具有分区的结构的玻璃粒料的制作方法_4

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相对较高孔隙度而具有较大反射率的外部区 520和更致密的内部区510的组合,粒料500提供增强的UV阻挡性。在示例性实施例中,通 过外部区520,高百分比的光被散射和/或反射,而剩余的UV光的至少一部分则通过内部 区510和/或外部区520的吸收而被阻挡。因此示例性粒料500可提供高UV阻挡性而表 现出相对低UV吸收率。
[0060] 孔数量和孔径可由例如SEM后向散射电子成像来测定。平均孔径和数量可例如通 过测定孔面积对横截面的总面积或横截面区域的总面积,从剖面图进行测量或估计。在示 例性实施例中,内部区510中的孔的面积百分比小于外部区520中的孔的面积百分比。在 各种示例性实施例中,外部区520中的孔的平均面积百分比介于约1%和20%之间、介于 2%和15%之间或介于约3%和10%之间,并且内部区510中的孔的平均面积百分比小于 约20%、15%、10%或小于约5%。在各种示例性实施例中,相比于外部区520中的孔的面 积百分比,内部区510中的孔的面积百分比小于约90 %、75 %、50 %、35 %,或小于25 %。可 将粒料若干横截面的面积百分比求平均,从而得到孔的平均面积百分比。在各种示例性实 施例中,例如,内部区510和内部区520的孔的面积百分比或孔的平均面积百分比为代表内 部区510和外部区520中的孔的总体积百分比。在示例性实施例中,外部区520可具有介 于约1%和20%之间、介于2%和15%之间或介于约3%和10%之间的孔内容积百分比。
[0061] 存在于粒料500中的孔的类型影响粒料500的功能性和性能。例如,闭合孔会形 成更大的耐污染性。开放孔可适用于某些应用,诸如添加剂的受控剥离。在示例性实施例 中,外部区520中的大多数孔为闭合孔。
[0062] 可使用各种技术以制造具有表现出比内部区更大的孔隙度的外部区的粒料,诸如 示例性粒料500。在示例性实施例中,可如上所述通过形成细玻璃粉的干砖、粉饼、球剂、骨 料或结块来制造粒料500,以生成生坯。可热处理玻璃颗粒的生坯以使得颗粒结构部分或全 部压实。热处理使得玻璃颗粒至少部分聚结、熔合、粘性流或粘性烧结。在示例性实施例中, 干燥粒料或其他生坯可在明焰窑中热处理,诸如购自威斯康星州绿湾的费克国际(Feeco InternationalofGreenBay,WI)的间歇式明焰回转窖。如本文所述的粒料的直接焙烧生 成基本比例的具有至少内部区510和外部区520的粒料。
[0063] 可基于生坯的材料组合物和经焙烧的产品的所需特性来选择焙烧温度和在焙烧 温度下的时间。通常,在玻璃的软化点附近或软化点以上完成热处理。在各种示例性实施 例中,例如,以粒料形式存在并且包括约70重量%至95重量%的研磨的硼硅酸盐玻璃的生 坯可介于约600 °C和1000 °C之间、约700 °C和900 °C之间,或约735 °C的温度下焙烧。粒料可 在这种温度下焙烧任何合适的持续时间。例如,介于约1分钟和60分钟之间、介于约5分 钟和50分钟之间,或持续约30分钟。在一些实施例中,在相对较高温度下的较短的持续时 间可导致具有更完全致密的外部区和不太致密和/或更多孔的内部区的粒料。
[0064] 粒料500可由均匀的材料组合物形成,或可包括一个或多个包括不同材料的部 分。在示例性实施例中,内部区510和外部区520由相同材料组合物制成。内部区510和 外部区520可以是均匀材料组合物诸如研磨的玻璃颗粒的组合物的均一化生坯所引起,并 且在一些实施例中包括一种或多种添加剂。当生坯经受热处理时,例如在如上所述的明焰 窑中,生坯的微观结构以不均一的方式改变并且内部区510和外部区520发展。如上所述, 内部区510和外部区520可具有不同的孔隙度或在微观结构方面具有其他差异,该差异赋 予内部区510和外部区520不同属性。
[0065] 作为另外一种选择或除此之外,粒料500可由生坯制成,该生坯具有基本上均匀 的化学组成但在生坯的各种区域中包括不同粒度的颗粒。可选择粒度以生成具有内部区 510和外部区520的粒料500。在示例性实施例中,在内部区域中具有较小玻璃颗粒和在外 边区域中具有较大玻璃颗粒的生坯可生成具有比内部区510更大的孔隙度和/或更大的孔 内容积的外部区520的粒料500。
