專利名稱：微孔泡沫組合物及其方法
技術領域：
本發(fā)明的領域本發(fā)明涉及用于保持花卉、農業(yè)、苗圃和園藝用途(例如插花(cut flowers)，作物繁殖介質和培育土方，土壤調節(jié)劑，護根等)的液體的微孔(fine-celled)硬質泡沫。
本發(fā)明的背景目前的商品花卉和園藝泡沫是苯酚/甲醛泡沫，它們對健康有潛在的危害并且還有環(huán)境問題，原因是按1986年超級基金修改和重新核定法案(SuperfundAmendments and Reauthorization Act)(SARA)標題Ⅲ的313節(jié)和40 C.F.R.372部分的記錄要求，苯酚和甲醛都是有毒性的化學品。同樣地，甲醛被天然毒物學大綱(National Toxicology Program)(NTP)，國際癌癥研究機構(International Agencyfor Research on Cancer)(IARC)和美國政府工業(yè)衛(wèi)生工作者會議(AmericanConference of Government Industrial Hygienists)(ACGIH)列為致癌物。Smithers-Oasis,U.S.A.和其它公司目前銷售苯酚/甲醛泡沫(“PF”泡沫)，并且加利福尼亞州目前要求在PF泡沫上貼上如下標簽“警告！本產品含有加利福尼亞州已知的致癌的化學品”。
業(yè)已試圖提供無毒、對環(huán)境友好的花卉、農業(yè)和園藝泡沫，但就申請人所知，這些泡沫中沒有一種是工業(yè)上可接受的。一種這樣不成功的嘗試已用來開發(fā)二氧化硅泡沫，它是使用由氧化鈉(Na2O)水溶液和二氧化硅(SiO2)組成的工業(yè)標準硅酸鈉，其中SiO2與Na2O之比為3.22，可溶性固體的量為39.3％。這種二氧化硅泡沫是在連續(xù)、高速混合機中將表面張力降低劑(浮油混合物)和聚合物形成劑(氟硅酸鈉)注入到硅酸鈉中形成的。同樣地，將棉花增強纖維，如棉屑(260微米)與硅酸鈉混合，以便在所得的泡沫中獲得粘結強度，加入著色劑以獲得所需的顏色。在混合器中注入壓縮空氣或氮氣來控制泡沫的最終干密度。盡管這種方法和這些原料制得了包含直徑為40至60微米微孔的二氧化硅泡沫產物，但由于多孔性結構中的毛細管推斥作用，可達到的最佳液體保持量為39體積％。這種泡沫的另一個不希望有的性質是其在大約4磅/立方英尺的實用最低密度時的硬度。當用作插入插花的花卉泡沫時，硬度限制了它用于大塊成莖(large-stemmed)的花卉，甚至當插入花卉時對莖干也存在潛在的損壞。
美國專利3,741,898和3,856,539在不含任何大量填料或增強劑的情況下制備二氧化硅泡沫產品?！按罅俊钡奶盍匣蛟鰪妱┦侵敢愿芍赜嬈淞砍^約10重量％或以濕重計其量超過約3重量％的堿金屬硅酸鹽(商品硅酸鈉)原料。所制得的這些泡沫產品用作結構和絕緣材料，但卻一點也不被花卉、農業(yè)、苗圃和園藝工業(yè)所接受。
術語“二氧化硅”和“硅酸鹽”在貿易上可互換使用。在上述專利中，來自硅酸鈉溶液的二氧化硅泡沫產品被限定為不含多于大量(10％)的填料或增強材料。在本發(fā)明中，存在明顯超過10％的“填料”和增強材料，如活性炭和纖維素纖維；并且來自稻殼灰苛性浸提的苛性硅酸鹽溶液含約0.5重量％的金屬。
