CN108488545A - 真空隔热板用玻璃纤维芯材的制备方法 - Google Patents

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/02—Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials
    • F16L59/028—Composition or method of fixing a thermally insulating material

Abstract

本发明公开了一种真空隔热板用玻璃纤维芯材的制备方法，采用干法热压成型工艺，以短切玻璃纤维为原料，包括如下步骤：称料、粗梳、精梳、气流分散铺网、高温热压、裁切收卷、打包；其中，在所述气流分散铺网的同时采用自动补料系统进行自动补料，使所得的网层表面平整。本发明一种真空隔热板用玻璃纤维芯材的制备方法，不产生工业废水，安全环保；所得芯材成为一个整体；通过具有一定长度的短切玻璃纤维的选用，使在成网过程中，玻璃纤维可以顺向水平分布，从根本上降低芯材中纵向纤维的含量；本发明所制备的芯材，表面平整，隔热性能优异，价格更加低廉，市场前景广阔。

Description

真空隔热板用玻璃纤维芯材的制备方法
技术领域
本发明涉及隔热材料领域，特别是涉及一种真空隔热板用玻璃纤维芯材的制备方法。
背景技术
真空隔热板(VIP板)是英文Vacuum Insulation Panel的简称，是真空保温材料中的一种，由填充芯材与真空保护表层复合而成，其导热系数较低，小于0.0025w/(㎡·k)，是目前世界上最先进的高效保温材料。真空隔热板行业起始于德国，并在2005年左右在中国落地生根。从原来由德国和日本企业控制整个市场，到目前中国企业控制全球市场，我国企业做出了非常多的技术革新和创造。
热传递的方式为：热传导、热对流和热辐射。对于真空隔热板而言，由于真空隔热板中没有空气，处于真空状态，所以其热对流的现象可以忽略，又因为真空隔热板的外层为铝膜结构，故其热辐射的问题也可以忽略不计。由此可见，芯材是直接决定真空隔热板保温性能的关键因素在于其芯材的隔热性能，真空隔热板的核心技术在于芯材的制造。
目前，真空隔热板的芯材采用湿法工艺制备，用超细纤维为主要原料，加水及适量的胶黏剂，利用造纸工艺制作薄毡，再将薄毡按一定厚度叠放在一起，作为真空隔热板的芯材。这种湿法工艺存在如下缺陷：1、使用水及胶黏剂，产生大量的工业废水，污染环境，而且芯材中含有胶黏剂，产品本身的安全性能差；2、直接将薄毡叠放，没有固定，芯材整体的稳固性差，增大了制备真空隔热板的工艺难度；3、其原料选用超细玻璃纤维，目前中国的VIP行业广泛使用的为火焰棉和离心棉，具有原料成本高，成型过程中纤维易断裂或粉化等缺陷，限制了真空隔热板隔热性能的进一步提升。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种真空隔热板用玻璃纤维芯材的制备方法，能够解决现有湿法成型工艺存在的上述不足之处。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种真空隔热板用玻璃纤维芯材的制备方法，采用干法热压成型工艺，以短切玻璃纤维为原料，包括如下步骤：称料、粗梳、精梳、气流分散铺网、高温热压、裁切收卷、打包；其中，所述短切玻璃纤维的规格为：K2O和Na2O的重量百分含量之和小于等于0.9％，纤维直径为5～13μm，长度为0.5～25cm。
在本发明一个较佳实施例中，在所述气流分散铺网的同时采用自动补料系统进行自动补料，使所得的网层表面平整。
在本发明一个较佳实施例中，所述高温热压的工艺条件为：温度500～800℃。
在本发明一个较佳实施例中，所述芯板的导热系数小于等于1.8mW/(m·k)。
在本发明一个较佳实施例中，所述芯板的导热系数小于等于1.3mW/(m·k)。
