CN107639920A

CN107639920A - 一种低导热系数复合干法热压真空绝热板芯材及其制备方法

Info

Publication number: CN107639920A
Application number: CN201710853270.0A
Authority: CN
Inventors: 翟福强; 秦大江; 商月红; 张南夷
Original assignee: XUANHAN ZHENGYUAN MICRO GLASS FIBER Co Ltd
Current assignee: XUANHAN ZHENGYUAN MICRO GLASS FIBER Co Ltd
Priority date: 2017-09-20
Filing date: 2017-09-20
Publication date: 2018-01-30

Abstract

本发明涉及一种低导热系数复合干法热压真空绝热板芯材及其制备方法，属于玻璃纤维技术领域，所述芯材按质量百分比计，由70～80wt％超细玻璃纤维干法卷棉和20～30wt％湿法真空绝热板芯材热压而成，该芯材实现了超细玻璃纤维干法卷棉和湿法真空绝热板芯材的无缝结合，其导热系数被进一步降低，表面平整度更高。所述方法包括成纤、集棉、打卷、铺棉、热压和分切，将现有技术中超细玻璃纤维生产与热压分开，使两者可以单独进行，解决了现有技术中热压和超细玻璃纤维生产线双方速度匹配问题，使不同性能超细玻璃纤维的生产工序可以与该热压工序配合进行，同时，该方法中热压方式为连续热压，不需要停留保压时间，实现了连续化生产，有效提高生产效率和降低生产成本。

Description

一种低导热系数复合干法热压真空绝热板芯材及其制备方法

技术领域

本发明属于玻璃纤维技术领域，具体涉及一种低导热系数复合干法热压真空绝热板芯材及其制备方法。

背景技术

真空绝热板作为一种新型保温隔热材料，具有优异的保温性能。真空绝热板是由芯材、膜材料和干燥吸气辅材三大部分组成，芯材作为真空材料的骨架材料和维持真空必备条件，起着非常重要的角色。芯材内部的气孔孔径越小，气体的对流及传导就越少，因此真空绝热芯材采用轻质多孔材料进行隔热。通常真空绝热板芯材都是以湿法工艺成型制备，但整个湿法工艺过程复杂，生产成本高。公开号为CN104370450A公开了一种超层结构超细离心玻璃纤维干法芯材制备方法，该方法虽然采用干法制备真空绝热板芯材，但是该方法将离心棉生产线直接与热压设备相连，并采用分批次静态热压的成型方法，而这种方法在实际生产中存在生产线速度匹配问题，导致无法实际操作，并且分批次静态热压需要长时间的保压时间，造成生产效率低，产量低，生产成本高。因此，如何制备出能够连续热压成型的低导热系数复合干法热压芯材是制备高效真空绝热板芯材亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于：(1)提供一种低导热系数复合干法热压真空绝热板芯材；(2)提供一种低导热系数复合干法热压真空绝热板芯材的制备方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种低导热系数复合干法热压真空绝热板芯材，按质量百分比计，所述真空绝热板芯材由70～80wt％超细玻璃纤维干法卷棉和20～30wt％湿法真空绝热板芯材热压而成。

进一步，所述超细玻璃纤维干法卷棉中的超细玻璃纤维的直径93％正态分布在2.5～6μm，长度92％正态分布在25～50mm。

进一步，按质量百分比计，所述超细玻璃纤维干法卷棉包含以下成分：SiO₂：62.5～72wt％，Na₂O：5.5～10.5wt％，K₂O：2～3.5wt％，Al₂O₃：2.5～6.5wt％，MgO：3～6wt％，CaO：5～8wt％，B₂O₃：4～8.5wt％，Fe₂O₃：0.05～0.1wt％，ZnO：0.8～2.5wt％，BaO：0.5～3.5wt％。

进一步，所述湿法真空绝热板芯材的厚度为0.5～10mm，面密度的均匀度≤5％/m²，导热系数为28.5～32.1mW/M·K。

进一步，按质量百分比计，所述湿法真空绝热板芯材包含以下成分：SiO₂：63～70wt％，Na₂O+K₂O：14.5～17.5wt％，Al₂O₃：2～4.5wt％，MgO：2～4wt％，CaO：5～8wt％，B₂O₃：5～8wt％，Fe₂O₃：0.05～0.12wt％，ZnO：0.6～1.4wt％，BaO：0.8～1.2wt％。

