CN112982699A - 一种绝热板及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种绝热板及其制备方法和应用，所述绝热板包括第一密封袋、第二密封袋和绝热板芯，所述绝热板芯设置于第二密封袋内部；所述第二密封袋设置于第一密封袋内部，且所述第二密封袋外部缠绕有至少两根经线和至少一根纬线；所述绝热板通过两层密封袋的使用，且在第二密封袋外部缠绕经线和纬线加固，大大降低了所述绝热板因破损导致真空度降低的概率，进而提高了其保温效果，减少了诸如墙体开裂等现象出现的概率，具有非常重要的现实意义。

Description

一种绝热板及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于建筑板材技术领域，具体涉及一种绝热板及其制备方法和应用。
背景技术
目前，真空绝热板是市售导热系数最低的产品之一，是常用建筑保温材料导热系数的四分之一左右，具有广阔的应用前景，然而目前市场认可度比较低，使用寿命短是主要因素之一。真空绝热板的主要结构为三明治结构，即外面一个包装层，中间芯部为气凝胶、微孔聚氨酯、二氧化硅粉末、石棉纤维、玻璃纤维等压制而成的板材，纤维和(或)颗粒之间相互作用力非常弱。真空度高时，在大气压的挤压下，能起到一定的支撑作用。但是，一旦密封袋被扎破或者泄露，真空度无法保持，大气压力作用消失，纤维和(或)颗粒容易在重力作用下沉积在袋子底部，造成鼓袋；如果外墙外保温系统所用真空隔热板发生破损，容易引起墙体脱落。
绝热板芯材多采用芯材成型工艺，芯材成型工艺有干法和湿法，湿法工艺是把玻璃纤维经打浆、抄纸、烘干、裁切、层叠等步骤制成芯材，该工艺能耗高、废水废气排放量大、工艺复杂且成本高。干法工艺采用热压成型，通过把玻璃纤维收集、铺装、热压、裁切等步骤制成芯材，干法工艺与湿法工艺相比，能耗、成本略有降低，但由于纤维的分散均匀性比湿法芯材差，使得所作真空绝热板的使用寿命大幅下降。
因此，关于真空绝热板的寿命问题研究仍是目前研究的重点。CN104628239A公开了一种干法玻璃棉芯材制备工艺，是将离心法生产出的离心棉经集棉机收集，通过传送带输送至链板式热压成型机中热压成型，然后裁切成所需尺寸的真空绝热板芯材。该方法得到的纤维分散不均匀，纤维的分散程度在纤维从离心头甩出及集棉机收集阶段已经确定，工艺较难改进。纤维分散不均匀一方面会使芯材固体导热系数增加，另一方面，在芯材内部会产生大量较大孔隙，较大孔隙会使所制作的真空绝热板导热系数随着板内压力的上升快速增加，绝热性能严重下降，使用寿命变短。
CN106015838A公开了一种玻璃纤维芯材，是把玻璃纤维和低熔点有机纤维通过无纺工艺制成无纺布，多层无纺布层叠热压成型，使得有机纤维熔化成粘接剂，粘结玻璃纤维，使其具有一定的强度。但该方法采用的有机纤维作为玻璃纤维粘结剂，降低了玻璃纤维热压成型的温度，但增加了芯材的真空放气率，会使真空绝热板板内压力上升速度增加，绝热性能下降。另外，在玻璃纤维中混入了有机纤维不利于玻璃纤维的回收利用。玻璃纤维芯材真空绝热板初始导热系数低，但由于纤维直径是微米级，纤维之间的孔隙大，抑制气体热传导的条件难满足，气体热传导会随着板内压力的上升明显增加，使得真空绝热板导热系数增加，绝热性能下降，使用寿命缩短。
CN102587517A公开了一种真空绝热板及其制备和应用，采用纳米二氧化硅与多尺度的膨胀珍珠岩和短切纤维按比例混合后压制制备芯材，真空封装于铝塑复合袋中制得真空绝热板，虽然这种方法和材料制备得到的真空绝热板成本降低，但是由于没有加入遮光剂，且使用了含有铝箔的袋子，导热系数高，超过了10mW/(m·K)，热桥效应大，绝热性能大幅下降，使用效果并不好。
