CN1207242C - 成形绝热体 - Google Patents

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Abstract

一种成形绝热体包括模制和/或烧结绝热材料，并含有火成二氧化硅、遮光剂和纤维。绝热材料的BET表面系数低于100m2/g，如在10至100m2/g之间，使得成形绝热体吸收较少的水。在辐射加热器的情形下，成形绝热体吸收可被用作加热电阻的基部。

Description

成形绝热体
                        技术领域
本发明涉及一种包括模制和/或烧结的含火成二氧化硅、无机填料、遮光剂和纤维的绝热材料的成形绝热体。
                        背景技术
此种成形绝热体是公知的，如在EP618399B1中所述的。为了获得良好的绝热特性，这些成形绝热体的绝热材料具有非常高的表面系数，其在最小为120m2/g的范围内(根据BET方法检测得到，如在ASTMSpecial Technical Publication No.51(专业技术出版物第51号)p1941页及以下各页所描述的)。
这些大的表面和所述成形绝热体的绝热材料的主要组分是火成二氧化硅的事实的结果是，此种材料的吸附能力相对于水来说是非常明显的，此种二氧化硅在其表面携带硅烷醇基，从而具有高度的亲水性。如果在实际使用中此种成形体短时间内受到热能的影响，水蒸气就以极为迅速的方式形成并损坏了成形体的结构。
例如，这种效果发生在绝热成形体，该绝热成形体用作陶瓷烹调区的辐射加热器的绝热，此辐射加热器一般制成发热1到5秒。为了增加水蒸气从内部扩散至成形体的表面，从而避免成形体内部局部的会损坏所述成形体的结构的产生过压，于是目前所述的绝热成形体具有槽孔。然而，这些槽孔具有明确的缺点，即它们会使绝热特性退化。并且还降低了材料的机械稳定性。另外，此种孔的形成涉及到额外的劳力和成本。
另一个问题是，由于加热而出现的水蒸气在较冷处凝结，尤其是在电子元件上冷凝会导致电子装置的故障。
                        发明内容
本发明的问题是提供成形绝热体，其绝热材料具有降低了的吸附水的能力，使得消除了水蒸气问题。该绝热特性保持在最佳状态。
根据本发明提供的成形绝热体解决了该问题。所述绝热材料含有30wt.％-70wt.％的火成二氧化硅、1wt.％-35wt.％的无机填料、10wt.％-55wt.％的遮光剂和1wt.％-10wt.％的纤维，所述火成二氧化硅的BET表面系数在50和150m2/g之间，所述绝热材料的BET表面系数低于100m2/g
本发明获得的优点是，通过将绝热材料的BET表面系数全部降低至大约10至100m2/g，可把吸水能力降低。即使在骤热的情形下，根据本发明的成形绝热体也会维持其结构，而不需要槽孔和其它类似物等。
根据本发明的优选方式使用的绝热材料具有下述组分：
重量比为1至70％的火成二氧化硅，
重量比为10至55％的遮光剂，以及
重量比为1至10％的纤维材料。
最好，它还含有重量比为1至35％的无机填料。有利地，可含有重量比为0至15％的稳定剂。
特别优选的组分含有：
重量比为35至50％的火成二氧化硅，
重量比为30至40％的遮光剂，
重量比为5至25％的无机填料，
重量比为5至10％的稳定剂，以及
重量比大约为3％的纤维材料。
有利地，火成二氧化硅具有50至200m2/g的BET表面系数。所用的火成二氧化硅量是BET表面系数的函数，该所用的二氧化硅量最好在重量比为35至50％之间。BET表面系数越高，其所用量越少。
在检测温度400℃下，导热率小于0.035W/mK，特殊地为0.025W/mK。在1000℃下，其大约为0.08W/mK。
所用的遮光剂可以是钛铁矿、氧化钛/金红石、二价/三价混合氧化铁、氧化铬、氧化锆、及上述物的混合物。有利地使用的是由硅酸锆和金刚砂制成。
填料的例子是元素周期表中III和IV主族和/或IV副族的金属氧化物和氢化物。最好使用硅、铝、锆和钛的氧化物。例子有采用硅的电弧硅或沉淀二氧化硅气凝胶、有用于铝的AL2O3或AL(OH)3，以及用于钛金红石的。也可能用其混合物。有利地，采用电弧硅和氧化铝。BET表面系数按照重量比10至30％在1.5至25m2/g之间。
为了增加稳定性，该材料有利地含有稳定剂。这些稳定剂最好是铝的氧化物或氢氧化物，如AL2O3，ALO(OH)和AL(OH)3。为了稳定目的，也可能用磷酸盐，如焦磷酸氢钙。
