CN108978039A - 一种保温纤维毡及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种保温纤维毡，按质量计，含有以下组分：氧化硅：45‑60％，氧化铝：15‑25％，氧化镁：5‑15％，氧化钙：7‑14％，氧化铁：1‑5％和氧化钛：0.3‑2％，该保温纤维毡完全能达到不燃A1级的要求，是保温，绝热，防火的首选材料。同时该类材料还具有柔软，可折叠，可包覆，易施工等特点。

Description

一种保温纤维毡及其制备工艺

技术领域

本发明属于保温材料技术领域，具体涉及一种保温纤维毡。

背景技术

国内外工业及建筑所使用的绝热节能材料主要有：①岩矿棉、玻璃棉、高性能纤维及其制品，②气凝胶及其制品，③有机泡沫类绝热材料及其制品，④硬质类绝热材料及其制品，⑤石棉类绝热材料及其制品。

以上各种保温材料都存在缺陷：

①岩矿棉在应用过程中出现了许多问题：如强度不够，在使用过程中由于自身重力造成材料下垂，破损，保温失效；对皮肤的刺激性过大，工人不愿施工；材料的韧性和回弹不够，在压缩或揉搓后纤维断裂，粉尘飞扬，不能保证有效的保温厚度，达不到应有的效果；耐温不够，在200℃以上使用，岩矿棉和普通玻璃棉易老化发脆，损坏严重。

②气凝胶及其制品中只有氧化硅气凝胶实现了规模化生产并得到推广，其他种类的气凝胶都只是小规模生产或用于特定的用途。由于其高昂的价格，推广比较困难，其总的市场规模在绝热节能材料市场的占有份额小。

③公安消防部门都要求设计院在设计时采用不燃A级材料，使有机泡沫用于绝热节能材料的市场迅速萎缩。

④硬质类绝热制品在特定的场合(如泡沫混凝土砌块等)使用，由于其易碎，不能表面包覆施工，市场规模不大，市场发展缓慢。

⑤石棉类绝热节能材料及其制品疑似致癌物质，被世界上很多国家和地区列为禁用物质。

因此，市场上对高性能的绝热节能材料的呼声越来越高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种保温纤维毡，该保温毡完全能达到不燃A1级的要求，是保温，绝热，防火的首选材料。同时该类材料还具有柔软，可折叠，可包覆，易施工等特点。

为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：

一种保温纤维毡，其特征在于：按质量计，含有以下组分：

氧化硅：45-60％

氧化铝：15-25％

氧化镁：5-15％

氧化钙：7-14％

氧化铁：1-5％

氧化钛：0.3-2％。

氧化硅是材料的主要成分，提供材料的基本分子结构和骨架，同时由于其分子内的电子具有不可转移特性，导电性，导热性能差，所以是保温材料的优选组分。

氧化铝、氧化镁、氧化钙配合氧化硅，形成合理的分子，原子配伍，提高材料的柔韧性和表面特性，使材料更易成型。

氧化铁和氧化钛一方面为着色剂，提供产品的颜色，另一方面作为遮光剂阻止热辐射和可见光的通过，有利于保温效果的提高。

本发明的保温纤维毡按质量计，原料组成如下：

超细玻璃纤维：40-90％

玄武岩纤维：10-60％

辅助材料：0-15％。

超细玻璃纤维是一种无机质纤维,具有体积密度小、热导率彽、保温绝热、吸音性能好、耐腐蚀以及化学性能稳定等优点。

玄武岩纤维是将破碎到一定粒径的天然玄武岩矿石加入特制熔窑，高温熔融后，经过漏板生产的连续纤维。玄武岩纤维原料纯天然，无高危害性的含氟原料及易挥发性的硼原料，生产过程无有害气体，无工业垃圾等有毒物质产生，是真正的绿色环保高性能纤维，具有优良的抗拉强度、耐酸碱腐蚀、保温性、耐候性和防火性，是理想的新型环保级防火保温材料。

