TW201348358A - 高發射率塗層複合物及其製程 - Google Patents
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Abstract
二氧化鈦係作為高發射率塗層複合物之發射助劑，以增加該高發射率塗層複合物之發射率。本發明某些實施例中，二氧化鈦可自工業廢料來源加以取得，例如：從聚烯烴聚合過程或礦石來源提取之催化劑廢液或礦石來源加以取得；由工業廢料來源提取之二氧化鈦發射助劑可有效降低高發射率塗層複合物之產製成本。
Description
本發明有關於可應用於多種基材的高發射率塗層複合物，與該高發率射塗層複合物之製程。本發明尤其是有關於一具有增強強度並以二氧化鈦作為發射率增強劑之高發射塗層複合物，以及利用具成本效益之工業廢料來源或廢水來源製造高發射率塗層複合物之製程。
全世界的能源需求增加與能源成本提高之因素已無可避免地增加能源使用者必須儲存或節省能源之需要，尤其對工業界能源使用者而言，儲存或節省之需要更為當務之急。在許多案例中，利用火焰加熱器或熔爐之工業大廠，例如精煉廠或是石油化學總廠，已企圖使火焰加熱器效能達最大值，藉以減少燃料消耗。高發射率塗層技術逐漸已被證實可應用於各種高溫，可有效增加輻射傳熱並減少能源消耗，無需因此減少或放棄技術過程之可靠性及技術操作安全性。
發射率(符號以ε或e表示)被廣泛地定義為一表面以輻射方式發射能量之相對能力。發射率特別是指於同溫條件下，一特定材質所發射能量相對於一黑體所發射能量之比值。高發射率與熱效率之增加呈一致性。於高溫火焰加熱器或熔爐之應用中，一熱效率之增加可歸因於高發射率塗層之設置，其造成火焰加熱器或熔爐之性能或輸出率增加及/或降低燃料消耗與整體能量需求。CLSM係由水泥、卜作嵐(Pozzolanic)或無機礦物摻料、粒料及水按設定比例拌和而成，必要時得使用化學摻料，歷經國內多年實務操作經驗，已發展出制式CLSM及非制式CLSM等兩類，制式CLSM成分為水、水泥、砂、石所組成，而非制式CLSM成分為水、水泥、現場開挖土石方或再生粒料所組成；CLSM就其生命週期而言，具備高流動性、可塑性、低收縮性、低密度、低強度、開挖性、生態性，以及經濟性等特性，由於CLSM之組織鬆散，緻密性不足，具有低密度及低強度之特性，故亦具備再開挖特性，可增進地下空間之開發與建築，此為其最大之優勢，一般抗壓強度在3.5kgf/cm2以下者，如管線路床維修，屬於小量開挖之處理，即可以人工方式再開挖；抗壓強度介於3.5~21kgf/cm2之間者，如一般回填，使用小型機具再開挖，亦非難事，而大於21kgf/cm2之抗壓強度者，使用機具再開挖，恐會造成開挖不便，影響日後開發建築與維修管理。
高發射率塗層之優點及好處誘使過去幾年完成各種改良高發射率塗層性能之研發成果，尤其是研發具有發射率增強劑(或稱「發射助劑」)，其可a)增加發射率值，以增加輻射傳熱，b)改進塗層於基層上之黏著力，c)延長塗層經過多次高溫循環之使用壽命；以及d)減少發射助劑之降解。
現有多種高發射率塗層複合物已可於市面上購得，而其中之發射助劑來自於多種來源，碳化硅被普遍作為發射助劑，其達適中溫度期間皆可展現良好發射增強效率。然而，碳化硅作為發射助劑之應用涉及高操作溫度(例如：火焰加熱器、熔爐、預熱機、裂化爐，其他耐火應用或航空上之應用)，長期使用會造成塗層複合物的發射率及機械強度實質下降，因此，仰賴碳化硅作為發射助劑之高發射率塗層複合物之效能或功能會整體下降或發生降解現象。
題目為「對先進柔性熱防護系統所開發之碳化硅線熱降解研究」之美國航太總署第130952號科技備忘錄係由研究者H.K.Tran及P.M.Sawko兩人於1992年8月公開之研究，該研究發現在溫度高於400℃之狀況下碳化硅表面會轉變為氧化硅，該轉變現象係導因於溫度誘發碳化硅鍵結進行分解，再形成氧化硅。高溫下的碳化硅分解過程說明如下：
碳化硅+氧氣 → 氧化硅+二氧化碳
此種碳化硅分解會導致明顯材質耗損、非計畫中發生的氧化硅鈍化和塗層使用壽命縮短。因此，有需要針對高發射率塗層複合物改良發射助劑，特別是改良高溫狀況下發射率塗層之發射助劑。然而，令人遺憾的是，習知高發射率塗層複合物之研究無法充分考慮或辨識出對發射率增強層面具潛在顯著影響作用之特定物質。
除前述以外，雖然高發射率塗層功能之觀念正被研究與改良，現存高發射率塗層複合物製程未適當地考慮或說明某些製造此種複合物之經濟觀點。特別是，努力研發具有較佳性能之高發射率塗層同時會明顯忽略或無以避免地增加此種塗層複合物之製造成本及高發射率塗層產品之最終交易價格。
據此，有以更具成本效益之方式製備、產製或配製高發射率塗層複合物之需求。
本發明實施例主要為一高發射率塗層，該塗層可展現欲達成之機械強度特性及於廣大溫度範圍(例如：400℃~1300℃)間所產生之發射率。其他高發射率塗層會展現自基材開列與分層之現象，然該現象不會發生於本高發射率塗層。本發明之實施例可耐得住重複性溫度循環，該循環溫度係由室溫加熱至清焦循環所需溫度(例如：1000℃~1600℃或更高溫)，且不會產生自基材底層開列與分層之現象。同時，根據本發明實施例所體現之高發射率塗層複合物可展現欲達成之發射率，舉例言之，該發射率可高達0.99。
一方面，本發明實施例之高發射率塗層複合物包括一含二氧化鈦發射助劑組之乾混合物，其中該二氧化鈦佔該塗層複合物總重之重量百分比10%~28%，且該基體強度增強劑組係選自硼化物陶瓷、碳化物陶瓷和氮化物陶瓷至少其一。本發明此方面之某些實施例所體現之高發射率塗層含有乾重比低於30%之碳化硅。
另一方面，本發明實施例主要係指一基材高發射率塗層複合物之備製方法，該方法包括以下步驟：提取二氧化鈦；提供一含二氧化鈦之發射助劑組；提供一基體強度增強劑組，其包含至少一選自硼化物陶瓷、碳化物陶瓷和氮化物陶瓷所構成之群組；提供一填充劑組，其包含至少一選自氧化鋁、二氧化硅、氧化鎂、氧化鈣和氧化硼所構成之群組；結合該發射助劑組、該基體強度增強劑組及該填充劑組，其中，該填充劑組佔該塗層複合物總濕重比例2%~60%。本發明此方面之某些實施例揭露具有碳化硅，這樣一來，本發明之高發射率塗層複合物可含有乾重比低於30%之碳化硅。
又，本發明所揭露之實施例進一步針對一使用高發射率塗層複合物之基材熱發射率修改方法，該方法包括以下步驟：確認一目標發射率或一目標發射率修改形式；針對該目標發射率或該目標發射率修改形式，決定一塗層複合物之二氧化鈦濃度；決定一塗層複合物基材黏著性能組；再針對該基材黏著性能組，決定一塗層複合物之碳化硅濃度；最後完成一含有該二氧化鈦既定濃度及該碳化硅既定濃度之高發射率塗層複合物。本發明於此方面之某些實施例所揭露之既定碳化硅含量為乾重比低於30%。
再者，作為發射助劑或增強劑之二氧化鈦可為含有聚烯烴聚合過程所產生之廢料之二氧化鈦。
值得注意的是，雖然本發明特定實施例在此應用於說明中的用途，各種修正未偏離本發明之精神與領域。據此，本發明除了專利申請範圍內所提及者外不加以限定。
在下列之敘述中，特定細節之闡述係為了徹底了解本發明中各概念。然而，本發明不需要該些細節，亦可實施。在某些例子中，混和陶瓷前驅物、回收二氧化鈦以及包含本發明所揭露技術內容之高發射塗層應用於基材之已知結構及方法皆尚未被詳細描述說明，以避免模糊本發明其他概念之描述。
除上下文另有記載外，否則本發明下述說明書及專利申請範圍所使用之字詞「包含」與其變化型，例如：第三人稱動詞型態和分詞型態，皆視為開放、概括用詞，意即：「包含但不限於」。
本發明說明書參閱之實施例用詞為「其一實施例」或「一實施例」意指描述與該實施例相關聯之特定性質、結構或特徵內容皆包含在至少一實施例中。因此，本發明說明書不同段落位置中所記載之片語「在其一實施例中」或「在一實施例中」並不一定全部指稱相同概念。再者，特定性質、結構或特徵可經由任何適合方式結合論述於本發明所揭露之一個或多個概念中。
本發明實施例主要揭露一高發射率塗層複合物，其中，對照習知高發射率塗層複合物中的二氧化鈦僅作為填充劑之簡單用途，本發明複合物之二氧化鈦係可作為發射助劑，更具用途優勢。然而，在高溫狀態下，本案發明人已觀察發現由於高溫造成二氧化鈦微結構變化，進而使二氧化鈦展現出發射率增強之性質。二氧化鈦有三種自然構造：銳鈦礦、金紅石和板鈦礦。因銳鈦礦紫外線吸收性質，其主要使用於光催化應用。於溫度高於700℃下，銳鈦礦結構會轉變而產生金紅石，而金紅石普遍被用於顏料、化妝品及陶瓷工業。金紅石在高溫下具有穩定性且被本案發明人觀察發現其可作為一良好的能源放射劑，而板鈦礦由於可用性受限故較少應用。