因此非常希望能制備一種吸收/吸附和保持液體性能改進的微孔硬質泡沫組合物，當用作插入插花的花卉泡沫時，該組合物不象已有技術中的泡沫那么硬，當將插花插入泡沫時，硬度不會限制其用于大塊莖干的花卉并且不會損壞花卉的莖干，上述組合物不含有害濃度的聚合副產物，如對插花壽命不利的氟化鈉，不需要加入昂貴的著色劑，因而對花卉使用是需要的并且是合適的。
也非常希望能制備一種作為用于作物和其它農業(yè)插枝、種子、秧苗、苗木、樹木的繁殖介質或塊體，作為土壤調節(jié)劑、護根等是合適和有用的泡沫組合物。
也非常希望能制備這樣一種泡沫組合物，它價廉，使用廢產物，即含遍布于其中的分散的活性炭的稻殼灰，并且含有可被副產物所涉及的各種工業(yè)領域接受的有價值的副產物。
本發(fā)明的概述本發(fā)明涉及一種硬質泡沫組合物及其制備方法，該方法能制備一種具有一定硬度的微孔硬質泡沫，使得插花和作物剪取物能方便而容易地插入泡沫中，在將它們插入時不會損壞莖干或剪取物，它們使用由含有已被活化的分散碳的稻殼灰的熱解反應形成的含碳的非晶形二氧化硅的苛性溶液，活性炭在苛性浸提過程中作為惰性物料通過，并且與非晶形二氧化硅多孔性結構產生協(xié)同作用，能吸收/吸附和保持比已有技術中的泡沫更多的液體，本發(fā)明的組合物不含水溶性氟化鈉和其它副產物以及發(fā)泡過程的反應物。令人意想不到的是，熱解和苛性浸提減小了活性炭顆粒的大小，這樣它們就不會破壞泡沫的多孔性結構，從而改進了液體的吸收/吸附。
本發(fā)明的方法是通過使一混合物發(fā)泡來制備硬質泡沫組合物，所述混合物是由從包含在熱解過程中形成的活性炭并且在苛性浸提過程中是惰性的稻殼灰經苛性浸提而得到的非晶形二氧化硅組成的苛性硅酸鹽溶液、表面張力降低劑、聚合物形成劑和纖維素類的增強纖維材料如棉屑的混合物?；钚蕴颗c所得的發(fā)泡組合物的微孔性結構發(fā)生協(xié)同作用但卻不會影響它，以吸收/吸附并保持液體，其顆粒大小通過熱解和苛性浸提而減小，從而它不會破壞泡沫組合物的多孔性結構。除去任何所有的發(fā)泡副產物，包括氟化鈉，過量的反應物，和表面張力降低劑。
目前商品購得的稻殼灰是在爐內氣化或燃燒或灼燒稻殼制得的。熱解是一種通過加熱在物質中發(fā)生的化學變化。燃燒是灼燒或伴隨著產生熱量和發(fā)光的化學變化(尤其是氧化)的作用或過程。在此兩種情況中，制得了活性炭分散遍布于其中的主要是非晶形的稻殼灰。有利的是，在稻殼熱解和所得稻殼灰苛性浸提的過程中，活性炭顆粒被減小到一律小于商品購得的顆粒狀活性炭(GAC)和粉末狀活性炭(PAC)的大小，這種顆粒大小不會破壞發(fā)泡產物的通常多孔性結構。
為了方便起見，術語“熱解”包括燃燒，氣化，和能從稻殼制成稻殼灰和活性炭的任何所有形式的加熱。
可用于從稻殼制成稻殼灰和活性炭的任何熱解方法都可以在本發(fā)明中使用。
在目前的灼燒或燃燒過程中，將原料稻殼連續(xù)地加到爐的頂部中，而將灰連續(xù)地從底部取出。爐溫通常為800°F至約1400°F，而灰在爐內的停留時間約為3分鐘。從爐中取出后，快速地冷卻灰，以便達到容易處理。當采用這種方法處理時，二氧化硅保持比較純凈的非晶形狀態(tài)，而非已知為石英、鱗石英或白硅石的結晶形式。從非晶形轉變成結晶狀態(tài)通常發(fā)生在當二氧化硅保持在很高的溫度如2000°F下一段比較長的時間時。使二氧化硅保持在非晶形狀態(tài)的意義在于二氧化硅保持多孔骨架結構，就不會遷移形成晶體，這樣非晶形形式的二氧化硅就不會產生矽肺，從而就減少了小心處理的步驟。