2、所述的一种低导热系数复合干法热压真空绝热板芯材的制备方法，包括如下步骤：

(1)成纤：根据超细玻璃纤维干法卷棉组成成分选取石英砂、钠长石、钾长石、硼砂、纯碱、方解石、白云石、氧化锌和碳酸钡，均匀混合后熔炼成无杂质透明的玻璃液，所述玻璃液再通过高速旋转的离心盘甩出超细玻璃纤维；

(2)集棉：通过负压引风将步骤(1)中的超细玻璃纤维按照一定的排布平铺在附有塑料薄膜的集棉机网带上，获得玻璃纤维棉；

(3)打卷：通过卷曲器将步骤(2)中玻璃纤维棉收集成超细玻璃纤维干法卷棉；

(4)铺棉：利用自动铺棉机将步骤(3)中的超细玻璃纤维干法卷棉上的塑料薄膜去除，然后将湿法真空绝热板芯材平铺于所述超细玻璃纤维干法卷棉表面，获得用于干法热压的复合层；

(5)热压：将步骤(4)中的复合层匀速连续推入网板式热压炉内进行连续热压成型，获得低导热系数复合干法热压真空绝热板芯材。

进一步，步骤(1)中，所述玻璃液的温度为1030±10℃；所述玻璃液进入离心盘时玻璃液流股流量为90～450kg/h；所述离心盘的温度为985±10℃。

进一步，步骤(2)中，所述负压引风的频率为15～45Hz，所述超细玻璃纤维落下速度为25～40m/s。

进一步，步骤(2)中，所述塑料薄膜为熔点≥155℃，厚度为5～18μm的聚氯乙烯薄膜或聚乙烯薄膜中的一种。

进一步，步骤(4)中，所述复合层的面密度为500～8000g/m²，厚度偏差≤4mm，边缘距离偏差≤3.5mm。

进一步，步骤(5)中，所述网板式热压炉依次具有400～580℃、580～680℃和450～680℃三段温度区间，所述网板式热压炉的上下网板之间的距离≥5mm，所述网板式热压炉的上下网板的车速与所述复合层匀速连续推入的速度相同，均为1～12m/min。

进一步，所述方法在热压后还包括分切，所述分切采用高压水柱进行，所述高压水柱的压力为30～150MPa。

本发明的有益效果在于：本发明提供一种低导热系数复合干法热压真空绝热板芯材及其制备方法，该真空绝热板芯材实现了超细玻璃纤维干法卷棉和湿法真空绝热板芯材的无缝结合，无需粘接剂或人工缝线，使制出的真空绝热板芯材的导热系数进一步降低，表面平整度更高，该方法包括成纤、集棉、打卷、铺棉、热压和分切，在成纤阶段，通过控制各反应原料的用量及生产工艺条件，最终制备出直径93％正态分布在2.5～6μm，长度92％正态分布在25～50mm的超细玻璃纤维；在集棉阶段，以该超细玻璃纤维为原料，通过控制负压引风频率及超细玻璃纤维的下落速度，制备出具有优异的均匀性的玻璃纤维棉，并以该玻璃纤维棉为原料制备干法卷棉，再将干法卷棉与厚度为0.5～10mm，面密度的均匀度≤5％/m²，导热系数为28.0～32.1mW/M·K的湿法真空绝热板芯材热压形成抗拉强度为0.5～0.8MPa，抗弯强度为0.3～0.5MPa，导热系数为0.018～0.023W/(m·K)，密度为155～325Kg/m³，厚度为8～50mm的真空绝热板芯材；该方法将现有技术中超细玻璃纤维生产工序与热压工序分开，使两工序可以单独进行，不但解决了现有技术中热压和超细玻璃纤维生产线双方速度匹配问题，使不同性能超细玻璃纤维的生产工序可以与该热压工序配合进行，同时，该方法中热压方式为连续热压，不需要停留保压时间，实现了连续化生产，有效提高生产效率和降低生产成本。

