CN108642706A - 一种真空隔热板用玻璃纤维芯材的制备方法 - Google Patents

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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，以特定规格的短切玻璃纤维为原料，步骤如下：机械分散、机械梳理、纤维平铺成网、热压定型、裁切和称重测厚；其中，所述纤维平铺成网的方法为：采用物理撞击法将纤维以顺向平铺分布，形成层状结构并成网。本发明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，不产生工业废水，安全环保；另外，通过特定短切玻璃纤维原料的选择，有效提高芯材的导热性能同时显著降低生产成本，所制备的芯材产品性能优异，成本低廉，具有广阔的市场前景。

Description

一种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，以特定规格的短切玻璃纤维为原料，步骤如下：机械分散、机械梳理、纤维平铺成网、热压定型、裁切和称重测厚；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。
在本发明一个较佳实施例中，所述纤维平铺成网的方法为：采用物理撞击法将纤维以顺向平铺分布，形成层状结构并成网。
在本发明一个较佳实施例中，所述热压定型的工艺条件为：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，采用干法热压成型工艺，不产生工业废水，安全环保；另外，通过特定短切玻璃纤维原料的选择，有效提高芯材的导热性能同时显著降低生产成本，所制备的芯材产品性能优异，成本低廉，具有广阔的市场前景。
具体实施方式
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。
具体制备方法步骤如下：
称量后将所述短切玻璃纤维进行机械分散；
2次以上机械梳理，包括粗梳纤维和精梳纤维机械梳理；
纤维平均分散成网，物理撞击法将分散梳理后的短切玻璃纤维以顺向平铺分布，形成层状结构并成网；
在500～800℃的温度条件下将上述成网后的短切玻璃纤维放入热压机内热压定型，使芯材变硬呈板状；
裁切、称重、测厚后入库。
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30％设备投资，产能提高20％以上，原料价格降低50％以上。
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％，直径5～13μm。这种特定成分的玻璃纤维具有较好的硬度和韧性，不易粉化和断裂，在物理撞击成网和热压的过程中，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。
另外，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玻璃纤维的禁令，符合欧盟关于玻璃纤维及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)。
对生产用的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
对生产得到的芯材的导热系数进行测试，结果如表2所示：
表2 芯材的导热系数//[mW/(m·k)]
由表1和表2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)，同时原料成本大大降低，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、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，规避欧盟关于玻璃纤维的禁令，有利于进一步扩展欧洲市场，取代欧洲市场中的高成本低性能的环保保温材料。
3、通过纤维物理排布结构的设计，进一步降低芯材内的热传导路径，提升产品的导热性能。
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，步骤如下：机械分散、机械梳理、纤维平铺成网、热压定型、裁切和称重测厚；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。
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，所述纤维平铺成网的方法为：采用物理撞击法将纤维以顺向平铺分布，形成层状结构并成网。
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，所述热压定型的工艺条件为：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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