本发明的有益效果是：本发明一种真空隔热板用玻璃纤维芯材的制备方法，不产生工业废水，安全环保；其通过定型工序，使得芯材成为一个整体；通过具有一定长度的短切玻璃纤维的选用，使在成网过程中，玻璃纤维可以顺向水平分布，从根本上降低芯材中纵向纤维的含量；本发明所制备的芯材，表面平整，隔热性能优异，价格更加低廉，市场前景广阔。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括：
实施例1
本发明揭示了一种真空隔热板用玻璃纤维芯材的制备方法，该制备方法以特定规格的短切玻璃纤维为原料，通过干法成网热压形成网毡。
所述制备方法具体步骤如下：
称料后将短切玻璃纤维先后进行粗梳和精梳处理；
气流分散铺网，采用无纺工艺，利用气流成网机将梳理后的短切玻璃纤维分散，使短切玻璃纤维以纤维顺向平铺分布，形成层状结构，各层状结构中，短切玻璃纤维水平连续分布，并形成纵横交错的分布结构，形成网状结构；优选地，为了提高短切玻璃纤维的分布均匀性，避免成网后的网层表面出现坑坑洼洼的不平整现象，在气流分散铺网的过程中，采用自动补料系统根据纤维的分散规律进行自动补料，补料方法为：在所述气流分散成网的过程中，采用自动补料系统，根据网层中短切纤维分布规律进行自动补料，使成网后的网层表面平整。通过自动补料工序，可以有效避免成网后的网层表面不平整，提高纤维分布指标，
高温热压，在500～800℃的温度范围内进行热压，使气流分散形成的网层硬化呈板状，成为一个整体结构，所得的芯材便于在制备真空隔热板时的固定；
裁切收卷，打包入库。
上述制备方法，通过在气流分散铺网的过程中进行自动补料，提高了短切玻璃纤维的分布均匀性，提高了芯材产品的表面质量，避免因表面不平整造成VIP产品在使用时产生的空鼓、空泡现象。
另外，该制备方法为干法成型，不使用任何形式的水、胶水等介质，不产生水污染，有效降低工业三废，并降低50％以上的原料成本，产能提高20％以上。
本发明所用的短切玻璃纤维的规格为：K2O和Na2O的重量百分含量之和小于等于0.9％，纤维直径为5～13μm，长度为0.5～25cm。
其中，由于采用特定成分的短切玻璃纤维没有渣球，不易粉化和断裂，因此整根纤维上没有纵向的微小纤维，使得层状结构之间的纵向纤维含量减少到最低。
该短切玻璃纤维具有如下优点：
1、这种特定成分的玻璃纤维具有较好的硬度和韧性，在物理撞击成网和高温热压的过程中，在强压力的作用下，可以从竖着的状态平躺下来，实现水平连续分布，而极少产生碎裂、折断和粉化的情况，从而减少芯材的各层状结构之间的纵向纤维含量，使得层间的纵向纤维通路极少，有利于减少纵向热传导通路，提升芯材的隔热性能；
2、纤维直径在0.5～25cm范围内，在铺网的过程中，纤维可以平躺分布，避免纤维长度过短而呈现竖着分布的状态，有利于降低芯材中纵向纤维的含量，提升芯材的隔热性能；
3、该种短切玻璃纤维不是超细玻璃纤维的范畴，不仅可以有效规避欧洲对玻璃纤维的禁令，符合欧盟关于玻璃纤维及其相关产品的进口要求，而且原料相对于超细玻纤成本大大降低，另外，该种短切玻璃纤维的原料来源广泛，可用上游生产企业的裁切料，比如以玻璃纤维行业的次级料或废料作为原料，在保证芯材产品隔热性能的同时，使原料成本进一步降低，有利于提高VIP行业的市场利润，提高市场竞争力。
上述方法得到的芯材，因热压变硬成板状，经测试，其导热系数小于等于1.8mW/(m·k)，优选地，其导热系数小于等于1.3mW/(m·k)。
对生产芯材用的短切玻璃纤维的直径进行穷举式测试，随机抽取部分数据如表1所示：
表1短切玻璃纤维直径/μm
序号 测量值/μm 序号 测量值/μm 序号 测量值/μm
1 6.20 11 6.50 21 8.02
2 5.83 12 5.61 22 5.23
3 5.89 13 5.52 23 5.89
