專利名稱：一種纖維與顆粒混雜的無機復合材料氈及其制作方法
技術領域：
本發明涉及一種無機復合材料氈及其制作方法，特別是涉及一種纖維與顆粒混雜的無機復合材料氈及其制作方法。
背景技術：
近年來，石油、煤炭等化石能源價格高漲，二氧化碳排放量居高不下，這些對人類高質量的生存環境構成了很大威脅，社會對隔熱、保溫、節能、降耗材料提出了越來越高的要求。資料報道，隨著人類對居住、辦公區域環境的溫度濕度要求越來越高，房屋的取暖和降溫能耗占據了社會總能源消耗的1/3。中國、歐洲近年來積極開發以玻璃棉等無機材料為芯材的應用于建筑內外墻保溫的真空絕熱板技術。真空絕熱板由表面高效阻隔膜、無機材料芯材、吸氣劑或干燥劑構成，是一種新型、高效節能的保溫絕熱材料。由于真空絕熱板中氣體被抽盡，從而避免了氣體分子運動所造成的熱對流，真空絕熱板的導熱系數可以降低到0.01ff/m.K以下，成為目前世界上導熱系數最低的材料。芯材是真空絕熱板中的支撐體，是一種多孔氈，具有高的孔隙率，且不能被無限壓縮，是決定真空絕熱板漏氣后能否保持原狀長期服役的關鍵。多孔無機材料氈應用在真空絕熱板中，被阻氣阻熱薄膜包裝后，一般被稱為芯材。盡管氈的結構、形狀有多種多樣，但其材質均為低導熱系數材料。廈門高特高新材料有限公司在公開號為CN1945091A的發明專利上公開了一種以玻璃纖維與酚醛復合材料為芯材的真空絕熱板及其制備方法。該復合芯材有三層結構，上下層為玻璃纖維，中間層為發泡酚醛。

旭玻璃纖維股份有限公司在公開號為CN1609498A的發明專利上公開了一種通過將熱固性有機粘合劑施加于無機纖維，經過加熱、加壓形成用于真空絕熱板的芯材。該法制得的芯材，玻璃纖維沿芯材平面方向排列，芯材具有平滑表面和優異的隔熱性能。松下冷機株式會社在公開號為CN1659402A的發明專利上公開了一種纖維材料制成的真空隔熱材料和制作方法。該法形成的真空隔熱材料通過結合劑使纖維結合體硬化，在芯材的厚度方向上結合劑的濃度不同，在芯材的至少一側表面上形成有通過結合劑固定的硬化層。英德市埃力生亞太電子有限公司在公開號CN101149209A的發明專利上公開了一種以鈦白粉或碳黑與低堆積密度的增強顆粒為增強體的真空絕熱板用復合芯材及其制備方法。該法制得的復合芯材具有特殊的強度分布，即強度主要存在于垂直保溫板表面的方向，有利于材料承受大氣壓力而不坍塌。胡仲寅在公開號CN1944326A的發明專利上公開了一種粉體與纖維混雜的絕熱保溫材料。這種保溫材料由纖維素醚類聚合物和菱苦土、復合抗水外加劑、氯化鎂粉體、輕質顆粒料、憎水劑、增強增韌纖維、改性乳膠粉和減水劑構成。所述的絕熱保溫材料具有高抗水、憎水、質輕的優點。目前氈或芯材技術主要是以玻璃棉為主體。單純由隔熱纖維材料構成的無機材料氈或芯材中，無機纖維會復雜地互相纏繞，在導熱方向平行的纖維排列的幾率增加，導熱量增加。另外，纖維的平均直徑越小，纖維之間越容易復雜地互相纏繞。因此纖維容易構成集合體，纖維集合體中及纖維集合體間的孔隙會增大。在相同孔隙率情況下，芯材內部孔隙的尺寸越大越難以在更高的氣孔壓力下保持低的導熱系數。另外，隔熱纖維材料中沒有除去的雜質和直徑過大的纖維渣球會刺破高效阻隔膜導致真空絕熱板的整體隔熱保溫性能降低。隔熱纖維的回彈性大，一旦高效阻隔膜刺破，真空絕熱板內的隔熱纖維材料會產生空鼓現象，嚴重地影響了真空絕熱板的使用性能。另外，隔熱纖維材料的價格普遍偏高，限制了它的廣泛應用。