稻殼的灼燒或燃燒與時間-溫度有關，在這些條件下灼燒這些殼從活化碳的灼燒殼中制得含有碳顆粒的稻殼灰。稻殼的常規(guī)燃燒產生約3重量％至約13重量％的活性炭。稻殼灰中存在的活性炭量取決于燃燒量。若發(fā)泡過程和發(fā)泡組合物中的稻殼灰中的活性炭用量無法在制備花卉、農業(yè)、苗圃和園藝泡沫中很好地利用，則這種過量的活性炭可以從苛性浸提的稻殼灰硅酸鹽溶液中分離出來，并且它是非常有價值和非常純凈的活性炭產物。盡管非晶形稻殼灰是較好的，但某些結晶稻殼灰也可以存在。
在目前的稻殼灰的氣化中，使用常規(guī)的煤氣化裝置。在約800°F的溫度下在爐內加熱稻殼，收集氣體然后燃燒產生能量，回收包含活性炭的稻殼灰。活性炭的量達40重量％或更多?？捎沙Ｒ?guī)過濾方法和設備除去任何或所有過量的活性炭，該活性炭是一種有價值的商品。
一般來說，在工業(yè)化燃燒稻殼作為能源中，所得的灰包含約0.5％的痕量金屬，如鎂、鉀、鐵、鋁、鈣、鈦和錳。
從非晶形稻殼灰制備苛性硅酸鹽溶液是一苛性浸提過程。用苛性溶液如氫氧化鈉(NaOH)加熱稻殼灰，所述苛性溶液與固體二氧化硅(SiO2)反應，獲得硅酸鈉溶液。主要的化學反應表示如下，其中“n”代表二氧化硅/堿的重量比。
對于目前的工業(yè)標準溶液，化學反應變成。
除了氫氧化鈉外，碳酸鈉/氧化鈣反應產物，氫氧化鈉副產物溶液，和低級的蘇打灰/石灰源等都可以在苛性浸提過程中使用。
目前不是來自稻殼灰的商品級的液體硅酸鈉的二氧化硅/堿的重量比約為1.6至約3.8。這種比率對本發(fā)明由稻殼灰形成的液體硅酸鈉來說是令人滿意的。
如前所述，在稻殼熱解和非晶形稻殼灰苛性浸提來制備硅酸鈉溶液的過程中，活性炭顆粒被減小到一律小于商品購得的顆粒狀活性炭(GAC)和粉末狀活性炭(PAC)的顆粒大小。常見的粉碎的顆粒狀活性炭的大小為12×40和8×30 U.S.標準篩目，它們的直徑分別為1,680-425微米和2,380-590微米。商品購得的PAC的顆粒大小一般為65-90％的顆粒通過U.S.標準325目(45微米)篩網。由稻殼灰的苛性浸提形成的未提純硅酸鈉溶液中活性炭的顆粒大小為100％的顆粒通過U.S.標準500(25微米)篩網，其平均直徑大小約為12微米。
懸浮固體如活性炭在苛性硅酸鹽溶液原料中的顆粒大小是至關重要的，原因是較大的顆粒會破壞聚合的二氧化硅泡沫產物中的正常多孔性結構。這種破壞會導致對液體的吸收/吸附和保持性下降。同樣地，較大的碳顆粒往往會提高硬度，而這在將花卉莖干插入泡沫時會損壞它們。顆粒大小的分布也是重要的，原因是較小的碳顆粒吸附得比較大的顆粒快。
本發(fā)明的組合物包含硬質微孔泡沫產品或組合物，該產品或組合物是由稻殼熱解產生的非晶形沉淀二氧化硅、作為惰性物料通過苛性浸提過程并且其顆粒大小不會破壞泡沫組合物的微孔結構的由稻殼的熱解形成的活性炭、纖維素纖維和水合的水組成。該泡沫較好地包含約50-63重量％的基本上非晶形沉淀二氧化硅，約4-6重量％的纖維，約13-27重量％的活性炭，約16-19重量％的水的水合物，大多數(shù)微孔的直徑大小約為40-60微米，其干密度約為5.0-6.0磅/立方英尺，痕量金屬為0.5-1.0％。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種泡沫組合物及其制備方法，該泡沫組合物的硬度比已有技術中泡沫的硬度低，本發(fā)明的組合物具有改進的液體吸收/吸附和保持性，它不含污染物如氟化物或過量的反應物，不需要加入著色劑，并且在比已有技術泡沫所需的壓力低約48-56％的壓力下就可將插花莖干、作物剪取物等方便而容易地插入泡沫中，因此它是適用于花卉和園藝用途的，如用于作物和其它農業(yè)插枝、種子、秧苗的繁殖介質或塊體或用作土壤調節(jié)劑、護根，它含有有價值的副產物等。