習知塗層複合物之二氧化鈦被用作填充劑之情況已因二氧化鈦之高成本花費而對塗層複合物價格產生不利影響。本發明之實施例提供一包含二氧化鈦作為一發射助劑或發射率增強劑之塗層複合物，其中，該二氧化鈦可藉由較具成本效益之方式取得，不需具備塗覆複合物中二氧化鈦之所有功能及特性。本發明特定實施例提供含有二氧化鈦之塗層複合物，其中，二氧化鈦是由工業廢料來源所取得，例如：聚烯烴催化劑製程中所產生之廢料。經由此種廢料來源取得二氧化鈦之成本花費較低，進而改善製造含有二氧化鈦之高發射塗層複合物之成本經濟及價格。有關於高發射塗層複合物製程概念，經由工業廢料來源提取二氧化鈦之過程、方法或技術詳述如下。
如下詳述，一依據本發明實施例所揭露之高發射塗層、塗層系統或塗層複合物皆被稱做一「塗層複合物」。此外，除本文另有說明外，所有百分比(%)皆為重量對重量之百分比，亦表示為重量百分比『% by weight、%(w/w)、wt%或僅為%』。「溼混合物」一詞代表一塗層複合物組成分或構成要素於溶液中或相對於一溶液所得出之相對重量百分比，「乾混合物」一詞是指自水或任何液狀試劑分離出或其添加前之乾燥塗層複合物組成分或構成要素之相對百分比。本領域具通常知識者會明瞭溼混合物重量百分比與乾混合物重量百分比兩者間之關聯或轉換方式。
本發明上下文記載「組」一詞，根據已知之數學定義【例如：1998年劍橋大學出版社發行作者Peter J.Eccles所著之『數學推理入門：數字、集合及函數』一書第11章關於有限集合之特性(例如第140頁所記載之內容)】，該「組」一詞係定義為一非空有限元素組合，該組合於數理上表現為至少一個(例如：本文所定義之一組可對應視為單一或單一元件組或一複合元件組)之關聯基數(即一組所包含元件之數量)。
本發明所揭露之塗層複合物於濕混合物中可包含：(1)一重量百分比2%~60%之填充劑組或填充劑群組，其不包括二氧化鈦、(2)一重量百分比5%~70%之發射助劑組或發射增強劑組，或發射助劑群組或發射增強劑群組，其包括二氧化鈦(TiO2)且進一步包括碳化硅(SiC)及/或三氧化二鉻(Cr2O3)、(3)一重量百分比5%~20%之基體強度增強劑組或群組，及(4)一重量百分比2%~30%之粘著劑組或群組。
本發明使用之填充劑加入其他物質中以降低高發射率塗層複合物內更多昂貴組成分之消耗量。本發明使用之填充劑包含但不限於氧化鋁(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、氧化鎂(MgO)、氧化鈣(CaO)和氧化硼(B2O3)。如本發明所揭露，發射助劑或發射率增強劑加入高發射塗層複合物中，用以增加高發射塗層複合物之發射率。適當的發射助劑或發射率增強劑包含但不限於以下物質：二氧化鈦(TiO2)、碳化硅(SiC)、三氧化二鉻(Cr2O3)、二氧化硅(SiO2)、氧化鐵(Fe2O3)、硼化硅(B4Si)、碳化硼(B4C)、四硼酸硅(SiB4)、二硅化鉬(MoSi2)、二硅化鎢(WSi2)和二硼化鋯(ZrB2)。
如本發明所揭露，基體強度增強劑或其他熱強度增強劑加入高發射塗層複合物中，用以增加高發射率塗層複合物對應力與熱應力的抵抗性。在本發明不同實施例中，有用的基體強度增強劑或其他熱強度增強劑包含但不限於下列物質：硼化物陶瓷(Ceramic Borides)、碳化物陶瓷(Ceramic Carbides)及/或氮化物陶瓷(Ceramic Nitrides)，例如：超高溫陶瓷(UHTCs)，其在極高的溫度下展現高熔點、良好化學惰性和相對良好的氧化抵抗力)。在本發明特定實施例中，基體強度增強劑包含但不限於以下物質：碳化硅(SiC)、二硼化鉿(HfB2)、碳化鉿(HfC)、氮化鉿(HfN)、二硼化鉭(TaB2)、碳化鉭(TaC)、氮化鉭(TaN)、二硼化鈦(TiB2)、碳化鈦(TiC)、氮化鈦(TiN)、二硼化鋯(ZrB2)、碳化鋯(ZrC)和氮化鋯(ZrN)。此外，在某些實施例中，熱強度可藉由加入粘著劑而增強，粘著劑可為以下物質，但不限於以下物質：磷酸(H3PO4)、硅酸鋁鈉(Sodium Aluminosilicate)及/或硅酸鋁鉀(Potassium Aluminosilicate)，上述物質進一步分別例舉為：磷酸二氫鋁【Al2(H2P2O7)】、偏磷酸鋁【Al(PO3)3】、磷酸鋁【AlPO4】及/或正長石【KAlSi3O8】。尤其是，粘著劑可為一含有磷酸(H3PO4)和矽酸鈉(Sodium Silicate)的水溶液。此外，於坍流度之試驗中，係依照中華民國國家標準(Chinese National Standard，CNS)14842號之高流動性混擬土坍流度試驗法建議試驗；首先，以濕布拭潤坍度錐及平鈑後，將坍度錐置於該平鈑上，可以氣泡水平儀測定該平鈑是否水平；接著，在2分鐘內且不生材料分離狀況下，一次將該CLSM充填至該坍度錐置滿錐頂，再以刮刀刮除餘料，使其齊平至錐頂上緣；最後，隨即將坍度錐沿鉛直方向連續地向上拉起，在2~3秒間向上拉起30公分高，俟CLSM流動停止後，量測坍開後最大直徑D1及與其直交之最大直徑D2，則坍流度D係為該D1與該D2總和的平均值；設計坍流度主要目的係為了使CLSM有流動性及自充填的特質，因此，CLSM規範規定坍流度最低要求須在40公分以上，由表中可發現，加泥岩會產生較高之黏滯性，略降其流動性，加入輕質潤滑之EPS圓形粒材，可以有效提高其流動性。
本案發明人觀察發現，塗層複合物發射率、塗層複合物對基材的粘著與溫度穩定度三者取決於組成分，而該三者間呈相互制衡關係。換言之，調整塗層複合物中特定組成分的重量百分比會導致塗層複合物發射率、溫度穩定度和粘著性能的改變。為同時增加發射率、塗層粘著力或凝聚力及高溫下的熱和化學穩定度，本發明某些塗層複合物的實施例包含或確定一特定二氧化鈦重量百分比，而該二氧化鈦重量百分比係相對於一或多個其他塗層複合物組成分(例如氧化鋁)之重量百分比。例如，特定塗層複合物實施例所揭露包含之二氧化鈦重量百分比相對於濕混合物為至少8%~10%。除此之外，本發明之塗層複合物實施例所揭露包含之二氧化鈦重量百分比相對於濕混合物可低於20%~22%重量百分比的二氧化鈦，氧化鋁(Al2O3)可基於所選定之二氧化鈦重量百分比加以確定或調整。在本發明某些實施例中，氧化鋁和二氧化鈦之重量百分比可予以改變或加以調整，以達成改變發射率或基材粘著性能之目的。尤其是在某些實施例中，當二氧化鈦是由二氧化鈦廢料來源所回收時，二氧化鈦和氧化鋁的濕混合物重量百分比可分別選擇為約20%及約22%。在二氧化鈦是由市售來源所取得的實施例中，二氧化鈦和氧化鋁濕混合物重量百分比可分別選擇為約18%及約16%。在本發明特定實施例中，二氧化鈦和氧化鋁濕混合物重量百分比可分別選擇為約10%和約32%。就上述三個實施例之乾重量百分比論之，其碳化硅呈現之乾重量百分比係分別少於30%、少於20%，介於8%~30%間及介於8%~20%間。在本發明具體實施例中，碳化硅含量之乾重量百分比約佔14%。
在某些實施例中，利用一基體強度增強劑組或群組以改善塗層複合物之基體強度與粘著力。尤其是，基體強度增強劑在一運作或操作溫度下可加以分解，進而與其他塗層複合物組成分(例如填充劑)共同創造出新的、已經改變或重新配製之基體。此基體強度增強劑可包括硼化物陶瓷、碳化物陶瓷和氮化物陶瓷其中之一或其組合。在多個實施例中，碳化硅作為基體強度增強劑，其在高溫約400℃以上可分解成為氧化硅和二氧化碳(CO2)，而與氧化鋁和二氧化硅(Al2O3-SiO2-SiC)形成一新基體。該Al2O3-SiO2-SiC質陶瓷基體協助增強機械強度，亦即：塗層粒子間的粘接強度。當越多碳化硅出現於塗層中，就會產生越多Al2O3-SiO2-SiC質基體。本案發明人觀察到所產生的Al2O3-SiO2-SiC質基體可增加原基體的強度；然而，也發現到過多的Al2O3-SiO2-SiC質基體會造成基體瑕疵。在塗層複合物特定碳化硅含量中，該些基體瑕疵將會產生重要影響力且會降低機械強度，此可由塗層複合物收縮情況為證。此種收縮情況在塗層複合物附著於基材時，會造成塗層複合物破裂和分層。此外，亦發現到，當越多的碳化硅分解成為二氧化硅及越多二氧化碳從分解反應過程中產生時，就會有越多的二氧化碳試著由塗層複合物擴散出來。該二氧化碳擴散現象可由位於塗層複合物表面下之小氣泡或空隙為證。這些小氣泡和空隙也會降低塗層複合物的機械強度，進而造成塗層複合物使用壽命減短。
第四A圖和第四B圖為本發明實施例之塗層複合物模擬於一裂解爐中經過複數次清焦循環條件後(亦即：處於自室溫及保持1600℃高溫間歷經22次清焦循環達一小時)與一基材結合應用之橫斷面照片。第四A圖和第四B圖所揭露之塗層複合物與設置其下之基材未見分離之現象。第四C圖為市售之高發射率塗層複合物應用於一基材且歷經五次清焦循環後之橫斷面照片，其清焦循環條件與第四A圖及第四B圖所揭露樣本之清焦循環條件相同。第四C圖所揭露之樣本可見塗層與基材間具有破裂現象，其可作為塗層與基材間分層的證據。
