CN102498079A - 制备含气凝胶的复合材料的方法以及由该方法制备的复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制备阻隔复合材料的方法，所述阻隔复合材料包含矿物纤维、气凝胶和粘结剂。该方法包括以下步骤：使纤维网和气溶胶悬浮在气流中，从而使所述纤维网解缠结，以及将纤维、气溶胶混合，并最终与粘结剂混合均匀。所描述的设备将以下操作相联合：纺制纤维，将它们收集成网，在悬浮气体中对纤维网进行解缠结，将纤维与气凝胶和接合剂混合，以及压制和固化所得混合物，从而形成固结的产品，其密度为150kg/m3至800kg/m3。

Description

制备含气凝胶的复合材料的方法以及由该方法制备的复合材料
技术领域
本发明涉及一种制备含有气凝胶的复合材料的方法以及通过该方法制得的新的含有气凝胶的复合材料。本发明还涉及适于实施本发明方法的装置。
背景技术
之前已经尝试提供含有气凝胶的复合材料用作阻隔(insulating)材料。例如WO 97/10187A1涉及一种复合气凝胶材料以及制备含有气凝胶的复合材料的方法，该方法包括以下步骤：提供量为0.1体积％至40体积％的纤维，提供平均粒径小于0.5mm的、量为5体积％至97体积％的气凝胶颗粒材料，提供树脂粘结剂，混合这些成分，并且通过热压来使这些成分固结(consolidating)。该现有技术文献主要涉及用于电子用途的气凝胶复合材料，其利用了气凝胶的低传导性和低介电常数。对于该特殊的应用，需要薄的层(如0.01至2mm)，这意味着气凝胶颗粒的大小将影响复合材料的机械特性，因此该现有技术的焦点在于采用直径非常小的气凝胶颗粒材料。在该说明书中没有提供关于混合复合材料各种组分所用的方法以及这将如何影响最终产品的特性这些信息。特别是，基于所公开的信息，本领域技术人员不能获得均质的复合材料。
另一例子可参见US 2003/0077438A1，其也涉及一种复合气凝胶材料以及提供复合气凝胶材料的方法，该方法包括以下步骤：提供量为0.1体积％至40体积％的纤维，提供平均粒径为至少0.5mm、量为5体积％至97体积％的气凝胶颗粒材料，提供树脂粘结剂，将这些成分混合，并且通过热压所得材料使这些成分固结。据称，所得复合材料具有良好的隔热性能和良好的空气声隔声性能。然而该文献没有提供关于混合复合材料的各种组分所用的方法以及这将如何影响复合材料的特性这些信息。该文献没有教导本领域技术人员如何获得均质性高的复合材料。
现有的含有气凝胶的复合材料及其制备方法的主要问题之一在于复合材料缺乏内聚力和机械强度。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种具有高机械强度的含有气凝胶的复合材料以及制备该复合材料的方法。
根据本发明，该目的是通过一种制备含有气凝胶的复合材料的方法来实现的，所述方法包括以下步骤：
提供矿物纤维，其量为起始物料总重量的24重量％至80重量％，
提供气凝胶颗粒材料，其量为起始物料总重量的10重量％至75重量％，
提供粘结剂，其量为起始物料总重量的1重量％至30重量％，
使所述纤维悬浮在主气流(primary air flow)中，并且使所述气凝胶颗粒材料悬浮在所述主气流中，从而使悬浮的气凝胶颗粒材料与悬浮的纤维混合，
在将所述纤维与所述气凝胶颗粒材料混合之前、期间或之后，将所述粘结剂与所述矿物纤维和/或所述气凝胶颗粒材料混合，
收集所述的矿物纤维、气凝胶颗粒材料和粘结剂的混合物，以及
压制和固化所述混合物，从而获得固结的复合材料，其密度为120kg/m3至800kg/m3，例如是150kg/m3至800kg/m3。
该方法可用于制备新的含有气凝胶的复合材料。
一种独特的新颖性复合材料包括：
纤维，其量为起始物料总重量的24重量％至80重量％，
气凝胶颗粒材料，其量为起始物料总重量的10重量％至75重量％，
粘结剂，其量为起始物料总重量的1重量％至30重量％，
其中所述复合材料基本上是均质的并且其被固化和压制成密度介于120kg/m3和800kg/m3之间，例如介于150kg/m3和800kg/m3之间。
所提及的百分数是基于起始物料的干重计算的。
通过以上限定的本发明的方法，获得了应用广泛并且成本有效的制备含有气凝胶的复合材料的方法。就(例如)机械强度、隔热能力而言，通过改变各组分的量可获得范围广泛的性能。这意味着采用相同的方法，可以制备为了特定目的而定制的各种不同的复合材料。
另外，已经发现将纤维和气凝胶颗粒材料混合形成悬浮在气流中的悬浮体，可获得具有出人意料的均质性的复合材料，尤其是考虑到这些材料的空气动力学特性存在相当大的差异这一点时更是如此。对于给定的组分的定量组合，复合材料具有高水平的均质性总体上会使机械强度水平相对于现有技术的复合材料有所提高。提高产品的均质性还具有其他优点，如整个一件产品具有美感和特性一致性。
我们相信，当悬浮在气流中的气凝胶颗粒材料和矿物纤维混合时，如本发明中那样，气凝胶颗粒材料就会渗入所存在的纤维束中。相比之下，当混合方法涉及物理接触(例如搅拌器与纤维接触)时，纤维往往形成致密的球，而气凝胶颗粒材料不能容易地渗透到这些球中。如果混合方法涉及物理接触，其结果可能是，最终的产物含有这样的区域：在所述区域中，气凝胶和纤维明显地分成不同的区。
还已经发现，由于本发明的复合材料具有均质性，因此该复合材料能够以与木材相似的方式进行机械加工。“能够机械加工”应当理解为该复合材料可以在普通的木材成形机械(例如锯和成型机，如开槽机、面铣刀等)中进行机械加工。
通过本发明方法制备的产品具有各种用途，主要是用作建筑部件。特别是，产品可以是板材的形式。总体上，所述产品被用于机械稳定性和均匀的表面光洁度以及阻隔性能很重要的应用场合中。在一些应用中，板材可以用作吸音的顶蓬或壁板。在其他应用中，该板材可以用作建筑物的阻隔外覆层。