因此，开发一种制备方法简单、保温效果优异且寿命长的绝热板，是本领域迫切需要解决的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种绝热板及其制备方法和应用，所述绝热板包括第一密封袋、第二密封袋和设置于第二密封袋内部的绝热板芯；所述第二密封袋设置于第一密封袋内部，且外部缠绕有至少两根经线和至少一根纬线；通过两层密封袋的使用以及在所述第二密封袋外部缠绕经线和纬线的设计，大大降低了所述绝热板因破损导致真空度降低的概率，进而提高了保温效果，减少了诸如墙体开裂的现象出现的概率；对于保温节能日益重视的今天，具有非常重要的现实意义。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种绝热板，所述绝热板包括第一密封袋、第二密封袋和绝热板芯，所述绝热板芯设置于第二密封袋内部；所述第二密封袋设置于第一密封袋内部，且所述第二密封袋外部缠绕有至少两根经线和至少一根纬线。
本发明提供的绝热板的剖面结构示意图如图1所示，其中1代表第一密封袋，2代表设置于第一密封袋1内部的第二密封袋，3代表设置于第二密封袋2内部的绝热板芯；所述第二密封袋外部缠绕有至少两根经线和至少一根纬线。
本发明提供的绝热板将绝热板芯置于第二密封袋内，并在其外部缠绕经线和纬线，有效降低了绝热板芯的气体迁移系数，提高了其牢固度；然后再将第二密封袋置于第一密封袋内，进一步降低了得到的绝热板的气体迁移系数和因破损导致真空度降低的概率，大大提高了保温效果和阻燃效果，延长了其使用寿命，有效降低了制备成本，具有重要的研究价值。
优选地，所述经线和纬线呈80～90°(例如81°、82°、83°、84°、85°、86°、87°、88°或89°等)交叉缠绕。
作为本发明的优选技术方案，本发明提供的绝热板中第二密封袋外部缠绕的经线和纬线成80～90°时，缠绕更加牢固，破损概率更小。
优选地，每两根所述经线的间距为5～15mm，例如5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm或15mm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，每两根所述纬线的间距为5～15mm，例如5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm或15mm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，所述绝热板芯的制备原料包括隔热填料、吸气剂和稳定剂。
优选地，所述隔热填料包括纤维状隔热填料和/或颗粒状隔热填料。
优选地，所述纤维状隔热填料包括石棉纤维、玻璃纤维或玄武岩纤维中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述颗粒状隔热填料包括气凝胶、膨胀珍珠岩、微孔聚氨酯颗粒或二氧化硅粉末中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述经线和纬线各自独立地包括棉线和/或纤维。
优选地，所述第一密封袋和第二密封袋之间还设置有粘结层。
作为本发明的优选技术方案，本发明提供的绝热板在第一密封袋和第二密封袋之间还设置有粘结层，使得整个新型绝热板的结构更加牢固，使用破损的概率更低。
优选地，所述粘结层的材料包括有机胶黏剂和/或无机胶黏剂。
优选地，所述有机胶黏剂包括环氧树脂类胶黏剂、聚氨酯类胶黏剂、有机硅类胶黏剂或聚酰亚胺类胶黏剂中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述无机胶黏剂包括水泥和/或砂浆。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述绝热板的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将绝热板芯放入第二密封袋内，抽真空，热封，得到单层绝热板；
(2)在步骤(1)得到的单层绝热板外侧缠绕经线和纬线，得到缠绕绝热板；
(3)将步骤(2)得到的缠绕绝热板放入第一密封袋内，抽真空，热封，得到所述绝热板。
优选地，步骤(1)所述抽真空后第二密封袋内的真空度小于20Pa，例如18Pa、16Pa、14Pa、12Pa、10Pa、8Pa、6Pa、4Pa或2Pa，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，步骤(3)所述抽真空后第一密封袋内的真空度小于20Pa，，例如18Pa、16Pa、14Pa、12Pa、10Pa、8Pa、6Pa、4Pa或2Pa，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