單純由隔熱顆粒材料構成的無機材料氈具有較好的保溫性能，但是在無機材料芯材的使用過程中隔熱顆粒會由于重力或外力的影響下墜，導致無機材料氈內部顆粒脫落，使得無機材料氈上下面的顆粒分布不均勻，嚴重影響了真空絕熱板的導熱系數和強度分布的均勻性。另外，隔熱顆粒材料氈的抗折強度低，不利于真空絕熱板的平整和直立耐久性，同樣限制了它的廣泛應用。采用兩種或兩種以上材質的隔熱纖維材料和隔熱顆粒材料形成的無機復合材料氈，能充分發揮各自的優點 ，彌補缺陷，根據不同的使用性能、使用場合、使用領域達到綜合性能比較好的隔熱保溫材料。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有的無機材料氈及其制作方法的缺點，提供一種纖維與顆粒混雜的無機復合材料氈及其制作方法，該無機復合材料氈可用作建筑、機械、熱能等領域的隔熱元件或隔熱填料，也可以用作真空絕熱板的芯材。為解決上述問題，本發明提供一種纖維與顆粒混雜的無機復合材料氈，其特征在于包括隔熱纖維材料和隔熱顆粒材料，兩種材料以一定比例混雜，其中隔熱纖維材料所占重量比為15 50%，隔熱顆粒材料所占重量比為50 85%。隔熱纖維材料特征在于選自玻璃棉、陶瓷棉、礦物棉或它們的組合。隔熱顆粒材料特征在于選自硅酸鈣顆粒、二氧化硅顆粒、珍珠巖、熟石膏粉、碳酸鈣顆粒、珠光砂、玻化微珠或它們的組合。玻化微珠在顆粒粒徑在0.1 2mm之間，珍珠巖顆粒粒徑在30 80目之間，珠光砂顆粒粒徑在50 300目之間，其他顆粒粒徑在200 1000目之間。隔熱纖維和隔熱顆粒材料均勻分布，隔熱纖維材料作為骨架支撐整塊氈，隔熱顆粒材料作為增密材料填充在隔熱纖維材料孔隙內部，抑制氈的壓縮性或回彈性。本發明所述的纖維與顆粒混雜的無機復合材料氈的特征在于是由兩種或兩種以上材質的隔熱纖維材料和隔熱顆粒材料組成的復合結構。隔熱纖維和隔熱顆粒之間組成細小的孔隙，整塊氈或芯材保持65 85%的孔隙率。隔熱纖維、隔熱顆粒和它們之間的氣孔構成一個組成單元，這些組成單元的隔熱纖維含量不同、隔熱顆粒含量不同、孔隙大小也不同。這些組成單元連續地分布在芯材內部和表面，多個組成單元形成本發明所述的纖維與顆粒混雜的無機復合材料氈。為了解決上述問題，本發明還提供一種上述纖維與顆粒混雜的無機復合材料氈的制作方法，其特征在于包括下述順序的步驟:(I)將一定量的玻璃棉或礦物棉或陶瓷棉或它們的組合加入打漿機中進行分散，以水為分散劑和溶劑，把玻璃棉纖維或礦物棉纖維原料離解成棉漿；(2)將棉漿輸送至配漿池中，將硅酸鈣顆粒、熟石膏粉、碳酸鈣顆粒、二氧化硅顆粒、珍珠巖、珠光砂、玻化微珠按照不同的配比加入到配漿池中混合，攪拌均勻并將其稀釋，稀釋后料衆中固液比控制在I 3%之間；(3)將攪拌均勻的混合料漿輸送至雙網擠漿機的過濾網上進行抄造，厚度控制在5 32mm之間，將抄造所得物進行真空抽吸除水并壓榨后制得氈坯；(4)將氈坯裁切加工，或打孔、或切角、或平整；(5)進入烘箱烘干，烘箱長度10 30米，烘箱中心溫度在250 400°C之間，烘箱入口和烘箱出口半封閉，整個烘箱內，溫度按照長度方向呈現中間高兩邊低的特征，烘干時間控制在10 20min之間；(6)將干燥后的氈進行分切，即獲得不同規格和型號的無機復合材料成品氈。本發明中所述的玻璃棉纖維直徑為3 μ m 7 μ m，陶瓷棉或礦物棉纖維直徑為2 μ m 5 μ m。制備出來的纖維與顆粒混雜的無機復合材料租的厚度為3_ 30mm,常溫下氈的導熱系數為0.02W/ (m.K) 0.07W/ (m.K)。與現有無機材料芯材或氈及其制作方法相比，本發明的優點在于:(1)本發明所述的纖維與顆粒混雜的無機復合材料氈的密度比純顆粒無機材料氈低，耐壓強度又比純纖維無機材料氈高；(2)克服了純纖維材料氈或芯材壓縮后回彈性大的缺點；(3)克服了純顆粒材料氈或芯材抗折強度低，抽真空時間長的缺點；(4)本發明中所述的纖維與顆粒混雜的氈或芯材可回收再利用。