优选的是，该复合材料是板材形式。优选板材的厚度为4mm至25mm。在一些实施方案中，尤其是在板材用作建筑物上的覆层的实施方案中，板材的厚度优选为4mm至12mm，更优选为5mm至10mm，最优选为6mm至8mm。在可供选择的其它实施方案中，尤其是在板材用作顶蓬壁的阻隔板的实施方案中，板材的厚度优选为12mm至25mm，更优选为15mm至23mm，最优选为18mm至21mm。
广义的“气凝胶”是指以气体作为分散介质的凝胶。然而，在该广义描述中，却存在三种类型的气凝胶，这三种类型是根据气凝胶被干燥的条件来划分的。
已知这些材料由于具有非常高的表面积和高孔隙率而具有优良的阻隔性能。它们是通过将可流动的溶胶-凝胶溶液凝胶化，然后以不损坏凝胶孔隙的方式除去凝胶中的液体来制备的。
当在该液体的临界点以上干燥湿凝胶时，不会产生毛细张力，因此相对来说，在除去液体时几乎不会产生收缩。这种方法获得的产品的孔隙率很高，并且称为气凝胶，该术语是狭义的。另一方面，如果通过在亚临界条件下蒸发来干燥凝胶，则得到的产物为干凝胶。在干凝胶的制备中，该材料通常保留有非常高的孔隙率和大的表面积，并且孔径非常小。就广义而言，气凝胶也包括通过冷冻干燥法干燥的干态凝胶产品。这些产品统称为冷冻凝胶(cryogel)。
广义上表示“以气体作为分散介质的凝胶”的术语“气凝胶”包含狭义的气凝胶、干凝胶和冷冻凝胶中的每一种。如本文所用的术语“气凝胶”表示广义的气凝胶，即以气体作为分散介质的凝胶。
优选的是，本发明所用的气凝胶在超临界条件下干燥，即如上所述的“狭义”的气凝胶。
本发明使用的气凝胶是颗粒形式的。在优选的实施方案中，气凝胶颗粒的平均直径为0.2mm至5mm。更优选的是，气凝胶颗粒材料中颗粒的平均直径为0.3mm至4mm。并且最优选的是，气凝胶颗粒材料中颗粒的平均直径为0.7mm至1.2mm。这些颗粒的大小是以重量平均值来计量的，并且指的是起始物料的颗粒(而不是最终的复合材料中存在的颗粒)大小。
在本发明的方法中，在一些实施方案中，根据所采用的方法步骤，可降低气凝胶的平均颗粒大小。
气凝胶颗粒材料可为任何类型的气凝胶。具体而言，该气凝胶可以是有机的或无机的。考虑到其耐火特性，通常优选使用无机气凝胶。有机气凝胶包括碳气凝胶和聚合物气凝胶。有机气凝胶通常价格较低而阻隔性能较好。优选的无机气凝胶是基于金属氧化物的那些。特别优选的材料为二氧化硅、碳化物或氧化铝。最优选二氧化硅气凝胶，例如得自Cabot International公司的“
Figure BDA0000144655510000051
细粒气凝胶”。
气凝胶颗粒材料的密度低，通常为0.01g/cm3至0.3g/cm3。气凝胶颗粒材料的导热率优选为5mW/mK至20mW/mK，更优选为7mW/mK至16mW/mK以及最优选为9mW/mK至12mW/mK。
由于高含量的纤维可提高复合材料的强度但会降低其隔热值，因此要根据合适的应用来选择本发明方法中所用的、以及存在于本发明复合材料中的矿物纤维的精确的量，从而保持合适的强度和合适的隔热值。这意味着下限24重量％导致复合材料具有非寻常的良好隔热性，但其强度刚刚够用，这对某些强度不太重要的复合材料可为有益的。如果复合材料的强度特别重要，可以将纤维的量提高至上限80重量％，但这将导致隔热性刚刚够用。对于大部分应用来说，合适的组合物包含的纤维量为30重量％至70重量％，或40重量％至70重量％。最常见的是，合适的纤维量为50重量％至60重量％。
类似地，由于高含量的气凝胶颗粒材料会降低复合材料的强度但会提高其隔热值，因此选择气凝胶颗粒材料的用量使之同时提供合适的强度和隔热值。这意味着下限10重量％的气凝胶颗粒材料导致复合材料具有良好的强度，但是具有普普通通的隔热性，这对于强度非常重要的某些复合材料可为有益的。如果复合材料的隔热值是重要的，则气凝胶颗粒材料的量可提高至上限75重量％，但这将导致其具有普普通通的强度。对于大多数应用来说，合适的组合物包含的气凝胶颗粒材料的量为30重量％至60重量％、35重量％至55重量％，或最常见为40重量％至50重量％。
还可以根据所需的强度和成本、以及诸如对火的反应和隔热值等特性来选择粘结剂的量。下限1重量％会使复合材料具有较低的强度，而这对于某些应用来说就足够了，其优点在于成本相对低并且潜在地具有良好的隔热性。在需要具有高的机械强度的应用中，根据粘结剂的选择，应当使用较高用量的粘结剂，例如最高达30重量％的上限，但这会增加所得产品的成本，并且通常还会使所得产品对火的反应较为逊色。
据信，粘结剂不与气凝胶颗粒相连。而是只有纤维通过粘结剂相连，据信，在粘结剂固化之后，气凝胶颗粒被截留在复合材料中的纤维之间。间接地机械保留气凝胶颗粒的优点包括：所得的复合材料的机械性能不会受到相对脆性的气凝胶颗粒的不利影响。另外，气凝胶颗粒的阻隔性能也不会受到粘结剂的不利影响，但如果粘结剂与气凝胶颗粒的表面相连，就会产生所述影响。此外，由于小的气凝胶颗粒具有大的表面积，因此小的气凝胶颗粒将消耗大量的粘结剂。在气凝胶颗粒是疏水性的且非极性很强，并且采用的粘结剂为极性粘结剂(如酚醛清漆干态粘结剂)的实施方案中，纤维通过粘结剂与其他纤维相连，而不是纤维与气凝胶相连，这样的情况是非常普遍的。特别是，在这些实施方案中，粘结剂将与纤维的表面结合，而不是与气凝胶颗粒材料的表面结合。
气凝胶颗粒被截留在复合材料中的纤维之间的额外优点在于可将复合材料板胶合在一起。由于气凝胶具有疏水性和很强的非极性，所以纯的气凝胶板材是很难被胶合在一起的。据信，通过使气凝胶颗粒截留在纤维结构中，能够将复合材料板胶合在一起，这是因为存在着与纤维结构相结合的胶。
本发明使用的矿物纤维(也称为人造玻璃质纤维或MMVF)可以是任何矿物纤维，包括玻璃纤维、陶瓷纤维或石纤维，但优选使用石纤维。通常，石棉纤维包含至少3％含量的铁氧化物和10％至40％的碱土金属(氧化钙和氧化镁)，以及其他常见的矿棉氧化物成分。它们是二氧化硅、氧化铝、碱金属氧化物(氧化钠和氧化钾)，它们的量通常很低；并且还可包括二氧化钛和其他次要的氧化物。通常，纤维的直径一般在3微米至20微米的范围内，特别是在5微米至10微米的范围内。
