CN106746977A - 一种陶瓷纤维板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种陶瓷纤维板，由陶瓷纤维毯、无机结合剂和凝结剂制得；所述凝结剂为硫酸铝、氯化铝和硫酸铁中的一种或几种。本发明的纤维板除安全环保外，还具有优异的强度性能，能够满足实际安装和使用需求。同时，本发明还提供了一种陶瓷纤维板的制备方法，将无机结合剂和凝结剂分别渗透到陶瓷纤维毯内部，得到陶瓷纤维板。本发明的制备过程简单易行，能够进行连续化生产，提高生产效率。

Description

一种陶瓷纤维板及其制备方法
技术领域
本发明涉及保温材料技术领域，尤其涉及一种陶瓷纤维板及其制备方法。
背景技术
陶瓷纤维板通常是以陶瓷纤维、填料和助剂为原料制成的板材，其具有优异的耐热和隔热性能，是制备各类窑炉背衬的优选保温材料。传统陶瓷纤维板通常是向陶瓷纤维中添加淀粉、纤维素等有机结合剂来制备纤维板，然而，这种类型的纤维板在高温下容易产生难闻异味和烟气，对环境和人体健康造成危害，甚至还会发生碳化、燃烧现象，存在火灾隐患。例如，专利号为CN101591193A的中国专利公开了一种陶瓷纤维板，其以硅酸铝纤维、有机结合剂、无机结合剂以及微粉添加剂为原料进行纤维板的制备，结果所得纤维板在高温下使用会产生冒烟现象并伴有异味，对环境造成恶劣影响，也十分影响用户感受和健康。随着国家对各行业节能降耗、安全环保等方面工作力度的加大，以及人们对高生活品质的追求，这种会产生难闻异味和烟气的纤维板逐渐被市场和消费者淘汰。
目前，越来越多的陶瓷纤维板是采用陶瓷纤维和无机结合剂为主要原料来制备，以克服纤维板冒烟、异味等问题。例如，专利号为CN104513050A的中国专利公开了一种无机纤维隔热材料及其制备方法，其将无机结合剂、添加剂和水制成浆料，将无机纤维进行预烧，再将预烧后的无机纤维浸入所述浆料，经加压、成型和干燥等过程制得纤维板，所得纤维板在高温下无烟无味，较为环保健康。但是，这种类型的纤维板强度较差，不能较好的满足实际安装使用需求；而且，其制备工艺较为复杂，不能实现连续化生产，效率较低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种陶瓷纤维板及其制备方法，本发明的纤维板除安全环保外，还具有较好的强度性能，能够满足实际安装和使用需求。而且，本发明的制备方法简单易行，能够进行连续化生产，生产效率较高。
本发明提供了一种陶瓷纤维板，由陶瓷纤维毯、无机结合剂和凝结剂制得；
所述凝结剂为硫酸铝、氯化铝和硫酸铁中的一种或几种。
优选的，所述无机结合剂为硅溶胶、铝溶胶和锆溶胶中的一种或几种。
优选的，所述无机结合剂的固含量为15％～50％。
优选的，所述无机结合剂与所述凝结剂的质量比为1：(0.05～0.5)。
优选的，所述陶瓷纤维毯的密度为90～160Kg/m3。
优选的，所述陶瓷纤维毯的厚度为15～50mm。
本发明还提供了上述技术方案所述的陶瓷纤维板的制备方法，包括以下步骤：
A)在陶瓷纤维毯表面施加无机结合剂，在真空条件下，将所述无机结合剂渗透到所述陶瓷纤维毯内部，得到第一纤维毯；
B)在所述第一纤维毯表面施加凝结剂溶液，在真空条件下，将所述凝结剂溶液渗透到所述第一纤维毯内部，得到第二纤维毯；
所述凝结剂为硫酸铝、氯化铝和硫酸铁中的一种或几种；
C)将所述第二纤维毯干燥，得到陶瓷纤维板。
优选的，所述步骤A)中，所述真空条件的真空度为-0.085～-0.025MPa；
所述步骤B)中，所述真空条件的真空度为-0.085～-0.025MPa。
优选的，所述步骤B)中，所述凝结剂溶液中凝结剂的质量分数为5％～30％。
优选的，所述步骤C)中，所述干燥的温度为85～150℃。