具体实施方式

下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。

实施例1

制备一种低导热系数复合干法热压真空绝热板芯材

1)成纤：按质量比称取67份石英砂、5份纯碱、4.5份钾长石、3.5份钠长石、4份方解石、6.5份硼砂、6份白云石、2.5份碳酸钡和1份氧化锌，均匀混合后投入窑炉煅烧，并熔炼成成分均匀、无杂质透明的玻璃液，所得玻璃液的温度为1040℃；所述玻璃液再通过漏板以235kg/h的流量流入高速旋转的温度为985℃的离心盘中甩出超细玻璃纤维，所得超细玻璃纤维按质量百分比计，由以下组分组成：SiO₂：67wt％，Na₂O：7wt％，K₂O：3wt％，Al₂O₃：4.5wt％，MgO：3wt％，CaO：6wt％，B₂O₃：6wt％，Fe₂O₃：0.1wt％，ZnO：1.9wt％，BaO：1.5wt％，其直径93％正态分布在3.5～5μm，纤维长度92％正态分布在35～40mm；；

(2)集棉：通过43Hz负压引风将步骤(1)中的超细玻璃纤维以32m/s的下落速度按照一定的排布平铺在附有熔点为155℃、厚度14μm的聚乙烯薄膜的集棉机网带上，获得玻璃纤维棉；

(4)铺棉：利用自动铺棉机将步骤(3)中的超细玻璃纤维干法卷棉上的聚乙烯薄膜去除，然后将厚度为1.2mm，面密度的均匀度≤5％/m²，导热系数为30.0mW/M·K的湿法真空绝热板芯材平铺于所述超细玻璃纤维干法卷棉表面，获得用于干法热压的复合层，其中，所述湿法真空绝热板芯材按质量百分比计，由以下组分组成：SiO₂：65wt％，Na₂O+K₂O：14wt％，Al₂O₃：3wt％，MgO：4wt％，CaO：6wt％，B₂O₃：6wt％，Fe₂O₃：0.1wt％，ZnO：1.0wt％，BaO：0.9wt％；所述复合层的面密度为3200g/m²，厚度偏差≤4mm，边缘距离偏差≤3.5mm，复合层中超细玻璃纤维干法卷棉的质量百分数为73wt％，湿法真空绝热板芯材的质量百分数为27wt％。

(5)热压：将步骤(4)中的干法热压原棉按3.5m/min的速度匀速连续推入依次具有450℃、650℃和550℃三段温度区的网板式热压炉内进行连续热压成型，该网板式热压炉的上下网板之间的距离11mm，所述网板式热压炉的上下网板的车速为3.5m/min，获得低导热系数复合干法热压真空绝热板芯材；

(6)分切：采用压力为120MPa的高压水柱对步骤(5)中制备的低导热系数复合干法热压真空绝热板芯材根据所需尺寸进行分切。

对上述制备的低导热系数复合干法热压真空绝热板芯材进行检测，测得该芯材的厚度为12mm，密度为195Kg/m³，导热系数为0.0215W/(m·K)，抗拉强度为0.55MPa，抗弯强度为0.35MPa。

实施例2

制备一种低导热系数复合干法热压真空绝热板芯材

1)成纤：按质量比称取66份石英砂、4份纯碱、3.5份钾长石、4.5份钠长石、4份方解石、8份硼砂、5份白云石、3.5份碳酸钡和1.5份氧化锌，均匀混合后投入窑炉煅烧，并熔炼成成分均匀、无杂质透明的玻璃液，所得玻璃液的温度为1040℃；所述玻璃液再通过漏板以350kg/h的流量流入高速旋转的温度为990℃的离心盘中甩出超细玻璃纤维，所得超细玻璃纤维按质量百分比计，由以下组分组成：SiO₂：68wt％，Na₂O：5.5wt％，K₂O：2wt％，Al₂O₃：4.5wt％，MgO：4.5wt％，CaO：6wt％，B₂O₃：7wt％，Fe₂O₃：0.05wt％，ZnO：1.95wt％，BaO：0.5wt％，其直径93％正态分布在2.5～3.4μm，纤维长度92％正态分布在40～50mm；；

(2)集棉：通过45Hz负压引风将步骤(1)中的超细玻璃纤维以40m/s的下落速度按照一定的排布平铺在附有熔点为155℃、厚度9μm的聚氯乙烯薄膜的集棉机网带上，获得玻璃纤维棉；

