熱至1250°F，并保持1小時(shí)以使可起泡混合物燒結(jié)并均勻地吸收熱量。然后將溫度迅速升至1500°F并保持60分鐘。在該過程中粉末堆起泡、熔融并填充模具。然后將溫度快迅降至1050°F，并保持15分鐘以中止起泡過程和固化泡沫玻璃塊的外皮。然后從固化的泡沫玻璃中移走模具的截頭錐體狀部分。然后，將泡沫玻璃塊放入退火爐，慢慢地將泡沫玻璃從1050°F冷卻至環(huán)境溫度。然后，刨削和修整完工并冷卻的泡沫玻璃塊以除去玻璃質(zhì)外皮和脫模劑的痕跡。完工的泡沫玻璃切割塊的尺寸是18英寸×24英寸×4英寸，密度為19.3磅/立方英尺，孔尺寸分布范圍是約2.0～5.0毫米。然后，可以將完工的泡沫玻璃塊切割成各種各樣在表面制備中使用的規(guī)則形狀。
當(dāng)然，本發(fā)明決不只限于說明書、附圖和實(shí)施例中明確公開的內(nèi)容，同樣還包括任何在所附權(quán)利要求書范圍中的改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種作為表面制作工具的泡沫玻璃制品，其特征在于所述制品由起始混合物制成，所述的起始混合物包括廢玻璃和0.10～20重量％的無硫起泡劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的泡沫玻璃制品，其特征在于所述的起始混合物包括69.9～99.9重量％廢玻璃、0.10～20％起泡劑和0.～30.0重量％額外的研磨材料，所述的起泡劑優(yōu)選選自由碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鍶、碳酸鋰、碳酸鋇、糖、脲、水和它們的混合物，所述的額外的研磨材料優(yōu)選選自由砂、氧化鋁、碳化硅、金剛砂、類似的研磨磨料和它們的混合物，這里所述的泡沫玻璃制品可以是塊狀或盤狀。
3.一種作為表面制作工具的泡沫玻璃的制備方法，所述方法的特征在于步驟提供粉狀廢玻璃；將無硫起泡劑與所述粉狀廢玻璃混合以制成一種混合物；將所述的混合物放置在平面上；加熱所述混合物以便所述混合物燒結(jié)和接著起泡；和通過冷卻所述泡沫混合物至室溫使其退火以形成泡沫玻璃制品。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于所述的混合步驟包括將0.10～20重量％所述起泡劑與所述粉狀廢玻璃混合，特別是0.5～5.0重量％的所述起泡劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于所述的放置步驟包括將所述混合物放在一連續(xù)帶上、板上或至少一個(gè)模具中，并且優(yōu)選將至少一堆所述混合物放入所述的至少一個(gè)模具中，特別地至少一排這樣的混合物堆，這里，所述的混合物可以放入單個(gè)模具中或多個(gè)模具中。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于所述的加熱步驟包括步驟首先將所述的混合物加熱至燒結(jié)溫度，隨后將所述溫度升至產(chǎn)生所述泡沫的溫度，或所述加熱步驟包括首先將所述混合物加熱至約1250°F的溫度，在該溫度下保持一段給定的時(shí)間，然后將溫度升至1274～1700°F。
7.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于所述的退火步驟包括步驟首先將所述起泡的混合物快速冷卻至低于起泡溫度的溫度，然后將所述起泡混合物緩慢地冷卻至室溫，這里，在所述退火步驟之后，可以除去在所述制品上形成的任何玻璃質(zhì)硬皮，并且可以將所述起泡玻璃制品切割成具有一定幾何尺寸的制品。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于所述的提供步驟包括提供69.9～99.9重量％的廢玻璃，所述的混合步驟包括混合0.10～20重量％的起泡劑，并且其包括在所述放入步驟之前在所述混合物中進(jìn)一步加入0～30.0重量％的附加的研磨材料的步驟，所述的起泡劑優(yōu)選選自碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鍶、碳酸鋰、碳酸鋇、糖、脲、水和它們的混合物，所述的額外研磨材料選自砂、氧化鋁、碳化硅、金剛砂，類似的研磨磨料和它們的混合物。
9.由權(quán)利要求3的方法制備的制品，其用作表面制備工具。
10.一種制備表面的方法，其特征在于步驟得到由一種起始混合物制備的泡沫玻璃制品，其中所述的起始混合物包括廢玻璃和0.10～20重量％的無硫起泡劑；和將所述表面與所述泡沫玻璃制品相接觸，并且使所述制品和所述表面之間相對(duì)移動(dòng)。
全文摘要
一種用于制作表面的泡沫玻璃制品,以及其用途和制備方法。泡沫玻璃制品以塊、盤或類似制品的形式存在,并且例如通過噴砂、研磨和刨削表面以清理、磨蝕、拋光、修平這樣的表面等來將其用于制作表面。泡沫玻璃制品由一種起始混合物制成,其中該起始混合物包括廢玻璃、0.10～20重量%的無硫起泡劑和任意地一種附加的研磨材料。將粉狀廢玻璃和無硫起泡劑的混合物放入模具中,并加熱以使混合物燒結(jié)并接著起泡。此后,使泡沫混合物退火。
文檔編號(hào)C03B19/08GK1194629SQ97190649
公開日1998年9月30日 申請(qǐng)日期1997年3月25日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月29日
發(fā)明者S·C·海內(nèi)斯, T·B·比克斯拜, H·奧特, C·E·弗拉梅 申請(qǐng)人:安德魯·昂格萊德