优选地，步骤(2)所述将缠绕绝热板放入第一密封袋之前还包括在所述缠绕绝热板表面涂覆胶黏剂、热封后固化的步骤。
优选地，步骤(2)所述热封后还包括焊接的步骤。
优选地，所述焊接包括热烘枪点焊和/或超声波焊接。
作为本发明的优选技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将绝热板芯放入第二密封袋内，抽真空使得真空度小于20Pa，热封，得到单层绝热板；
(2)在步骤(1)得到的单层绝热板外侧缠绕经线和纬线，得到缠绕绝热板；
(3)将步骤(2)得到的缠绕绝热板表面涂覆胶黏剂，放入第一密封袋内，抽真空、热封、固化，得到所述新型绝热板或将步骤(2)得到的缠绕绝热板放入第一密封袋内，抽真空、热封、焊接，得到所述绝热板。
第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的绝热板在房屋建筑中的应用。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的绝热板通过在绝热板芯外依次设置第二密封袋和第一密封袋，并且在第二密封袋外部缠绕有至少两根经线和至少一根纬线，有效提高了所述新型绝热板的牢固性，降低其气体迁移系数和因破损导致的真空度降低的概率，进而提高了其保温效果，减少了诸如墙体开裂等现象出现的概率，具体而言，本发明提供的绝热板使用一天的导热系数为5～8mW/m·K；使用5年后的导热系数为7～11mW/m·K，并且破损后的导热系数为18～22mW/m·K，使用一个月的破损率均为0％；使用五年后的破损率为0～0.1％；对于保温节能日益重视的今天，具有非常重要的现实意义。
(2)本发明提供的绝热板的制作工艺简单，可利用现有设备和材料，便于工业化生产。
附图说明
图1为本发明提供的绝热板的剖面结构示意图；
图2为实施例1提供的绝热板的剖面结构示意图；
图3为实施例1提供的第二密封袋的结构示意图；
图4为实施例2提供的第二密封袋的结构示意图；
其中，1-第一密封袋，2-第二密封袋，3-绝热板芯，4-经线，5-纬线，6-粘结层。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
制备例1
一种绝热板芯，按照重量份包括如下组分：
二氧化硅粉末 100重量份
稳定剂 2重量份
吸气剂 2重量份；
本制备例中二氧化硅粉末来源于南京保克特新材料有限公司，稳定剂来源于石家庄驰霖矿产品有限公司，吸气剂来源于南京善工新材料科技有限公司；
本制备例提供的绝热板芯的制备方法包括如下步骤：
(1)将二氧化硅粉末、吸气剂和稳定剂混合，150℃下干燥12h，得到芯料；
(2)将步骤(1)得到的芯料放入阻隔包装袋内，通过模压机在1MPa的压力下压制成型，得到所述绝热板芯。
制备例2
一种绝热板芯，按照重量份包括如下组分：
Figure BDA0002974559220000071
Figure BDA0002974559220000081
本制备例中玻璃纤维来源于潍坊三煜新型材料有限公司，50μm；气凝胶来源于善泰节能科技有限公司，稳定剂来源于石家庄驰霖矿产品有限公司，吸气剂来源于南京善工新材料科技有限公司；
本制备例提供的绝热板芯的制备方法包括如下步骤：
(1)将玻璃纤维、气凝胶、吸气剂和稳定剂混合，150℃下干燥12h，得到芯料；
(2)将步骤(1)得到的芯料放入阻隔包装袋内，通过模压机在1MPa的压力下压制成型，得到所述绝热板芯。
制备例3
一种绝热板芯，按照重量份包括如下组分：
Figure BDA0002974559220000082
本制备例中玻璃纤维来源于潍坊三煜新型材料有限公司，50μm；二氧化硅粉末来源于南京保克特新材料有限公司，膨胀珍珠岩来源于灵寿县运达矿产品有限公司，稳定剂来源于石家庄驰霖矿产品有限公司，吸气剂来源于南京善工新材料科技有限公司；
本制备例提供的绝热板芯的制备方法包括如下步骤：
(1)将玻璃纤维、二氧化硅粉末、膨胀珍珠岩、吸气剂和稳定剂混合，150℃下干燥12h，得到芯料；(2)将步骤(1)得到的芯料放入阻隔包装袋内，通过模压机在1MPa的压力下压制成型，得到所述绝热板芯。
