CN107630293A

CN107630293A - 一种在线连续热压干法真空绝热板芯材的制备方法及产品

Info

Publication number: CN107630293A
Application number: CN201710856039.7A
Authority: CN
Inventors: 秦大江; 翟福强; 商月红; 张南夷
Original assignee: XUANHAN ZHENGYUAN MICRO GLASS FIBER Co Ltd
Current assignee: XUANHAN ZHENGYUAN MICRO GLASS FIBER Co Ltd
Priority date: 2017-09-20
Filing date: 2017-09-20
Publication date: 2018-01-26
Anticipated expiration: 2037-09-20
Also published as: CN107630293B

Abstract

本发明涉及一种在线连续热压干法真空绝热板芯材的制备方法及产品，属于玻璃纤维技术领域，所述制备方法包括铺棉和热压工序，在铺棉工序前还可以包括成纤、集棉和打卷工序，在热压后还可以包括分切工序。该方法将现有技术中超细玻璃纤维生产工序与热压工序分开，使两工序可以单独进行，不但解决了现有技术中热压和超细玻璃纤维生产线双方速度匹配问题，使不同性能超细玻璃纤维的生产工序可以与该热压工序配合进行，还可以直接以玻璃纤维干法卷棉为原料进行真空绝热板材芯材的制备，使真空绝热板材芯材的制备变得更加机动灵活。同时，该方法中热压方式为连续热压，不需要停留保压时间，实现了连续化生产，有效提高生产效率和降低生产成本。

Description

一种在线连续热压干法真空绝热板芯材的制备方法及产品

技术领域

本发明属于玻璃纤维技术领域，具体涉及一种在线连续热压干法真空绝热板芯材的制备方法及产品。

背景技术

真空绝热板(简称VIP)是一种新型的保温绝热材料，具有导热系数低、绝热保温效果好、所占的空间比例小，节能、低碳、环保、安全等多项优点，被广泛应用于航天航空等领域。随着航天航空业的快速发展，需要面临的太空环境将会变得更加恶劣复杂，这就对航天航空用真空绝热板芯材的绝热性能、重量及体积提出了更高的要求。

公开号为CN104370457A的专利公开了一种多离心头超层结构超细玻璃纤维干法芯材生产设备，该设备由上到下依次由窑炉、料道、漏板、离心拉丝系统、环形切割器、文丘里管、集棉机、负压风机组成。可以制备出玻璃棉纤维分布均匀，层与层之间距离为10～60μm，导热系数为0.015W/(m·K)(20℃)～0.03W/(m·K)(20℃)的超层结构超细玻璃纤维干法芯材，但该发明中所用的制备方法为分批次静态热压成型方法，其生产效率较低。另外，公开号为CN103542234A的专利公开了一种干法超细玻璃棉真空绝热板芯材及其制备方法，该芯材完全由离心法制备的超细玻璃纤维组成，避免了传统真空绝热板芯材必须加入火焰法制备的玻璃纤维才能达到低导热系数目的的弊端，并且该芯材在超细玻璃棉离心生产过程中直接瞬时热压成型而得，热压方法同样为分批次静态热压成型，这样不仅生产效率低，并且在实际操作中无法实现玻璃纤维棉生产线直接与热压机相连时速度的匹配。因此有必要开发一种产量高、生产效率高、生产成本低且制备的真空绝热板芯材具有优异综合性能的真空绝热板芯材生产工艺。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于：(1)提供一种在线连续热压干法真空绝热板芯材的制备方法；(2)提供一种真空绝热板芯材。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种在线连续热压干法真空绝热板芯材的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)铺棉：根据所需芯材的厚度和密度要求，利用自动铺棉机将玻璃纤维干法卷棉进行层叠，获得干法热压原棉；

(2)热压：将步骤(1)中的干法热压原棉匀速连续送入链板式或网板式动态热压机中进行连续热压成型，获得干法真空绝热板芯材；所述匀速连续送入的速度为1～12m/min，所述链板式或网板式动态热压机依次具有400～600℃、600～650℃和250～650℃三段温度区间。