除此之外或擇其一地，在本發明某些實施例中，基體強度增強劑包括二硼化鉿(HfB2)、碳化鉿(HfC)、氮化鉿(HfN)、二硼化鉭(TaB2)、碳化鉭(TaC)、氮化鉭(TaN)、二硼化鈦(TiB2)、碳化鈦(TiC)、氮化鈦(TiN)、二硼化鋯(ZrB2)、碳化鋯(ZrC)和氮化鋯(ZrN)其中之一或其組合。
如以上所述，本發明塗層複合物實施例可包括一或多種化學製品或物質以作為粘著劑或黏接劑。此種粘著劑可促進塗層複合物與基材間之粘結。此外，上述粘著劑藉由促進塗層分子間(例如：氧化鋁分子和氧化鋁分子間)之粘結，其可有效支撐塗層複合物，進而創造出塗層複合物本身的基體結構。在多個實施例中，該粘著劑可為或可包含一含有磷酸之水溶液。在多個取決於基材種類之實施例中，該粘結劑為或包括矽酸鈉(Na2SiO3)。另在某些實施例中，該粘結劑可協助或可有效支撐一Al2O3-SiO2-SiC質基體。
本發明高發射率塗層複合物實施例包含一乾混合物，該乾混合物係由重量百分比2.8%~75%之氧化鋁、重量百分比13.9%~27.8%之二氧化鈦(TiO2)、重量百分比8.3%~25.0%之碳化硅(SiC)、重量百分比4.2%~11.1%之三氧化二鉻(Cr2O3)及重量百分比5.6%之氧化硅(SiO2)所組成，而呈現溶液狀或泥漿狀之塗層複合物(即以一濕混合物形式表現)則包含重量百分比2%~54%之氧化鋁(Al2O3)、重量百分比10%~40%之二氧化鈦(TiO2)、重量百分比6%~18%之碳化硅(SiC)、重量百分比3%~8%之三氧化二鉻(Cr2O3)、重量百分比約4%之氧化硅(SiC)及含有重量百分比2%~8%磷酸(H3PO4)之水。
另，著色劑可加入塗層複合物以形成具有顏色的塗層複合物。著色劑包括但不限於鎘黃(Yellow Cadmium)、鎘橙(Orange Cadmium)、鎘紅(Red Cadmium)、鎘深橙(Deep Orange Cadmium)、鎘鋇黃(Orange Cadmium Lithopone)和鎘鋇紅(Red Cadmium Lithopone)。著色劑範圍或稀釋率可由著色劑製造商所提供之商品規格說明書得知。於耐熱應用領域中，可用以增強高溫強度之穩定劑亦可視使用者需求加入塗層複合物中。穩定劑包括但不限於鵬潤土(Bentonite)、高嶺土(Kaolin)、硅酸鎂鋁黏土(Magnesium Alumina Solica Clay)、經穩定化之氧化鋯(Zirconium Oxide)、板狀剛玉(Tabular Alumina)及其他球黏土穩定劑(ball clay stabilizers)。
【高發射率塗層複合物製程-自聚烯烴催化劑廢料提取或萃取二氧化鈦之過程】
第一圖係根據本發明實施例製備高發射率塗層、塗層系統或塗層複合物(以下統稱“塗層複合物”)而自含有聚烯烴催化劑之廢料來源、廢水或廢溶液中進行二氧化鈦提取或萃取過程之流程圖。本文所使用之廢料來源、廢水或廢溶液可互換使用且其使用過程包含但不限於聚合過程，例如：石蠟聚合而產生聚烯羥。廢料來源、廢水或廢溶液並未必須要進行任何處理，且該等廢料或廢水溶液來源則包含已用過之催化劑廢水、廢溶液或廢料來源，然其皆可再進行活化而再回收利用。
在第一步驟110中，至少一種材料來源、水流液或溶液可供提取或萃取二氧化鈦，而該至少一種材料來源、水流液或水溶液則含有二氧化鈦及/或一種以上以一種以上不同型態表現之鈦化合物或組合物。舉例言之，廢料、廢水或廢溶液就包括二氧化鈦及/或一種以上以一種以上不同型態表現之鈦化合物或組合物，而二氧化鈦可自該廢料、廢水或廢溶液予以提取或萃取。
根據本發明實施例，其揭露含有與聚乙烯聚合過程相關之催化劑廢料來源、廢水或廢溶液。該催化劑廢料來源、廢水或廢溶液則可包括或含有二氧化鈦。在本發明不同實施例中，該含有二氧化鈦之催化劑廢料來源、廢水或廢溶液可從齊格勒-納塔催化劑(Ziegler-Natta Catalysts)相關過程中獲得，例如：齊格勒-納塔催化劑之備置及使用相關過程。
在本發明特定實施例中，催化劑廢料來源可由其他烯烴之均聚或共聚作用相關過程所獲得，該烯烴包括聚丙烯(Polypropylene)、聚丁烯(Polybutene)、聚甲基戊烯(Polymethylpentene)、聚環烯烴(Polycycloolefins)、聚丁二烯(Polybutadiene)、聚異丙烯(Polyisopropene)、非晶態-聚α-烯烃(Amorphous Poly-Alpha-Olefins)及聚乙炔(Polyacetylene)。在本發明不同實施例中，一適當催化劑廢料來源、廢水或廢溶液可被額外地或二者擇一地由其他利用催化劑系統之過程中取得，而該等催化劑系統包括富含二氧化鈦來源及/或具有二氧化鈦之來源，可用以提取或萃取足夠且或大量豐富之二氧化鈦，且其涉及普遍簡易並/或具經濟效益之提取過程。
在本發明特殊實施例中，一種含有二氧化鈦之材料來源、水流液或溶液可由鈦鐵礦形式之礦石(Ilmenite-Type Ore；亦即：二氧化鈦礦石來源)。例如，含有二氧化鈦之材料來源、水流液或溶液可利用薄膜電滲析過程(例如：美國公告第4，107，264號專利所揭露之薄膜電滲析過程)或利用有機磷酸萃取過程(例如：美國公告第4，168，297號專利所揭露之用於移除雜質之有機磷酸萃取過程)，自鈦鐵礦形式之礦石取得。此外，或可選擇地，本發明特定實施例之第一過程110中，二氧化鈦之材料來源、水流液或溶液可經由二氧化鈦顏料製程取得，例如：美國公告第5，094，834號專利所揭露之二氧化鈦顏料製程。
在第二步驟120中，一已知數量或濃度之鹼性溶液或材料被引入或加入至目前探討之二氧化鈦來源(例如：含廢料及/或二氧化鈦礦石來源之催化劑)，據以調整催化劑廢料來源之pH值。在本發明具代表性之實施例中，該鹼性溶液可包括但不限於氫氧化鈉(NaOH)和氫氧化銨(NH4OH)。例如，加入氫氧化鈉可將催化劑廢料來源、廢水或廢溶液的pH值由1.0調整到9.0，或由2.0調整到8.0，或由2.0調整到7.0。較佳地，一種以上用以調整催化劑廢料來源、廢水或廢溶液pH值之其他鹼性溶液不會與二氧化鈦發生作用。
第三步驟130涉及由目前探討之該pH值受調整之二氧化鈦來源(例如：含有催化劑的廢料和/或礦石為基底)加以沉澱或分離出二氧化鈦。在多個實施例中，經處理之二氧化鈦來源可使二氧化鈦沉澱、協助或有效促使二氧化鈦沉澱。促使二氧化鈦沉澱至完全分離所需之時間可依欲達成分離程度之需求予以調整或選擇，例如：二氧化鈦來源可允許進行沉澱約10小時、12小時、15小時或更長之時間。
在第四步驟140中，沉澱的二氧化鈦被回收與廣泛地清洗以移除雜質，例如：移除鹽類【例如：氯化鈉(NaCl)】。在本案幾個實施例中，被收集到的沉澱狀二氧化鈦被以去離子水加以清洗可，例如：清洗3~6次或更多次數。清洗過後，沉澱狀二氧化鈦在具有氧氣的狀況下進行熱處理，以將二氧化鈦熱分解成金紅石及/或移除易揮發的部分。該熱處理過程可於900℃~1100℃之高溫下完成。熱處理之溫度可加以調整且具代表性的溫度可低於二氧化鈦熔點，該熔點約為1600±10℃。一鍛燒或熱處理過程之時間約可為4小時、5小時或更長時間(例如，約7小時或更多小時)。
在第五步驟150中，一旦完成鍛燒或熱處理過程所得之二氧化鈦被收集。所收集到的二氧化鈦被冷卻，然後被研磨至平均粒徑小於約65網目(Mesh)。本領域具有通常知識者將可理解，二氧化鈦可被輕易地研磨至其他平均粒徑或，或研磨至比65網目較大或較小之美國標準篩制或泰勒標準篩制等同之粒徑。
【高發射率塗層複合物製造-組合物】
第二圖為依據本發明實施例製備或製造高發射率塗層複合物過程之流程圖。
第二圖所述之實施例中，高發射率塗層複合物製備或製造過程係採不連續方式進行。本發明製備高發射塗層複合物製備過程亦可被理解為不限於採用不連續方式和連續方式進行。
在第一步驟210中，揭露有一攪拌容器或一攪拌槽。該攪拌容器之結構被設計成為便於混合及分散粒子或其內容物。本領域已知有多種攪拌容器。一般來說，該攪拌容器至少需配設有葉輪、攪拌器及/或檔板，更進一步地可選擇性配設有旋轉葉片。