具體實施方法下面結合具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定。實施例1將15份玻璃棉和5份礦物棉加入打漿機，同時加入水和白水進行分散制漿,用機械和化學的方法把玻璃棉纖維原料離解成本色料漿，該處所述白水即抄造工段廢水，白水主要含有細小纖維、填料、涂料和溶解了的木材成分，以及添加劑等；將混合漿液輸送至配漿池中，并將22份硅酸鈣顆粒、34份二氧化硅顆粒和24份珍珠巖投入到配漿池中進行攪拌均勻成漿，加入白水對其進行稀釋，稀釋至濃度I 2% ;將攪拌均勻的混合漿液輸送至雙網擠漿機的過濾網上進行抄造，厚度控制在12mm,將抄造所得物進行真空抽吸除水并壓榨后制得氈坯；將氈坯裁切加工，或打孔、或切角、或平整；將氈坯置于烘箱內烘干成型，烘箱中心溫度控制在350°C，烘箱入口和烘箱出口半封閉，整個烘箱內溫度是一個連續升高和連續降低的過程，烘干時間控制在15min ；將干燥后的氈半成品進行分切制成不同規格和型號的氈成品。本實施例中，對廢水進行回收利用，具有綠色環保的特點。制備出來的纖維與顆粒混雜的無機復合材料氈的氣孔率為82%，孔隙小并均勻的分布在氈內部。實施例2將34份礦物棉纖維加入打漿機，同時加入水和白水進行分散制漿；
將棉漿輸送至配漿池中，并將42份硅酸鈣顆粒、24份二氧化硅顆粒投入到配漿池中進行攪拌均勻成漿，加入白水對其進行稀釋，稀釋至濃度1.5 2.5% ;將攪拌均勻的混合漿液輸送至雙網擠漿機的過濾網上進行抄造，厚度控制在17mm,將抄造所得物進行真空抽吸除水并壓榨后制得氈坯；將氈坯裁切加工，或打孔、或切角、或平整；將氈坯置于烘箱內烘干成型，烘箱中心溫度控制在300°C，烘箱入口和烘箱出口半封閉，整個烘箱內溫度是一個連續升高和連續降低的過程，烘干時間控制在IOmin ；將干燥后的氈半成品進行分切制成不同規格和型號的氈成品。實施例3將28份玻璃棉纖維、10份礦物棉纖維加入打漿機，同時加入水和白水進行分散制漿；將棉漿輸送至配漿池中，并將25份熟石膏粉、24份碳酸鈣顆粒、10份二氧化硅顆粒和3份珠光砂投入到配漿池中進行攪拌均勻成漿，加入白水稀釋至濃度I 1.5% ;將攪拌均勻的混合漿液輸送至雙網擠漿機的過濾網上進行抄造，厚度控制在22mm,將抄造所得物進行真空抽吸除水并壓榨后制得氈坯；將氈坯裁切加工，或打孔、或切角、或平整；將氈坯置于烘箱內烘干成型，烘箱中心溫度控制在370°C，烘干時間為20min ；
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將干燥后的氈半成品進行分切制成不同規格和型號的氈成品。實施例4 將30份玻璃棉纖維加入打漿機，同時加入水和白水進行分散制漿；將棉漿輸送至配漿池中，并將70份碳酸鈣顆粒投入到配漿池中進行攪拌均勻成漿，加入白水稀釋至濃度2 3% ;將攪拌均勻的混合漿液輸送至雙網擠漿機的過濾網上進行抄造，厚度控制在27mm,將抄造所得物進行真空抽吸除水并壓榨后制得氈坯；將氈坯裁切加工，或打孔、或切角、或平整；將氈坯置于烘箱內烘干成型，烘箱中心溫度控制在300°C，烘干時間為15min ；將干燥后的氈半成品進行分切制成不同規格和型號的氈成品。