CN101287944A - 玻璃绒成形体的制造方法、玻璃绒成形体及真空隔热材 - Google Patents

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Abstract

提供一种玻璃绒成形体，不使用粘结剂，却具有与由粘结剂成形场合相同的操作性，可以用作真空隔热材的芯材、建筑用隔热材、汽车用隔热材等，可适用于多个领域。其为将玻璃材料纤维化，制造玻璃绒，对该玻璃绒集束，制作玻璃绒垫后，对该玻璃绒垫进行压制成形的玻璃绒成形体的制造方法，进行水供给，从而在上述玻璃绒垫状态下的含水率为0.1～7.0质量％，并且将温度维持在250～450℃范围内的同时，进行上述压制成形。

Description

玻璃绒成形体的制造方法、玻璃绒成形体及真空隔热材
技术领域
本发明涉及一种玻璃绒成形体的制造方法，由该制造方法所获得的玻璃绒成形体，以及以玻璃绒成形体为芯材组装成的真空隔热材。
背景技术
玻璃绒成形体由于重量轻，具有隔热性、遮音性、吸音性等功能，因而出于保温、保冷、遮热、遮音等目的，在机动车用隔热材、冷藏库、冷冻库等多个领域中被广泛使用。
一般在玻璃绒制造中所使用的原料玻璃是单独的碱石灰、或将百分之几的硼酸添加到碱石灰内后的碱硼硅酸盐玻璃。
在使用上述原料玻璃制造玻璃绒时，例如，使侧面具有多个小孔的旋转器高速转动，将热熔融的原料玻璃在纤维状态下吹出，并进行空冷而玻璃绒化，当将该玻璃绒制成毡状、板状或管状的成形体时，在刚刚纤维化后，立即将少量粘结剂吹附到纤维表面上进行涂覆。一般作为玻璃绒成形用的粘结剂，酚醛树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、淀粉等有机粘结剂或水玻璃、硼酸、胶态硅石等无机粘结剂是众所周知的。
例如在冷藏库中使用的真空隔热材的制造中，通过添加粘结剂，能够使成为芯材的玻璃绒成形体的操作性以及真空隔热材表面的平滑性提高。然而如果使用粘结剂，由于粘结剂材料费、制造工序增加，因而设备投资、能耗增加，制造成本增大。而且，在真空隔热材场合下，存在下述问题，即如果使用有机粘结剂，则因来自粘结剂的挥发成分而真空度下降，此外如果使用无机粘结剂，特别是在使用硼酸场合下，因结合水的挥发，真空度下降，不能维持隔热性能。因而在使用粘结剂场合下，为了使真空隔热材的性能长期稳定化，必须增大气体成分吸着剂的数量或填充高性能(也就是高价格)的吸着剂，这也引起成本增大。此外一般来说，在使用有机粘结剂时，玻璃绒的耐热性最多为350℃，也存在相同的问题。
在此作为改善耐热性的措施，提出了使用完全不包含粘结剂的毡状制品的方案。其能够承受400～450℃的温度。然而其具有下述缺点，即例如在制造真空隔热材的场合下，对于作为芯材的玻璃绒，虽然面密度通常为1500～3500g/m2，并具有高隔热性，但是使用上述方法，不添加粘结剂，仅加压压缩，厚度也为70～100毫米，而且由于不成形，操作性极差。
因上述原因，提出了各种不使用粘结剂，制造操作性良好的玻璃绒成形体的方法。例如专利文献1记载了在玻璃绒热变形温度以上的温度下加压成形，使玻璃纤维的集合体在加压状态下塑性变形，保持其形状的方法。
另外，专利文献2记载了在距比其变形点高20℃的温度范围内对层压的玻璃白绒(不含粘结剂的玻璃绒)进行成形的方法。
而且，专利文献3记载了无机纤维彼此通过起因于Si-OH基的分子间相互作用而密合的芯材。
专利文献1：特许第3580315号公报
