CN112624721B

CN112624721B - 一种内置预埋件的高密度陶瓷纤维板及其一体成型方法

Info

Publication number: CN112624721B
Application number: CN202011492117.8A
Authority: CN
Inventors: 唐锋; 任大贵; 岳耀辉; 刘超; 郭金胜
Original assignee: Luyang Energy Saving Materials Co Ltd
Current assignee: Luyang Energy Saving Materials Co Ltd
Priority date: 2020-12-16
Filing date: 2020-12-16
Publication date: 2022-07-08
Anticipated expiration: 2040-12-16
Also published as: CN112624721A

Abstract

本发明提供了一种内置预埋件的高密度陶瓷纤维板及其一体成型方法，所述的高密度陶瓷纤维板由陶瓷纤维浆料和预先放置的预埋连接部件通过长网抄取成型得到；所述陶瓷纤维浆料包括陶瓷纤维，所述陶瓷纤维至少包括喷吹陶瓷纤维和甩丝陶瓷纤维。本发明采用长网抄取的成型方式，在长网上预先放置预埋连接部件，将所述陶瓷纤维浆料进行抄取，并与所述预埋连接部件接触结合压制成湿坯，然后进行干燥即可。本发明制备得到内置预埋件的高密度陶瓷纤维板，陶瓷纤维板基体与预埋件结合牢固，具有较高的整体强度，耐压强度可达12MPa。本发明方便固定纤维板，应用性能更好。

Description

一种内置预埋件的高密度陶瓷纤维板及其一体成型方法

技术领域

本发明涉及陶瓷纤维板技术领域，具体的是一种内置预埋件的高密度陶瓷纤维板及其一体成型方法。

背景技术

陶瓷纤维板以陶瓷纤维为基体，可使用结合剂以及耐火填料等原料通过湿法工艺制备，其保持了纤维状高温隔热材料的优良特性，并具有优良的机械加工性能，广泛应用于工业窑炉的背衬隔热保温及高温炉内衬。在要求强度高、自承重能力强及隔热的领域，通常需要高密度的陶瓷纤维板(如体积密度600kg/m³以上)，用作高温工业窑炉及高温管道的背衬隔热和热面阻燃、抗风蚀材料。

现有高密度陶瓷纤维板主要采用短切陶瓷纤维、无机结合剂、耐火填料等制备而成；当其在各种高温设备或环境下使用，尤其是作为背衬或内衬用于设备顶部和侧面时，往往需要锚固件进行固定。传统的固定方式通常是采用打孔的方式，用螺杆穿过纤维板，然后用锚固件进行连接固定；其存在的主要问题是：打孔的高密度陶瓷纤维板会留下缝隙，固定点处高密度纤维板强度下降，且锚固件多为金属结构，在高温使用后强度变差，后期可能会出现锚固不牢、纤维板脱落的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种内置预埋件的高密度陶瓷纤维板及其一体成型方法，本发明提供的高密度陶瓷纤维板内部结合有用于连接固定的预埋件，其与陶瓷纤维板结合牢固，不仅方便固定纤维板，而且整体强度提升。

本发明提供一种内置预埋件的高密度陶瓷纤维板，其由陶瓷纤维浆料和预先放置的预埋连接部件通过长网抄取成型得到；所述陶瓷纤维浆料包括陶瓷纤维，所述陶瓷纤维至少包括喷吹陶瓷纤维和甩丝陶瓷纤维。

优选地，所述喷吹陶瓷纤维的平均直径为2-4μm，平均长度为10-50mm；所述甩丝陶瓷纤维的平均长度为100-200mm；进一步优选地，所述喷吹陶瓷纤维和甩丝陶瓷纤维的重量比为(0-5)：(0-5)，此处数值范围不包括端点0，但包括端点5。

优选地，所述陶瓷纤维浆料具体包括：陶瓷纤维40～80重量份；耐火填料30～60重量份；无机结合剂2～20重量份；助滤剂1～10重量份。

优选地，所述无机结合剂为硅溶胶；所述助滤剂为预糊化淀粉。

优选地，所述耐火填料为高岭石、叶腊石、氧化铝粉、硅灰石和氧化镁粉中的一种或多种。

本发明提供如前文所述的高密度陶瓷纤维板一体成型方法，包括以下步骤：

S1、提供包括陶瓷纤维的陶瓷纤维浆料；所述陶瓷纤维至少包括喷吹陶瓷纤维和甩丝陶瓷纤维；

S2、采用长网抄取的成型方式，在长网上预先放置预埋连接部件，将所述陶瓷纤维浆料进行抄取，并与所述预埋连接部件接触结合压制成湿坯，然后进行干燥，得到内置预埋件的高密度陶瓷纤维板。