实施例1
一种绝热板，其剖面结构示意图如图2所示，包括第一密封袋1，第二密封袋2、绝热板芯3和粘结层6；外部缠绕有7根经线(棉线)和1根纬线(棉线)的第二密封袋的结构示意图如图3所示，包括经线4和纬线5，每个经纬线之间的间距为10mm，经线和纬线呈90°交叉缠绕；
其中，第一密封袋1和第二密封袋2均来源于来自苏州星辰包装材料有限公司；绝热板芯3为制备例1得到的绝热板芯；粘结层6为聚氨酯胶粘剂层(烟台万华)；
本实施例提供的新型绝热板的制备方法包括如下步骤：
(1)将绝热板芯放入第二密封袋内，抽真空使得真空度为10Pa，热封，得到单层绝热板；
(2)在步骤(1)得到的单层绝热板外侧缠绕7根经线和1根纬线，得到缠绕绝热板；
(3)将步骤(2)得到的缠绕绝热板表面涂覆聚氨酯胶粘剂，放入第一密封袋内，抽真空使得真空度为10Pa、热封、25℃下固化24h，得到所述绝热板。
实施例2
一种绝热板，其剖面结构与实施例1相同；包括依次设置的第一密封袋(苏州星辰包装材料有限公司)、第二密封袋(苏州星辰包装材料有限公司)、绝热板芯(制备例2)和粘结层(烟台万华)；
外部缠绕有8根经线(棉线)和2根纬线(棉线)的第二密封袋的结构示意图如图4所示，包括经线4和纬线5，每个纬线5之间的间距为5mm，每个经线4之间的间距为15mm，经线和纬线呈80°交叉缠绕；
本实施例提供的新型绝热板的制备方法包括如下步骤：
(1)将绝热板芯放入第二密封袋内，抽真空使得真空度为8Pa，热封，得到单层绝热板；
(2)在步骤(1)得到的单层绝热板外侧缠绕8根经线和2根纬线，得到缠绕绝热板；
(3)将步骤(2)得到的缠绕绝热板表面涂覆聚氨酯胶粘剂，放入第一密封袋内，抽真空使得真空度为8Pa、热封、25℃下固化12h，得到所述绝热板。
实施例3
一种绝热板，其剖面结构示意图如图1所示，包括第一密封袋1，第二密封袋2、绝热板芯3；外部缠绕有8根经线(棉线)和2根纬线(棉线)的第二密封袋的结构与实施例1相同，每个纬线5之间的间距为15mm，每个经线4之间的间距为5mm，经线和纬线呈80°交叉缠绕；
其中，第一密封袋1和第二密封袋2均来自于苏州星辰包装材料有限公司；绝热板芯3为制备例3得到的绝热板芯；
本实施例提供的新型绝热板的制备方法包括如下步骤：
(1)将绝热板芯放入第二密封袋内，抽真空使得真空度为5Pa，热封，得到单层绝热板；
(2)在步骤(1)得到的单层绝热板外侧缠绕7根经线和1根纬线，得到缠绕绝热板；
(3)将步骤(2)得到的缠绕绝热板放入第一密封袋内，抽真空、热封、采用热烘枪点焊，得到所述绝热板。
实施例4
一种绝热板，其与实施例3的区别仅在于，制备方法步骤(3)采用超声波焊接替换热烘枪点焊，其他结构、参数与制备方法均与实施例1相同。
实施例5
一种新型绝热板，其与实施例1的区别仅在于，经线和纬线呈70°交叉缠绕，其他结构、参数与制备方法均与实施例1相同。
对比例1
一种绝热板，其与实施例1的区别仅在于，第二密封袋外部不缠绕经线和纬线，其他结构、参数和制备方法均与实施例1相同。
对比例2
一种绝热板，其与实施例1的区别仅在于，不包含第一密封袋，其他结构、参数和制备方法均与实施例1相同。
对比例3
一种绝热板，其与实施例1的区别仅在于，步骤(3)没有采用热烘枪点焊的步骤，其他结构、参数和制备方法均与实施例1相同。
性能测试：
(1)导热系数：按照GB/T 10294-2008《绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法》标准进行测试；
(2)破损率：目测和真空度测试。
按照上述测试方法对实施例1～5和对比例1～3提供的绝热板进行测试，测试结果如表1所示：
表1
Figure BDA0002974559220000111
Figure BDA0002974559220000121
根据表1数据可以看出：实施例1～5提供的绝热板具有较低的导热系数以及较低的破损率。
具体而言，实施例1～5提供的绝热板使用一天的导热系数为5～8mW/m·K；使用5年后的导热系数为7～11mW/m·K，并且破损后的导热系数为18～22mW/m·K，使用一个月的破损率均为0％；使用五年后的破损率为0～0.1％，其中实施例1和实施例4提供的绝热板使用5年未发生破损，所以没有破损后导热系数的数据。