专利文献2：特表2003-532845号公报
专利文献3：特许第3578172号公报
发明内容
发明需要解决的问题
然而在专利文献1和2中，由于在玻璃绒的热变形温度以上温度加压成形，因而，纤维表面的拉伸应力缓和，纤维强度显著下降，玻璃绒容易粉末化。因而担心在制造工序中操作性差和作业环境恶化的问题。而且在真空隔热材回收循环时，也担心由纤维粉末飞散所引起的各种问题。
而且对于专利文献3的真空隔热材，由于无机纤维彼此的接着不充分，因而，产生由压缩后的复原所引起的操作性低下的问题。
解决问题的措施
为了解决上述问题，本发明的玻璃绒成形体的制造方法将玻璃材料纤维化，制造玻璃绒，对该玻璃绒集束，制作玻璃绒垫后，对该玻璃绒垫进行压制成形，进行水供给，以便在上述玻璃绒垫状态下的含水率为0.1～7.0质量％，并且将温度维持在250～450℃范围内的同时，进行上述压制成形。
在刚将玻璃材料纤维化并制造玻璃绒后或压制成形前，进行上述水供给；或在刚制造玻璃绒后和压制成形前都进行水供给。而且，本发明的玻璃绒成形体是由上述制造方法所获得的玻璃绒成形体，适于用作真空隔热材的芯材。
发明效果
根据本发明，由于不使用粘结剂，能够使纤维彼此密合，在压缩后也不复原，所制造的本发明的玻璃绒成形体的操作性良好。而且在作为真空隔热材的芯材使用时，在真空下，由于没有来自于粘结剂的气体产生，能够保持真空度。
附图说明
图1是显示加热温度和玻璃绒(纤维直径4微米)的纤维强度关系的图表。
图2是显示使用了本发明玻璃绒成形体的真空隔热材的一个示例的截面图。
具体实施方式
本发明玻璃绒成形体的制造方法的最大特征在于：将压制成形时玻璃绒的含水率调整到特定范围内。本发明人等在制造不含粘结剂的毡状制品时，为了在集束工序中遏制玻璃绒的飞舞，尝试着喷水，尽可能地增加付着在玻璃绒上的水的重量，结果发现如果喷射的水的数量过多，则压缩捆包后的玻璃绒在保管中不能复原。因而着眼于通过添加某种程度以上的水，压缩时密度原封不动的情况下维持板状，完成本发明。
在本发明中，即使不使用粘结剂，也能将玻璃绒保持为板状的理由在于考虑了下述机理。也就是付着在玻璃绒表面上的水使包含在形成玻璃绒的玻璃中的氧化钠溶出。溶出的氧化钠溶入周围的水中，产生氢氧化钠。氢氧化钠轻易地与玻璃绒的主要成分即二氧化硅反应，生成硅酸钠。所述硅酸钠作为无机粘结剂是众所周知的水玻璃。因而，由于本发明的玻璃绒成形体能够不添加粘结剂，将自身的一部分变成粘结剂，使纤维彼此结合，因而能够长期保持成形体的形状。
为了使上述氢氧化钠与二氧化硅迅速反应，在成形时进行加压、加热处理，此时的加热温度在玻璃绒的热变形温度以下就足够了。
在本发明中使用的玻璃绒虽然可以使用像现有公知玻璃绒那样的类型，但是纤维直径优选为2～8微米，更优选为3～5微米的范围。如果纤维直径不满2微米，则纤维化所需能量消耗率显著恶化，如果超过8微米，则纤维化时的热传导效率低下，隔热性能恶化。
本发明的玻璃绒成形体的制造方法使用上述玻璃原料，由公知方法将玻璃原料纤维化并形成玻璃绒，对该玻璃绒进行集束，形成玻璃绒垫。玻璃绒垫的含水率比为了在集束时遏制玻璃绒飞舞而洒水的水量大很多，但是含水率最好为0.1～7.0质量％，优选为0.3～3.0质量％。
供水时间最好在刚刚纤维化后向玻璃绒供水，但是也可以在压制成形前向玻璃绒垫供水。此外也可以两者并用。如果玻璃绒垫的含水率小于0.1质量％，则硅酸钠的生成数量少，不能获得良好的成形品。另一方面，如果含水率大于7.0质量％，则水在垫中移动，产生分布不均的形状，不能获得质量稳定的板状成形品，同时必须需要用于使多余水分蒸发的能量。