在一个实施方案中，矿物纤维包括玻璃纤维，其量优选为起始物料总重量的至多20％，更优选为至多15％并且最优选为至多10％。其余矿物纤维优选为石纤维。玻璃纤维的长度优选为10mm至50mm，更优选为15mm至40mm并且最优选为20mm至30mm。这些玻璃纤维起到加强复合材料的作用。
优选的是，矿物纤维和气凝胶颗粒材料总共占起始物料总重量的至少60％，更优选至少65％并且最优选为至少70％。
优选的是，矿物纤维、粘结剂和气凝胶颗粒材料总共占起始物料总重量的至少80％，更优选为至少90％并且最优选基本上是起始物料总重量的全部。
在一个实施方案中，提供聚集网(collected web)形式的纤维，并且所述方法还包括对所述纤维的聚集网进行解缠结处理。随后将解缠结的纤维悬浮在主气流中。
如本文所用，术语“聚集网”旨在包括任何已被收集聚拢在某一表面上的矿物纤维，即它们不再被气体携带，例如粒状、成簇或回收网废料。
聚集网可以是通过收集传送带上的纤维而形成的、并作为起始物料提供而未被交叉折叠(cross-lap)或以其它方式固结的初次网。或者，聚集网可以是通过将初次网交叉折叠或以其它方式固结而形成的二次网。优选的是，聚集网为初次网。
可提供供料机构以供应网。该供料机构可包括一组驱动供料辊。例如，网可以被夹持在供料辊之间，从而由供料辊驱动使该网受控地向解缠结处理工艺推进。
在一个实施方案中，解缠结处理包括：将矿物纤维网从具有较低的相对气流的管道供给至具有较高的相对气流的管道。在这个实施方案中，据信发生了解缠结，这是因为进入具有较高的相对气流的管道中的纤维首先收到拉力作用而与网中后续的纤维分开。这种类型的解缠结能够特别有效地制备开松的纤维簇，所述纤维簇可以被气凝胶颗粒材料渗透。
优选的是，较高的相对气流的速度是20m/s至150m/s，或者是30m/s至120m/s。更优选的是，该速度是40m/s至80m/s，最优选的是50m/s至70m/s。可以将较高的相对气流和主气流分开，但更通常的是，将较高的相对气流供入主气流。
优选的是，较低的相对气流与较高的相对气流之间的速度差为至少20m/s，更优选为至少40m/s，最优选为至少50m/s。
如本文所用，术语“气流”应当被广泛地理解为不仅包括空气(其含有以在地球大气中的存在比例而存在的气体)的气流，还包括以任何合适的比例而存在的任何合适的一种或多种气体的气流。
根据特别优选的实施方案，解缠结处理包括：将聚集网供应到至少一个辊，所述的辊绕其纵轴旋转并具有从其圆周表面突出的尖状物。在本实施方案中，该旋转辊通常还至少部分地有助于产生所述较高的相对气流。通常，该辊的旋转是所述较高的相对气流的唯一源头。
在一些实施方案中，至少具有两个辊。这些辊可以以串联或依次的方式进行操作。
辊可以具有任何合适的尺寸，但在优选的实施方案中，基于尖状物的最外点，辊的直径为20cm至80cm或更优选为30cm至70cm。甚至更优选的是，其直径为40cm至60cm，最优选为45cm至55cm。
辊可以以任何合适的速度旋转。对于大部分实施方案而言，辊的合适的旋转速率为500rpm至5000rpm，优选为1000rpm至4000rpm，更优选为1500rpm至3500rpm，最优选为2000rpm至3000rpm。
可以选择辊的尺寸和其旋转速率，从而在辊的圆周上提供给定的速度。虽然该速度取决于所用矿物纤维网的类型以及辊的确切形式，但是，总体上，高的速度会导致更有效的解缠结处理。在大部分实施方案中，辊的尖状物的最外点以20m/s至150m/s、优选30m/s至120m/s、更优选40m/s至80m/s、最优选50m/s至70m/s的速度运动是合适的。
尖状物可以永久地固定在辊上，从而实现最佳的耐磨性和抗撕裂性。例如，可以通过将尖状物粘合或焊接到设置在辊外周的盲孔中来固定该尖状物。可供选择的其它方式是，尖状物可以是可更换的。这可以通过(例如)下述的辊来实现，该辊为中空的圆筒体，并且在该圆筒体的壁上具有通孔。而尖状物可以(例如)具有头部，并且尖状物从内部插入而穿过这些孔。这样的话，如果这些尖状物破裂或磨损，可以更换这些尖状物。通过采用可更换的尖状物，还可以改变尖状物的样式。因此，可以针对不同类型的要被解缠结的材料(例如松散的矿棉纤维、或浸渍有液态粘结剂的矿棉纤维的聚集网)来优化该样式。
辊优选位于大体上为圆筒形的腔室的内部。该腔室具有入口，矿物纤维以及任选的气凝胶颗粒材料和粘结剂通过该入口被供应给辊。该腔室还具有出口，解缠结的矿物纤维和任选的气凝胶颗粒材料和粘结剂通过该出口被排出。优选的是，它们通过该出口被排放到主气流中。
在优选的实施方案中，从上方将矿物纤维和任选的粘结剂和气凝胶颗粒材料供应给辊。还优选的是，解缠结的矿物纤维和任选的粘结剂和气凝胶颗粒材料从辊的圆周的较低部分沿横向被抛出辊外。在最优选的实施方案中，在矿物纤维被抛出之前，其被辊携带约180度。
优选辊占据所述腔室的大部分空间。优选尖状物的顶端与大体上为圆筒形的腔室的曲面壁相距的距离小于10cm，更优选小于7cm，最优选小于4cm。这使得辊产生的气流更大，并且使纤维被气流和尖状物自身更彻底地解缠结。
优选的是，从上方将矿物纤维供应至辊。
通常，在主气流中，解缠结的纤维被抛出辊外。在一些实施方案中，该辊有助于产生主气流。在其他实施方案中，辊为主气流的唯一源头。
可以以任何合适的方式将气凝胶颗粒材料携带到主气流中。
在一个实施方案中，采用解缠结处理，并且在纤维解缠结处理之前将气凝胶颗粒材料加入矿物纤维聚集网，并将其与解缠结的纤维共同悬浮在主气流中。这样加入气凝胶颗粒材料的方法通常会促进这些组分达到最有效的混合。在该实施方案中，可以以任何合适的方式将气凝胶颗粒材料与矿物纤维聚集网以及任选的粘结剂预混合。
可供选择的是，可以将气凝胶颗粒材料以悬浮在辅助气流中的方式携带到主气流中。使辅助气流与主气流合并，从而将气凝胶颗粒材料与纤维混合。
在一些实施方案中，不需要采用纤维解缠结处理。在一个实施方案中，提供的矿物纤维为从纤维形成过程中导出的气体所携带的纤维。应当理解的是，通过这样的方式，已经被携带在所述形成过程中的空气里(例如从纺丝机中抛出)的纤维不是被收集在表面上，而是作为气体中的悬浮物被输送到主气流中。
