CN104446222A - 陶瓷纤维板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种陶瓷纤维板，由包括以下重量份的原料制成：硅酸铝纤维40～70份；吸附剂5～30份；无机结合剂20～80份；增强纤维1～5份；絮凝剂1～3份；水4000～10000份。本发明提供的陶瓷纤维板不含有机结合剂，不会出现发黑、冒烟和有刺激性气味等环保问题。通过上述无机结合剂、吸附剂的配合使用，使得本发明提供的陶瓷纤维板无需经过煅烧即可得到本发明的陶瓷纤维板，不发脆、韧性好；通过上述硅酸铝纤维、增强纤维和絮凝剂的配合使用使得本发明提供的陶瓷纤维板耐压强度高。并且本发明提供的上述陶瓷纤维板无需经过煅烧、成本降低。实验结果表明，本发明提供的陶瓷纤维板的耐压强度为0.25MPa以上。

Description

陶瓷纤维板及其制备方法

技术领域

本发明涉及纤维制品技术领域，尤其涉及一种陶瓷纤维板及其制备方法。

背景技术

陶瓷纤维板即为硅酸铝纤维板，是一种耐火材料。即使在加热后也保持良好的机械强度，该产品较纤维毯、毡是刚性并具有支撑强度的纤维隔热产品。陶瓷纤维板除具有对应散状陶瓷纤维棉优良性能外，产品韧性和强度优良，具有优良的抗风蚀能力。加热不膨胀、质轻、施工方便，可任意剪切弯曲，是窑炉、管道及其他保温设备的理想节能材料。在陶瓷壁挂炉、家电行业等领域，除了需要上述基本的性能外，还需要无烟无味并且板面不会变黑的隔热材料。从而同时满足使用性能和环保要求。而现有技术中常规的陶瓷纤维板大都含有淀粉类有机结合剂，其在加热过程中会发生炭化，不仅产生很大的浓烟和刺激性气味，而且会引起陶瓷纤维板板面发黑从而影响使用，根本无法满足上述要求。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种陶瓷纤维板，使用过程无烟、无刺激性气味并且板面不会变黑。

本发明提供了一种陶瓷纤维板，由包括以下重量份的原料制成：

优选的，由包括以下重量份的原料制成：

优选的，所述无机结合剂选自气相白炭黑和硅溶胶中的一种或几种。

优选的，所述吸附剂选自硅酸钙、海泡石和蛭石中的一种或几种。

优选的，所述增强纤维选自无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维中的一种或几种。

优选的，还包括红外遮光剂。

优选的，所述红外遮光剂选自碳化硅、硅酸锆、六钛酸钾和钛白粉中的一种或几种。

优选的，所述絮凝剂选自硫酸铝、聚合氯化铝和聚丙烯酰胺中的一种或几种。

优选的，所述硅酸铝纤维为Al₂O₃含量为40％以上的硅酸铝纤维。

本发明提供了一种陶瓷纤维板的制备方法，包括：

将硅酸铝纤维、吸附剂、增强纤维、无机结合剂和水混合均匀，再与絮凝剂混合，经过成型、干燥后得到陶瓷纤维板；

所述硅酸铝纤维、吸附剂、增强纤维、无机结合剂、水和絮凝剂的重量比为(40～70)：(5～30)：(1～5)：(20～80)：(4000～10000)：(1～3)。

与现有技术相比，本发明提供了一种陶瓷纤维板，由包括以下重量份的原料制成：硅酸铝纤维40～70份；吸附剂5～30份；无机结合剂20～80份；增强纤维1～5份；絮凝剂1～3份；水4000～10000份。本发明提供的陶瓷纤维板不含有机结合剂，不会出现发黑、冒烟和有刺激性气味等环保问题。通过上述无机结合剂、吸附剂的配合使用，使得本发明提供的陶瓷纤维板无需经过煅烧即可得到本发明的陶瓷纤维板，韧性好、强度高；通过上述硅酸铝纤维、增强纤维和絮凝剂的配合使用使得本发明提供的陶瓷纤维板耐压强度高。并且本发明提供的上述陶瓷纤维板无需经过煅烧、成本低。实验结果表明，本发明提供的陶瓷纤维板的耐压强度为0.25MPa以上。

具体实施方式

本发明提供了一种陶瓷纤维板，由包括以下重量份的原料制成：

本发明提供的陶瓷纤维板包括硅酸铝纤维40～70份，优选为43～68份，更优选为45～65份。本发明所述的陶瓷纤维是将高纯度的高岭岩熟料、氧化铝粉、硅石粉、锆英砂等原料在工业电炉中高温熔融，形成流体。然后采用压缩空气喷吹或用甩丝机甩丝成纤维状，经过集棉器集棉，形成陶瓷纤维棉。可以为喷吹型硅酸铝纤维或甩丝型硅酸铝纤维。

