CN105980510A - 使用磷酸镁水合物的吸热材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种吸热材料，其具备包含磷酸镁水合物和粘合剂的颗粒。

Description

使用磷酸镁水合物的吸热材料
技术领域
本发明涉及使用磷酸镁水合物的吸热材料以及它的制造方法。
背景技术
在核电厂、火电厂以及其他的地方中，有些设施要求必须在发生火灾等灾害时使设施内的电缆具备耐热性或者耐火性。通常，通过使用吸热材料覆盖设施中的电缆来实现耐热性或者耐火性。
现有的吸热材料在被加热时，使含有水的高分子吸收体吸热，或者使氢氧化铝水合物中含有的水分子(结晶水)吸热来进行吸热。
然而，现有的吸热材料存在如下问题：由于体积大和重量沉，或者由于铺设电缆后仅有覆盖电缆护套的狭小的空间，电缆护套的更换是困难的。
使用了高分子吸收体的吸热材料通常被包装袋所包裹，但如果包装袋破裂，则即使在常温下水也会蒸发，从而不能发挥其功能。
对于使用了氢氧化铝水合物的吸热材料而言，由于水合物的分解温度高于电缆的耐热温度，有在水合物分解前电缆就已受损的问题。
因此，希望开发出不需要更换的、在狭窄处也能够施工的、轻量的、而且能够高效地吸热的吸热材料。
另一方面，磷酸镁水合物作为吸热材料是已知的(专利文献1、2)。
现有技术文件
专利文献
专利文献1：日本专利文献特开2008-274253号公报
专利文献2：日本专利文献特开2009-191493号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型吸热材料。
本发明者们进行了潜心研究，其结果发现：使用了含有磷酸镁水合物的颗粒的吸热材料使用方便，作为吸热材料是优异的，从而完成了本发明。
根据本发明，提供以下的吸热材料以及它的制造方法。
1.一种吸热材料，其特征在于，具备包含磷酸镁水合物和粘合剂的颗粒。
2.上述1中记载的吸热材料，其特征在于，上述磷酸镁水合物是磷酸三镁八水合物。
3.上述1或者2记载的吸热材料，其特征在于，上述粘合剂是无机粘合剂。
4.上述1～3中任一项记载的吸热材料，其特征在于，上述粘合剂是硅酸钠。
5.上述1～4中任一项记载的吸热材料，其特征在于，上述颗粒的平均粒径为0.01mm～20mm。
6.上述1～5中任一项记载的吸热材料，其特征在于，上述颗粒被收容在容器中。
7.上述6中记载的吸热材料，其特征在于，上述容器由耐热性织物构成。
8.上述7中记载的吸热材料，其特征在于，上述耐热性织物是玻璃织物、二氧化硅织物或者氧化铝织物。
9.上述7中记载的吸热材料，其特征在于，上述耐热性织物是在表面蒸镀有铝的织物。
10.上述1～9中任一项记载的吸热材料，其特征在于，上述容器有多个连续地相连接。
11.一种吸热材料的制造方法，其特征在于，
将磷酸镁水合物和水玻璃混合，并进行造粒，得到含水颗粒，
从上述含水颗粒中将水去除，得到颗粒。
12.上述11中记载的吸热材料的制造方法，其特征在于，
将上述颗粒收容在容器中。
根据本发明能够提供新型的吸热材料。
附图说明
图1是本发明的吸热材料所使用的包装袋的一例的立体图。
图2是在实施例2中使用的装载了电缆的电缆机架的纵剖面图。
图3是实施例2中制备的耐火结构的概要纵剖面图。
具体实施方式
本发明的吸热材料具备包含磷酸镁水合物和粘合剂的颗粒。
作为磷酸镁水合物，可以例举磷酸三镁八水合物(Mg3(PO4)2·8H2O)、三水合物、五水合物、十水合物和二十二水合物，优选磷酸三镁八水合物。磷酸镁水合物从100℃付近开始发生分解进行吸热反应。