优选地，所述陶瓷纤维浆料按照以下步骤获得：

在水中加入陶瓷纤维进行打浆，然后加入水、无机结合剂和耐火填料，分散，制成料浆；

将所述料浆加入助滤剂混合絮凝，得到陶瓷纤维浆料。

优选地，所述料浆的浓度为1wt％-10wt％。

优选地，所述湿坯的厚度为20-100mm；所述湿坯厚度与预埋连接部件高度的比例为1:0.2-0.6。

优选地，所述干燥的温度为90-200℃，干燥时间为3-24h。

本发明涉及一种内置预埋件的高密度陶瓷纤维板及其一体成型方法，本发明实施例主要以复合的陶瓷纤维为基体，采用湿法制备工艺，可于水中加入复合陶瓷纤维、无机结合剂、耐火填料、助滤剂制成料浆，并通过长网抄取的成型方式，成型前预先在成型设备上固定预埋连接部件(简称预埋件)，成型后该预埋件埋入湿坯中，并压制成相应厚度的湿坯，然后输送至干燥设备内干燥即可。本发明实施例通过此湿法工艺一体成型获得所述内置预埋件的高密度陶瓷纤维板，陶瓷纤维板基体与预埋件结合牢固，整体强度提升，耐压强度可达12MPa。

传统锚固时现有纤维板存在缝隙，会导致热量损失上升，能源成本升高。本发明所述内置预埋件的高密度陶瓷纤维板无缝隙，导热系数低，平均500℃导热系数为＜0.110W/(m·k)，散热损失小。

此外，传统的固定方式需打孔、放置锚固件、紧固等工序，操作复杂，不方便，周期长，造成安装成本高。本发明已在高密度陶瓷纤维板上内置预埋件，方便施工，操作简单，工期短，成本低。

在某些特定的高温环境下，传统固定方式的纤维板因锚固件的原因无法使用。本发明所述内置预埋件的高密度陶瓷纤维板能够满足特定高温环境的使用要求，可应用在高温的迎火面，避免了因锚固件的问题而不能在高温环境使用的问题。

附图说明

图1为本发明一些实施例中高密度陶瓷纤维板的结构示意图；

图2为本发明一些实施例中预埋件的结构示意图；

图3为本发明一些实施例中长网抄取成型设备的简要结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种内置预埋件的高密度陶瓷纤维板，其由陶瓷纤维浆料和预先放置的预埋连接部件通过长网抄取成型得到；所述陶瓷纤维浆料包括陶瓷纤维，所述陶瓷纤维至少包括喷吹陶瓷纤维和甩丝陶瓷纤维。

本发明提供的高密度陶瓷纤维板可直接连接固定于应用设备上，方便操作的同时，纤维板具有高强度等特点，不易脱落，使用性能好。

参见图1，图1为本发明一些实施例中高密度陶瓷纤维板的结构示意图。图1中左侧是侧截面示意，右侧是正面示意；其中，1为陶瓷纤维板基体，2为用于连接固定的预埋件。

本发明实施例所述的高密度陶瓷纤维板包括陶瓷纤维板基体1，其是由陶瓷纤维浆料制成的板状产品；本申请对其结构形状没有特殊限定，可以为正方体、长方体、圆柱体等。

所述陶瓷纤维浆料中的主要材料是陶瓷纤维，陶瓷纤维是纤维状陶瓷材料，陶瓷材料成分大多是氧化物、氮化物、硼化物和碳化物等。在本发明中，所述陶瓷纤维为至少包括喷吹陶瓷纤维和甩丝陶瓷纤维的复合陶瓷纤维，可选的加入可溶陶瓷纤维。其中，喷吹陶瓷纤维是指通过喷吹方式制备得到的纤维，所述喷吹方式可采用现有技术中已有工艺，其具有纤维直径细、纤维长度短的特点，其平均直径为2-4μm，平均长度为10-50mm，主要成分为Al₂O₃、SiO₂。甩丝陶瓷纤维是指通过甩丝方式制备得到的陶瓷纤维，所述甩丝方式可采用现有技术中已有工艺，其具有纤维长、纤维直径粗、强度大特点，其直径为3-5μm，平均长度为100-200mm，主要成分为Al₂O₃、SiO₂；可溶性陶瓷纤维是以SiO₂、MgO、CaO为主要成分的碱土硅酸盐纤维，具有一定的生物溶解性(biosoluble)。