在该实施方案中，气凝胶颗粒材料可以被直接供应到主气流中，或者以悬浮在辅助气流中的方式被携带到主气流中。使辅助气流与主气流合并，从而将气凝胶颗粒材料与纤维混合。
如果辅助气流将悬浮的气凝胶颗粒材料携带到主气流中，则辅助气流的速度总体上低于主气流的速度。通常，辅助气流的速度为1至20m/s，优选为1至13m/s，更优选为2至9m/s并且最优选为3至7m/s。
根据本发明，纤维和气凝胶颗粒材料悬浮在主气流中。这使得组分可被密切地混合。以悬浮在气流中的方式混合的优点在于：不期望的颗粒或团块可以被筛选出去。所述颗粒是(例如)纤维的珠状物和诸如大块棉等团块，这些团块(如所谓的口香糖)还没有被适当地开松成纤维。在试验中，在气流中混合的效果惊人的好，这是因为预期的是：颗粒与纤维的物理特性和空气动力学特性大不相同，这会导致这种混合是不可能发生的。值得注意的是，虽然颗粒与纤维的密度和形状不同，但发生了优异的混合。气凝胶颗粒的密度约为140kg/m3，而例如矿棉纤维的密度约为2,500kg/m3。有可能会预计，在采用气流进行的混合处理中会产生严重的问题，但令人惊讶的是，所述问题并没有产生。
通常，主气流并不是没有湍流。在优选的实施方案中，主气流中存在明显的湍流，因为这会促进气凝胶颗粒材料与矿物纤维混合。根据本发明，主气流在其源头处的速度优选为20m/s至150m/s，更优选为30m/s至120m/s，甚至更优选为40m/s至80m/s，最优选为50m/s至70m/s。
优选主气流是总体上横向的气流。在气凝胶颗粒材料以悬浮在辅助气流中的方式被携带至主气流中的实施方案中，优选主气流总体上是横向的，而辅助气流通常是向上的。
主气流优选进入混合室。在混合室中，主气流中的湍流使得组分能够被更密切地混合。
为了使纤维和颗粒材料彻底混合，优选将装置设置成使得气凝胶颗粒材料和纤维在混合室中的平均停留时间为至少0.5s，更优选为至少2s，或者甚至为至少3s。
然而，由于悬浮于气体中的气凝胶颗粒材料和纤维混合的有效性，所以通常不必使颗粒材料和纤维在混合室中的平均停留时间超过10s。更常见的是，该平均停留时间小于7s，并且最常见的是该平均停留时间小于5s。
如果使用混合室，则混合室内的环境温度通常为20℃至100℃，更通常为30℃至70℃。该温度可取决于外部空气温度，即冬冷夏热。可通过将温度升高至最高达100℃从而使粘结剂在混合室中预固化。
在具体实施方案中，粘结剂是这样的材料：在特定条件下，该粘结剂干燥、硬化或变得固化。为了方便起见，这些以及类似的这种过程在本文中称为“固化”。优选的是，这些“固化”过程是不可逆的，并且能够得到内聚性复合材料。
可以使用无机粘结剂和有机粘结剂。优选有机粘结剂。另外，可以使用干态的粘结剂和湿态的粘结剂。粘结剂材料的具体例子包括但不限于酚醛粘结剂、脲甲醛粘结剂、苯酚脲甲醛粘结剂、三聚氰胺甲醛粘结剂、缩合树脂、丙烯酸酯以及其他胶乳组合物、环氧聚合物、硅酸钠、聚氨酯的热熔物、聚乙烯的热熔物、聚丙烯的热熔物以及聚四氟乙烯聚合物的热熔物等。
在一个实施方案中，使用干态粘结剂。可以使用任何合适的干态粘结剂，但优选使用酚醛粘结剂，因为这种类型的粘结剂易于获得并且已经证明是有效的。使用干态粘结剂可能是有利的，这是因为在一些情况中，可能易于进行混合，并且对设备进行维护的需求较低。此外，这种粘结剂相对稳定并且可储存。
根据可供选择的实施方案，可以使用湿态的粘结剂。湿态的粘结剂的优点在于，其成本比干态粘结剂低，并且与使用干态粘结剂相比，使用湿态的粘结剂通常可降低粘结剂的量。降低粘结剂的量还会使复合材料对火的反应更为优异。可以使用任何合适的湿态的粘结剂，但优选使用酚醛粘结剂，因为这种类型的粘结剂易于获得并且已经证明是有效的。
可以在矿物纤维与气凝胶颗粒材料混合之前、期间或之后将粘结剂与矿物纤维和/或气凝胶颗粒材料混合。在一些实施方案中，尤其是在使用湿态的粘结剂的实施方案中，优选在纤维与气凝胶颗粒材料混合之前将粘结剂与纤维混合。特别是，纤维可以是未固化的含有湿态粘结剂的聚集网的形式。
可供选择的是，如果纤维被携带到从纤维形成工艺导出的主气流中，则可以将湿态粘结剂喷洒在被携带于气体中的纤维上。
当采用干态粘结剂时，可以例如将矿物纤维的聚集网与任选的气凝胶颗粒材料预混合。可供选择的是，可将其分别供应到主气流中并在主气流中混合。
在一些实施方案中，当矿物纤维、粘结剂和气凝胶颗粒材料悬浮在主气流中时，使它们经受方向与主气流的方向不同的附加气流(further air flow)。这有助于在主气流中产生附加湍流，这有助于进一步混合。通常，主气流是总体上横向的，而附加气流是总体上向上的。在一些实施方案中，提供多股附加气流。
优选附加气流的速度为1m/s至20m/s，更优选为1m/s至13m/s，还更优选为2m/s至9m/s，最优选为3m/s至7m/s。
通过任何合适的方式从主气流收集矿物纤维、气凝胶颗粒材料和粘结剂的混合物。在一个实施方案中，将主气流引入旋风室(cyclone chamber)的顶部，该旋风室的下端是打开的，并且从该旋风室的下端收集混合物。
在可供选择的实施方案中，引导主气流通过有孔的表面，当该气流通过时，该有孔的表面捕获该混合物。
在使纤维悬浮在主气流中之前进行解缠结处理的实施方案中，优选在矿物纤维、气凝胶颗粒材料和粘结剂的混合物已经悬浮在主气流中之后，但在压制和固化该混合物之前，对该混合物进行额外的纤维解缠结处理。
所述额外的解缠结处理可以具有以上所述的解缠结处理的任何优选的特征。
在特别优选的方法中，将矿物纤维与粘结剂和气凝胶颗粒材料的混合物从主气流中移出，优选在旋风室中移出，并供给至旋转辊，其中该旋转辊具有从其圆周表面突出的尖状物。所述额外的解缠结机构的辊可以具有以上针对聚集网最初可被供给的那种辊所述的任何特征。
优选将矿物纤维、气凝胶颗粒材料与粘结剂的混合物从所述额外的解缠结处理过程投入到成形室中。
进行所述额外的解缠结处理之后，收集矿物纤维、气凝胶颗粒材料和粘结剂的混合物并进行压制和固化。优选的是，将该混合物收集到在其下方设置有抽吸机构的有孔的传送带上。
在本发明优选的方法中，气凝胶颗粒材料、粘结剂和矿物纤维的混合物被收集之后，在固化和压制之前，除去该混合物的表皮层。