至少在对玻璃绒垫进行压制成形期间必须维持加热温度，而且优选在向玻璃绒供水后至压制成形结束之前维持加热温度。该加热温度为250～450℃，最好为300～400℃，如果加热温度小于250℃，则水和玻璃绒的表面反应需要很长时间，生产效率低下。另一方面，如果加热温度超过450℃，虽然成形性良好，但是因加热，玻璃绒的应力缓和，成为脆弱的板材，操作性下降。
为了参考，图1是显示加热温度和玻璃绒(纤维直径4微米)的纤维强度关系的图表。根据图1，如果加热温度超过450℃，则纤维强度低于10kgf，与常温下纤维强度45kgf相比，强度大幅度下降。但是即使加热温度为450℃时，也比专利文献1和2中所使用的玻璃绒的热变形温度低100℃以上。
图2是显示使用了本发明玻璃绒成形体的真空隔热材的一个示例的截面图。通过使用由刚性或挠性的塑料板、金属箔或蒸镀了金属膜的薄膜等形成的护套材料2对芯材3进行覆盖而构成真空隔热材1。作为芯材3，使用本发明的玻璃绒成形体。玻璃绒成形体的密度为150～300kg/m3是适当的。而且，通过在减压中制造真空隔热材1，或通过成形后减压，芯材3部分保持在真空或高度减压状态。这种真空隔热材1被用作冷藏库或冷冻库的隔热材，也可以作为其它隔热用、遮热用的建筑覆盖材料、汽车车体材料等。
实施例
下文示出详细的实施例。
一般由熔融、离心法将由碱石灰组成的玻璃进行纤维化到纤维直径4微米，从而制造玻璃绒，在该纤维化后，利用压缩空气，将水喷射涂布到玻璃绒上，在输送机上进行集束，制成垫。此时玻璃绒垫的含水率为1.5质量％，体积密度为1300g/m2。
然后由纵剪切机将上述集束的玻璃绒的两端部截断为长度1600毫米，然后在切碎机上剪切为1600毫米的宽度，制成1600毫米的正方形玻璃绒片。然后将所述玻璃绒片在25微米厚的聚乙烯薄片合纸上层压8张，由卷起设备压缩捆包。
然后将2个所述压缩捆包玻璃绒垫重叠，在350℃下，加热10分钟压制成形，除重后进行冷却，制成玻璃绒板。该玻璃绒板的密度为125g/m3，厚度为20毫米。而且上述加热压制前的压缩捆包玻璃绒垫的含水率为1.4质量％，与上述集束后相比，含水率几乎没有降低。
由本实施例制造的玻璃绒板即使放置24小时后，仍保持125g/m3的密度，成形后不复原，而且由人手撕碎，确认不产生纤维粉末化，并且不出现退化。
本发明的玻璃绒成形体的制造方法由于不使用粘结剂，也能保持良好的隔热性、遮音性、吸音性等功能以及形状保持性，因此可以在建筑用隔热材、汽车用隔热材、冷藏库、冷冻库用隔热材等多个领域中广泛利用。

Claims (4)

1、玻璃绒成形体的制造方法，将玻璃材料纤维化，制成玻璃绒，对该玻璃绒集束，制作玻璃绒垫，对该玻璃绒垫进行压制成形，其特征在于：进行水供给，以便在上述玻璃绒垫状态下的含水率为0.1～7.0质量％，并且将温度维持在250～450℃范围内的同时，进行上述压制成形。
2、根据权利要求1所述玻璃绒成形体的制造方法，其特征在于：在刚将玻璃材料纤维化并制造玻璃绒后和/或压制成形前，进行水供给。
3、由权利要求1或2所述制造方法所制造的玻璃绒成形体。
4、一种真空隔热材，其特征在于：将权利要求3记载的玻璃绒成形体作为芯材填充到由护套材料所形成的减压后的密闭空间内。
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