所述陶瓷纤维为喷吹陶瓷纤维、甩丝陶瓷纤维和可溶陶瓷纤维中的多种，采用多种组合时其重量比例可为0～5:0～5:0～5。所述陶瓷纤维优选为包括喷吹陶瓷纤维和甩丝陶瓷纤维的复合陶瓷纤维；在本申请的一些实施例中，所述喷吹陶瓷纤维和甩丝陶瓷纤维的质量比例可为1～5:1～5。

本发明优选由喷吹陶瓷纤维和甩丝陶瓷纤维制成复合基体，利用喷吹纤维和甩丝纤维二者在纤维长度与纤维直径上的差异，提高了浆料中纤维与纤维之间的交织强度，从而实现无需进行纤维的短切加工预处理(现有技术中制备高密度陶瓷纤维板需要预先进行短切)，并降低压制成型后的湿坯回弹性、提升整体强度等。

作为优选，所述陶瓷纤维浆料具体包括：40～80重量份的陶瓷纤维；30～60重量份的耐火填料；2～20重量份的无机结合剂；1～10重量份的助滤剂。其中，所述陶瓷纤维优选为50～80重量份，如60、65、70、80份。所述耐火填料优选为高岭石、叶腊石、氧化铝粉、硅灰石和氧化镁粉中的一种或多种，更优选为叶腊石、氧化铝粉、硅灰石和氧化镁粉中的多种组合。所述无机结合剂优选为硅溶胶，其重量浓度(固含量)为10～40％，优选为20～30％。所述助滤剂为预糊化淀粉，用量优选为1～5重量份。

在本发明的优选实施例中，所述陶瓷纤维浆料可按照以下步骤获得：

按照一定重量配比，在水中加入陶瓷纤维进行打浆，然后加入水、无机结合剂和耐火填料，分散，优选制成浓度为1wt％-10wt％的料浆；其中的打浆浓度可为10～20wt％；

将所述料浆加入助滤剂混合絮凝，得到陶瓷纤维浆料。

本发明实施例采用湿法工艺制备陶瓷纤维板时内置预埋件2，使其与陶瓷纤维板基体1牢固结合，成型得到所述内置预埋件的高密度陶瓷纤维板。预埋件2具有可固定连接的结构(称为预埋连接部件)，其材料通常为本领域常用的金属材料。本发明对所述预埋连接部件的结构没有特殊限制，能实现固定连接作用即可。

在本发明的具体实施例中，图1中预埋件结构分为孔连接部和固定支撑部，结构示意可参见图2，图2中21为孔连接部，22为固定支撑部，孔连接部21中孔外径为a；预埋件长度为b，宽度为c，厚度为d(厚度d未在图2中示出，参见图1中侧截面示意即可)；其中尺寸a、b、c、d的比例可为1：1.5～3：0.5～1：0.5～1，尺寸d为纤维板厚度的0.2～0.6。并且，预埋件2可以单个设置，也可以成对均匀设置；图1中纤维板示例地内置有4个相同的预埋件2，分散在纤维板四角处。

本发明实施例通过长网抄取成型，使所述陶瓷纤维浆料形成的基体和预埋件结合，并成型得到所述的高密度陶瓷纤维板。所述内置预埋件的高密度陶瓷纤维板的体积密度在600kg/m³以上，耐压强度高于6MPa，可达12MPa；平均500℃导热系数为＜0.110W/(m·k)。本发明的高密度陶瓷纤维板能满足高温环境的使用要求，可应用在高温的迎火面等。

本发明实施例提供了如前文所述的高密度陶瓷纤维板一体成型方法，包括以下步骤：

本发明实施例首先制备陶瓷纤维浆料，其原料组成等内容如前所述。例如，所述陶瓷纤维浆料由以下组分制备：

其中，所述陶瓷纤维为喷吹陶瓷纤维、甩丝陶瓷纤维和可溶陶瓷纤维中的多种，采用多种组合时其重量比例可为0～5:0～5:0～5。所述陶瓷纤维优选为包括喷吹陶瓷纤维和甩丝陶瓷纤维的复合陶瓷纤维，可选的加入可溶陶瓷纤维。在本申请的一些实施例中，所述喷吹陶瓷纤维和甩丝陶瓷纤维的质量比例可为1～5:1～5。本发明实施例通过使用该复合陶瓷纤维，加入耐火填料、无机结合剂等，进而实现了高密度陶瓷纤维板的高强度以及与预埋件的牢固结合。