(4)铺棉：利用自动铺棉机将步骤(3)中的超细玻璃纤维干法卷棉上的聚氯乙烯薄膜去除，然后将厚度为0.7mm，面密度的均匀度≤5％/m²，导热系数为28.0mW/M·K的湿法真空绝热板芯材平铺于所述超细玻璃纤维干法卷棉表面，获得用于干法热压的复合层，其中，所述湿法真空绝热板芯材按质量百分比计，由以下组分组成：SiO₂：64wt％，Na₂O+K₂O：15wt％，Al₂O₃：4wt％，MgO：4wt％，CaO：6wt％，B₂O₃：5.5wt％，Fe₂O₃：0.12wt％，ZnO：1.38wt％，BaO：1.0wt％；所述复合层的面密度为6000g/m²，厚度偏差≤2mm，边缘距离偏差≤2mm，复合层中超细玻璃纤维干法卷棉的质量百分数为80wt％，湿法真空绝热板芯材的质量百分数为20wt％。

(5)热压：将步骤(4)中的干法热压原棉按9m/min的速度匀速连续推入依次具有480℃、655℃和560℃三段温度区的网板式热压炉内进行连续热压成型，该网板式热压炉的上下网板之间的距离20mm，所述网板式热压炉的上下网板的车速为9m/min，获得低导热系数复合干法热压真空绝热板芯材；

对上述制备的低导热系数复合干法热压真空绝热板芯材进行检测，测得该芯材的厚度为20mm，密度为285Kg/m³，导热系数为0.020W/(m·K)，抗拉强度为0.6MPa，抗弯强度为0.4MPa。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种低导热系数复合干法热压真空绝热板芯材，其特征在于，按质量百分比计，所述真空绝热板芯材由70～80wt％超细玻璃纤维干法卷棉和20～30wt％湿法真空绝热板芯材热压而成。

2.如权利要求1所述的一种低导热系数复合干法热压真空绝热板芯材，其特征在于，所述超细玻璃纤维干法卷棉中的超细玻璃纤维的直径93％正态分布在2.5～6μm，长度92％正态分布在25～50mm。

3.如权利要求2所述的一种低导热系数复合干法热压真空绝热板芯材，其特征在于，按质量百分比计，所述超细玻璃纤维干法卷棉包含以下成分：SiO₂：62.5～72wt％，Na₂O：5.5～10.5wt％，K₂O：2～3.5wt％，Al₂O₃：2.5～6.5wt％，MgO：3～6wt％，CaO：5～8wt％，B₂O₃：4～8.5wt％，Fe₂O₃：0.05～0.1wt％，ZnO：0.8～2.5wt％，BaO：0.5～3.5wt％。

4.如权利要求1所述的一种低导热系数复合干法热压真空绝热板芯材，其特征在于，所述湿法真空绝热板芯材的厚度为0.5～10mm，面密度的均匀度≤5％/m²，导热系数为28.5～32.1mW/M·K。

5.如权利要求4所述的一种低导热系数复合干法热压真空绝热板芯材，其特征在于，按质量百分比计，所述湿法真空绝热板芯材包含以下成分：SiO₂：63～70wt％，Na₂O+K₂O：14.5～17.5wt％，Al₂O₃：2～4.5wt％，MgO：2～4wt％，CaO：5～8wt％，B₂O₃：5～8wt％，Fe₂O₃：0.05～0.12wt％，ZnO：0.6～1.4wt％，BaO：0.8～1.2wt％。

6.权利要求1～5任一项所述的一种低导热系数复合干法热压真空绝热板芯材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述负压引风的频率为15～45Hz，所述超细玻璃纤维落下速度为25～40m/s。

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述复合层的面密度为500～8000g/m²，厚度偏差≤4mm，边缘距离偏差≤3.5mm。

9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述网板式热压炉依次具有400～580℃、580～680℃和450～680℃三段温度区间，所述网板式热压炉的上下网板之间的距离≥5mm，所述网板式热压炉的上下网板的车速与所述复合层匀速连续推入的速度相同，均为1～12m/min。

10.如权利要求6～9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述方法在热压后还包括分切，所述分切采用高压水柱进行，所述高压水柱的压力为30～150MPa。