可以以分批方式实施所述方法，但是，根据一个实施方案，该方法是在矿棉生产线上进行的，其中将初次矿棉网或二次矿棉网供应到纤维分离处理工序中，这提供了特别成本有效且用途广泛的方法，该方法用以提供在广泛的密度范围内具有良好的机械特性和隔热特性的复合材料。
根据特定的实施方案，该方法在矿棉生产线上以在线的方式进行。
一旦矿物纤维、气凝胶颗粒材料和粘结剂的混合物被收集后，则进行压制和固化从而制备具有所需密度的复合材料。
固化和压制采用的压力、温度和保持时间尤其取决于所用粘结剂的类型。初步试验中采用的温度和保持时间的例子如以下所述。
本发明一方面涉及可通过本发明方法获得的含有气凝胶的复合材料。
本发明的另一个方面涉及含有气凝胶的复合材料，其包含：
纤维，其量为起始物料总重量的24重量％至80重量％，
气凝胶颗粒材料，其量为起始物料总重量的10重量％至75重量％，
粘结剂，其量为起始物料总重量的1重量％至30重量％，
其中所述复合材料是基本上均质的，并且其被固化和压制成密度介于120kg/m3和800kg/m3之间，例如介于150kg/m3和800kg/m3之间。
术语“基本上均质”应当被理解为：该复合材料在毫米级上是均质的，即毫米级别的给定面积的显微图像与该混合物的其他样品(基本上)一致。该术语还意味着在混合后，这些材料基本上均匀地分布在复合材料中，即气凝胶颗粒以基本相同的量存在于整个复合材料中。
优选地，毫米级别的面积为1mm2。然而，如果复合材料包含100μm及更大级别的离散颗粒，则“基本上均质”可相对于最大的离散成分来定义。因此，应当理解为：在相对于最大离散成分的某一级别(例如最大颗粒大小的10倍)上，该复合材料看起来是均质的。对于如1mm(最大尺寸)的颗粒大小，进行视觉评价时，例如100mm2的面积基本上与该混合物的其他样品一致。这还意味着在混合后，这些材料基本上均匀地分布在复合材料中，即气凝胶颗粒以基本相同的量存在于整个复合材料中，而没有可见的积聚。
在本发明方法中所述的最终产品的任何优选的特征都同样适用于本发明的相关复合材料。
本发明还涉及适合实施本发明方法的新装置。
第一新装置包括：
矿物纤维形成设备，其用于制备由气体携带的纤维供料，
粘结剂供给设备，其用于向所述纤维供应粘结剂，
第一收集器，其被布置为接收来自所述纤维形成设备的纤维，
抽吸设备，其通过所述收集器进行抽吸，由此将所述纤维以网的形式收集在所述收集器上，
解缠结设备，其用于对所述网进行解缠结，从而提供解缠结的纤维，
网供给设备，其用于向所述解缠结设备提供所述网，
气凝胶颗粒材料供给设备，其被布置成位于所述解缠结设备之前或之后，
气体供给设备，其用于供应使解缠结的矿物纤维悬浮于其中的主气流，
第二收集器，其用于收集所述解缠结的矿物纤维、粘结剂和气凝胶颗粒材料，以及
压机，其用于对所收集的矿物纤维、粘结剂和气凝胶颗粒材料进行压制。
矿物纤维形成设备可以是适于此目的的任何设备，例如，级联纺丝机(cascade spinner)或纺杯。在该设备的优选实施方案中，矿物纤维形成设备为级联纺丝机。在每种情况中，供应矿物熔融物，并通过设备的离心作用制备纤维。
粘结剂供给机构将粘结剂供应给矿物纤维。其可以位于第二收集器之前的任何位置，但优选位于纤维形成设备和第一收集器之间。在另一个实施方案中，粘结剂供给设备位于第一收集器和第二收集器之间。在另一个优选实施方案中，粘结剂供给机构位于第一收集器和解缠结机构之间。
可以将粘结剂供给机构调整成供给湿态的粘结剂或调整成供给干态的粘结剂。
优选第一收集器是连续操作的第一传送带的形式。该传送带可使气体穿过。纤维在该传送带上形成初次网。抽吸机构位于第一收集器的后面，使气流可穿过该收集器。
该第一装置可以任选地包括用于以本领域的技术人员已知的任何方式处理初次网的机构。例如，该装置可以包括摆动带(pendulumbelt)，其用于使初次网交叉折叠到另一连续操作的传送带上，从而形成二次矿物纤维网。
在优选的实施方案中，第一收集器是通向输入管道的传送带的形式。该输入管道可以在其上边缘具有传送辊，以有助于矿物纤维移动通过该输入管道。
在一些实施方案中，在第一收集器和解缠结设备之间具有基本垂直的管道。通常，该基本垂直的管道的下端要比其上端窄。
该第一装置包括解缠结设备，其用于对初次网或二次网进行解缠结，从而形成解缠结的纤维。在一个实施方案中，解缠结设备具有用于传送初次网或二次网的第一管道以及与第一管道相连的第二管道。在本实施方案中，解缠结设备包括用于以比在第一管道中的速度更高的速度将气流提供到第二管道中的机构。
特别是，如对本发明方法所描述的那样，解缠结机构可以是辊的形式。在本发明方法中所述的辊的任何优选或任选的特征都同样适用于本发明的第一新装置。
此外，第一装置可以包括容纳辊的圆筒形腔室。在本发明方法中描述的圆筒形腔室的任何特征都同样适用于本发明的第一装置。
本发明的第一装置还需要用于供给主气流的气体供给机构。该气体供给机构可以形成为解缠结设备的一部分。例如，用于以比第一管道中的速度更高的速度将气流供给到第二管道中的机构也可以是主气流的供给源。
辊在产生悬浮在气流中的解缠结的矿物纤维流的时候，还可以充当自身产生主气流的机构。
第二新装置，包括：
矿物纤维形成设备，其用于制备悬浮在主气流中的纤维供料，
气体供应设备，其用于供应主气流，
粘结剂供应设备，其用于向所述纤维供应粘结剂，
气凝胶颗粒材料供给机构，其用于向所述主气流供应气凝胶颗粒材料，
收集器，其用于收集所述矿物纤维、粘结剂和气凝胶颗粒材料，
压机，其用于压制所收集的矿物纤维、粘结剂和气凝胶颗粒材料。
本发明第二装置的矿物纤维形成设备也可以是适于此目的的任何设备，例如，级联纺丝机或纺杯。在该设备的优选实施方案中，矿物纤维形成设备为级联纺丝机。
在本发明的第二装置中，需要气体供应装置以提供主气流。该装置可以为冷却气体供应源的形式，该冷却气体沿轴向吹向级联纺丝机的转轮，其中，已经被转轮抛出的纤维被携带离开该纺丝机。
粘结剂供应装置被设置成供应粘结剂，通常是以向悬浮于气流中的纤维喷洒的形式供应粘结剂。