本發(fā)明的另一個目的是提供這樣一種泡沫組合物，它價廉，含有由廢產物制成的主要組分并含有工業(yè)上可接受的有價值的副產物。
本發(fā)明的其它和進一步的目的、特征和優(yōu)點將在通篇說明書和權利要求書中闡明，并且它們是本發(fā)明所特有的。
本發(fā)明較好實例的描述本發(fā)明涉及一種方法和一種泡沫產品，它使用由稻殼灰的苛性浸提獲得的苛性硅酸鹽溶液，所述稻殼灰是由稻殼的熱解獲得的。在此方法中產生活性炭，該活性炭作為惰性物料通過苛性浸提，其顆粒大小不會破壞泡沫產品的多孔性結構。泡沫產品中的活性炭起與多孔性結構的協(xié)同作用，以吸收/吸附并保持基本上比已有技術泡沫更多的液體。
本發(fā)明的方法包括使一混合物發(fā)泡，該混合物是由從包含稻殼熱解獲得的分散遍布于其中的活性炭的稻殼灰經苛性浸提而得到的苛性硅酸鹽溶液(活性炭在苛性浸提過程中作為惰性物料通過并且其減小的顆粒大小不會妨礙所得發(fā)泡產物的多孔性結構)、表面張力降低劑、聚合物形成劑和惰性增強纖維的混合物，除去副產物、過量的反應物和表面張力降低劑，使所得的泡沫組合物成型為所需結構的形狀，例如適用于花卉、農業(yè)、苗圃的三維固體形狀，以及園藝形狀和介質。對于花卉形狀，宜采用能最大程度地減少灰塵的聚合物溶液和當將插花莖干插入固體形狀時能延長插花壽命的防腐劑來噴霧所得的固體形狀。
所得的泡沫是硬質、微孔泡沫產品或組合物，它由從稻殼熱解獲得的非晶形沉淀二氧化硅、作為惰性物料通過苛性浸提過程并且其顆粒大小不會破壞泡沫組合物微孔結構的從稻殼熱解形成的活性炭、纖維素纖維和水合的水組成。泡沫較好地包含約50-63重量％的基本上非晶形沉淀二氧化硅，約4-6重量％的纖維，約13-27重量％的活性炭，約16-19重量％的水的水合物，大多數(shù)微孔的直徑大小約為40-60微米，其干密度約為5.0-6.0磅/立方英尺，痕量金屬為0.5-1.0％。下述實施例1是目前制備本發(fā)明泡沫組合物的一個較好的方法。
實施例1分析從稻殼灰(RHA)制得的非晶形硅酸鈉溶液，測定其SiO2/Na2O之比，可溶性固體(Si:Na固體)，懸浮固體(碳+未反應的RHA)，固體總量，和未提純RHA硅酸鈉中的水的重量百分數(shù)。這些性質對有關所用的聚合物形成劑的量的整個化學反應平衡來說是至關重要的。
使用機械攪拌器將得自RHA的非晶形硅酸鈉與2.6重量％的棉屑增強纖維(長為260微米)預混合。
分析氟硅酸鈉(SFS，較好的聚合物形成劑)，測定水溶液中的固體百分數(shù)。較好的SFS固體范圍為水溶液的50-60重量％。
表面張力降低劑，較好為將80％的蒸餾過的浮油與20％的油酸混合制得的浮油混合物。
將三種原料的物流放在合適大小的罐或容器中，通過管道系統(tǒng)將所述罐或容器連接到容積式泵上。較好的泵是能抽送帶有磨蝕性固體粘性漿料的RobbinsMyers Moyno泵。