为解决上述问题，本发明一些实施例采用的具体技术方案包括如下步骤：

(1)往打浆机中注入水，将复合陶瓷纤维加入打浆机中，分散均匀；

(2)再往该打浆机中加入水、无机结合剂、耐火填料，分散均匀，制成浓度1wt％～10wt％的料浆；

(3)将步骤(2)中料浆输送至配浆罐中，加入助滤剂，混合均匀，使所有物料絮凝到一起，使水变清澈。

(4)将絮凝好的浆料通过长网抄取成型，成型时在成型设备上预先放置预埋件，然后压制至相应厚度的湿坯，湿坯厚度为20～100mm，湿坯厚度与预埋件高度的比例为1：0.2～0.6，输送至干燥室内进行干燥，干燥完成后加工为产品。

所述步骤(4)中，在图3所示的成型设备上预先放置预埋件，其放置方式为：紧贴长网铺设一层无纺布，在无纺布上设置定位销，将预埋件固定于定位销上，将所述陶瓷纤维浆料进行抄取，抄取时无纺布随长网移动，陶瓷纤维等物料与所述预埋连接部件接触结合压制成湿坯，抄取后湿坯连同无纺布一起切割为块状，经传动辊传送至压机下压制，再输送入干燥设备内进行干燥，干燥后将无纺布取下，加工为陶瓷纤维板产品。其中，预埋件可根据需求自行加工或采用市售。所述无纺布为本领域常用的产品即可；本发明对成型工艺条件也无特殊限制。所述干燥的温度优选为90-200℃，干燥时间可为3-24h。

本发明实施例通过长网抄取成型时预先置入预埋件，与纤维板基体一体成型，实现预埋件与陶瓷纤维板的牢固结合。本发明实施例制备的内置预埋件的高密度陶瓷纤维板中，陶瓷纤维板基体与预埋件结合牢固，整体强度提升，耐压强度可达12MPa。所述的高密度陶瓷纤维板无缝隙，导热系数低，平均500℃导热系数为＜0.110W/(m·k)，散热损失小。本发明方便纤维板固定施工，操作简单，工期短，成本低。

此外，本发明所述内置预埋件的高密度陶瓷纤维板能够满足特定高温环境的使用要求，可应用在高温的迎火面，避免了因锚固件的问题而不能在高温环境使用的问题。

为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的内置预埋件的高密度陶瓷纤维板及其一体成型方法进行具体地描述。但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，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，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。

实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市场购得的常规产品。

以下实施例中，喷吹陶瓷纤维平均直径为2-4μm，平均长度为10-50mm，主要成分为Al₂O₃、SiO₂。甩丝陶瓷纤维直径为3-5μm，平均长度为100-200mm，主要成分为Al₂O₃、SiO₂。助滤剂为预糊化玉米淀粉；预埋件材质为316L不锈钢。

实施例1

(1)往打浆机中注入水，将喷吹陶瓷纤维400kg、甩丝陶瓷纤维200kg加入打浆机中，打浆浓度为15wt％，分散均匀。

(2)再往打浆机中加入水、30％硅溶胶200kg、氧化镁粉400kg，分散均匀，制成浓度2wt％的料浆。

(3)将步骤(2)中料浆输送至配浆罐中，加入助滤剂20kg，混合均匀，使所有物料絮凝到一起，使水变清澈。

(4)将絮凝好的浆料通过长网抄取成型，成型时在长网上按图1和图2的放置方式预先放置预埋件，然后压制至相应厚度的湿坯，湿坯厚度为35mm，输送至干燥室内进行干燥，干燥温度120～130℃，干燥完成后加工为产品，厚度30mm。