优选地，所述的辅助材料包括氧化硅粉末、氧化铝粉末、碳化硅纤维和碳纤维。协同作用，进一步降低材料的导热系数。

进一步优选地，原料组成为50-80％的超细玻璃纤维和20-50％的玄武岩纤维。

超细玻璃纤维搭配少量的玄武岩纤维，纤维分散更好，材料导热系数高，可达低于0.03的导热系数。

进一处优选地，所述超细玻璃纤维的细度为3-9μm，玄武岩纤维的细度为5-13μm。

进一步优选地，所述超细玻璃纤维由细度3-5μm和细度7-9μm的两种纤维组成。

单层纤维薄毡的纤维在二维空间中杂乱排列，通过长短，粗细的合理搭配，纤维间的孔隙被封堵，气体通过的阻力非常大，降低了材料的导热系数。

进一步优选地，纤维丝的长度为50-100mm。材料机械性能好，不易被扯断。

纤维丝与纤维丝之间互相缠绕在一起为立体交叉状态，因而在纤维毡中呈现出许多细小的孔隙把空气隔离成一个一个小的单胞，空气和玻璃都具有低导热系数，多层立体交错纤维丝限制了空气的快速流动和扩散，即降低了空气的热对流，因而使纤维毡具有良好的绝热性能。

所述的纤维薄毡密度为20-200克/平方米，密实不透风。

本发明还提供了一种保温纤维毡的制备工艺，包括以下步骤：

A、按重量称取40-90％的超细玻璃纤维、10-60％的玄武岩纤维和0-15％辅助材料，混合均匀；

B、通过梳理定向排列设备进行排列成薄毡；

C、采用压力辊挤压薄毡成0.1-1mm厚的纤维薄毡；

D、将纤维薄毡层层铺叠成纤维毡，再经压缩、针刺，得到成品。

优选地，纤维原料均经过了清洗预处理。降低成品中的氯氟离子含量。

优选地，将纤维薄毡铺叠成至少10层的纤维毡，再经压缩至3-30mm。保证产品的密实性。

本发明的有益效果在于：

1、本发明的保温纤维毡富含氧化铝、氧化镁，氧化硅，符合环保和人体健康要求，彻底解决目前保温材料所面临的种种问题。具有：

①柔韧性和回弹性好，不易断裂，经久耐用，可反复使用。

②耐高温，达到不燃A1级的要求。

③耐辐射，通过了耐辐射测试，可用于核电领域。

④不含石棉、重金属、有害气体等违禁物质，通过了ROHS测试和VOC测试，对环境和动植物没有危害。

⑤使用安全,纤维长度在50-100毫米，使用过程中不会有细小的粉尘产生。

⑥本产品具有极低的氯氟离子含量，对金属设备和管道完全无腐蚀性；经沸水浸泡96小时不影响保温材料的保温效果和性能；能经受住持续的振动而保持材料的各项性能指标，保证材料的保温效果历久不变。

2、本发明材料选用高性能的玻璃纤维和玄武岩纤维，玻璃纤维和玄武岩纤维富含氧化铝、氧化镁和氧化硅。

3、采用细度3-5μm和细度7-9μm的两种纤维，通过长短，粗细的合理搭配，纤维间的孔隙被封堵，气体通过的阻力非常大，降低了材料的导热系数。纤维薄毡缝隙中的填充物采用更细微的纤维，优于粉末填充，粉末容易从材料中析出，而微细纤维则稳定地存在材料中，不会析出。

4、纤维丝的长度控制在50-100mm，纤维丝与纤维丝之间互相缠绕在一起为立体交叉状态，因而在纤维毡中呈现出许多细小的孔隙把空气隔离成一个一个小的单胞，空气和玻璃都具有低导热系数，多层立体交错纤维丝限制了空气的快速流动和扩散，即降低了空气的热对流，因而使纤维毡具有良好的绝热性能。

5、本发明的制备工艺先将纤维定向排列成薄毡，再将薄毡挤压成0.1-1mm厚的纤维薄毡，层层铺叠成纤维毡后，再经压缩、针刺，得成品。第二次压缩过程中细纤维会对孔隙进行自动封堵，制得的纤维毡由上千层纤维薄毡叠合而成，纤维网格小，纤维毡的密实不透风，空气不易通过，导热系数小，材料的导热系统低至0.025，材料保温效果好。