本发明的这两种设备中都需要气凝胶颗粒材料供给机构。气凝胶颗粒材料供给机构可包括含有气凝胶颗粒材料的储料器。可通过螺旋加料器、称重传感器或用于精确定量颗粒材料的任何合适的机构来定量供应气凝胶颗粒材料。
在第一设备中，尽管气凝胶颗粒材料必须最终被供应到主气流中，但是不必由正对着该气流的供应装置来供应气凝胶颗粒材料。事实上，优选将气凝胶颗粒材料供应装置设置成向矿物纤维网供应气凝胶颗粒材料，并将它们一起供应到解缠结设备。如果其位于解缠结机构的前面，则气凝胶颗粒材料与解缠结的纤维一起被供应至主气流。
然而，气凝胶颗粒材料也可位于解缠结机构之后。
在第二装置以及任选在第一装置中，气凝胶颗粒材料供给机构被设置成向主气流供应气凝胶颗粒材料。任选的是，可设置辅助气流供给机构以供应辅助气流，从而将气凝胶颗粒材料带到主气流中。
在这两种装置中，可具有附加气流供给机构，从而向主气流供应附加气流。
本发明的装置各自优选包括如在本发明方法中所描述的混合室。当使用辅助和/或附加气流供给机构时，该辅助和/或附加气流供给机构优选位于该混合室的下端，并设置成向该混合室内供给向上的气流。主气流供给机构优选位于混合室的侧面并设置成横向提供气流使其横穿该室。
当存在附加气流供给机构时，该附加气流供给机构可以具有横跨其开口而设置的纱网以防止固体材料进入。
在混合室的下端，优选具有排放口，重球粒或压实的纤维落入该排放口。
在优选的实施方案中，悬浮在主气流中的矿物纤维、气凝胶颗粒材料和粘结剂一起进入混合室的一侧。然后所得混合物被位于该室的下端的附加气体供给机构向上吹并进一步混合。随后该混合物经由位于混合室上端的排出管道而离开混合室。
该排出管道最终通向收集器。在本发明的第一装置中，该收集器是第二收集器。该收集器可以是有孔的带的形式，抽吸机构位于该收集器的后面。
可供选择的其它方式是，收集机构可以包括能够将矿物纤维、粘结剂和气凝胶颗粒材料的混合物与主气流分开的旋风室。在本实施方案中，该旋风室在其下端具有开口，混合物通过该开口排出，同时通过位于其上端的管道排出该气流。该旋风室上端的直径大于其下端的直径。
在一个实施方案中，混合物从旋风室被排放到传送带上。
在本发明的第一装置中，优选设置额外的解缠结设备来接收矿物纤维、气凝胶颗粒材料和粘结剂的混合物。所述额外的解缠结设备可以具有针对用于对矿物纤维的聚集网进行解缠结的解缠结设备所述的任何优选的特征。
优选的是，设置有额外的解缠结设备以接收来自旋风室下端开口的矿物纤维、气凝胶颗粒材料和粘结剂的混合物。
优选设置有成形室以接收来自所述额外的解缠结设备的纤维。优选的是，成形室包括有孔的传送带，其用于收集矿物纤维与气凝胶颗粒材料的混合物。
在本发明的各装置中，优选在压制之前提供除表皮机构。可以将该设备构造为回收被除去的表皮材料。
本发明的装置各自包括用于压制和固化所收集的矿物纤维、气凝胶颗粒材料和粘结剂的混合物的压机。该压机适于将复合材料压制成密度为120kg/m3至800kg/m3，尤其是150kg/m3至800kg/m3。通常，该压机适于加热复合材料从而固化粘结剂。
在本发明的方法中所述的任何优选的特征同样适用于装置。与此类似，上述装置的任何特征同样也适用于本发明的方法。
附图说明
以下将参照附图通过实例对本发明进行描述，其中：
图1为用于分离纤维和混合原材料的装置的示意图。
图2为如上所述的额外的解缠结设备的示意图。
图3为试运行时制备的本发明的复合材料板的照片。
图4为本发明的含有气凝胶的复合材料的样品的显微照片。
图5为本发明的含有气凝胶的复合材料的样品的显微照片。
图6为本发明的含有气凝胶的复合材料的样品的显微照片。
图7为采用不同于本发明的混合方法而制备的复合材料的照片。
图8为采用不同于本发明的混合方法而制备的另外一些复合材料的照片。
具体实施方式
适用于本发明方法的装置可参见图1。其中纤维形成设备和收集器被构造成将矿物纤维网传送至输入管道1，粘结剂供给机构被设置为将粘结剂供应给矿物纤维，气凝胶颗粒供给机构被设置成向输入管道供应气凝胶颗粒材料，所示的设备还可以形成本发明第一新装置的一部分。
该装置包括输入管道1，其用于起始物料，例如气凝胶颗粒、粘结剂和矿物纤维，并且对于特定的原材料，该装置可以包括位于输入管道1处的粉碎机(图中未示出)，以至少部分切碎大体积的料块。在输入管道的下边缘处具有传送装置2，其携带起始物料通过输入管道1。在输入管道的上边缘处，传送辊3协助将起始物料供送通过输入管道1。在输入管道1的端部，第一套相互隔开的细长部件4横跨输入管道1的端部而延伸。这些细长部件4用来将较大片的起始物料(例如矿物纤维网)破碎。在一些实施方案中，该细长部件4是旋转刷的形式，当该旋转刷旋转时，位于它们之间的起始物料就会受到拉伸。
通过输入管道的端部的起始物料随后向下落入基本垂直的管道5。在所示实施方案中，第二套相互间隔的细长部件6横跨该管道的上端而延伸。该第二套细长部件通常比第一套间隔得更密。在所示实施方案中，该第二套细长部件旋转以使足够小片的矿物纤维网可以通过，而将较大片的矿物纤维网经由起始物料再循环管7带走。
垂直管道5的下端通常会变窄。在所示的实施方案中，该垂直管道的下端形成通向大体上为圆筒形的腔室9的入口8。如所示的那样，入口8在大体上为圆筒形的腔室9的上部。在使用时，起始物料通过垂直的管道5并经过入口8进入圆筒形腔室9。
圆筒形腔室9容纳辊10，辊10具有从其圆周表面12突出的尖状物11。图1所示的辊10沿如图中所示的逆时针方向旋转，使得起始物料从入口(8)被传送绕过辊10的左侧(如图所示)并在主气流中被横向抛出而进入混合室14。圆筒形腔室9和辊10一起形成解缠结机构。解缠结机构使纤维解缠结，即，可能以缠结成网或成簇的棉的形式而提供的纤维会受到该机构的作用，从而提供更开松的棉或者甚至松散的纤维，由此有利于进行随后的纤维与其他成分的混合。
在所示的实施方案中，通过辊10在圆筒形腔室9内旋转来产生主气流，特别是，通过尖状物11和起始物料穿过介于辊的圆周表面与圆筒形腔室9的曲面壁13之间的空间的运动来产生主气流。