进一步，所述方法在铺棉前还包括如下步骤：

A、成纤：利用离心法制备超细玻璃纤维；

B、集棉：通过负压引风将步骤A中的超细玻璃纤维按照一定的排布平铺在附有塑料薄膜的集棉机网带上，获得玻璃纤维棉；

C、打卷：通过卷曲器将步骤B中玻璃纤维棉收集成玻璃纤维干法卷棉。

进一步，步骤B中，所述负压引风的频率为25～50Hz，所述超细玻璃纤维落下速度为2～50m/s。

进一步，步骤B中，所述塑料薄膜为熔点＞150℃，厚度为5～50μm的聚氯乙烯薄膜、聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜中的一种。

进一步，步骤(1)中，所述玻璃纤维干法卷棉面密度的均匀度为横幅方向200×200mm区域内的重量偏差≤15％。

进一步，步骤(1)中，所述干法热压原棉的厚度偏差≤5mm，边缘距离偏差≤3mm。

进一步，步骤(2)中，所述链板式动态热压机的上下链板转速为1～12m/min，上下链板之间的距离为10～1000mm；所述网板式动态热压机的上下网板车速为1～12m/min，上下网板之间的距离为10～1000mm。

进一步，所述方法在热压后还包括分切，所述分切采用高压水柱进行，所述高压水柱的压力为30～150MPa。

2、所述的方法制备的真空绝热板芯材，所述芯材中玻璃纤维干法卷棉中超细玻璃纤维的直径94％正态分布在3～6.5μm，长径比为1250～2250，玻璃纤维干法卷棉的面密度为1200～6400g/m²。

进一步，按质量百分比计，所述玻璃纤维干法卷棉包含如下成分：SiO₂：63.5～68.5wt％，R₂O：9～13.5wt％，R为Na或K，B₂O₃：3.5～6.5wt％，CaO：2.4～5.8wt％，Al₂O₃：3～5.5wt％，MgO：1～3.5wt％，Fe₂O₃：0.2～1.7wt％。

本发明的有益效果在于：本发明提供一种在线连续热压干法真空绝热板芯材的制备方法及产品，该方法将现有技术中超细玻璃纤维生产工序与热压工序分开，使两工序可以单独进行，不但解决了现有技术中热压和超细玻璃纤维生产线双方速度匹配问题，使不同性能超细玻璃纤维的生产工序可以与该热压工序配合进行，还可以直接以玻璃纤维干法卷棉为原料进行真空绝热板材芯材的制备，使真空绝热板材芯材的制备变得更加机动灵活。同时，该方法中热压方式为连续热压，不需要停留保压时间，实现了连续化生产，有效提高生产效率和降低生产成本。该方法在集棉阶段，通过控制负压引风频率及超细玻璃纤维的下落速度，保证制备出的玻璃纤维棉具有优异的均匀性，可以有效降低制备出真空绝热芯材的导热系数，提高真空绝热芯材的厚度均匀性和综合机械强度，增加使用寿命；在铺棉阶段，通过限定所使用的玻璃纤维干法卷棉的均匀度为横幅方向200×200mm区域内的重量偏差≤15％，以保证制备出芯材的表面平整度，最后，通过优化所使用的玻璃纤维干法卷棉的组成成分配比、面密度及形成该玻璃纤维干法卷棉的超细玻璃纤维的直径、长径比等因素，使制备出的芯材导热系数0.017～0.025W/(m·K)，抗拉强度0.42～0.52MPa，抗弯强度0.22～0.29MPa，密度110～300Kg/m³，含水率≤0.05％。