6、现有的保温毡多采用粘接剂，粘接剂的使用会降低材料保温效果，并降低材料的防火性能，且现有很多粘接剂都使用酚醛树脂，要释放甲醛，不健康环保。本发明工艺采用超细玻璃纤维，经压缩后纤维保温毡不含粘接剂，克服了以上缺点。

具体实施方式

为了更加清楚、详细地说明本发明的目的技术方案，下面通过相关实施例对本发明进行进一步描述。以下实施例仅为具体说明本发明的实施方法，并不限定本发明的保护范围。

实施例1

一种保温纤维毡，按质量计，含有以下组分：

氧化硅：60％

氧化铝：25％

氧化镁：6.7％

氧化钙：7％

氧化铁：1％

氧化钛：0.3％。

实施例2

一种保温纤维毡，按质量计，含有以下组分：

氧化硅：45％

氧化铝：19％

氧化镁：15％

氧化钙：14％

氧化铁：5％

氧化钛：2％。

按质量计，原料组成如下：

超细玻璃纤维：40％

玄武岩纤维：60％

实施例3

一种保温纤维毡，按质量计，含有以下组分：

氧化硅：57％

氧化铝：15％

氧化镁：13％

氧化钙：12％

氧化铁：2％

氧化钛：1％。

按质量计，原料组成如下：

超细玻璃纤维：40％

玄武岩纤维：50％

辅助材料：10％。

实施例4

一种保温纤维毡，按质量计，含有以下组分：

氧化硅：59％

氧化铝：23％

氧化镁：5％

氧化钙：8％

氧化铁：3.5％

氧化钛：1.5％。

按质量计，原料组成如下：

超细玻璃纤维：55％

玄武岩纤维：30％

辅助材料：15％。

实施例5

一种保温纤维毡，按质量计，含有以下组分：

氧化硅：55％

氧化铝：18％

氧化镁：10％

氧化钙：12％

氧化铁：4.2％

氧化钛：0.8％。

按质量计，原料组成如下：

超细玻璃纤维：90％

玄武岩纤维：10％

所述的辅助材料包括氧化硅粉末、氧化铝粉末、碳化硅纤维和碳纤维。

实施例6

一种保温纤维毡，按质量计，含有以下组分：

氧化硅：56％

氧化铝：17％

氧化镁：11％

氧化钙：9％

氧化铁：5％

氧化钛：2％。

按质量计，原料组成如下：

超细玻璃纤维：50％

玄武岩纤维：50％

所述的辅助材料包括氧化硅粉末、氧化铝粉末、碳化硅纤维和碳纤维。

实施例7

一种保温纤维毡，按质量计，含有以下组分：

氧化硅：55％

氧化铝：15％

氧化镁：13％

氧化钙：12％

氧化铁：4.2％

氧化钛：0.8％。

按质量计，原料组成如下：

超细玻璃纤维：80％

玄武岩纤维：20％

所述的辅助材料包括氧化硅粉末、氧化铝粉末、碳化硅纤维和碳纤维。

实施例8

本实施例在实施例3的基础上：

所述超细玻璃纤维的细度为3-9μm，玄武岩纤维的细度为5-13μm。

实施例9

本实施例在实施例4的基础上：

所述超细玻璃纤维由细度3-5μm和细度7-9μm的两种纤维组成，玄武岩纤维的细度为5-13μm。

实施例10

本实施例在实施例5的基础上：

所述超细玻璃纤维由细度3-5μm和细度7-9μm的两种纤维组成，玄武岩纤维的细度为5-13μm。

纤维长度为50-100mm。

实施例11

本实施例在实施例6的基础上：

所述超细玻璃纤维由细度3-5μm和细度7-9μm的两种纤维组成，玄武岩纤维的细度为5-13μm。

纤维长度为50-100mm。

实施例12

本发明保温纤维毡的制备工艺，包括以下步骤：

A、按重量称取90％的超细玻璃纤维和10％的玄武岩纤维，混合均匀；

B、通过梳理定向排列设备进行排列成薄毡；