图1所示的混合室14包括排放口16和附加气流供给机构15。附加气流供给机构15包括开口，附加气流通过该开口而供入。纱网17横跨附加气流供给机构15的开口而设置。这些纱网允许附加气流通过而进入混合室14，但旨在防止物质进入供给机构。附加气流供给机构15将附加气流向上引入混合室14。
在混合室中，附加气流与含有解缠结纤维的主气流相遇。在混合室14的内部，附加气流起到向上携带解缠结的纤维、粘结剂和气凝胶颗粒材料的混合物的作用。在混合室中，一些较致密的纤维和矿物材料珠状物不会被向上携带，而是落到下端并通过排放口16。
所需的解缠结纤维、气凝胶颗粒材料和粘结剂的混合物被带到混合室14的上部，在此设置有排出管18以将该混合物从混合室14带出。第一气体再循环管19连接至排出管18并将来自排出管18的一些气体再循环至附加气体供给机构15。
排出管通向旋风室20。旋风室20具有第二气体再循环管22，其从旋风室的上端通向附加气体供给机构15。过滤器21连接至第二气体再循环管。在使用时，过滤器21将任何零散的矿物纤维、气凝胶颗粒材料和粘结剂从第二气体再循环管22中除去。当气体从旋风室20的上端排出时，解缠结纤维、气凝胶颗粒材料与粘结剂的混合物下落通过位于旋风室20下端的旋风室出口23。
收集器24位于旋风室出口23的下面。在所示的实施方案中，收集器24是传送装置的形式，其将所收集的纤维传送到压制和固化设备中(图中未示出)。
图2示出了额外的解缠结设备的实施方案，该设备可任选地用于本发明的方法中。该额外的解缠结设备可以设置为代替图1所示的收集器24。所示的额外的解缠结设备包括辊25，该辊的结构与辊10相同。各组分的混合物从上方被供应给辊25，并被抛出而进入成形室26。成形室26的下端包括有孔的传送带27，在传送带27的下面设有抽吸机构28。设置除皮器(scalper)29，以除去混合物的顶部，从而提供平坦的表面。然后可以将除去的表皮材料再循环。
有孔的传送带27将混合物传送到压机(图中未示出)。
图3示出了根据本发明的实物尺寸的装置在试运行时制备的复合材料板。添加到该设备中的复合材料的原材料为未固化的石棉网以及湿态粘结剂和气凝胶颗粒。所示的样品大致为20cm×20cm。该复合材料板看上去非常均匀。肉眼看不到气凝胶颗粒。石棉网在该装置中被瓦解并开松，在表面上只能看到小的纤维簇，并且这些小的纤维簇的样式是无规则的，因此不存在分布积聚或有偏差的迹象。
图4的显微照片示出了采用松散的石棉纤维根据本发明制备的含有气凝胶的复合材料样品。可以看到气凝胶颗粒材料为小点或小粒。也可以看到纤维。由此可以看出，在1mm级别上，气凝胶颗粒材料和纤维基本上是均匀混合的。
图5的显微照片示出了本发明板材中的气凝胶颗粒与纤维的混合物。测得最大的两个颗粒为481μm和302μm。被分析的板材的组成为大约51重量％的气凝胶颗粒、38重量％的矿棉纤维和11重量％的粘结剂。
类似地，图6的显微照片示出了更高放大倍数下的本发明板材中的气凝胶颗粒与纤维的混合物。不存在粘结剂附着于气凝胶颗粒的迹象。如上文提及的那样，认为这样是极其有益的。
在试验中采用购自Dynea公司、商品名为“Prefere 948182U7”的干酚醛聚合物粘结剂(粉末)。试验中粘结剂的含量为12重量％，以确保制得的材料板具有足够的强度。在初始试验中，固化时间以7min为起点，随后将固化时间延长到14min，以确保完全固化。
图7和8为比较例，其示出了不是按照本发明而制备的复合材料。
图7为示出了采用不同于本发明的方法混合复合材料的组分时所得的结果的照片。在这种情况中，用搅拌机混合组分。从图7中可清楚地看出，由于用肉眼可以看到致密的纤维球，以及气凝胶、纤维和粘结剂的分离区域，因此，该复合材料不是均质的。这与根据本发明制备的复合材料的平滑均质的外观(特别是如图3所示)是相反的。
类似地，图8为示出了数种包含10％-31％气凝胶颗粒材料、矿物纤维以及大约10％干态粘结剂的复合材料的照片。该复合材料的组分没有采用本发明的方法混合，而是在搅拌机中混合。同样，可以看到，复合材料中出现了致密的纤维球和不同组分的分离区域，这与根据本发明制备的复合材料的均质外观(特别是如图3所示)是相反的。在试验中，采用得自Cabot International公司的“
Figure BDA0000144655510000221
细粒气凝胶”型气凝胶颗粒材料，并且显示出优良的结果。
采用密度为大约2,800kg/m3的石棉纤维进行试验。
在这种情况下，与复合材料板的主表面共平面的X-Y平面中的最大偏差为5％(例如密度)被认为是满足基本上均质的复合材料的要求。Z平面(即复合材料板的厚度)中容许更大的偏差。

Claims (27)

1.一种制备含有气凝胶的复合材料的方法，所述方法包括以下步骤：
提供矿物纤维，其量为起始物料总重量的24重量％至80重量％，
提供气凝胶颗粒材料，其量为起始物料总重量的10重量％至75重量％，
提供粘结剂，其量为起始物料总重量的1重量％至30重量％，
使所述纤维悬浮在主气流中，并且使所述气凝胶颗粒材料悬浮在所述主气流中，从而使悬浮的气凝胶颗粒材料与悬浮的纤维混合，
在将所述纤维与所述气凝胶颗粒材料混合之前、期间或之后，将所述粘结剂与所述矿物纤维和/或所述气凝胶颗粒材料混合，
收集所述的矿物纤维、气凝胶颗粒材料和粘结剂的混合物，以及