將泵設置成加入以無水為基準計(以反應性固體為基準計)的下述比率的三股物流Na2O:SiO2-100重量份/Na2SiF6-36.83重量份/浮油混合物-2重量份(液體)。這對達到100％完全反應來說是精確的理論化學計量比。在實踐中，進料比從低至100份Na2O:SiO2/41.7份SFS到高至100份Na2O:SiO2/33.8份SFS之間變化。實踐中較好的比率接近化學計量比，以減少通過進一步加工從泡沫產物中除去的未反應的組分。
將反應物泵入連續(xù)、高速(500-600 RPM)的高剪切混合器中，制得濕泡沫，將其送入模具中。有幾種商品購得的混合器，它們包括由下述廠家制造的混合器E.T.Oakes Corporation(較好),Perpetual Machine Company,Charles Ross&Son Company和其它廠家。因此，申請人認為不需要給出其詳細描述。
以某一速度將壓縮空氣或氮氣注入混合器中，制得密度為12-15磅/立方英尺的所需的濕泡沫。較低的密度會降低對水的保持性，原因是它使微孔變大。較高的密度會使泡沫對花卉和園藝用途來說顯得太硬。
將濕泡沫通過連接在混合器出口上的軟管送入模具中，所述模具被填充達滿負載，然后用濕的阻擋層頂層覆蓋。
將在模具中的濕泡沫放24至48小時，排放掉過量的液體，發(fā)生固化反應。
然后從模具中取出濕的泡沫，放在瀝濾設備中，除去不想要的副產物，氟化鈉(NaF)，任何過量的反應物和任何浮油混合殘余物。
使熱水(200-210°F)流過泡沫產物2至3小時。完成瀝濾過程。這就除去了水溶性的NaF并將其它污染物從多孔性結構中沖洗掉。這個瀝濾過程依賴于時間-溫度，并且可以用冷水經較長的一段時間完成。熱水瀝濾后用冷水瀝濾大致相同的時間，以冷卻并打開泡沫中的微孔。較好的做法是，可將NaF從瀝濾物(leachate)中沉淀或蒸餾出來，再經常規(guī)方法回收?；厥盏腘aF達97％的純度，因而是可以在商業(yè)上進行銷售的商品等級。
兩個瀝濾過程的進展情況可通過經常測量瀝濾水的pH值、溶解固體的總量(TDS)和氟離子來進行監(jiān)測。當來自泡沫產物的瀝濾物的pH值、TDS和氟離子濃度與起始“自來”水的差不多相同時，這個過程就完成了。
然后經強制對流和紅外加熱器干燥泡沫產物。
干燥之后，將泡沫產物切成所需的三維形狀和大小，如磚體或可被研磨或粉碎以用于護根、土壤改良劑等。對于花卉泡沫產品，它可為約9英寸×4英寸×3英寸的矩形磚體。
然后將聚合物溶液噴到磚體的外表面，以最大程度地減少灰塵和減少顆粒在運輸過程中的移動。
花卉泡沫含有與聚合物溶液一起施加的商品防腐噴液。
使用上述稻殼灰硅酸鈉組合物可以制得具有對液體吸收、吸附和保持以及“柔軟性”方面的可接受性能的花卉、園藝、苗圃和農業(yè)泡沫組合物。
實施例1方法制得的泡沫組合物的性能和組成列于下表1中。
表1干密度 5.0-6.0磅/立方英尺二氧化硅(SiO2)52.34-62.83重量％活性炭 13.10-26.81重量％棉花 4.70-5.49重量％水合的水 15.74-18.93重量％氟化鈉(NaF)＜3ppm痕量金屬 0.5-1.0重量％