在第二步驟220中，製備一發射率塗層複合物的陶瓷前驅體、發射助劑或發射增強劑和基體強度增強劑之預備用量被加入該攪拌容器中。該陶瓷前驅體包括一填充劑，該填充劑係選自由氧化鋁(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、氧化鎂(MgO)、氧化鈣(CaO)和氧化硼(B2O3)所構成群組之一。一範例性之發射助劑或發射增強劑包括二氧化鈦，且在某些實施例中另一發射助劑可選自碳化硅(SiC)、三氧化二鉻(Cr2O3)、二氧化硅(SiO2)、氧化鐵(Fe2O3)、硼化硅(B4Si)、碳化硼(B4C)、四硼酸硅(SiB4)、二硅化鉬(MoSi2)、硅化鎢(WSi2)和硼化鋯(HfB2)所構成群組之一。基體增強劑可包括碳化硅(SiC)、硼化鉿(HfB2)、碳化鉿(HfC)、氮化鉿(HfN)、硼化鉭(TaB2)、碳化鉭(TaC)、氮化鉭(TaN)、二硼化鈦(TiB2)、碳化鈦(TiC)、氮化鈦(TiN)、硼化鋯(ZrB2)、碳化鋯(ZrC)和氮化鋯(ZrN)。在多個實施例中，陶瓷前驅體、發射助劑或發射增強劑和基體強度增強劑可選擇一特定或預定之平均粒徑大小，以確保均勻混合。例如，陶瓷前驅體、發射助劑或發射增強劑和基體強度增強劑具有約65網目、約200網目或約325網目之粒徑大小。
在第三步驟230中，塗層複合物組成分於一攪拌容器中依據一組混合參數被攪拌或混合，用以製造出一均勻混合物，該混合物實質並未含有粒徑大於250μm之殘餘物。
第四步驟240涉及添加至少一種粘著劑至該攪拌容器中。如先前所述，一粘著劑用以支持一塗層複合物基體並有效增進該塗層複合物與應用該塗層複合物之一基材或表面間之粘著力。因此，粘著劑的選擇依據應用該塗層複合物之基材種類。在多個實施例中，當該基材係至少選自二氧化矽絕緣磚(Silica Insulating Brick)、硅酸鹽纖維(Ceramic Fiber)、陶瓷模塊(Ceremic Module)、耐火磚(Refractory Brick)、耐火可塑料(Plastic Refractory)、耐火澆注料(Castable Refractory)、光纖(Fiberlite)、磁磚(Ceramic Tiles)、一纖維板數組(Array of Fiber Board)和耐火泥漿(Refractory Mortar)其中之一時，一含有磷酸(H3PO4)之水溶液可被用作粘著劑。磷酸之濃度範圍可加以選擇，例如：其濃度體積比範圍可為10%、15%或20%。在幾個實施例中，當該基材係金屬時，矽酸鈉(Na2SiO3)可適當作為粘著劑。
在第五步驟250中，將該粘著劑加入該攪拌容器後，所形成之混合物包括陶瓷前驅體和粘著劑，且其會被攪拌至粘著劑均勻分散之程度，此可由該混合物未含粒徑大於250μm之殘餘物為證。
在第六步驟260中，塗層複合物係由該攪拌容器收集得到。該塗層複合物可被移置於一提桶或個別容器，而該提桶或個別容器具有存放、容置或容納該塗層複合物之預定容量。
【塗層複合物應用於基材之過程】
第三圖為依據本發明實施例應用一塗層複合物於一基材之過程流程圖。
在第一步驟310中，先準備一基材。該基材係至少選自二氧化矽絕緣磚(Silica Insulating Brick)、硅酸鹽纖維(Ceramic Fiber)、陶瓷模塊(Ceremic Module)、耐火磚(Refractory Brick)、耐火可塑料(Plastic Refractory)、耐火澆注料(Castable Refractory)、光纖(Fiberlite)、磁磚(Ceramic Tiles)、纖維板數組(Array of Fiber Board)、耐火泥漿(Refractory Mortar)及金屬其中之一。該基材可為一內襯、結構及/或一熔爐(例如：裂解爐)、一火焰加熱器、預熱器、裂化爐、其他本領域相關之耐火設備、陶瓷汽車零件、耐火航太零件或一船舶配件之一部份，前述基材範例係可於高溫下使用。
在第二步驟320中，一基材被準備用於塗佈。在特殊實施例中，該基材在進行塗佈之前會經過固化、烘烤或清潔。例如，該基材會被持續加熱至一設定溫度以移除其水分和化學物質，而完成固化。在某些實施例中，該基材可使用吸塵器加以清潔以移除可能會對該基材與該塗層複合物間粘著產生不利影響之灰塵或顆粒。
在第三步驟330中，其係根據本發明實施先準備一塗層複合物。該塗層複合物可經由與本文所述方式相同或相似之方法加以製備，且可為泥漿狀。使用之前，因為在儲存中該塗層複合物之粒子或沉積物可能有沉澱之現象，若有需要，該塗層複合物可被攪拌以確保粒子完全分散。在於一施工作業以應用一塗層複合物於一基材前，一攜帶式電動攪拌器被用於攪拌該塗層複合物。可理解的是其他種類之混合器或攪拌器也可以被使用。
在一第四處理部340，該塗層複合物被以一可控制之方法應用於一基材的表面。該塗層複合物可被相關領域具有一般知識者用已知的方法(例如表面塗層方法)應用於一基材的表面。作為範例的方法包括應用刷子、刀或是噴霧器。
在一第五處理部350，已被塗佈之基材進行一乾燥過程。例如，基材上的塗層允許可乾燥1至3天或是更久的時間。
接下來代表例一至三說明效應、功能及/或本發明所提及之塗層複合物的特性。此可被該領域具有一般知識者所了解且本發明揭露之範圍不限定於以下代表例。
【實驗案例一：二氧化鈦含量對塗層複合物發射率之變化效應】
此例說明二氧化鈦含量對塗層複合物發射率之效應。一般來說，發射率隨著二氧化鈦含量增加而增加，且因二氧化鈦含量增加造成該發射率增加之現象在400℃~1000℃之溫度範圍中較為顯著，而在1100℃~1200℃之溫度範圍中較為不顯著，而在溫度1300℃時為最不明顯。此顯示當發被確認發射率之溫度增加時，對增加二氧化鈦含量之發射率造成之衝擊影響隨之減少。
依據本發明第二圖之步驟，其主要針對當二氧化鈦作為發射助劑或發射率增強劑用以製備塗層複合物時，實驗研究二氧化鈦含量對塗層複合物發射率所產生之效應。先備製五種發射率塗層複合物(A)、(B)、(C)、(D)和(E)。之後，將該五種發射率塗層複合物噴灑於具有清楚尺寸大小的絕緣磚樣品上。噴灑塗佈高發射塗層複合物之方式是利用市售之噴槍。為達到平滑與良好之覆蓋性，塗層複合物之堆積密度控制為1.50~1.70kg/L並使用噴嘴口直徑1-2 mm及噴射壓力為4-5 bar之噴嘴。噴嘴與塗佈面之距離保持約50cm。使用尺寸為20x20x2.5cm之絕緣磚且塗佈率約為1.8kg/m2。完成塗佈之基材在高溫熔爐內於800℃下加熱5小時，以固化基材上之塗佈物，然後，將該塗佈物冷卻至環境溫度。具冷卻後塗佈物之基材被用以測試判斷其發射率。
發射率之測定係使用一標準高溫計。每一基材樣品被加熱至該指定溫度，測定該基材溫度，且該發射率被加以調整，以迫使該高溫計顯示出正確溫度。測定每一種塗層複合物(A)-(E)在400℃~1300℃溫度範圍中之發射率。本領域具通常知識者亦了解其他方法或技術可二擇一地使用於每一樣品發射率之測定，只要每一樣品皆使用相同技術即可。
製備塗層複合物(A)-(E)：
每一塗層複合物(A)-(E)利用一預定量之陶瓷前驅體和一發射助劑加以製備。所使用之陶瓷前驅體包括氧化鋁、碳化硅、三氧化二鉻和二氧化硅。二氧化鈦作為發射助劑。除本文另有說明外，陶瓷前驅體和二氧化鈦係源於商業市場上可購得之來源。用以製備每一塗層複合物(A)-(E)之陶瓷前驅體具有小於約325網目之平均粒徑。
在濕混合物基礎下，每一種塗層複合物(A)-(E)內之二氧化鈦重量百分比界於10%~40%間，而其中所含之碳化硅、三氧化二鉻和二氧化硅保持定值。此外，氧化鋁的重量百分比則相對於二氧化鈦重量百分比的增加，以界於2%~42%之重量百分比減少，用以評估當填充劑量被減少而二氧化鈦量增加時，二氧化鈦含量對塗層複合物發射率的效應。
每一種塗層複合物(A)-(E)內之陶瓷前驅體含量如下：
塗層複合物(A)：其包括重量百分比約42%之氧化鋁、重量百分比約0%之二氧化鈦、重量百分比約18%之碳化硅、重量百分比約8%之三氧化二鉻和重量百分比約4%之二氧化硅。
塗層複合物(B)：其包括重量百分比約32%之氧化鋁、重量百分比約10%之二氧化鈦、重量百分比約18%之碳化硅、重量百分比約8%之三氧化二鉻和重量百分比約4%之二氧化硅。
塗層複合物(C)：其包括重量百分比約22%之氧化鋁、重量百分比約20%之二氧化鈦、重量百分比約18%之碳化硅、重量百分比約8%之三氧化二鉻和重量百分比約4%之二氧化硅。
塗層複合物(D)：其包括重量百分比約12%之氧化鋁、重量百分比約30%之二氧化鈦、重量百分比約18%之碳化硅、重量百分比約8%之三氧化二鉻和重量百分比約4%之二氧化硅。
塗層複合物(E)：其包括重量百分比約2%之氧化鋁、重量百分比約40%之二氧化鈦、重量百分比約18%之碳化硅、重量百分比約8%之三氧化二鉻和重量百分比約4%之二氧化硅。