与现有技术相比，本发明提供了一种陶瓷纤维板，由陶瓷纤维毯、无机结合剂和凝结剂制得；所述凝结剂为硫酸铝、氯化铝和硫酸铁中的一种或几种。本发明的纤维板除安全环保外，还具有优异的强度性能，能够满足实际安装和使用需求。同时，本发明还提供了上述陶瓷纤维板的制备方法，包括以下步骤：A)在陶瓷纤维毯表面施加无机结合剂，在真空条件下，将所述无机结合剂渗透到所述陶瓷纤维毯内部，得到第一纤维毯；B)在所述第一纤维毯表面施加凝结剂溶液，在真空条件下，将所述凝结剂溶液渗透到所述第一纤维毯内部，得到第二纤维毯；所述凝结剂为硫酸铝、氯化铝和硫酸铁中的一种或几种；C)将所述第二纤维毯干燥，得到陶瓷纤维板。本发明的制备过程简单易行，能够进行连续化生产，提高生产效率。
具体实施方式
本发明提供了一种陶瓷纤维板，由陶瓷纤维毯、无机结合剂和凝结剂制得；
所述凝结剂为硫酸铝、氯化铝和硫酸铁中的一种或几种。
本发明提供的陶瓷纤维板由陶瓷纤维毯、无机结合剂和凝结剂制得。本发明中，所述陶瓷纤维毯的密度优选为90～160Kg/m3；所述陶瓷纤维毯的厚度优选为15～50mm。本发明对所述陶瓷纤维毯的来源没有特殊限制，为一般市售的陶瓷纤维毯即可。
本发明中，所述无机结合剂优选为硅溶胶、铝溶胶和锆溶胶中的一种或几种。本发明中，所述无机结合剂的固含量优选为15％～50％，更优选为25％～50％。本发明对无机结合剂的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。
本发明中，所述凝结剂优选为硫酸铝、氯化铝和硫酸铁中的一种或几种；所述凝结剂的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。本发明中，所述无机结合剂与所述凝结剂的质量比优选为1：(0.05～0.5)，更优选为1：(0.1～0.5)。
本发明提供的陶瓷纤维板由陶瓷纤维毯、无机结合剂和凝结剂制得，通过陶瓷纤维毯与无机结合剂及凝结剂的结合，使得纤维板具有优异的强度性能，能够较好的满足安装和使用需求，且安全环保。实验结果表明，本发明提供的陶瓷纤维板的耐压强度达到0.3MPa以上，高温下使用无烟无味，可任意切割加工。
本发明还提供了上述技术方案所述陶瓷纤维板的制备方法，包括以下步骤：
A)在陶瓷纤维毯表面施加无机结合剂，在真空条件下，将所述无机结合剂渗透到所述陶瓷纤维毯内部，得到第一纤维毯；
B)在所述第一纤维毯表面施加凝结剂溶液，在真空条件下，将所述凝结剂溶液渗透到所述第一纤维毯内部，得到第二纤维毯；
所述凝结剂为硫酸铝、氯化铝和硫酸铁中的一种或几种；
C)将所述第二纤维毯干燥，得到陶瓷纤维板。
本发明中，所述陶瓷纤维毯、无机结合剂和凝结剂的种类、用量和来源与上述技术方案一致，在此不再一一赘述。
按照本发明，首先在陶瓷纤维毯表面施加无机结合剂，在真空条件下，将所述无机结合剂渗透到所述陶瓷纤维毯内部，得到第一纤维毯。
本发明中，在陶瓷纤维毯表面施加无机结合剂的方式没有特殊限制，能够将无机结合剂均匀施加到陶瓷纤维毯表面即可，如可以将陶瓷纤维毯平铺在传送网带上，并将无机结合剂置于施胶装置中，边传送边利用施胶装置在陶瓷纤维毯表面涂覆无机结合剂；本发明中，所述传送的速度优选为0.005～0.1m/s。
本发明中，在真空条件下，将无机结合剂渗透到陶瓷纤维毯内部，得到第一纤维毯。所述真空条件的真空度优选为-0.085～-0.025MPa，更优选为-0.08～-0.03MPa。本发明中，提供真空条件的方式没有特殊限制，如可以采用真空泵或真空吸滤机等装置提供真空条件，能够产生真空吸滤作用，使无机结合剂均匀渗透到陶瓷纤维毯内部即可。
本发明对在陶瓷纤维毯表面施加无机结合剂和渗透无机结合剂的顺序没有特殊限制，可以为先向陶瓷纤维毯表面施加无机结合剂，整体陶瓷纤维毯表面施加无机结合剂后，再进行真空吸滤渗透，也可以为边向陶瓷纤维毯表面施加无机结合剂，边进行真空吸滤渗透。
按照本发明，得到第一纤维毯后，在所述第一纤维毯表面施加凝结剂溶液，在真空条件下，将所述凝结剂溶液渗透到所述第一纤维毯内部，得到第二纤维毯。
本发明中，所述凝结剂溶液中的凝结剂优选为硫酸铝、氯化铝和硫酸铁中的一种或几种。所述凝结剂溶液中凝结剂的质量分数优选为5％～30％。本发明中，所述无机结合剂与凝结剂的质量比优选为1：(0.05～0.5)，更优选为1：(0.1～0.5)。