比较实施例1和对比例1～2可以发现，没有设置第一密封袋得到的绝热板(对比例2)以及在第二密封袋外部没有缠绕经线和纬线的绝热板(对比例1)虽然使用一个月的破损率为0％，但是使用五年后的破损率有大幅度提升。
进一步比较实施例1和实施例5可以发现，当第二密封袋外部缠绕的经线和纬线之间的角度为70°时，使用五年的破损率也有所提升。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明一种绝热板及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种绝热板，其特征在于，所述绝热板包括第一密封袋、第二密封袋和绝热板芯，所述绝热板芯设置于第二密封袋内部；所述第二密封袋设置于第一密封袋内部，且所述第二密封袋外部缠绕有至少两根经线和至少一根纬线。
2.根据权利要求1所述的绝热板，其特征在于，所述经线和纬线呈80～90°交叉缠绕；
优选地，每两根所述经线的间距为5～15mm；
优选地，每两根所述纬线的间距为5～15mm。
3.根据权利要求1或2所述的绝热板，其特征在于，所述绝热板芯的制备原料包括隔热填料、吸气剂和稳定剂；
优选地，所述隔热填料包括纤维状隔热填料和/或颗粒状隔热填料；
优选地，所述纤维状隔热填料包括石棉纤维、玻璃纤维或玄武岩纤维中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述颗粒状隔热填料包括气凝胶、膨胀珍珠岩、微孔聚氨酯颗粒或二氧化硅粉末中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1～3任一项所述的绝热板，其特征在于，所述经线和纬线各自独立地包括棉线和/或纤维。
5.根据权利要求1～4任一项所述的绝热板，其特征在于，所述第一密封袋和第二密封袋之间还设置有粘结层；
优选地，所述粘结层的材料包括有机胶黏剂和/或无机胶黏剂；
优选地，所述有机胶黏剂包括环氧树脂类胶黏剂、聚氨酯类胶黏剂、有机硅类胶黏剂或聚酰亚胺类胶黏剂中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述无机胶黏剂包括水泥和/或砂浆。
6.一种如权利要求1～5任一项所述绝热板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将绝热板芯放入第二密封袋内，抽真空，热封，得到单层绝热板；
(2)在步骤(1)得到的单层绝热板外侧缠绕经线和纬线，得到缠绕绝热板；
(3)将步骤(2)得到的缠绕绝热板放入第一密封袋内，抽真空，热封，得到所述绝热板。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述抽真空后第二密封袋内的真空度小于20Pa。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述抽真空后第一密封袋内的真空度小于20Pa；
优选地，步骤(2)所述将缠绕绝热板放入第一密封袋之前还包括在所述缠绕绝热板表面涂覆胶黏剂、热封后固化的步骤；
优选地，步骤(2)所述热封后还包括焊接的步骤；
优选地，所述焊接包括热烘枪点焊和/或超声波焊接。
9.根据权利要求6～8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)将绝热板芯放入第二密封袋内，抽真空使得真空度小于20Pa，热封，得到单层绝热板；
(2)在步骤(1)得到的单层绝热板外侧缠绕经线和纬线，得到缠绕绝热板；
(3)将步骤(2)得到的缠绕绝热板表面涂覆胶黏剂，放入第一密封袋内，抽真空使得真空度小于20Pa、热封、固化，得到所述新型绝热板或将步骤(2)得到的缠绕绝热板放入第一密封袋内，抽真空、热封、焊接，得到所述绝热板。
10.一种如权利要求1～5任一项所述的绝热板在房屋建筑中的应用。
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