本发明提供的喷吹型硅酸铝纤维或甩丝型硅酸铝纤维需满足Al₂O₃≥40％，并且根据使用温度不同可以选择不同Al₂O₃含量的硅酸铝纤维，具体的，使用温度为1000℃以下时，可以选择Al₂O₃含量为40％～45％的标准型硅酸铝纤维，使用温度为1000℃以上时，可以选择Al₂O₃含量为46％～55％的高铝型硅酸铝纤维或ZrO₂含量为15％以上的含锆硅酸铝纤维。本发明对于上述硅酸铝纤维的种类和来源不进行限定，优选为市售，更优选为采用山东鲁阳股份有限公司生产的硅酸铝纤维。

本发明提供的陶瓷纤维板包括吸附剂5～30份，优选为7～28份，更优选为10～25份。本发明所述吸附剂优选选自硅酸钙、海泡石和蛭石中的一种或几种。本发明对于上述硅酸钙、海泡石和蛭石的种类和来源不进行限定，可以为市售。

本发明提供的陶瓷纤维板包括无机结合剂20～80份，优选为23～78份，更优选为25～75份。所述无机结合剂选自气相白炭黑和硅溶胶中的一种或几种。其中硅溶胶的质量浓度优选为20％～40％，更优选为25％～35％。若本发明无机结合剂为硅溶胶时，其和吸附剂的比例最优选为(1～3.5)：1；若本发明无机结合剂为白炭黑时，其和吸附剂比例最优选为(0.3～1.3)：1。

本发明提供的陶瓷纤维板不含有机结合剂，不会出现发黑、冒烟和有刺激性气味等环保问题。通过上述无机结合剂、吸附剂的配合使用，使得本发明提供的陶瓷纤维板无需经过煅烧即可得到本发明的陶瓷纤维板，韧性好、强度高，保温效果好。本发明提供的陶瓷纤维板包括增强纤维1～5份，优选为2～4份。本发明所述增强纤维优选选自无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维中的一种或几种。本发明所述的玻璃纤维可以为离心玻璃棉，也可以是连续玻璃纤维切短丝。本发明所述玻璃纤维长度优选为5～15mm，更优选为7～13mm。

本发明提供的陶瓷纤维板包括絮凝剂1～3份。本发明所述絮凝剂优选选自硫酸铝、聚合氯化铝和聚丙烯酰胺中的一种或几种。

本发明提供的陶瓷纤维板包括水4000～10000份，优选为4100～9500份。本发明加入水优选使得浆料浓度为2％～5％。

本发明通过上述硅酸铝纤维、增强纤维和絮凝剂的配合使用使得本发明提供的陶瓷纤维板耐压强度高。并且本发明提供的上述陶瓷纤维板无需经过煅烧、成本低。

本发明优选还包括红外遮光剂。所述红外遮光剂优选选自碳化硅、硅酸锆、六钛酸钾和钛白粉中的一种或几种。所述红外遮光剂优选包括5～25重量份，更优选为7～23重量份。

本发明添加的上述红外遮光剂可以降低陶瓷纤维板的导热系数，并且本发明提供的吸附剂不仅可以增加本发明的无机结合剂的附着力，使得无机结合剂更好地被吸附，并且其自身的结构特性可以降低热量的传递，与红外遮光剂配合使用可以进一步降低导热系数。

本发明提供了一种陶瓷纤维板的制备方法，包括：

将硅酸铝纤维、吸附剂、增强纤维、无机结合剂和水混合均匀，再与絮凝剂混合，经过成型、干燥后得到陶瓷纤维板；

所述硅酸铝纤维、吸附剂、增强纤维、无机结合剂、水和絮凝剂的重量比为(40～70)：(5～30)：(1～5)：(20～80)：(4000～10000)：(1～3)。

在本发明中，首先将硅酸铝纤维、吸附剂、增强纤维、无机结合剂和水混合均匀。本发明对于所述混合方式和容器并无限定，本领域技术人员熟知的制浆过程中的混合方式即可，优选在制浆池中分散均匀。更优选的，水、硅酸铝纤维、吸附剂、增强纤维、无机结合剂按照该先后顺序混合均匀。该加入顺序可以使得制浆过程中纤维级配更好、分散更均匀、制备得到的陶瓷纤维板强度更好，结构更加均匀。若本发明还包括红外遮光剂，则该加入顺序为水、硅酸铝纤维、吸附剂、增强纤维、无机结合剂、红外遮光剂。