加工后产品的体积密度为900kg/m³，耐压强度为8MPa，平均500℃导热系数为0.106W/(m·k)。

实施例2

(1)往打浆机中注入水，将喷吹陶瓷纤维300kg、甩丝陶瓷纤维400kg加入打浆机中，分散均匀。

(2)再往打浆机中加入水、30％硅溶胶300kg、氧化铝粉300kg、叶腊石200kg，分散均匀，制成浓度3wt％的料浆。

(3)将步骤(2)中料浆输送至配浆罐中，加入助滤剂40kg，混合均匀，使所有物料絮凝到一起，使水变清澈。

(4)将絮凝好的浆料通过长网抄取成型，成型时在长网上按图1和图2的放置方式预先放置预埋件，然后压制至相应厚度的湿坯，湿坯厚度为45mm，输送至干燥室内进行干燥，干燥温度150～160℃，干燥完成后加工为产品，厚度40mm。

加工后产品的体积密度为800kg/m³，耐压强度为8MPa，平均500℃导热系数为0.100W/(m·k)。

对比例1

(1)往打浆机中注入水，将喷吹陶瓷纤维700kg加入打浆机中，分散均匀。

加工后产品的体积密度为800kg/m³，耐压强度为6MPa，平均500℃导热系数为0.110W/(m·k)。

对比例2

(1)往打浆机中注入水，将可溶陶瓷纤维700kg加入打浆机中，分散均匀。

加工后产品的体积密度为850kg/m³，耐压强度为4MPa，平均500℃导热系数为0.113W/(m·k)。根据对比例1-2，单纯用甩丝或喷吹陶瓷纤维性能差异不大，单纯用可溶纤维密度会大一些，强度差一点；而且对比例性能均低于实施例。

由以上实施例可知，本发明实施例通过湿法工艺一体成型获得所述内置预埋件的高密度陶瓷纤维板，陶瓷纤维板基体与预埋件结合牢固，具有较高的整体强度，耐压强度可达12MPa。本发明所述内置预埋件的高密度陶瓷纤维板无缝隙，导热系数低，平均500℃导热系数为＜0.110W/(m·k)，散热损失小。本发明已在高密度陶瓷纤维板上内置预埋件，方便施工，操作简单，工期短，成本低。本发明所述内置预埋件的高密度陶瓷纤维板能够满足特定高温环境的使用要求，可应用在高温的迎火面等，应用广泛。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于使本技术领域的专业技术人员，在不脱离本发明技术原理的前提下，是能够实现对这些实施例的多种修改的，而这些修改也应视为本发明应该保护的范围。

Claims

1.一种内置预埋件的高密度陶瓷纤维板，其特征在于，由陶瓷纤维浆料和预先放置的预埋连接部件通过长网抄取成型得到；

所述陶瓷纤维浆料具体包括：陶瓷纤维40~80重量份；耐火填料30~60重量份；无机结合剂2~20重量份；助滤剂1~10重量份，所述陶瓷纤维包括喷吹陶瓷纤维和甩丝陶瓷纤维，所述喷吹陶瓷纤维的平均直径为2-4μm，平均长度为10-50mm；所述甩丝陶瓷纤维的平均长度为100-200mm；所述喷吹陶瓷纤维和甩丝陶瓷纤维的重量比为（0-5）：（0-5）；所述无机结合剂为硅溶胶；所述助滤剂为预糊化淀粉；所述耐火填料为高岭石、叶腊石、氧化铝粉、硅灰石和氧化镁粉中的一种或多种；

所述长网抄取成型包括：在长网上预先放置预埋连接部件，将所述陶瓷纤维浆料进行抄取，并与所述预埋连接部件接触结合压制成湿坯，然后进行干燥，得到内置预埋件的高密度陶瓷纤维板。

2.如权利要求1所述的高密度陶瓷纤维板的一体成型方法，包括以下步骤：

S1、提供包括陶瓷纤维的陶瓷纤维浆料；所述陶瓷纤维包括喷吹陶瓷纤维和甩丝陶瓷纤维；

3.根据权利要求2所述的一体成型方法，其特征在于，所述陶瓷纤维浆料按照以下步骤获得：

将所述料浆加入助滤剂混合絮凝，得到陶瓷纤维浆料。

4.根据权利要求3所述的一体成型方法，其特征在于，所述料浆的浓度为1wt%-10wt%。

5.根据权利要求2所述的一体成型方法，其特征在于，所述湿坯的厚度为20-100mm；所述湿坯厚度与预埋连接部件高度的比例为1:0.2-0.6。

6.根据权利要求5所述的一体成型方法，其特征在于，所述干燥的温度为90-200℃，干燥时间为3-24h。