眾所周知的是在花卉泡沫產品中加入任何量的水溶性聚合物都會對插入泡沫中的花卉產生不利的影響。因此，最大程度地降低“塵污”所用的較好的化合物是聚乙烯基吡咯烷酮，PVP K-15或PVP K-30，它們是低分子量的聚合物。其它可以使用的聚合物包括聚乙二醇(PEG)、丙烯酸或丙烯酸酯聚合物、以側鏈接枝丙烯酸酯為基的淀粉、某些乙酸乙烯酯聚合物等。這些聚合物都可以商品購得，因此不需要給出詳細的描述。PVP聚合物是由ISP Technologies Inc.制造的，它是噴發(fā)膠的活性成分之一。
較為可取的是按重量計，原料中稻殼灰苛性硅酸鹽溶液的含量為78-81％，稻殼灰硅酸鹽溶液中活性炭的含量為6-15％，并且其顆粒直徑大小達25微米，較好約為12微米，表面張力降低劑的含量為1.00-2.00％，聚合物形成劑溶液的含量為17.00-22.00％，以及增強纖維的含量為2.00-3.00％。
盡管棉屑是較好的增強纖維，但也可以用其它增強纖維如纖維素纖維。增強纖維不應太硬，以致于會增加泡沫的硬度。增強纖維的長度不應長得破壞泡沫的微孔結構和降低對水的保持性，也不應短得降低泡沫的粘結強度性能。令人滿意的纖維長度范圍為250-300微米，而260微米是目前較好的，并且是市場上購得的標準長度。
任何所需的表面張力降低劑都可以使用，從化學類別來說，較好的是脂肪酸、松香酸、椰子脂肪酸、浮油脂肪酸(FA-3)等。
較好的防腐劑可以商品購自Floralife,Inc..其它防腐劑包括山梨酸、山梨酸鉀、苯甲酸等。所有這些防腐劑都可以商品購得，因此不需要給出詳細的描述。
在苛性硅酸鹽溶液中的活性炭高于在此所述的較好的上限時，它可經常規(guī)的過濾方法和用在市場上(如EIMCO Process Equipment,Kason Corporation,FrontierTechnology,Inc.等)容易購得的設備除去。若需要的話，在苛性硅酸鹽溶液中所有的活性炭都可以被除去并分離出來作為商品出售。
實施例2下面是已有技術中制備花卉泡沫產品的方法的一個例子。
所用的方法是通過容積式泵將三種原料物流注入Oakes高速、高剪切混合器中。將商品(不是稻殼灰)硅酸鈉物流與棉屑(260微米長)預混合，達濃度為2.6重量％。這樣，固體總量(可溶性+懸浮的)在水占58-59％的溶液中為41-42％。聚合物形成劑物流為在水占45.5％的溶液中氟硅酸鈉粉末為53％(顆粒大小為5微米)和顏料固體為1.5％。表面張力降低劑物流由80％蒸餾過的浮油和20％油酸組成。將硅酸鈉/棉屑漿料加熱到105°F-110°F，而后注入混合器中。這就降低了粘度并提高了與氟硅酸鈉反應的速度。加料比率為濕基準-300份硅酸鈉漿料/77份氟硅酸鈉漿料/6份浮油混合液體，或干固體基準100份Na2O:3.22 SiO2固體/36.4份Na2SiF6固體/2份浮油混合液體。在80-100psig的壓力下將空氣或氮氣注入硅酸鈉物流中，之后立刻進入混合器中?；旌掀髟?00-600 RPM下進行操作，混合頭的背壓為40-80psig。
泡沫產物通過軟管從混合器出口送入模具中。填充模具達滿負載后，將濕的阻擋層放在頂部上，保持約100％的濕度。將泡沫產物留在模具中超過24小時，發(fā)生聚合反應，產生過量的排水。模具中泡沫產物的濕密度為10-11磅/立方英尺。
已有技術中花卉泡沫的聚合反應產生了不想要的副產物氟化鈉(NaF)，其在干泡沫中的濃度約為25重量％。從模具中取出花卉泡沫后，需要進一步加工以除去NaF、任何過量的反應物和殘余的浮油液體。這個除去過程是反復用蘇打灰(Na2CO3)和氯化鉀(KCl)的熱水(＞200°F)和冷水(70-75°F)溶液進行瀝濾處理完成的。這些反復處理過程進行達7-8小時，水溶液的溫度為70-205°F。這些處理也使泡沫產物的固化反應完全。瀝濾處理后，采用對流和紅外加熱48-72小時相結合的方式干燥花卉泡沫。