4 7.76 14 6.41 24 6.67
5 6.44 15 5.50 25 6.53
6 5.20 16 5.20 26 8.67
7 6.00 17 13.00 27 6.16
8 5.60 18 5.88 28 7.53
9 5.09 19 12.93 29 7.62
10 5.19 20 10.80 30 5.73
对生产芯材用的短切玻璃纤维的长度进行穷举式测试，随机抽取部分数据如表2所示：
表1短切玻璃纤维直径/cm
序号 测量值/cm 序号 测量值/cm 序号 测量值/cm
1 11.2 11 9.8 21 6.4
2 2.6 12 2.8 22 3.4
3 10.8 13 9.2 23 10.2
4 6.7 14 13.2 24 6.8
5 7.4 15 3.8 25 20.0
6 5.9 16 5.7 26 19.4
7 9.6 17 10.3 27 14.2
8 9.6 18 5.6 28 8.9
9 8.9 19 11.8 29 7.5
10 9.5 20 10.3 30 9.8
对生产得到的芯材的导热系数进行测试，结果如表3所示：
表3芯材的导热系数//[mW/(m·k)]
由表1、表2和表3可知，采用K2O和Na2O的重量百分含量之和小于等于0.9％，直径在5～13μm范围内，长度在0.5～25cm范围内的短切玻璃纤维为原料，所得的芯材的导热系数相较市面上现有的芯材有明显降低，导热系数达到了1.20mW/(m·k)左右，且原料成本大大降低，具有较好的市场竞争力。
本发明所得芯材，一方面，与现有技术具有相当的导热性能时，其原料成本大大降低，另一方面所得的芯材的导热系数相较市面上现有的芯材有明显降低，同时原料成本大大降低，具有较好的市场竞争力。
本发明的真空隔热板用玻璃纤维芯材的制备方法，具有如下优点：
1、采用干法成网后热压成型，不使用任何水、胶水等介质，一方面芯材产品本身无有害成分，更加安全环保；另一方面不产生任何工业废水，将污染降至最低。
2、通过自动补料及高温热压定型工艺，提高了芯材的表面质量和结构的完整性。
3、通过短切玻璃纤维成分、直径和长度的限定，减少了短切玻璃纤维在成网过程中纵向纤维的含量，也避免因断裂、粉化等因素造成微小的纵向纤维的产生，减少纵向的纤维通路，进一步提升芯材的隔热性能。
4、以玻璃纤维行业中的次级料或废料为原料，有效降低原料成本，提高VIP企业的市场利润；且原料为短切玻璃纤维，摆脱对超细玻璃纤维的依赖，消除玻璃超细玻璃纤维对人体的潜在影响，有利于进一步扩展欧洲市场，规避欧盟关于玻璃纤维的禁令，取代欧洲市场中的高成本低性能的环保保温材料。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种真空隔热板用玻璃纤维芯材的制备方法，其特征在于，采用干法热压成型工艺，以短切玻璃纤维为原料，包括如下步骤：称料、粗梳、精梳、气流分散铺网、高温热压、裁切收卷、打包；其中，所述短切玻璃纤维的规格为：K2O和Na2O的重量百分含量之和小于等于0.9％，纤维直径为5～13μm，长度为0.5～25cm。
2.根据权利要求1所述的真空隔热板用玻璃纤维芯材的制备方法，其特征在于，还包括自动补料工序，所述自动补料的方法为：在所述气流分散铺网的同时采用自动补料系统进行自动补料，使所得的网层表面平整。
3.根据权利要求1所述的真空隔热板用玻璃纤维芯材的制备方法，其特征在于，所述高温热压的工艺条件为：温度500～800℃。
4.根据权利要求1-3任一项所述的真空隔热板用玻璃纤维芯材的制备方法，其特征在于，所述芯板的导热系数小于等于1.8mW/(m·k)。
5.根据权利要求4所述的真空隔热板用玻璃纤维芯材的制备方法，其特征在于，所述芯板的导热系数小于等于1.3mW/(m·k)。
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