C、采用压力辊挤压薄毡成0.1mm厚的纤维薄毡；

D、将纤维薄毡铺叠成50层的纤维毡，再经压缩至3mm、针刺，得到成品。

实施例13

本发明保温纤维毡的制备工艺，包括以下步骤：

A、按重量称取40％的超细玻璃纤维和60％的玄武岩纤维；

B、通过梳理定向排列设备进行排列成薄毡；

C、采用压力辊挤压薄毡成1mm厚的纤维薄毡；

D、将纤维薄毡铺叠成60层的纤维毡，再经压缩至30mm、针刺，得到成品。

实施例14

本发明保温纤维毡的制备工艺，包括以下步骤：

A、按重量称取70％的超细玻璃纤维、20％的玄武岩纤维和10％辅助材料，混合均匀；

B、通过梳理定向排列设备进行排列成薄毡；

C、采用压力辊挤压薄毡成0.2mm厚的纤维薄毡；

D、将纤维薄毡铺叠成100层的纤维毡，再经压缩至5mm、针刺，得到成品。

实施例15

本发明保温纤维毡的制备工艺，包括以下步骤：

A、按重量称取80％的超细玻璃纤维、15％的玄武岩纤维和5％辅助材料，混合均匀；

B、通过梳理定向排列设备进行排列成薄毡；

C、采用压力辊挤压薄毡成0.6mm厚的纤维薄毡；

D、将纤维薄毡铺叠成10层的纤维毡，再经压缩至3mm、针刺，得到成品。

所述超细玻璃纤维和玄武岩纤维纤维均经过了清洗预处理。

表1为本发明产品与传统保温材料的性能检测对比表。

	本发明产品	传统保温材料
			导热系数	0.025W/(m.k)	0.045W/(m.k)
压缩回弹率	95％	50％
			柔韧性	振动不破坏	振动破坏

由此可见，本发明的保温毡导热系数小，压缩回弹率高，柔韧性好，特别适用于管道的包裹保温。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种保温纤维毡，其特征在于：按质量计，含有以下组分：

氧化硅：45-60％

氧化铝：15-25％

氧化镁：5-15％

氧化钙：7-14％

氧化铁：1-5％

氧化钛：0.3-2％。

2.根据权利要求1所述的保温纤维毡，其特征在于：按质量计，原料组成如下：

超细玻璃纤维：40-90％

玄武岩纤维：10-60％

辅助材料：0-15％。

3.根据权利要求2所述的保温纤维毡，其特征在于：所述的辅助材料包括氧化硅粉末、氧化铝粉末、碳化硅纤维和碳纤维。

4.根据权利要求2所述的保温纤维毡，其特征在于：原料组成为50-80％的超细玻璃纤维和20-50％的玄武岩纤维。

5.根据权利要求2所述的保温纤维毡，其特征在于：所述超细玻璃纤维的细度为3-9μm，玄武岩纤维的细度为5-13μm。

6.根据权利要求5所述的保温纤维毡，其特征在于：所述超细玻璃纤维由细度3-5μm和细度7-9μm的两种纤维组成。

7.根据权利要求2所述的保温纤维毡，其特征在于：纤维长度为50-100mm。

8.根据权利要求1所述保温纤维毡的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：

A、按重量称取40-90％的超细玻璃纤维、10-60％的玄武岩纤维和0-15％辅助材料，混合均匀；

B、通过梳理定向排列设备进行排列成薄毡；

C、采用压力辊挤压薄毡成0.1-1mm厚的纤维薄毡；

D、将纤维薄毡层层铺叠成纤维毡，再经压缩、针刺，得到成品。

9.根据权利要求8所述保温纤维毡的制备工艺，其特征在于：所述超细玻璃纤维和玄武岩纤维纤维均经过了清洗预处理。

10.根据权利要求8所述保温纤维毡的制备工艺，其特征在于：所述纤维薄毡铺叠成至少10层的纤维毡，再经压缩至3-30mm。