具体实施方式

下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。

实施例1

制备一种在线连续热压干法真空绝热板芯材

(1)成纤：按质量比称取67份石英砂、7.5份纯碱、4份钾长石、1.5份钠长石、6份方解石、5.5份硼砂、8.5份白云石，均匀混合后投入窑炉煅烧，并熔炼成成分均匀、无杂质透明的玻璃液，所得玻璃液的温度为1040℃；所述玻璃液再通过漏板以200kg/h的流量流入高速旋转的温度为980℃的离心盘中甩出超细玻璃纤维，所得超细玻璃纤维按质量百分比计，由以下组分组成：SiO₂：67wt％，R₂O：12.5wt％，R为Na或K，B₂O₃：6wt％，CaO：5.5wt％，Al₂O₃：5wt％，MgO：3wt％，Fe₂O₃：1wt％，其直径94％都正态分布在4.5μm，纤维长径比为1500；

(2)集棉：通过40Hz负压引风将步骤(1)中的超细玻璃纤维以25m/s的下落速度按照一定的排布平铺在附有熔点为155℃、厚度15μm的聚乙烯薄膜的集棉机网带上，获得玻璃纤维棉；

(3)打卷：通过卷曲器将步骤(2)中玻璃纤维棉收集成玻璃纤维干法卷棉，所得干法卷棉的面密度为1600g/m²，其面密度的均匀度为横幅方向200×200mm区域内的重量偏差≤10％；

(4)铺棉：利用自动铺棉机将步骤(3)中的3卷玻璃纤维干法卷棉进行层叠，铺设成厚度偏差≤4mm，边缘距离偏差≤2mm，面密度为4800g/m²的干法热压原棉，在铺棉期间除所述玻璃纤维干法卷棉层与层之间的聚乙烯薄膜；

(5)热压：将步骤(4)中的干法热压原棉按4m/min的速度匀速连续送入依次具有420℃、610℃和350℃三段温度区的链板式动态热压机中进行连续热压成型，该链板式动态热压机的上下链板之间的距离15mm，所述链板式动态热压机的上下链板的转速为4m/min，获得真空绝热板芯材；

(6)分切：采用压力为120MPa的高压水柱对步骤(5)中制备的真空绝热板芯材根据所需尺寸进行分切。

对上述制备的真空绝热板芯材进行检测，测得该芯材的厚度偏差≤2mm，密度185Kg/m³，导热系0.020W/(m·K)，抗拉强度0.45MPa，抗弯强度0.25MPa，含水率≤0.03％，产量是相同规格湿法真空绝热板芯材的3倍。

实施例2

制备一种在线连续热压干法真空绝热板芯材

(1)成纤：按质量比称取68份石英砂、6.5份纯碱、5份钾长石、2.5份钠长石、5份方解石、4.5份硼砂、8.5份白云石，均匀混合后投入窑炉煅烧，并熔炼成成分均匀、无杂质透明的玻璃液，所得玻璃液的温度为1040℃；所述玻璃液再通过漏板以300kg/h的流量流入高速旋转的温度为990℃的离心盘中甩出超细玻璃纤维，所得超细玻璃纤维按质量百分比计，由以下组分组成：SiO₂：68.5wt％，R₂O：9wt％，R为Na或K，B₂O₃：6.5wt％，CaO：5.5wt％，Al₂O₃：5.5wt％，MgO：3.5wt％，Fe₂O₃：1.5wt％，其直径94％都正态分布在3.5μm，纤维长径比为2000；

(2)集棉：通过45Hz负压引风将步骤(1)中的超细玻璃纤维以40m/s的下落速度按照一定的排布平铺在附有熔点为155℃、厚度8μm的聚乙烯薄膜的集棉机网带上，获得玻璃纤维棉；

(3)打卷：通过卷曲器将步骤(2)中玻璃纤维棉收集成玻璃纤维干法卷棉，所得干法卷棉的面密度为2000g/m²，其面密度的均匀度为横幅方向200×200mm区域内的重量偏差≤7％；

(4)铺棉：利用自动铺棉机将步骤(3)中的3卷玻璃纤维干法卷棉进行层叠，铺设成厚度偏差≤2mm，边缘距离偏差≤1mm，面密度为6000g/m²的干法热压原棉，在铺棉期间除所述玻璃纤维干法卷棉层与层之间的聚乙烯薄膜；