作为粘合剂可以使用无机粘合剂或有机粘合剂。
作为无机粘合剂，可以例举硅酸钠(水玻璃衍生物、Na2SiO3、Na2O·SiO2或者Na2O·nSiO2·mH2O)、胶体二氧化硅、膨润土等，优选硅酸钠。
作为有机粘合剂，可以例举PVA(聚乙烯醇)、CMC(羟甲基纤维素)、淀粉等。
本发明的吸热材料中，除了包含不可避免的杂质之外，可以仅由磷酸镁水合物和粘合剂构成。
在颗粒中，通常含有磷酸镁水合物为1～99重量％、粘合剂为1～99重量％，优选含有磷酸镁水合物为50～99重量％、粘合剂为1～50重量％，更优选含有磷酸镁水合物为70～99重量％、粘合剂为1～30重量％。
本发明中使用造粒后的吸热材料。如果将磷酸镁水合物以粉末的状态使用，则会有难以装袋(难以封口等)、容易偏向袋中的下方的问题。上述颗粒的平均粒径优选为0.01mm～20mm，更优选为0.1mm～15mm。虽然粒径越小表面积越大，作为吸热材料更优越，但操作会变得困难。
本发明的吸热材料通常是将颗粒装入袋、盒子等容器中而使用。优选将颗粒装入袋状的耐热性织物(布、片材、膜等)后封口的形式。作为耐热性织物可以列举玻璃织物、二氧化硅织物或者氧化铝织物等。在表面蒸镀有铝的织物由于耐火性优异，所以是优选的。对于容器不要求具有气密性。
图1中示出本发明的吸热材料所使用的包装袋的一例的立体图。该包装袋2是多个口袋4经由嵌边6在其侧边并排连接的袋子。从上方的开口部将颗粒装入后封闭。只要是这样结构的包装袋，在向狭窄处搬运时，由于能够折叠或卷曲后搬运，所以是便利的。另外，能够以与对象物的形状对应的方式进行配置。而且，能够沿着如图所示虚线，即将袋4与袋4向连接的嵌边6的部分切断后使用。
用于本发明的吸热材料的颗粒可以通过如下方法得到：将磷酸镁水合物和水玻璃(Na2O·nSiO2·mH2O)混合，进行造粒，得到含水颗粒，从该含水颗粒中将水去除，由此得到。而且，根据必要将得到的颗粒收容在容器中。
本发明的吸热材料可以仅仅将其本身作为隔热材料予以利用，但也可以与其他的隔热材料组合使用。通过组合，能够进一步有效地构成隔热结构，能够发挥强力的隔热性以及耐火性。
实施例
实施例1
将磷酸三镁八水合物和水玻璃3号(硅酸钠)(Na2O·nSiO2·mH2O(n＝3.0～3.4))以91：9的重量比混合，进行造粒之后，得到平均粒径2mm～7mm的含水颗粒，通过将其在90℃进行干燥将水去除而得到颗粒。将得到的颗粒收容在玻璃织物制的包装袋中，从而制造了吸热材料。包装袋如图1所示，是将纵向160mm、横向160mm的长方形经由10mm的嵌边，在横向方向连接多个的形状。厚度为25mm。
实施例2
(1)耐火结构的组建
使用在实施例1中制造的吸热材料以及以下的第一隔热材料以及第二隔热材料，如图2、3所示组建耐火结构，实施了耐火试验。图2是实验中使用的装载有电缆的电缆机架的纵剖面图，图3是耐火结构的概要纵剖面图。
如图2所示，将电缆机架100的腿102立起，将隔段104固定在电缆机架附属的台架上，组装了电缆机架100。电缆机架的隔段104上装载放入了电缆200的盒子。
如图3所示，使用在实施例1中制造的吸热材料10将电缆机架的腿102、隔段104的周围围起。进一步，将其周围使用叠层隔热材料20围起。叠层隔热材料20是从有电缆的内侧起，将下述的第一隔热材料22叠层1层(20mm)，以及将下述的第二隔热材料24叠层3层(25mm×3)后，将外侧整体使用二氧化硅织物包裹而成。
将电缆机架100设置在纵型炉中。
·第一隔热材料：气凝胶·无机纤维复合材料(PYROGEL，ASPEN株式会社制造)