上述預定量之陶瓷前驅體和發射助劑引入一攪拌槽中，然後加以攪拌以達成均勻混合之狀態，該均勻混合之狀態可以該混合物未含粒徑大於250μms之殘餘物。攪拌後，加入一含有體積比約17%之磷酸之水溶液於該攪拌槽中以作為粘著劑。尤其特別地，重量百分比約28%之該含有約17%體積比磷酸之水溶液被加入該已攪拌之混合物中，以構成重量百分比100%之混合物。最終完成之混合物再被攪拌數分鐘並由此完成取得該塗層複合物。
利用上述技術將該塗層複合物應用於該基材。
實驗結果
如表1所述，隨著塗層複合物(A)-(E)內二氧化鈦含量的增加，發射率相對增加，此發射率的增加在約400℃~1000℃溫度範圍中特別顯著。更特別地，相較於缺乏二氧化鈦時發射率為0.93-0.96之情況，二氧化鈦重量百分比為約20%或更高百分比之狀況下，會造成於溫度約1000℃時的發射率為0.98-0.99。一般來說，相對於未含二氧化鈦之塗層複合物(A)而言，所含二氧化鈦重量百分比為約20%或更高百分比時，視不同溫度，會誘使發射率增加1%-6%，其被觀察到在每一溫度下增加二氧化鈦將造成發射率增加或至少未減少。
值得注意的是塗層複合物(C)、(D)和(E)在不同溫度下會產生最高發射率。此塗層複合物包括重量百分比20%或更高百分比之二氧化鈦及少於重量百分比約22%之氧化鋁。更值得注意的是，在400℃~1000℃之溫度範圍中，重量百分比至少約10%之二氧化鈦會使發射率如預期般地增加，亦即：分別為0.03和0.01發射率單位。
本領域中具通常知識者了解上述所附塗層複合物組成分之乾混合物重量百分比可經由下述方式被算得，例如：考量到重量百分比約28%之含磷酸水溶液加入攪拌槽或容器之條件，而使乾重量百分比總和72%相關之特定濕重量百分比符合標準。
【實驗案例二：二氧化鈦來源對塗層複合物發射率之效應】
此例顯示由催化劑廢水所提取之二氧化鈦可提供與二氧化鈦來自非廢料商業來源之塗層複合物相同之發射率。
實驗係藉由比較作為發射助劑或發射率增強劑之二氧化鈦來源對塗層複合物發射率之效應而進行，該塗層複合物係依據本發明第二圖的第二步驟220所備製。四種發射率塗層複合物(A)、(B)、(C)和(D)先進行製備。完成製備後，該塗層複合物同樣採用與實驗案例一相同之基材和技術而加以應用。隨後，測定每一塗層複合物(A)-(D)在400℃~1300℃之溫度範圍中之發射率。
製備塗層複合物(A)-(D)
每一種塗層複合物(A)-(D)利用一預定量之陶瓷前驅體和一發射助劑加以製備。陶瓷前驅體包括氧化鋁、碳化硅、三氧化二鉻和二氧化硅。二氧化鈦作為發射助劑。氧化鋁、碳化硅、三氧化二鉻和二氧化硅取自與實驗案例一相同商業來源所提供之相同材料。二氧化鈦取自於與實驗案例一相同商業來源或來自與本發明第一圖所述步驟相關之一聚烯烴催化劑之廢料來源、廢水或廢溶液。此例中由一聚烯烴催化劑廢料來源進行提取二氧化鈦之詳細過程如以下所述。用以製備每一塗層複合物(A)-(D)之陶瓷前驅體和發射助劑具有小於約325網目之平均粒徑。
在濕混合物基礎下，二氧化鈦於最終塗層複合物(A)或(B)內之重量百分比為約10%，而二氧化鈦於最終塗層複合物(C)或(D)內之重量百分比為約20%。在塗層複合物(A)或(B)內之氧化鋁重量百分比維持約32%。在塗層複合物(C)或(D)內之氧化鋁重量百分比維持約22%。塗層複合物(A)-(D)內之碳化硅、三氧化二鉻和二氧化硅保持定值。每一塗層複合物(A)-(D)內之陶瓷前驅體含量與二氧化鈦來源如下所示：
塗層複合物(A)：其包括重量百分比約10%二氧化鈦、重量百分比約32%之氧化鋁、重量百分比約18%之碳化硅、重量百分比約8%之三氧化二鉻和重量百分比約4%之二氧化硅，二氧化鈦取自於商業來源。
塗層複合物(B)：其包括約重量百分比約10%之二氧化鈦、重量百分比約32%之氧化鋁、重量百分比約18%之碳化硅、重量百分比約8%之三氧化二鉻和重量百分比約4%之二氧化硅，二氧化鈦取自聚烯烴催化劑廢水之提取過程。
塗層複合物(C)：其包括重量百分比約20%之二氧化鈦、重量百分比約22%之氧化鋁、重量百分比約18%之碳化硅、重量百分比約8%之三氧化二鉻和重量百分比約4%之二氧化硅，二氧化鈦取自於商業來源。
塗層複合物(D)：其包括重量百分比約20%之二氧化鈦、重量百分比約22%之氧化鋁、重量百分比約18%之碳化硅、重量百分比約8%之三氧化二鉻和重量百分比約4%之二氧化硅，二氧化鈦取自聚烯烴催化劑廢水之提取過程。
由聚烯烴催化劑廢水提取二氧化鈦之過程：
實驗案例二中以含有聚烯烴催化劑之廢水作為二氧化鈦之來源，而含有聚烯烴催化劑之廢水取自聚乙烯生產過程。
含有聚乙烯催化劑之廢水或流出物(以下簡稱「聚乙烯催化劑廢料」)係由聚乙烯製程中收集。加入氫氧化鈉(NaOH)溶液於聚乙烯催化劑廢料中，將聚乙烯催化劑廢料之pH值由2.0調整至7.0。一旦pH值完成調整，二氧化鈦和氫氧化鋁(Al(OH)2)會沉澱且該混合物可整夜進行沉澱作用。含二氧化鈦之沉澱物再利用去離子水清洗4~5次，以移除如氯化鈉(NaCl)之鹽類。隨後，將完成清洗之二氧化鈦整夜在500℃之高溫下進行乾燥且在約1000℃之高溫下鍛燒約五小時，以移除揮發物並確保二氧化鈦為金紅石形式。所得之二氧化鈦再被冷卻並研磨至平均粒徑小於約65網目。
陶瓷前驅體和二氧化鈦再加入一攪拌槽並進行攪拌。攪拌後，一含有體積比約為17%之磷酸之水溶液被引入該攪拌槽中以作為粘著劑。更精確地說，重量百分比約28%之該含有約17%體積比磷酸之水溶液被加入該已攪拌之陶瓷前驅體及二氧化鈦，以構成重量百分比100%之混合物。最終完成之混合物再被攪拌數分鐘並由此完成取得該塗層複合物。
該混合物被應用於一基材，該基材與上述實驗案例一所述基材相同且採用相同技術。
實驗結果
本實驗案例之塗層複合物(A)~(D)樣品發射率係利用如上述實驗案例一中所述相同方式而測定。每一塗層複合物(A)~(D)之發射率如下表2所示。結果顯示，與塗層複合物(A)相比較，其使用相同重量百分比10%之二氧化鈦和陶瓷前驅體之塗層複合物(B)在1000℃-1300℃之溫度範圍內所產生之發射率為相同或實質相同，且其發射率在約1100℃及約1200℃兩高溫時與塗層複合物(A)之發射率幾乎相同與或約略相同。此外，實驗結果也證明，與塗層複合物(C)相比較，一具有相同重量百分比20%之二氧化鈦和相同含量之陶瓷前驅體之塗層複合物(D)在溫度約1100℃時的發射數值與塗層複合物(C)相同，而於溫度約1000℃、1200℃和1300℃時之發射數值則與塗層複合物(C)幾乎或約略相同。這些結果指出本發明所揭露之利用含有聚乙烯催化劑之廢料來源製備二氧化鈦，該二氧化鈦功能作為發射助劑或發射率增強劑，具有相同、實質相同、約略相同或相當之發射率數值，其取決於與其相比較之來自於非廢料商業來源使用二氧化鈦之塗層複合物之發射率測定溫度。
本領域中具通常知識者了解上述所附塗層複合物組成分之乾混合物重量百分比可經由下述方式被算得，例如：考量到重量百分比約28%之含磷酸水溶液加入攪拌槽或容器之條件，而使乾重百分比總和72%相關之特定濕重百分比符合標準。
【實驗案例三：高發射塗層複合物表面附著測試】
本實驗係針對本發明高發射塗層複合物與其應用之基財間之粘著力進行評估。在本例中，先備製如下述之二種發射塗層複合物。
製備塗層複合物(A)和(B)：
塗層複合物(A)和(B)係利用一預定量之陶瓷前驅體加以製備。陶瓷前驅體包括氧化鋁、碳化硅、三氧化二鉻和二氧化硅。二氧化鈦作為發射助劑。氧化鋁、碳化硅、三氧化二鉻和二氧化硅取自商業來源，且具有小於約425網目之平均粒徑。二氧化鈦則取自於如實驗案例二所述之回收使用之聚烯烴催化劑，且具有小於約65網目之平均粒徑。塗層複合物(A)-(B)內之陶瓷前驅體含量如下所示：
塗層複合物(A)：其包括約重量百分比約32%之氧化鋁、重量百分比約10%之二氧化鈦、重量百分比約18%之碳化硅、重量百分比約8%之三氧化二鉻和重量百分比約4%之二氧化硅。
塗層複合物(B)：其包括重量百分比約22%之氧化鋁、重量百分比約20%之二氧化鈦、重量百分比約18%之碳化硅、重量百分比約8%之三氧化二鉻和重量百分比約4%之二氧化硅，以重量百分比表示。
陶瓷前驅體和二氧化鈦再加入一攪拌槽並進行攪拌。攪拌後，一含有體積比約為17%之磷酸之水溶液被引入該攪拌槽中以作為粘著劑。更精確地說，重量百分比約28%之該含有約17%體積比磷酸之水溶液被加入該已攪拌之陶瓷前驅體，以構成重量百分比100%之混合物。最終完成之混合物再被25rpm之轉速進行攪拌數分鐘並由此完成取得該塗層複合物。
在本例中，二氧化矽絕緣磚被作為基材。應用該塗層複合物之前，該基材可使用吸塵器加以清潔。該塗層複合物經由可控制之方法使用一噴嘴口徑為2.5mm之噴槍加以噴灑至該基材上。較特別的是，該噴槍的噴射壓力為5-6bar，且所應用之塗佈量約1-1.6kg/m2，黏著試驗之前，該受塗佈之基材於約800℃之高溫下加熱約5小時，然後，該加熱之基材被冷卻至一環境溫度。