压制和固化所述混合物，从而获得固结的复合材料，其密度为120kg/m3至800kg/m3，例如是150kg/m3至800kg/m3。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述矿物纤维是以聚集网的形式提供的，并且所述方法还包括对纤维的所述聚集网进行解缠结处理。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述解缠结处理包括：将所述网从具有较低的相对气流的管道供应至具有较高的相对气流的管道。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述较高的相对气流的速度为20m/s至150m/s，优选为30m/s至120m/s，更优选为40m/s至80m/s，最优选为50m/s至70m/s。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其中所述解缠结处理包括：将所述聚集网供应到至少一个辊，所述辊绕其纵轴旋转并具有从其圆周表面突出的尖状物。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中基于所述尖状物的最外点，所述辊的直径为20cm至80cm，优选为30cm至70cm，更优选为40cm至60cm，最优选为45cm至55cm。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中所述辊的旋转速率为500rpm至5000rpm，优选为1000rpm至4000rpm，更优选为1500rpm至3500rpm，最优选为2000rpm至3000rpm。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的方法，其中所述辊的所述尖状物的所述最外点的运动速度为20m/s至150m/s，优选为30m/s至120m/s，更优选为40m/s至80m/s，最优选为50m/s至70m/s。
9.根据权利要求2-8中任一项所述的方法，其中在所述纤维解缠结处理之前，将所述气凝胶颗粒材料加入所述矿物纤维的聚集网中，并且使所述气凝胶颗粒材料与解缠结的纤维一起悬浮在所述主气流中。
10.根据权利要求2-9中任一项所述的方法，其中所述矿物纤维的形式为含有湿态粘结剂的未固化的网。
11.根据权利要求2-10中任一项所述的方法，其中所述方法在矿棉生产线上进行，所述矿棉生产线将初次矿棉网或二次矿棉网供应到所述纤维解缠结处理中。
12.根据权利要求2-11中任一项所述的方法，其中在所述混合物已经悬浮在所述主气流中之后、但在压制和固化所述混合物之前，使所述的矿物纤维、气凝胶颗粒材料和粘结剂的混合物经受额外的纤维解缠结处理。
13.根据权利要求1所述的方法，其中提供的所述矿物纤维为从纤维形成过程中导出的气体所携带的纤维。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中至少部分所述气凝胶颗粒材料作为悬浮在辅助气流中的气凝胶颗粒材料而被携带至所述主气流中，并且所述方法包括：将所述辅助气流与所述主气流合并，由此使所述气凝胶颗粒材料与所述纤维混合。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中当所述的矿物纤维、粘结剂和气凝胶颗粒材料悬浮在主气流中时，使所述矿物纤维、粘结剂和气凝胶颗粒材料经受方向与所述主气流的方向不同的附加气流。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述主气流总体上是横向的，并且所述附加气流总体上是向上的。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述主气流的初始速度为20m/s至150m/s，优选为30m/s至120m/s，更优选为40m/s至80m/s，最优选为50m/s至70m/s。
18.根据权利要求15-17中任一项所述的方法，其中所述附加气流的速度为1m/s至20m/s，优选为1m/s至13m/s，更优选为2m/s至9m/s，最优选为3m/s至7m/s。
19.根据权利要求1-9或11-18中任一项所述的方法，其中所述粘结剂以干态的形式提供。
20.根据权利要求1-18中任一项所述的方法，其中所述粘结剂以湿态的形式提供。
21.一种能够通过前述权利要求中任一项所述的方法得到的含有气凝胶的复合材料。
22.一种含有气凝胶的复合材料，包含：
纤维，其量为起始物料总重量的24重量％至80重量％，
气凝胶颗粒材料，其量为起始物料总重量的10重量％至75重量％，
粘结剂，其量为起始物料总重量的1重量％至30重量％，
其中所述复合材料是基本上均质的并且其被固化和压制成密度介于120kg/m3和800kg/m3之间，例如介于150kg/m3和800kg/m3之间。
23.一种用于制备含有气凝胶的复合材料的装置，包括：
矿物纤维形成设备，其用于制备由气体携带的纤维供料，
粘结剂供给机构，其用于向所述纤维供应粘结剂，
第一收集器，其被布置为接收来自所述纤维形成设备的纤维，
抽吸机构，其通过所述收集器进行抽吸，由此将所述纤维以网的形式收集在所述收集器上，
解缠结设备，其用于对所述网进行解缠结，从而提供解缠结的纤维，
网供给机构，其用于向所述解缠结设备提供所述网，
气凝胶颗粒材料供给机构，其被布置在所述解缠结设备之前或之后，
气体供给机构，其用于供应使解缠结的矿物纤维悬浮于其中的主气流，
第二收集器，其用于收集所述解缠结的矿物纤维、粘结剂和气凝胶颗粒材料，以及
压机，其用于对所收集的矿物纤维、粘结剂和气凝胶颗粒材料进行压制。
24.根据权利要求23所述的装置，还包括额外的解缠结装置，其被布置成接收所述的矿物纤维、气凝胶颗粒材料的混合物。
25.一种用于制备含有气凝胶的复合材料的装置，包括：
矿物纤维形成设备，其用于制备悬浮在主气流中的纤维供料，
气体供给机构，其用于供应主气流，
粘结剂供给机构，其用于向所述纤维供应粘结剂，
气凝胶颗粒材料供给机构，其用于向所述主气流供应气凝胶颗粒材料，
收集器，其用于收集所述矿物纤维、粘结剂和气凝胶颗粒材料，
压机，其用于压制所收集的矿物纤维、粘结剂和气凝胶颗粒材料。
26.根据权利要求23-25中任一项所述的装置，还包括辅助气流供给机构，其被布置为供应用于将所述气凝胶颗粒材料从所述气凝胶颗粒材料供给机构携带至所述主气流的辅助气流。
27.根据权利要求23-26中任一项所述的装置，还包括附加气流供给机构，其被布置为：当所述的粘结剂、纤维和气凝胶颗粒材料悬浮在所述主气流中时，将附加气流导向所述的粘结剂、纤维和气凝胶颗粒材料。
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