混合后，再与絮凝剂混合。而后经过成型、干燥后得到陶瓷纤维板。优选具体为：将所述浆料成型得到湿坯。本发明对于所述成型的条件和设备不进行限定，优选为长网抄取成型和真空吸滤成型中的一种。所述长网抄取成型具体为：采用连续化的长网对浆料进行抄取滤水，经过一次真空脱水后利用压辊将浆料压制成一定厚度和密度的湿坯。所述真空吸滤成型具体为：将连有真空泵的模具完全浸入搅拌的料浆池中，待模具中吸滤的湿坯达到要求厚度时，将湿坯转移到托盘中。

成型后经过干燥得到陶瓷纤维板。优选将上述湿坯进入烘箱中干燥。本发明对于所述干燥温度和时间不进行限定，本领域技术人员熟知的成型后的干燥温度和时间即可。

本发明所述硅酸铝纤维、吸附剂、增强纤维、无机结合剂、水和絮凝剂的重量比为(40～70)：(5～30)：(1～5)：(20～80)：(4000～10000)：(1～3)，优选为(43～68)：(7～28)：(2～4)：(23～78)：(4100～9500)：(1～3)。

本发明所述的陶瓷纤维是将高纯度的高岭岩熟料、氧化铝粉、硅石粉、锆英砂等原料在工业电炉中高温熔融，形成流体。然后采用压缩空气喷吹或用甩丝机甩丝成纤维状，经过集棉器集棉，形成陶瓷纤维棉。可以为喷吹型硅酸铝纤维或甩丝型硅酸铝纤维。

本发明提供的喷吹型硅酸铝纤维或甩丝型硅酸铝纤维需满足Al₂O₃≥40％，并且根据使用温度不同可以选择不同的Al₂O₃含量的硅酸铝纤维，具体的，使用温度为1000℃以下时，可以选择Al₂O₃含量为40％～45％的标准型硅酸铝纤维，使用温度为1000℃以上时，可以选择Al₂O₃含量为46％～55％的高铝型硅酸铝纤维或ZrO₂含量为15％以上的含锆硅酸铝纤维。本发明对于上述硅酸铝纤维的种类和来源不进行限定，优选为市售，更优选为采用山东鲁阳股份有限公司生产的硅酸铝纤维。

本发明所述吸附剂优选选自硅酸钙、海泡石和蛭石中的一种或几种。本发明对于上述硅酸钙、海泡石和蛭石的种类和来源不进行限定，可以为市售。

本发明所述无机结合剂选自气相白炭黑和硅溶胶中的一种或几种。其中硅溶胶的质量浓度优选为20％～40％，更优选为25％～35％。若本发明无机结合剂为硅溶胶时，其和吸附剂的比例最优选为(1～3.5)：1；若本发明无机结合剂为白炭黑时，其和吸附剂比例最优选为(0.3～1.3)：1。

本发明所述增强纤维优选选自无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维中的一种或几种。本发明所述的玻璃纤维可以为离心玻璃棉，也可以是连续玻璃纤维切短丝。本发明所述玻璃纤维长度优选为5～15mm，更优选为7～13mm。

本发明所述絮凝剂优选选自硫酸铝、聚合氯化铝和聚丙烯酰胺中的一种或几种。本发明加入水优选使得浆料浓度为2％～5％。

本发明优选还包括红外遮光剂。红外遮光剂优选选自碳化硅、硅酸锆、六钛酸钾和钛白粉中的一种或几种。所述红外遮光剂与硅酸铝纤维、吸附剂、增强纤维、无机结合剂、水和絮凝剂的重量比为(5～25)：(40～70)：(5～30)：(1～5)：(20～80)：(4000～10000)：(1～3)，优选为(7～23)：(43～68)：(7～28)：(2～4)：(23～78)：(4100～9500)：(1～3)。