纤维材料的例子是可溶性和不可溶性的硅酸盐纤维，石英玻璃纤维、硅石纤维、带有重量百分比至少为96％的SiO2的纤维以及如E-玻璃纤维和R-玻璃纤维的玻璃纤维，还有上述纤维类型的一种或多种混合物。它们最好具有大于6微米的直径和1至25毫米的长度。
一方面，该材料可作为结实混合物被压制为容纳部件，如盘等。另一方面，其可被模制成无盖的成形体，且随后在400至1000℃下烧结。为此目的，可用烧结辅助办法，EP29227公开了此种示例。优先使用铝、锆、钙和钛的硼化物，特别是碳化硼。
下面是关于成形绝热体的在传统的对照混合物与两种本发明的混合物之间的比较。
用直径为180毫米的成形绝热体(STIB)实施该检测。在旋风混合器中以每分钟3000转的速度搅拌重量为1千克的混合物5分钟。以大约25kg/cm2的压力在水压机上压制该STIB。
1)对照混合物：
重量百分比为60的二氧化硅  BET表面系数200m2/g
重量百分比为2.5的二氧化硅纤维
重量百分比为37.2的硅酸锆  BET表面系数13m2/g
重量百分比为0.3的碳化硼
总BET表面系数125m2/g
STIB重量135g
STIB密度0.35g/cm3
外基部上的板温度235℃
在温度为30℃、空气相对湿度为93％的潮湿区域的STIB：
吸湿量：24小时      11.5克
        48小时      13.3克
        168小时     14.6克
2)带有硅酸锆的根据本发明的第一混合物：
重量百分比为40的二氧化硅 BET表面系数130m2/g
重量百分比为2的二氧化硅纤维
重量百分比为35的硅酸锆   BET表面系数13m2/g
重量百分比为18的电弧硅   BET表面系数30m2/g
重量百分比为5的氢氧化铝  BET表面系数8m2/g
总BET表面系数65m2/g
STIB重量135g
STIB密度0.35g/cm3
外基部上的板温度244℃
在温度为30℃、相对空气湿度为93％的潮湿区域的STIB：
吸湿量：24小时     4.2克
        48小时     5.0克
        168小时    6.1克
与对照混合物相比较，吸湿性降低了58％。
3)带有硅酸锆的根据本发明第二混合物：
重量百分比为40的二氧化硅 BET表面系数130m2/g
重量百分比为2的二氧化硅纤维
重量百分比为35的硅酸锆   BET表面系数13m2/g
重量百分比为18的电弧硅   BET表面系数30m2/g
重量百分比为5的氢氧化铝  BET表面系数8m2/g
总BET表面系数65m2/g
STIB重量135g
STIB密度0.35g/cm3
外基部上的板温度235℃
在温度为30℃、空气相对湿度为93％的潮湿区域的STIB：
吸湿量：24小时      4.1克
        48小时      4.7克
        168小时     5.1克
与对照混合物相比较，吸湿性降低了65％。
在潮湿区域存储168小时后，且在快速发热的情况下(4秒钟之内)，混合物2)和3)表现出没有结构变化，特别是没有膨胀或爆裂。成形绝热体的其它特性仍然保持。混合物3)的绝热作用和比较混合物一样好。
可从请求保护的内容、说明书和附图中得到这些和进一步的特点，并且单独特点，无论是单一的还是子结合形式的，都可在本发明的实施例和其它领域实现，并且代表在此所要保护的可获得专利的形式。本申请的单独部分的子部分和子标题决不是限制其下面所作声明的通用有效性。
                        附图说明
参照附图，下面描述本发明的实施例。
图1是穿过带有本发明的成形绝热体的辐射加热器的剖视图，
图2是图1的辐射加热器的倾斜视图。
                        具体实施方式
图1和图2示出电辐射加热器，其被压制在玻璃陶瓷板8的下侧上。辐射加热器具有容纳盘1，最好是板式金属，其内是烧结为基部2的成形绝热体。基部2以已知方式在凹槽9中携带有加热电阻5。
在中央区域，基部2具有截头形的凸起4，其起对温度控制器6的温度传感器7的支撑作用。这在现有技术中是充分地公知的。
在容纳盘1之内，一个外部的周向边缘或边界3安放在基部2的外区域上。上述边缘3起一垫圈的作用，以使辐射加热器与玻璃陶瓷板8保持有一预定距离。其也成为对侧面的绝热。
为了便于理解，在图2中没有示出加热电阻5和相关凹槽9。
从图中可清楚地看出对形式为基部2和形式为边缘3的垫圈的绝热要求是不同的。基部2带有加热电阻5，从而其受到较高温度的影响。其重要性还是在于改进的快速加热兼容性。它还必须被构制来用于加热电阻5的紧固。
边缘3需要一定的强度，特别是压缩强度，以便能够吸收接触压力。另外，还有绝热要求。