實施例5將50份玻璃棉纖維加入打漿機，同時加入水和白水進行分散制漿；將棉漿輸送至配漿池中，并將50份玻化微珠投入到配漿池中進行攪拌均勻成漿，加入白水稀釋至濃度I 1.5% ;將攪拌均勻的混合漿液輸送至雙網擠漿機的過濾網上進行抄造，厚度控制在32mm,將抄造所得物進行真空抽吸除水并壓榨后制得氈坯；將氈坯裁切加工，或打孔、或切角、或平整；將氈坯置于烘箱內烘干成型，烘箱中心溫度控制在400°C，烘干時間為20min ；將干燥后的氈半成品進行分切制成不同規格和型號的氈成品。上述僅為本發明的幾個具體實施方式
，但本發明的設計構思并不局限于此，凡利用此構思對本發明進行非實質性的改動，均應屬于侵犯本發明保護的范圍的行為。
權利要求
1.一種纖維與顆粒混雜的無機復合材料氈，其特征在于由隔熱纖維材料和隔熱顆粒材料組成，且包括65 85%的孔隙率，其中隔熱纖維材料所占重量比為15 50%，隔熱顆粒材料所占重量比為50 85%。
2.依據權利要求書I所述，其特征在于隔熱纖維材料為玻璃棉、陶瓷棉、礦物棉或它們的組合，玻璃棉纖維直徑為3 μ m 7 μ m,礦物棉及陶瓷棉纖維直徑為2 μ m 5 μ m。
3.依據權利要求書I所述，其特征在于隔熱顆粒材料為硅酸鈣顆粒、二氧化硅顆粒、珍珠巖、熟石膏粉、碳酸鈣顆粒、玻化微珠、珠光砂或它們的組合，玻化微珠在顆粒粒徑在0.1 2mm之間，珍珠巖顆粒粒徑在30 80目之間，珠光砂顆粒粒徑在50 300目之間，其他顆粒粒徑在200 1000目之間。
4.一種纖維與顆粒混雜的無機復合材料氈的制作方法，其特征在于包括下述順序的步驟: (1)將一定量的玻璃棉或礦物棉或陶瓷棉或它們的組合加入打漿機中進行分散，以水為分散劑和溶劑，把玻璃棉纖維或礦物棉纖維原料離解成棉漿； (2)將棉漿輸送至配漿池中，將硅酸鈣顆粒、熟石膏粉、碳酸鈣顆粒、二氧化硅顆粒、珍珠巖、珠光砂、玻化微珠按照不同的配比加入到配漿池中混合，攪拌均勻并將其稀釋，稀釋后料衆中固液比控制在I 3%之間； (3)將攪拌均勻的混合料漿輸送至雙網擠漿機的過濾網上進行抄造，厚度控制在5 32mm之間，將抄造所得物進行真空抽吸除水并壓榨后制得氈坯； (4)將氈坯裁切加工，或打孔、或切角、或平整； (5)進入烘箱烘干，烘箱長度10 30米，烘箱中心溫度在250 400°C之間，烘箱入口和烘箱出口半封閉，整個烘箱內，溫度按照長度方向呈現中間高兩邊低的特征，烘干時間控制在10 20min之間； (6)將干燥后的氈進行分切，即獲得不同規格和型號的無機復合材料成品氈。
全文摘要
本發明公開一種纖維與顆粒混雜的無機復合材料氈及其制作方法，其特征在于由隔熱纖維材料和隔熱顆粒材料組成，且包括65～85％的孔隙率，其中隔熱纖維材料所占重量比為15～50％，隔熱顆粒材料所占重量比為50～85％，隔熱纖維材料為玻璃棉、陶瓷棉、礦物棉或它們的組合，隔熱顆粒材料為硅酸鈣顆粒、二氧化硅顆粒、珍珠巖、熟石膏粉、碳酸鈣顆粒、玻化微珠、珠光砂或它們的組合。本發明的優點在于克服了純纖維材料氈或芯材壓縮后回彈性大的缺點，克服了純顆粒材料氈或芯材抗折強度低，抽真空時間長的缺點。該無機復合材料氈可用作建筑、機械、熱能等領域的隔熱元件或隔熱填料，也可以用作真空絕熱板的芯材。
文檔編號C04B30/02GK103204665SQ20121000697
公開日2013年7月17日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者周介明, 陳照峰 申請人:周介明, 陳照峰