黏著試驗被設計用以模擬發生於石油腦裂解爐中的清焦循環。在石油腦裂解爐操作中，該石油腦裂解爐被加熱至一約為1100℃之操作溫度，一年使用期間通常有8次清焦循環。在一清焦循環中，加熱至約1100℃操作溫度之石油腦裂解爐被冷卻至一環境溫度。冷卻至一環境溫度之後，該石油腦裂解爐再次被加熱至一操作溫度，而開始第二次循環。因此，為分辨一高發射率塗層複合物在至少一年使用期之清焦循環狀態，黏著實驗藉由加熱該受塗佈之基材至約1600℃之操作溫度(此溫度約高於石油腦裂解爐實際操作溫度之45%)達約5小時，之後，該受加熱之基材被冷卻至一環境溫度，以模擬一清焦循環。此模擬化清焦循環會被重複8次。在完成一次清焦循環後，發現到基材上的塗層出現收縮與開裂現象。光學顯微鏡、掃描式電子顯微鏡及/或其他觀察技術皆可用來評估塗層複合物表面及其對基材之界面粘著之現象。在本例中，加熱和冷卻的過程後進行光學觀察、檢查和塗層與基材之測量以評估在重複8次清焦循環後，塗層複合物對基材之界面粘著狀況。應用該塗層複合物(A)和(B)之絕緣磚之橫斷面照片如本第四A圖及第四B圖所示。
依據ASTM標準項目C1624-05，將塗層複合物(A)和(B)進行兩項黏著試驗以評估塗層複合物與基材間之粘著品質。第一個試驗是拉拔試驗，其利用一附著於塗層之端子。在拉拔試驗，以遠離該端子粘著表面的方向對該端子施力。黏著試驗使用之設備可舉例為PosiTest Pull Off Adhesion Tester(取自DeFelsko Corporation of Ogdendburg，New York)。第二個試驗是划痕試驗，其係根據ASTM標準項目C1624-05用以評估機械故障模式。
實驗結果
光學觀察、檢查和塗層與基材之測量觀察到兩種塗層複合物(A)和(B)對二氧化矽絕緣磚基材展現良好粘接。在塗層厚度為200μm狀況下，最大負重之300psi無法將基材拉開於該塗層。划痕試驗中一200μm塗層厚度展現出粘著強度為38N。此外兩種塗層複合物(A)和(B)可在加熱和冷卻之8次清焦循環中抵抗熱震。
請參閱第四C圖，其係自市面購得含有濕重比約23%之碳化硅之高發射塗層複合物光學像，該複合物為SZET販售標示有QZ品牌之產品。基材和塗層間開裂之現象可作為該市售高發射率塗層複合物與其基材分層之證據。此高發射率塗層複合物未像本發明所揭露之實施例具有相同程度之基質粘接、熱阻與機械性能，該受塗佈之高發射率塗層複合物表面上所產生之分層現象變得明顯。第五A圖~第五C圖為一石油腦裂解爐內壁塗有市售高發射率塗層複合物於1200℃溫度下操作三年後之照片，塗層複合物如圖所述，第五A圖~第五C圖在操作的首三個月展現令人滿意之表現，並觀察到該期間可節省3%-4%之能源；然而，首三個月之後，其表現顯得相當不佳，此可由能源節省程度下降約0.5%為證。此外，使用三個月後，塗層表面和底層基材間可觀察到分層，如此操作三年後，第五A圖~第五C圖所示之塗層含有乾重比約22%之碳化硅含量，基於此測得之含量，預估原應用於該高溫爐壁面之塗層複合物碳化硅含量乾重比約30%-40%。第五A圖~第五C圖所示，該塗層由於市售之高發射率塗層複合物不良粘著性和熱性能之因素，而開始由底層基材分層或已由底層基材分層。未受限於理論之情況下，第五A圖~第五C圖所示塗層之分層現象為高溫爐壁上塗層複合物表現不佳之證據，此點即為原塗層或碳化硅含量乾重比30%或其以上之結果。
結果顯示，含有碳化硅含量乾重比30%以下之塗層複合物(A)和(B)，其於石油腦裂解爐使用至少一年後之模擬狀況中，可促進與維持對二氧化矽絕緣磚基質良好的粘接並具有和維持良好的熱阻。不像第四C圖所示之市售高發射率塗層複合物，其塗層複合物(A)和(B)經過8次模擬清焦循環後未與其基材分層。此外，此實驗結果指出本發明塗層複合物所含二氧化鈦重量百分比係落於塗層複合物(A)和(B)兩者二氧化鈦重量百分比之範圍區間內，且相對於此範圍極值或碳化硅乾重比少於30%，其為增加或減少約5%-20%之差異重量百分比(例如：約10%-15%之重量比差異)，其可用以增加發射率與欲求得之基質粘著性能。進一步例舉之，本發明塗層複合物具有二氧化鈦濕混合物重量百分比至少8%~10%；或二氧化鈦濕混合物重量百分比少於22%~23%；或二氧化鈦濕混合物重量百分比介於10%~20%之間，及具有碳化硅含量乾重比低於30%，甚或低於約20%，該塗層複合物據此可增加發射率與欲求得之基材粘著性能。本發明具代表性之塗層複合物實施例中，由於二氧化鈦重量百分比在該些特殊塗層複合物中皆不同，一特定複合物組成分組之重量百分比(例如：氧化鋁的重量百分比)可據以調整，而其他複合物組成分之重量百分比則可保持定值。
本領域中具通常知識者了解上述所附塗層複合物組成分之乾混合物重量百分比可經由下述方式被算得，例如：考量到重量百分比約28%之含磷酸水溶液加入攪拌槽或容器之條件，而使乾重百分比總和72%相關之特定濕重百分比符合標準。
上述實驗案例一~三之實驗結果令人驚訝及/或意想不到。其實驗結果指出二氧化鈦在高發射率塗層複合物組成分中皆作為發射助劑，且自聚烯烴聚合過程相關之工業廢料來源、廢水提取，用以製造一具發射率增強特性(例如：由0.01至0.06發射率單位或更高之程度)之塗層複合物，其具粘著基材之性質並可在複數次熱循環及/或長時間使用時未見分層之現象。此外，於本發明特定實施例中，其塗層複合物具有增強發射率及基材黏著之性質，而不需要包含乾重比高於30%之碳化硅和乾重比20%~22%之二氧化鈦(例如：少於約20%之二氧化鈦)，但至少需含濕混合物重量百分比8%~10%之二氧化鈦，始能使塗層複合物具有適當發射率增強特性。相對地，本發明塗層複合物不需要包含乾重比高於30%之碳化硅和乾重比27%~30%之二氧化鈦(例如：少於27%-29%之二氧化鈦，或者，例如：少於28%之二氧化鈦)，但至少需包含乾混合物重量百分比約11%之二氧化鈦，始能使塗層複合物具有適當發射率增強特性。在本發明某些實施例中，塗層複合物可包含乾重比少於30%之碳化硅與濕混合物重量百分比8%~16%之二氧化鈦，或乾混合物重量比11%~22%之二氧化鈦。
本發明所揭露之代表性塗層複合物如下實驗案例四~六所述。本領域中具通常知識者可了解本發明所揭露之範圍，但本發明所揭露之範圍並不限於下述之組合物。
【實驗案例四】
一泥漿狀塗層複合物依據本發明揭露範圍加以製備。該塗層複合物包含濕重比約22%之氧化鋁(Al2O3)、濕重比約18%之碳化硅(SiC)、濕重比約8%之三氧化二鉻(Cr2O3)、濕重比約4%之二氧化硅(SiO2)、濕重比約20%之二氧化鈦(TiO2)及濕重比約28%之水溶液，該水溶液含體積比17%之磷酸。二氧化鈦係選自商業來源或源自如上述實驗案例二所述經處理之聚烯烴催化劑廢水、或該兩種來源之混合物。來自於商業來源的二氧化鈦較由廢料回收之二氧化鈦具有較高純度。例如，來自商業來源的二氧化鈦純度高於99%，然而，廢料來源之二氧化鈦之純度因氧化鋁【Al(OH)3】的出現，故為80%-90%，如前文所述，該氫氧化鋁可轉換成氧化鋁(Al2O3)。
該塗層複合物係利用第二圖所示之步驟220加以配製。
該塗層複合物密度為1.5~1.6kg/L，在溫度約1000℃時發射率高於0.97，在溫度約1200℃時發射率高於0.85(此發射率之測定係依據實驗案例一進行)，且於光學觀察下其展現對受塗佈基材之良好表面黏著力。塗層複合物直接利用噴槍噴灑於基材上。由於其發射率與黏著性能之增進，含有該塗層複合物塗佈表面之熔爐於此實驗案例中可使其氣體燃料消耗達到預期下降率，該下降率約為4%或是在每小時約30~32噸產量之熔爐中以100~200公斤氣體燃料量消耗。該氣體燃料消耗之計算是以一每小時可生產30~32噸石油腦原料且每小時約5噸正常燃料消耗量之裂解爐算得。本實驗案例之塗層複合物應用後，裂解爐氣體燃料消耗量(率)下降每小時100~200公斤或2%~4%。該氣體燃料之低消耗情況或節能狀況在10次清焦循環後仍保持不變。
【實驗案例五】
一乾混合物形式之塗層複合物依據本發明揭露範圍加以製備。該塗層複合物包含重量百分比30.5%之氧化鋁、重量百分比25.0%之碳化硅、重量百分比11.1%之三氧化二鉻和重量百分比5.6%之二氧化硅以及重量百分比27.8%之二氧化鈦。二氧化鈦是選自商業來源或源自如上述實驗案例二所述經處理之聚烯烴催化劑廢水、或該兩種來源之混合物。來自於商業來源的二氧化鈦較由廢料回收之二氧化鈦具有較高純度。例如，來自商業來源的二氧化鈦純度高於99%，然而，廢料來源之二氧化鈦之純度因氧化鋁【Al(OH)3】的出現，故為80%-90%，如前文所述，該氫氧化鋁可轉換成氧化鋁(Al2O3)。