本发明中，在第一纤维毯表面施加凝结剂溶液的方式没有特殊限制，能够将凝结剂均匀施加到第一纤维毯表面即可，如可以在渗透无机结合剂后，继续在传送网带上传送纤维毯，将凝结剂溶液置于施胶装置中，边传送边利用施胶装置在第一纤维毯表面涂覆凝结剂溶液；本发明中，所述传送的速度优选为0.005～0.1m/s。
本发明中，在真空条件下，将凝结剂溶液渗透到第一纤维毯内部，得到第二纤维毯。所述真空条件的真空度优选为-0.085～-0.025MPa，更优选为-0.08～-0.03MPa。本发明中，提供真空条件的方式没有特殊限制，如可以采用真空泵或真空吸滤机等装置提供真空条件，能够产生真空吸滤作用，使凝结剂溶液均匀渗透到第一纤维毯内部即可。
本发明对在第一纤维毯表面施加凝结剂溶液和渗透凝结剂溶液的顺序没有特殊限制，可以为先向第一纤维毯表面施加凝结剂溶液，整体第一纤维毯表面施加凝结剂溶液后，再进行真空吸滤渗透，也可以为边向第一纤维毯表面施加凝结剂溶液，边进行真空吸滤渗透。
按照本发明，在得到第二纤维毯后，将所述第二纤维毯干燥，得到陶瓷纤维板。
本发明中，所述干燥的温度优选为85～150℃；将所述第二纤维毯干燥的方式没有特殊限制，如可以为烘干等；将第二纤维毯干燥后，得到陶瓷纤维板。
本发明中，对第二纤维毯干燥前，优选先进行定型，所述定型的方式没有特殊限制，如可以利用压辊定型方式进行定型；将第二纤维毯定型后，得到湿板坯，再将所述湿板坯干燥，得到陶瓷纤维板。本发明中，所述陶瓷纤维板的厚度优选为10～45mm。
本发明提供了一种陶瓷纤维板的制备方法，其制备过程简单易行，能够进行连续化生产，提高生产效率。实验结果表明，按照本发明的制备方法，纤维板生产效率可达到13吨/天以上。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
实施例1
取密度为90Kg/m3、尺寸为7200×610×15mm(长度×宽度×厚度)的标准陶瓷纤维毯(购自山东鲁阳节能材料股份有限公司)平铺在传送网带上，将100Kg固含量为25％的铝溶胶注入表面施胶装置I内，将50Kg质量浓度为5％的氯化铝溶液注入表面施胶装置II内；开启传动装置，将传送网带的传动速度设置为0.1m/s；采用表面施胶和真空吸滤方式对陶瓷纤维毯施加和渗透铝溶胶，控制真空吸滤时的真空度为-0.08MPa，将铝溶胶渗透完毕后，得到第一纤维毯。再同样采用表面施胶和真空吸滤方式对所得第一纤维毯施加和渗透氯化铝溶液，控制真空吸滤时的真空度为-0.07MPa，将氯化铝溶液渗透完毕后，得到第二纤维毯。将第二纤维毯进行压辊定型，得到湿板坯，湿板坯厚度为10mm；将所得湿板坯在85℃下干燥，得到陶瓷纤维板。
对所得陶瓷纤维板的性能和生产效率进行测试，测试结果参见表1。
实施例2
取密度为130Kg/m3、尺寸为3600×610×50mm(长度×宽度×厚度)的含锆陶瓷纤维毯(购自山东鲁阳节能材料股份有限公司)平铺在传送网带上，将200Kg固含量为50％的锆溶胶注入表面施胶装置I内，将200Kg质量浓度为10％的硫酸铝溶液注入表面施胶装置II内；开启传动装置，将传送网带的传动速度设置为0.005m/s；采用表面施胶和真空吸滤方式对陶瓷纤维毯施加和渗透锆溶胶，控制真空吸滤时的真空度为-0.05MPa，将锆溶胶渗透完毕后，得到第一纤维毯。再同样采用表面施胶和真空吸滤方式对所得第一纤维毯施加和渗透硫酸铝溶液，控制真空吸滤时的真空度为-0.08MPa，将硫酸铝溶液渗透完毕后，得到第二纤维毯。将第二纤维毯进行压辊定型，得到湿板坯，湿板坯厚度为45mm；将所得湿板坯在150℃下干燥，得到陶瓷纤维板。
对所得陶瓷纤维板的性能和生产效率进行测试，测试结果参见表1。
实施例3