本发明优选采用以下方式对制备得到的陶瓷纤维板性能测定：

导热系数：采用《YB/T 4130-2005耐火材料导热系数试验方法》进行检测

燃烧性能：采用《GB/T 5464-2010建筑材料不燃性试验方法》进行检测

加热永久线变化：采用《GB/T 17911-2006耐火材料陶瓷纤维制品试验方法》进行检测

体积密度：采用《GB/T 17911-2006耐火材料陶瓷纤维制品试验方法》进行检测

抗压强度，采用《GB/T5072-2008耐火材料常温耐压强度试验方法》进行检测

本发明提供了一种陶瓷纤维板，由包括以下重量份的原料制成：硅酸铝纤维40～70份；吸附剂5～30份；无机结合剂20～80份；增强纤维1～5份；絮凝剂1～3份；水4000～10000份。本发明提供的陶瓷纤维板不含有机结合剂，不会出现发黑、冒烟和有刺激性气味等环保问题。通过上述无机结合剂、吸附剂的配合使用，使得本发明提供的陶瓷纤维板无需经过煅烧即可得到本发明的陶瓷纤维板，韧性好、强度高；通过上述硅酸铝纤维、增强纤维和絮凝剂的配合使用使得本发明提供的陶瓷纤维板耐压强度高。并且本发明提供的上述陶瓷纤维板无需经过煅烧、成本低。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的陶瓷纤维板及其制备方法进行详细描述。

实施例1

将陶瓷纤维50Kg，30％浓度硅溶胶70Kg，钛白粉20Kg，无碱短切玻璃纤维2Kg，海泡石28Kg依次加入到制浆池中进行制浆，待各组份分散均匀后，转移至配浆池中并注入水，使料浆浓度在2％～3％左右，依次加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺各1Kg进行絮凝。搅拌均匀后准备成型。采用连续化的长网对浆料进行抄取滤水，经过一次真空脱水后利用压辊将浆料压制成一定厚度和密度的湿坯，经过传送带进入烘箱烘干。再经过切割后得到陶瓷纤维板。采用本发明所述的方法对本实例所生产的陶瓷纤维板进行性能测定，结果如下：导热系数(热面1000℃)为0.078W/(m·K)；燃烧性能为A₁级；加热永久线变化(1000℃×24h)为-2.9％；产品体积密度315Kg/m³；耐压强度(压缩厚度的10％)为0.250MPa。

实施例2

将陶瓷纤维50Kg，30％浓度硅溶胶70Kg，硅酸锆20Kg，无碱短切玻璃纤维2Kg，海泡石28Kg依次加入到制浆池中进行制浆，待各组份分散均匀后，转移至配浆池中并注入水，使料浆浓度在2％～3％左右，依次加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺各1Kg进行絮凝。搅拌均匀后准备成型。将连有真空泵的模具完全浸入搅拌的料浆池中，待模具中吸滤的湿坯达到要求厚度时，将湿坯转移至托盘上然后运入烘干室烘干。再经过切割后得到陶瓷纤维板。采用本发明所述的方法对本实例所生产的陶瓷纤维板进行性能测定，结果如下：导热系数(热面1000℃)为0.078W/(m·K)；燃烧性能为A₁级；加热永久线变化(1000℃×24h)为-2.9％；产品体积密度315Kg/m³；耐压强度(压缩厚度的10％)为0.250MPa。

实施例3

将陶瓷纤维50Kg，气相白炭黑20Kg，硅酸钙30Kg，碳化硅20Kg，无碱短切玻璃丝纤维2Kg依次加入到制浆池中进行制浆，待各组份分散均匀后，转移至配浆池中并注入水，使料浆浓度在2％～3％左右，依次加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺各1Kg进行絮凝。搅拌均匀后准备成型。采用连续化的长网对浆料进行抄取滤水，经过一次真空脱水后利用压辊将浆料压制成一定厚度和密度的湿坯，经过传送带进入烘箱烘干。再经过切割后得到陶瓷纤维板。采用本发明所述的方法对本实例所生产的陶瓷纤维板进行性能测定，结果如下：导热系数(热面1000℃)为0.082W/(m·K)；燃烧性能为A₁级；加热永久线变化(1000℃×24h)为-2.7％；产品体积密度332Kg/m³；耐压强度(压缩厚度的10％)为0.290MPa。

实施例4

将陶瓷纤维50Kg，气相白炭黑20Kg，硅酸钙30Kg，六钛酸钾晶须20Kg，无碱短切玻璃丝纤维2Kg依次加入到制浆池中进行制浆，待各组份分散均匀后，转移至配浆池中并注入水，使料浆浓度在2％～3％左右，依次加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺各1Kg进行絮凝。搅拌均匀后准备成型。将连有真空泵的模具完全浸入搅拌的料浆池中，待模具中吸滤的湿坯达到要求厚度时，将湿坯转移至托盘上然后运入烘干室烘干。再经过切割后得到陶瓷纤维板。采用本发明所述的方法对本实例所生产的陶瓷纤维板进行性能测定，结果如下：导热系数(热面1000℃)为0.082W/(m·K)；燃烧性能为A₁级；加热永久线变化(1000℃×24h)为-2.7％；产品体积密度332Kg/m³；耐压强度(压缩厚度的10％)为0.290MPa。