[0066] 在各种示例性实施例中,粒料500由两种或更多种材料形成,或在粒料500的所选 择部分中包括添加剂,使得粒料500包括如本文所述的内部区510和外部区520。在示例性 实施例中,在形成未经焙烧的生坯之前,一种或多种添加剂包括在细玻璃粉的一部分中。在 焙烧和/或其他后焙烧处理之后,提供了包括内部区510和外部区520的粒料500。一种或 多种添加剂可仅存在于内部区510或者外部区520中,或以不同的量存在于两者中。在一 些示例性实施例中,在焙烧之前添加到生坯的添加剂可与生坯的其他组分反应或换句话讲 相互作用,以影响粒料500的微观结构。
[0067] 例如,在焙烧之前可提供一种或多种添加剂,该添加剂有助于外部区520的增大 的孔隙度和/或内部区510的相对较低的孔隙度。在各种示例性实施例中,可包括在焙烧 过程中创建另外的孔隙度的碳酸盐诸如碳酸钙、含水氧化物或其他合适的材料和材料的组 合。
[0068] 如本文所述的细玻璃粉可另外在各种基底上用作涂料。在各种示例性实施例中, 粒料500包括内部区520,该内部区520包括矿物基岩诸如石英、安山岩、煤渣、辉绿岩、变玄 武岩、霞石正长岩、石英岩、流纹英安岩、流纹岩、砾石或其它合适的材料。内部区520也可 包括较大玻璃颗粒或其他合适的材料。细玻璃粉可被涂覆到矿物基岩、玻璃颗粒或其他合 适的材料上,并且如本文所述地被焙烧以生成具有内部区510和外部区520的粒料,并且可 包括任何合适的添加剂诸如颜料、光催化颗粒、杀藻颗粒、红外颗粒、导热颗粒、导电颗粒和 /或如针对特定应用可期望的其他合适的材料。
[0069] 在各种示例性实施例中,粒料500可由包括两个或更多个焙烧步骤的方法形成。 例如,可首先焙烧生坯以形成内部区。内部区可然后涂覆并随后焙烧以形成包括内部区和 外部区的粒料500。
[0070] 图6示出具有内部区610、外部区620、芯区630、中间区640和外表层的粒料600 的示例性实施例的剖面图。外部区620至少部分地间接包围内部区610。中间区640在外 部区620的至少一部分和内部区610之间。内部区610、外部区620和中间区640各自至少 部分地直接或间接地包围芯区630。一个或多个另外的层可至少部分地包围内部区610、外 部区620、芯区630和中间区640中的一个或多个,或至少部分地被内部区610、外部区620、 芯区630和中间区640中的一个或多个包围。内部区610、外部区620、芯区630和中间区 640中的一个或多个可由如本文所述的材料和技术形成。中间区640和芯区630可分别在 至少一个属性方面表现出与内部区610和/或外部区620的差异。在各种示例性实施例中, 例如,根据粒料600的材料和制造方法,芯区630具有可比内部区610的孔隙度更大或更小 的孔隙度。
[0071] 如本文所述的粒料可用于任何合适的建筑材料,诸如木瓦、卷材屋顶材料、顶盖 板、石材涂覆的瓦,以及其他非屋顶材料表面,诸如墙壁、道路、人行道和混凝土。在各种示 例性实施例中,建筑材料包括多个粒料,诸如粒料500、600,其包括内部区和外部区。在一些 示例性实施例中,基本上所有的粒料包括内部区和外部区,而在其它实施例中仅粒料的一 部分包括内部区和外部区。粒料500、600可与其他类型的粒料混合。在一些实施例中,仅 粒料的一部分在制造过程中发展内部区和外部区。可提供具有多个粒料的建筑材料,其中 大于30%、大于50%、大于70%、大于90 %或基本上100 %的粒料包括内部区和外部区。
[0072] 源于如本文所述的细小玻璃材料的建筑材料据信提供若干优势。例如,得自细小 玻璃材料的粒料允许与细小玻璃颗粒混合的颜料和/或其他添加剂在未被破坏和/或未改 变的状态下存在,该细小玻璃材料在接近细小玻璃材料的软化点的相对低温度下烧结、熔 凝、聚结或换句话讲形成。即,颜料和/或其他添加剂可在粒料的整个玻璃基底中部分或完 全结合,而不被制造方法功能性地改变,从而导致具有高百分比玻璃的屋顶粒料,以及如针 对特定应用所需的特征和特性
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