(5)热压：将步骤(4)中的干法热压原棉按6.8m/min的速度匀速连续送入依次具有450℃、650℃和380℃三段温度区的链板式动态热压机中进行连续热压成型，该链板式动态热压机的上下链板之间的距离25mm，所述链板式动态热压机的上下链板的转速为6.8m/min，获得真空绝热板芯材；

(6)分切：采用压力为130MPa的高压水柱对步骤(5)中制备的真空绝热板芯材根据所需尺寸进行分切。

对上述制备的真空绝热板芯材进行检测，测得该芯材的厚度偏差≤1mm，密度255Kg/m³，导热系0.018W/(m·K)，抗拉强度0.50MPa，抗弯强度0.28MPa，含水率≤0.02％，产量是相同规格湿法真空绝热板芯材的4.5倍。

分别以实施例1和2中的原料，采用湿法制备真空绝热板芯材，所得芯材的导热系数见表1。

表1 不同制备方法制备的芯材的导热系数

由表1可知，由本发明中方法制备的干法真空绝热芯材的导热系数要低于采用同样原料以湿法制备的湿法真空绝热芯材。说明本发明制备出的干法真空绝热芯材具有更低的导热系数，在家用电器保温和建筑保温等领域具有广阔的市场前景。

本发明中除了使用链板式动态热压机，还可使用网板式动态热压机，均能达到相同的技术效果。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims

1.一种在线连续热压干法真空绝热板芯材的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种在线连续热压干法真空绝热板芯材的制备方法，其特征在于，所述方法在铺棉前还包括如下步骤：

A、成纤：利用离心法制备超细玻璃纤维；

3.根据权利要求2所述的一种在线连续热压干法真空绝热板芯材的制备方法，其特征在于，步骤B中，所述负压引风的频率为25～50Hz，所述超细玻璃纤维落下速度为2～50m/s。

4.根据权利要求2所述的一种在线连续热压干法真空绝热板芯材的制备方法，其特征在于，步骤B中，所述塑料薄膜为熔点＞150℃，厚度为5～50μm的聚氯乙烯薄膜、聚乙烯薄膜或聚丙烯薄膜中的一种。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种在线连续热压干法真空绝热板芯材的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述玻璃纤维干法卷棉面密度的均匀度为横幅方向200×200mm区域内的重量偏差≤15％。

6.根据权利要求1～4任一项所述的一种在线连续热压干法真空绝热板芯材的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述干法热压原棉的厚度偏差≤5mm，边缘距离偏差≤3mm。

7.根据权利要求1～4任一项所述的一种在线连续热压干法真空绝热板芯材的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述链板式动态热压机的上下链板转速为1～12m/min，上下链板之间的距离为10～1000mm；所述网板式动态热压机的上下网板车速为1～12m/min，上下网板之间的距离为10～1000mm。

8.根据权利要求1～4任一项所述的一种在线连续热压干法真空绝热板芯材的制备方法，其特征在于，所述方法在热压后还包括分切，所述分切采用高压水柱进行，所述高压水柱的压力为30～150MPa。

9.由权利要求1～8任一项所述的方法制备的真空绝热板芯材，其特征在于，所述芯材中玻璃纤维干法卷棉中超细玻璃纤维的直径94％正态分布在3～6.5μm，长径比为1250～2250，玻璃纤维干法卷棉的面密度为1200～6400g/m²。

10.根据权利要求9所述的真空绝热板芯材，其特征在于，按质量百分比计，所述玻璃纤维干法卷棉包含如下成分：SiO₂：63.5～68.5wt％，R₂O：9～13.5wt％，R为Na或K，B₂O₃：3.5～6.5wt％，CaO：2.4～5.8wt％，Al₂O₃：3～5.5wt％，MgO：1～3.5wt％，Fe₂O₃：0.2～1.7wt％。