·第二隔热材料：生物可溶性纤维毡(生物可溶性纤维组成：SiO2含量约73质量％、CaO含量约25质量％、MgO含量约0.3质量％、Al2O3含量约2质量％)
(2)耐火结构的评价
图3示出热电偶的设置位置。
热电偶设置在如下位置：从第二隔热材料24的内侧起的第二层和第三层之间(图3中，48)、从第二隔热材料24的内侧起的第一层和第二层之间(图3中，46)、第二隔热材料24和第一隔热材料22之间(图3中，44)、第一隔热材料22和吸热材料10之间(图3中，42)以及装载在上隔段的电缆盒子的正上方(图3中，40)。
在纵型炉中，通过燃烧器，按照ISO标准耐火曲线进行3小时的加热后，将其放置冷却2小时。将各个热电偶的设置位置的1、2、3、5、8、10小时后的测定温度(℃)示于表1中。
如表1所示，即使外侧是超过1000℃的温度，电缆盒子的正上方40的温度也仅为163℃左右，可以确认到能够确保电缆的导通。而且，电缆盒子的正上方40的温度在加热后3小时经过付近在100℃维持了大约20分钟，这被认为是由于吸热材料所含的水的蒸发作用的结果。
[表1]
(℃)
1hr 2hr 3hr 5hr 8hr 10hr
第二隔热材料的第二层和第三层之间48 650 900 1030 370 155 110
第二隔热材料的第一层和第二层之间46 325 750 810 420 195 140
第二隔热材料和第一隔热材料之间44 150 570 740 390 195 150
第一隔热材料和吸热材料之间42 40 100 240 220 175 160
电缆盒子的正上方40 20 70 100 148 163 158
产业上的利用可能性
本发明的吸热材料能够作为在核电厂等的要求耐火性的场所或者设备中所用的吸热材料而予以使用。
如上所述，对于本发明的几个实施方式和/或实施例进行了详细的说明，但本领域技术人员在实质上不脱离本发明的新的教导以及效果的情况下，很容易对这些例示的实施方式和/或实施例进行很多的变更。所以，这些很多的变更也包含在本发明的范围内。
在此将在本说明书中记载的文献的内容全部直接并入本文中。

Claims (12)

1.一种吸热材料，其特征在于，
具备包含磷酸镁水合物和粘合剂的颗粒。
2.如权利要求1所述的吸热材料，其特征在于，
所述磷酸镁水合物是磷酸三镁八水合物。
3.如权利要求1或2所述的吸热材料，其特征在于，
所述粘合剂是无机粘合剂。
4.如权利要求1～3中任一项所述的吸热材料，其特征在于，
所述粘合剂是硅酸钠。
5.如权利要求1～4中任一项所述的吸热材料，其特征在于，
所述颗粒的平均粒径是0.01mm～20mm。
6.如权利要求1～5中任一项所述的吸热材料，其特征在于，
所述颗粒被收容在容器中。
7.如权利要求6所述的吸热材料，其特征在于，
所述容器由耐热性织物构成。
8.如权利要求7所述的吸热材料，其特征在于，
所述耐热性织物是玻璃织物、二氧化硅织物或者氧化铝织物。
9.如权利要求7所述的吸热材料，其特征在于，
所述耐热性织物是在表面蒸镀有铝的织物。
10.如权利要求1～9中任一项所述的吸热材料，其特征在于，
所述容器有多个连续地相连接。
11.一种吸热材料的制造方法，其特征在于，
将磷酸镁水合物和水玻璃混合，并进行造粒，得到含水颗粒，
从所述含水颗粒中将水去除，得到颗粒。
12.如权利要求11所述的吸热材料的制造方法，其特征在于，
将所述颗粒收容在容器中。
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