Claims (16)

1.一种包括有模制或烧结绝热材料的成形绝热体，所述绝热材料含有30wt.％-70wt.％的火成二氧化硅、1wt.％-35wt.％的无机填料、10wt.％-55wt.％的遮光剂和1wt.％-10wt.％的纤维，所述火成二氧化硅的BET表面系数在50和150m2/g之间，所述绝热材料的BET表面系数低于100m2/g。
2.如权利要求1所述的成形绝热体，其中在潮湿空间内存储后，基于所述成形绝热体的重量，所述成形绝热体吸收3wt.％至7wt.％的水。
3.如权利要求1所述的成形绝热体，其中在400℃时的导热率低于0.045W/mK。
4.如权利要求1所述的成形绝热体，其中所述火成二氧化硅的比例为30wt.％至50wt.％。
5.如权利要求1所述的成形绝热体，其中所述遮光剂的比例是为35wt.％。
6.如权利要求1所述的成形绝热体，其中所述遮光剂是硅化合物。
7.如权利要求6所述的成形绝热体，其中所述遮光剂是是SiC。
8.如权利要求1所述的成形绝热体，其中纤维的比例是2wt.％。
9.如权利要求1所述的成形绝热体，其中所述所述绝热材料包括无机硬化剂。
10.如权利要求1所述的成形绝热体，其中所述绝热材料包括1wt.％至10wt.％的稳定剂。
11.如权利要求10所述的成形绝热体，其中所述稳定剂含有铝化合物。
12.如权利要求1所述的成形绝热体，其中所述绝热材料包括元素周期表中的III和IV主族以及IV副族金属氧化物。
13.如权利要求12所述的成形绝热体，其中所述绝热材料包括电弧硅。
14.如权利要求13所述的成形绝热体，其中所述电弧硅的BET表面系数为10至35m2/g。
15.如权利要求13所述的成形绝热体，其中所述电弧硅含量最大为35wt.％。
16.在有玻璃陶瓷板的烹调区的辐射加热器中使用的根据权利要求1所述的成形绝热体，所述成形绝热体携带有所述辐射加热器。
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