該塗層複合物係利用第二圖步驟220加以備製，但步驟240在此被忽略。陶瓷前軀體，亦即：氧化鋁、碳化硅、三氧化二鉻和二氧化硅及來自於商業來源之具發射率增強特性之二氧化鈦皆具有小於約325網目之平均粒徑，而廢料來源之二氧化鈦以實驗案例二所述相同方法進行處理且具有小於約65網目之平均粒徑，乾混合物形式之塗層複合物被製備以便於運送和儲存。塗佈基材之前，該塗層複合物混合物與含有體積比17%之磷酸之水溶液藉由可控制之方式(此取決於攪拌器之形式)加以攪拌，以避免陶瓷前軀體的粉末或顆粒結塊或附著於攪拌容器內側。
完成製備之塗層複合物應用於形成熔爐內壁之絕緣磚。該熔爐在溫度約450℃之操作下，其原氣體燃料消耗為每小時1.25噸。在溫度約450℃之操作下，該塗層具有0.98發射率且其氣體燃料消耗率(量)為約4%或每小時50公斤。
【實驗案例六】
一泥漿狀的塗層複合物依據本揭露範圍加以製備。該塗層複合物包括重量百分比約2%之氧化鋁、重量百分比約18%之碳化硅、重量百分比約8%之三氧化二鉻和重量百分比約4%之二氧化硅以及重量百分比約40%之二氧化鈦和重量百分比約28%之水溶液，該水溶液含有體積比約17%之磷酸。二氧化鈦是選自於商業來源或源自如上述實驗案例二所述經處理之聚烯烴催化劑廢水、或該兩種來源之混合物。來自於商業來源的二氧化鈦較由廢料回收之二氧化鈦具有較高純度。例如，來自商業來源的二氧化鈦純度高於99%，然而，廢料來源之二氧化鈦之純度因氧化鋁【Al(OH)3】的出現，故為80%-90%，如前文所述，該氫氧化鋁可轉換成氧化鋁(Al2O3)。
該塗層複合物係利用第二圖步驟220加以備製：
該塗層複合物密度為1.5至1.6kg/L，在溫度約1000℃時發射率高於0.98，在溫度約1200℃時發射率高於0.86(發射率之測定係依據實驗案例一進行)，且於光學觀察下其展現對受塗佈基材之良好表面黏著力。塗層複合物係利用實驗案例一所述之噴槍直接噴灑於基材上。當該塗層複合物應用於一熔爐暴露之表面，其在爐內會產生至少20%熱耗損。此20%熱耗損係依據熔爐使用該塗層複合物之前及之後測定該熔爐外側表面溫度，與應用習知熱轉換原則，加以計算特定環境條件下(例如：室溫及風速)，因熔爐爐壁傳導及其爐壁面對流傳送所產生之熱耗損差異。
【實驗案例七】
為評估以表3所記載複合物高發射塗層對絕緣磚基材之粘著與凝聚特性，故對複合物1、2和3依據ASTM標準項目C1624-05(10)進行划痕試驗。一般來說，划痕試驗係指一錐角120°且半徑為200μm的Rockwell C鑽石瓜針或硬金屬尖端刮針，以固定速度劃過一欲測試之塗層-基材系統。當刮針劃過該塗層-基材系統時，其是以一定值或是以一固定速率逐行加載方式應用於該基材。對刮針逐行加載應用於基材上而言，關鍵負載(Lc)被定義為可辨識缺陷發生時之最小負載。
在划痕試驗中對塗層破壞之驅動力是為彈塑力壓痕應力、摩擦應力和殘餘內應力之結合。在較低負載區下，這些應力造成塗層結構性或拉力性開裂，而塗層仍然完全粘著於基材上。這些應力開始定義為第一關鍵負載。在較高負載區下，其他關鍵負載亦被定義且與塗層藉由剝落、彎曲或破裂之方式開始由基材剝離之開始一致。
在本例中，利用CSM Instruments SARevetest划痕試驗機(RST)對每一樣品進行三次划痕試驗。RST適用於測試硬塗層於軟基材上或軟塗層於硬基材上之粘著/凝聚強度試驗。一含有一錐角120°的硬質尖端物被用於此試驗中。試驗條件和參數列於表3。測試之後，每一樣品以噴粉噴霧加以清理，並測定刮針的起始接觸點與該塗層由基材分層發生位置間的距離。藉由所應用的力量及距離曲線，可測定出分層發生位置相對應之負載。每一樣品分層發生位置相對應之負載列於下述表4。
每一塗層複合物利用前述實驗案例一所述之技術加以製備。按實驗案例三所述內容，將該濕塗層複合物應用於一絕緣磚而製備每一樣品。划痕試驗前，該塗層於溫度1200℃下加熱達5小時。受加熱之塗層具有厚度200μm。
結果如表4所述，樣品複合物由基材分層處之負載範圍為21.4N~38.8N。此結果顯示樣品複合物對絕緣磚基材之粘著狀況。
塗層複合物配製、製備或選用之其他觀點
依據本發明揭露之某些實施例，本文探討之塗層複合物目標發射率程度或塗層複合物組或群組發射率增強之測定，可藉由參考或評估具體指定不同之二氧化鈦(例如：根據濕或乾混合物之重量百分比予以改變)相對於一種或多種其他塗層複合物(例如：三氧化鋁填充劑)之濃度資料而被預定或測定。此資料可以電子格式(例如：資料表或資料庫)或非電子格式進行儲存。此外，此資料可包含或具體指明改變二氧化鈦濃度(例如：關於填充劑之相對濃度值)之方式，可預期該方法足以影響塗層複合物於一預定時間內粘著於一種或多種基材之粘著狀況，例如在至少6個月、約一年或逾一年之顯著長期或長時間內所發生之粘著狀況。基於此資料，一具增強發射率及在一適當期間具有欲達成基材粘著特性之塗層複合物可受辨識、選用或輕易製備，而該複合物具有增強發射率係因加入適量之二氧化鈦濃度所產生之結果。
本發明上述特殊實施例係說明解決本文前述至少一個以上之問題。關於某些特定實施例之技術特徵、功能、過程、過程步驟、優點和替代方案皆已在該些實施例中說明，其他實施例也會展現該些優點，但本發明所有揭露之實施例並不一定須要展現此種優點，才算是符合本發明所揭露之範圍。本領域具通常知識者將能領悟到以上揭露之技術特徵、功能、過程、過程步驟、優點和替代方案可按需求結合使用於其他方法、過程、系統或應用領域上。上述揭露之技術特徵、功能、過程、過程步驟、優點和替代方案以及可由本領域具通常知識者於未來完成之各種目前無法預知或預期之替代方案、修改、變化或改良皆包含於下述之專利申請範圍中。
上述不同實施例可加以結合，以提供進一步不同實施例。本發明所記載或明列於美國專利申請資料表上之所有美國核准公告專利、美國專利公開案、美國專利申請案、國外核准公告專利、國外專利申請案及非專利文獻皆可於本文整體合併參閱。如有需要，可使用不同專利、申請案及公開案而進一步而提供新實施例，則可修改本發明所揭露之實施例。
可針對上述本文描述內容對實施例進行修改。一般來說，以下專利申請範圍之用字並非對本說明書或專利申請範圍所揭露之特定實施例加以限制解釋，應該解釋為包括所有可能等效實施例之技術特徵範圍。據此，本發明專利申請範圍不限於本發明所揭露之內容。
110．．．獲得催化劑廢料或催化劑廢水
120．．．以一鹼性溶液調整催化劑廢料pH值
130．．．由催化劑廢料沉澱二氧化鈦
140．．．熱分解或移除鹽類或其他雜質
150．．．收集製備的二氧化鈦
210．．．準備一攪拌容器
220．．．將預備用量的陶瓷前軀體及所製備的二氧化鈦加入攪拌容器中
230．．．混合/攪拌陶瓷前軀體及所製備的二氧化鈦
240．．．添加粘著劑(例如磷酸或磷酸鹽溶液)至攪拌容器中
250．．．攪拌攪拌容器之內容物以形成一製備之塗層複合物
260．．．收集製備的塗層複合物
310．．．準備一基材
320．．．準備基材用於塗佈
330．．．準備一塗層複合物
340．．．以一可控制之方法將塗層複合物應用於基材上
350．．．將基材進行乾燥並獲得該塗佈基材
在圖式中，相同識別符號可用於辨識類似元件。圖式中元件之尺寸與相對位置不一定要按尺寸繪出，舉例言之，圖式中所揭示之各種元件形狀及配置角度並未按圖式比例繪製，且其中某些元件被任意放大及定位，以增進圖式之易讀性。此外，元件的特定形狀之畫法非傳達任何關於特定元件實際形狀之訊息，其選用目的僅在於輕易識讀、辨別圖式。本發明實施例之圖說如以下所述；
第一圖：根據本發明實施例之高發射率塗層複合物製程，由聚烯烴催化劑之廢料提取或萃取二氧化鈦之流程圖
第二圖：根據本發明實施例製備或製造高發射率塗層複合物過程之流程圖
第三圖：本發明實施例一高發射率塗層複合物應用於一基材之流程圖
第四圖：四A-四C為高發射率塗層複合物於模擬清焦狀態後與一基材結合應用之橫斷面照片
第五圖：五A-五C為一高溫熔爐內壁面塗覆含有市售碳化硅之塗層複合物而於1000℃高溫操作後所得之照片
110．．．獲得催化劑廢料或催化劑廢水
120．．．以一鹼性溶液調整催化劑廢料pH值
130．．．由催化劑廢料沉澱二氧化鈦
140．．．熱分解或移除鹽類或其他雜質
150．．．收集製備的二氧化鈦
Claims (44)
- 一種高發射率塗層複合物包含：一含二氧化鈦之發射助劑組之乾混合物，其中該二氧化鈦佔該塗層複合物總重之重量百分比範圍係10%~28%；以及一基體強度增強劑組，該基體強度增強劑組係選自由硼化物陶瓷、碳化物陶瓷和氮化物陶瓷至少其中之一。
- 如請求項1所述之高發射率塗層複合物，其中，該塗層複合物係包含重量百分比11%~22%之二氧化鈦。