已有技術中花卉泡沫產品的干密度為4.0-4.5磅/立方英尺，其組成按重量計如下SiO2=71％，有色顏料=2％，棉花=5-6％，和水合的水=21-22％，而且需要比實施例1泡沫組合物的高出約50％的力才可插入插花的莖干。
實施例3這是一個使用SiO2/Na2O之比為3.22-1并且在水占60.8重量％的溶液中Si∶Na可溶性固體為39.2重量％的商品硅酸鈉溶液來制備可接受的花卉泡沫產品的例子；在溶液中加入8.03重量％顆粒大小為20×50U.S.標準篩目(直徑為850-300微米)的商品顆粒狀活性炭(GAC)?；旌?.0重量％的棉屑(大小為260微米)，另外再加入水，以將Si∶Na可溶性固體降至約34.0重量％。此最終組合物與實施例1所用的來自稻殼灰的硅酸鈉溶液的組合物大致接近。
以實施例1相同的速度將商品硅酸鈉溶液、聚合物形成劑物流(在水占40％的溶液中氟硅酸鈉為60％)、表面張力降低劑物流(浮油混合物)和壓縮氮氣送入高速(500-600RPM)、高剪切混合器中。按實施例1所述相同的方式進一步加工所得的泡沫產物。
使用商品硅酸鈉的泡沫產物的組成如表1所列。然而，與實施例1的可接受的泡沫產品相比，物理性能變差，其對液體的吸收/吸附和保持性被減少29體積％。同樣地，將花卉的莖干插入泡沫中所需的力增加了121％，達到在將它們插入已有技術泡沫中時會損壞莖干的程度。與實施例1使用來自RHA的硅酸鈉溶液的相比，本實施例中所用的商品硅酸鈉和顆粒狀活性炭(GAC)的附加費用會使原料的費用增加約115％。
實施例4除了在商品硅酸鈉溶液中使用顆粒大小為約72％的顆粒能通過U.S.標準325目(45微米)篩網的粉末狀活性炭(PAC)來代替顆粒狀活性炭(GAC)外，本實施例其余部分均與實施例3的相同。加工條件和泡沫產物的組成基本上與實施例1和3的相同。對液體的吸收/吸附和保持性比實施例1可接受的泡沫產品低17體積％。由花卉莖干插入力所確定的硬度比實施例1的高出約32％。由于粉末狀活性炭比較昂貴，與實施例1相比，本實施例的原料費用增加了143％。
對于農業(yè)和園藝用途，本發(fā)明的泡沫組合物或產品可用作繁殖介質；例如種子、秧苗、作物插枝如苗木、一品紅、蘭花、玫瑰插枝、樹木插枝等，或被研磨成土壤調節(jié)劑，或護根以控制對水的保持量，并使作物的插枝更快成活。
在本發(fā)明的泡沫組合物或產品中可以加入另外的組分，如在商品市場上容易購得的營養(yǎng)素等，在此不需要給出其詳細的描述。
可以給出本發(fā)明泡沫的其它和進一步的用途，例如用于微波和聲音衰減、過濾和液體提純、工業(yè)廢水保持和吸收、用于生物治療(bioremediation)的介質，作為空心壁容器的絕熱隔板等。
因此，本發(fā)明具有多種優(yōu)點和特征，并且符合上述目的。
盡管為了在此所揭示的目的已給出了本發(fā)明目前較好實施方案的實施例，但其中可以作出多種改變，這些改變都在所附權利要求書的范圍所限定的本發(fā)明精神內。
權利要求