取密度为160Kg/m3、尺寸为3600×610×30mm(长度×宽度×厚度)的含锆陶瓷纤维毯(购自山东鲁阳节能材料股份有限公司)平铺在传送网带上，将150Kg固含量为50％的硅溶胶注入表面施胶装置I内，将100Kg质量浓度为30％的硫酸铁溶液注入表面施胶装置II内；开启传动装置，将传送网带的传动速度设置为0.03m/s；采用表面施胶和真空吸滤方式对陶瓷纤维毯施加和渗透锆溶胶，控制真空吸滤时的真空度为-0.03MPa，将锆溶胶渗透完毕后，得到第一纤维毯。再同样采用表面施胶和真空吸滤方式对所得第一纤维毯施加和渗透硫酸铁溶液，控制真空吸滤时的真空度为-0.03MPa，将硫酸铁溶液渗透完毕后，得到第二纤维毯。将第二纤维毯进行压辊定型，得到湿板坯，湿板坯厚度为20mm；将所得湿板坯在130℃下干燥，得到陶瓷纤维板。
对所得陶瓷纤维板的性能和生产效率进行测试，测试结果参见表1。
比较例1
取2Kg硅溶胶、0.01Kg钛白粉以及2Kg水进行充分搅拌混合制成浆料；然后将500℃预烧后的硅酸铝纤维浸入混合浆料中，同时辅以0.01MPa的真空条件；随后利用模具对吸浆浸渍处理后的硅酸铝纤维进行人工加压成型获得湿板坯；再将成型后的纤维制品连同模具一起在110℃下干燥脱水处理；最后脱掉模具，得到无机纤维隔热板。
对所得无机纤维隔热板的性能和生产效率进行测试，测试结果参见表1。
表1本申请实施例1～3制备的陶瓷纤维板和比较例1制备的无机纤维隔热板的性能测试结果
样品 体积密度(Kg/m3) 耐压强度(MPa) 生产效率(吨/天)
实施例1 422 0.31 15
实施例2 473 0.34 13
实施例3 515 0.38 13
比较例1 452 0.25 5
由以上实施例可知，本发明提供的陶瓷纤维板除安全环保外，还具有优异的强度性能，能够较好的满足安装和使用需求。而且，本发明的制备过程简单易行，能够进行连续化生产，具有较高的生产效率。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种陶瓷纤维板，其特征在于，由陶瓷纤维毯、无机结合剂和凝结剂制得；
所述凝结剂为硫酸铝、氯化铝和硫酸铁中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的陶瓷纤维板，其特征在于，所述无机结合剂为硅溶胶、铝溶胶和锆溶胶中的一种或几种。
3.根据权利要求2所述的陶瓷纤维板，其特征在于，所述无机结合剂的固含量为15％～50％。
4.根据权利要求1或2所述的陶瓷纤维板，其特征在于，所述无机结合剂与所述凝结剂的质量比为1：(0.05～0.5)。
5.根据权利要求1所述的陶瓷纤维板，其特征在于，所述陶瓷纤维毯的密度为90～160Kg/m3。
6.根据权利要求1所述的陶瓷纤维板，其特征在于，所述陶瓷纤维毯的厚度为15～50mm。
7.一种如权利要求1～6中任一项所述的陶瓷纤维板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)在陶瓷纤维毯表面施加无机结合剂，在真空条件下，将所述无机结合剂渗透到所述陶瓷纤维毯内部，得到第一纤维毯；
B)在所述第一纤维毯表面施加凝结剂溶液，在真空条件下，将所述凝结剂溶液渗透到所述第一纤维毯内部，得到第二纤维毯；
所述凝结剂为硫酸铝、氯化铝和硫酸铁中的一种或几种；
C)将所述第二纤维毯干燥，得到陶瓷纤维板。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A)中，所述真空条件的真空度为-0.085～-0.025MPa；
所述步骤B)中，所述真空条件的真空度为-0.085～-0.025MPa。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B)中，所述凝结剂溶液中凝结剂的质量分数为5％～30％。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤C)中，所述干燥的温度为85～150℃。
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