- 如請求項1所述之高發射率塗層複合物，其中，該塗層複合物係包含重量百分比至少10%之二氧化鈦，且在溫度範圍400℃~1300℃間具有一增強發射率數值。
- 如請求項1所述之高發射率塗層複合物，其中，該塗層複合物係包含重量百分比至少20%之二氧化鈦，且在溫度1000℃下，其發射率數值係為至少0.95。
- 如請求項1所述之高發射率塗層複合物，其中，該塗層複合物於溫度1000℃下之發射率數值係隨著該二氧化鈦佔該塗層複合物之比例增加而提高。
- 如請求項1所述之高發射率塗層複合物，其中，該含有二氧化鈦之該發射助劑至少包含一選自於由二氧化鈦(TiO2)、碳化硅(SiC)、三氧化二鉻(Cr2O3)、二氧化硅(SiO2)、氧化鐵(Fe2O3)、硼化硅(B4Si)、碳化硼(B4C)、四硼酸硅(SiB4)、二硅化鉬(MoSi2)、二硅化鎢(WSi2)和二硼化鋯(ZrB2)所構成之群組。
- 如請求項1所述之高發射率塗層複合物，其中，該基體強度增強劑至少包括一選自於由碳化硅(SiC)、二硼化鉿(HfB2)、碳化鉿(HfC)、氮化鉿(HfN)、二硼化鉭(TaB2)、碳化鉭(TaC)、氮化鉭(TaN)、二硼化鈦(TiB2)、碳化鈦(TiC)、氮化鈦(TiN)、二硼化鋯(ZrB2)、碳化鋯(ZrC)和氮化鋯(ZrN)所構成之群組。
- 如請求項7所述之高發射率塗層複合物，其進一步包含至少一填充劑，該填充劑係選自於由氧化鋁(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、氧化鎂(MgO)、氧化鈣(CaO)和氧化硼(B2O3)所構成之群組。
- 如請求項1所述之高發射率塗層複合物，其中，該塗層複合物進一步包含一溶液成分，且其二氧化鈦之濕重比係為10%~20%。
- 如請求項1所述之高發射率塗層複合物，其中，該二氧化鈦之濕重比係為8%~16%。
- 如請求項9所述之高發射率塗層複合物，其中，該溶液成分係包含一粘著劑。
- 如請求項11所述之高發射率塗層複合物，其中該粘著劑至少包含磷酸和/或矽酸鈉。
- 如請求項1所述之高發射率塗層複合物，其進一步包含一填充劑，該填充劑之重量百分比係為2%~60%，且選自於由氧化鋁(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、氧化鎂(MgO)、氧化鈣(CaO)和氧化硼(B2O3)所構成群組之一。
- 如請求項1所述之高發射率塗層複合物，其進一步包含乾重比8%~30%之碳化硅。
- 如請求項14所述之高發射率塗層複合物，其進一步包含乾重比8%~20%之碳化硅。
- 一種可供基材使用之高發射率塗層複合物之製程，該製程至少包含下列步驟：(1)提取二氧化鈦；(2)準備一含有該二氧化鈦之發射助劑組；(3)準備一基體強度增強劑組，其包含至少一選自由硼化物陶瓷(Ceramic Borides)、碳化物陶瓷(Ceramic Carbides)及氮化物陶瓷(Ceramic Nitrides)所構成之群組；(4)準備一填充劑組，其包含至少一選自於由氧化鋁(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)、氧化鎂(MgO)、氧化鈣(CaO)和氧化硼(B2O3)之群組；以及(5)將該發射助劑組、該基體強度增強劑組及該填充劑組予以結合，其中，該填充劑組之至少一填充劑佔該塗層複合物濕混合物之重量百分比為2%~60%。
- 如請求項16所述之製程，該二氧化鈦係提取自至少一工業廢料來源或礦石來源。
- 如請求項17所述之製程，該工業廢料來源包含一聚烯烴聚合過程廢料來源。
- 如請求項18所述之製程，該工業廢料來源包含一齊格勒-納塔(Ziegler-Natta)催化劑廢料來源。
- 如請求項17所述之製程，自該工業廢料來源提取二氧化鈦之方法包含下列步驟：(1)將該工業廢料來源之pH值調整至介於7~9之範圍；以及(2)將該二氧化鈦由經pH值調整之該工業廢料來源中沉澱出來。
- 如請求項20所述之製程，其中，該二氧化鈦自該工業廢料來源提取之方法進一步包含將沉澱之二氧化鈦經熱裂解處理之步驟。
- 如請求項16所述之製程，其中，該含有二氧化鈦之發射助劑組至少包含一選自於由二氧化鈦(TiO2)、碳化硅(SiC)、三氧化二鉻(Cr2O3)、二氧化硅(SiO2)、氧化鐵(Fe2O3)、硼化硅(B4Si)、碳化硼(B4C)、四硼酸硅(SiB4)、二硅化鉬(MoSi2)、二硅化鎢(WSi2)和二硼化鋯(ZrB2)所構成之群組。
- 如請求項16之製程，該基材強度增強劑組包括一選自於由碳化硅(SiC)、二硼化鉿(HfB2)、碳化鉿(HfC)、氮化鉿(HfN)、二硼化鉭(TaB2)、碳化鉭(TaC)、氮化鉭(TaN)、二硼化鋯(ZrB2)、碳化鋯(ZrC)和氮化鋯(ZrN)所構成之群組。
- 如請求項16所述之製程，該塗層複合物之乾混合物包含重量百分比10%~28%之二氧化鈦。
- 如請求項24所述之製程，該塗層複合物之乾混合物包含重量百分比10%~22%之二氧化鈦。
- 如請求項16所述之製程，該塗層複合物之濕混合物包含重量百分比10%~20%之二氧化鈦。
- 如請求項26所述之製程，該塗層複合物之濕混合物包含重量百分比8%~16%之二氧化鈦。
- 如請求項16所述之製程，其進一步包含下列步驟：藉由調整該塗層複合物內含之二氧化鈦重量百分比，而增加該塗層複合物之發射率數值。
- 如請求項28所述之製程，其中，該塗層複合物之二氧化鈦濕重比低於20%，且該塗層複合物於溫度1000℃下具有一發射率數值係至少0.95。
- 如請求項16所述之製程，其進一步包括下列步驟：(1)準備至少一粘著劑，該粘結劑係選自於由磷酸和矽酸鈉所構成之群組；以及(2)結合該至少一粘著劑、該發射助劑組、該基體強度增強劑組及該填充劑組，以形成該塗層複合物。
- 如請求項16所述之製程，其進一步包括：(1)準備一具有複數個表面之基材；以及(2)將該塗層複合物應用於該基材至少一表面上。
- 如請求項31所述之製程，該基材係一選自由二氧化矽絕緣磚(Silica Insulating Brick)、硅酸鹽纖維(Ceramic Fiber)、陶瓷模塊(Ceremic Module)、耐火磚(Refractory Brick)、耐火可塑料(Plastic Refractory)、耐火澆注料(Castable Refractory)、光纖(Fiberlite)、磁磚(Ceramic Tiles)、纖維板數組(Array of Fiber Board)、耐火泥漿(Refractory Mortar)及金屬所構成之群組。
- 如請求項32所述之製程，其中，該基材係包含一熔爐、一火焰加熱器、一陶瓷汽車零件、一耐火航天零件或一船舶配件之一部。
- 如請求項33所述之製程，其中，該熔爐係為一裂解爐。
- 如請求項16所述之製程，其中，該塗層複合物之濕混合物包含重量百分比2%~60%之該填充劑。
- 如請求項16所述之製程，其進一步包含乾重比8%~30%之碳化硅。
- 如請求項36所述之製程，其進一步包含乾重比8%~20%之碳化硅。
- 一種高發射率塗層複合物基材之修改方法，該方法至少包括下列步驟：(1)確認一目標發射率或一目標發射率修改形式；(2)針對該目標發射率或該目標發射率修改形式，決定一塗層複合物之二氧化鈦濃度；(3)決定一塗層複合物基材黏著性能組；(4)再針對該基材黏著性能組，決定一塗層複合物之碳化硅濃度；以及(5)最後完成一含有該二氧化鈦既定濃度及該碳化硅既定濃度之高發射率塗層複合物。
- 如請求項38所述之方法，其中，完成含有該二氧化鈦既定濃度之高發射率塗層複合物之步驟進一步包括下列步驟：將二氧化鈦由至少一工業廢料來源或礦石來源中進行提取。
- 如請求項39所述之方法，其中，該工業廢料來源包含一聚烯烴聚合過程廢料源。
- 如請求項40所述之方法，其中，該聚烯烴聚合過程廢料源進一步包含一齊格勒-納塔(Ziegler-Natta)催化劑廢料源。
- 如請求項41所述之方法，其中，該將二氧化鈦由工業廢料來源提取之步驟至少包括下列步驟：(1)調整該工業廢料來源pH值，已使該pH值介於7~9之範圍；以及(2)將二氧化鈦由該pH值受調整之工業廢料來源中沉澱出來。
- 如請求項38所述之方法，其中，該決定一塗層複合物碳化硅濃度之步驟進一步包括下列步驟：將塗層複合物內含之碳化硅濃度選定為乾重比8%~30%。
- 如請求項43所述之方法，其中，該碳化硅濃度之乾重比係為8%~20%。
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