1．一種制造其大多數(shù)微孔大小約為40-約60微米的硬質微孔泡沫組合物的方法，該方法包括使各組分的混合物發(fā)泡，該混合物包含從稻殼熱解獲得的并且包含熱解過程中形成的分散活性炭的稻殼灰經苛性浸提而獲得的苛性硅酸鹽溶液、表面張力降低劑、聚合物形成劑和惰性增強纖維，和除去副產物，副產物包括氟化鈉和來自硬質泡沫組合物的未反應的組分，其中活性炭與硬質微孔泡沫組合物的微孔發(fā)生協(xié)同作用，并且其大小不會破壞所述微孔以吸收、吸附和保持液體。
2．如權利要求1所述的方法，它包括使硬質微孔泡沫組合物成型為三維形狀。
3．如權利要求2所述的方法，它包括用能有效地最大程度地減少灰塵的聚合物溶液來噴霧三維形狀。
4．如權利要求2所述的方法，它包括用在將插花莖干插入所述形狀時能有效地保持插花壽命的防腐劑來噴霧三維形狀。
5．如權利要求1所述的方法，其中稻殼灰苛性硅酸鹽溶液的含量為78-81重量％，稻殼灰苛性硅酸鹽溶液中活性炭的含量為6.00-15.00重量％，并且其顆粒的直徑不大于25微米，表面張力降低劑的含量為1.00-2.00重量％，聚合物形成劑溶液的含量為17.00-22.00重量％，以及稻殼灰苛性硅酸鹽溶液中惰性增強纖維的含量為2.00-3.00重量％。
6．如權利要求5所述的方法，其中表面張力降低劑包含80％的蒸餾過的浮油和20％的油酸，聚合物形成劑包含氟硅酸鈉，以及惰性增強纖維包含棉屑。
7．如權利要求1所述的方法，其中苛性硅酸鹽溶液是硅酸鈉溶液。
8．如權利要求1所述的方法，它包括從所得的泡沫組合物中回收氟化鈉。
9．一種制備活性炭的方法，它包括從苛性浸提和熱解含活性炭的稻殼灰獲得的苛性硅酸鹽溶液中經過濾分離出活性炭。
10．一種具有微孔結構的硬質泡沫組合物，它包含來自稻殼灰并且含有由稻殼熱解形成的分散活性炭顆粒的二氧化硅，微孔結構的大多數(shù)微孔的大小為40-60微米、活性炭顆粒的大小不會破壞硬質泡沫組合物的微孔，增強纖維素纖維，水合物和小于3.00ppm的氟化鈉副產物，以及所述組合物的干密度為5.0-6.0磅(重量)/立方英尺，微孔結構的微孔大小為40-60微米，其中組合物所具有的硬度能有效地插入插花，而不會在將它們插到硬質泡沫組合物中時損壞其莖干。
11．如權利要求10所述的硬質泡沫組合物，其中二氧化硅的含量約為50-63重量％，水合物的含量約為15-約19重量％，增強纖維素纖維的含量約為4.50-5.50重量％，活性炭顆粒的含量約為13-約27重量％并且其直徑不大于25微米，所述組合物還包含0.500-1.00的痕量金屬。
12．如權利要求10所述的硬質泡沫組合物，其中增強纖維素纖維包含棉屑。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種硬質微孔泡沫組合物及其制造方法。該泡沫組合物是無毒、對環(huán)境友好的組合物,它具有改進的對液體的吸收/吸附和保持性,它沒有已有技術中的泡沫那么硬,不含對花卉和作物壽命有不利影響的聚合副產物,它是一種從稻殼熱解獲得的含有分散活性炭顆粒的稻殼灰經苛性浸提而獲得的苛性硅酸鹽溶液(而非來自商品硅酸鈉溶液)的發(fā)泡混合物。可以獲得商品級的有價值的副產物包括活性炭和氟化鈉。
文檔編號C04B28/26GK1216971SQ97194324
公開日1999年5月19日 申請日期1997年5月1日 優(yōu)先權日1996年5月6日
發(fā)明者C·W·韋倫, D·K·斯蒂芬斯, G·R·韋倫 申請人:農業(yè)技術股份有限公司