实施例5

将陶瓷纤维40Kg，35％浓度硅溶胶28Kg，中碱短切玻璃纤维2Kg，海泡石28Kg依次加入到制浆池中进行制浆，待各组份分散均匀后，转移至配浆池中并注入水，使料浆浓度在2％～3％左右，依次加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺各1Kg进行絮凝。搅拌均匀后准备成型。采用连续化的长网对浆料进行抄取滤水，经过一次真空脱水后利用压辊将浆料压制成一定厚度和密度的湿坯，经过传送带进入烘箱烘干。再经过切割后得到陶瓷纤维板。采用本发明所述的方法对本实例所生产的陶瓷纤维板进行性能测定，结果如下：导热系数(热面1000℃)为0.090W/(m·K)；燃烧性能为A₁级；加热永久线变化(1000℃×24h)为-2.3％；产品体积密度302Kg/m³；耐压强度(压缩厚度的10％)为0.29MPa

实施例6

将陶瓷纤维70Kg，气相白炭黑70Kg，高碱短切玻璃纤维2Kg，蛭石30Kg依次加入到制浆池中进行制浆，待各组份分散均匀后，转移至配浆池中并注入水，使料浆浓度在2％～3％左右，加入硫酸铝2Kg进行絮凝。搅拌均匀后准备成型。采用连续化的长网对浆料进行抄取滤水，经过一次真空脱水后利用压辊将浆料压制成一定厚度和密度的湿坯，经过传送带进入烘箱烘干。再经过切割后得到陶瓷纤维板。采用本发明所述的方法对本实例所生产的陶瓷纤维板进行性能测定，结果如下：导热系数(热面1000℃)为0.092W/(m·K)；燃烧性能为A₁级；加热永久线变化(1000℃×24h)为-2.9％；产品体积密度310Kg/m³；耐压强度(压缩厚度的10％)为0.27MPa。

实施例7

将陶瓷纤维40Kg，气相白炭黑20Kg，硅酸钙10Kg，无碱短切玻璃丝纤维2Kg依次加入到制浆池中进行制浆，待各组份分散均匀后，转移至配浆池中并注入水，使料浆浓度在2％～3％左右，依次加入聚合氯化铝和聚丙烯酰胺各1Kg进行絮凝。搅拌均匀后准备成型。将连有真空泵的模具完全浸入搅拌的料浆池中，待模具中吸滤的湿坯达到要求厚度时，将湿坯转移至托盘上然后运入烘干室烘干。再经过切割后得到陶瓷纤维板。采用本发明所述的方法对本实例所生产的陶瓷纤维板进行性能测定，结果如下：导热系数(热面1000℃)为0.089W/(m·K)；燃烧性能为A₁级；加热永久线变化(1000℃×24h)为-2.1％；产品体积密度308Kg/m³；耐压强度(压缩厚度的10％)为0.285MPa。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种陶瓷纤维板，由包括以下重量份的原料制成：

2.根据权利要求1所述的陶瓷纤维板，其特征在于，由包括以下重量份的原料制成：

3.根据权利要求1或2所述的陶瓷纤维板，其特征在于，所述无机结合剂选自气相白炭黑和硅溶胶中的一种或几种。

4.根据权利要求1或2所述的陶瓷纤维板，其特征在于，所述吸附剂选自硅酸钙、海泡石和蛭石中的一种或几种。

5.根据权利要求1或2所述的陶瓷纤维板，其特征在于，所述增强纤维选自无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维和高碱玻璃纤维中的一种或几种。

6.根据权利要求1或2所述的陶瓷纤维板，其特征在于，还包括红外遮光剂。

7.根据权利要求6所述的陶瓷纤维板，其特征在于，所述红外遮光剂选自碳化硅、硅酸锆、六钛酸钾和钛白粉中的一种或几种。

8.根据权利要求1或2所述的陶瓷纤维板，其特征在于，所述絮凝剂选自硫酸铝、聚合氯化铝和聚丙烯酰胺中的一种或几种。

9.根据权利要求1或2所述的陶瓷纤维板，其特征在于，所述硅酸铝纤维为Al₂O₃含量为40％以上的硅酸铝纤维。

10.一种陶瓷纤维板的制备方法，包括：

将硅酸铝纤维、吸附剂、增强纤维、无机结合剂和水混合均匀，再与絮凝剂混合，经过成型、干燥后得到陶瓷纤维板；

所述硅酸铝纤维、吸附剂、增强纤维、无机结合剂、水和絮凝剂的重量比为(40～70)：(5～30)：(1～5)：(20～80)：(4000～10000)：(1～3)。