CN1500070A - 具有不燃性和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物,制造该组合物的设备及使用该设备制造该组合物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物、一种制造该组合物的设备、以及一种使用该设备制造该组合物的方法。包含无机不燃烧材料的阻燃层形成于碎屑的表面，而碎屑通过将泡沫聚苯乙烯树脂粉碎成粒度小于3mm来获得。通过压缩－捏合和压制操作并加入增稠剂、阻燃剂、固化控制剂、辅助粘合剂、染料/颜料以及防水材料。对该绝缘材料组合物进行包括振动加压操作、压力加压操作和挤压加压操作的压制操作，从而可以快速获得超轻型组合物。废物资源可以被重新利用，并可以防止绝缘材料导致的火灾和有毒气体。该组合物对于解决污染问题做出了很大贡献并能够使一次性聚苯乙烯被重新利用。

Description

具有不燃性和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物，制造该组合物的 设备及使用该设备制造该组合物的方法
技术领域
本发明涉及到一种具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物，一种制造该组合物的设备，以及一种使用该设备制造该组合物的方法，其中所述的组合物通过对在将泡沫聚苯乙烯或者废泡沫聚苯乙烯粉碎成粒度小于3mm的碎屑的表面形成的阻燃层加压来获得，从而使使用的碎屑量增加到最大限度，并且在形成阻燃层时，在其中加入具有阻燃、固化控制、辅助粘合和防水特性的添加剂，从而使该组合物具有超轻重量和适当强度。
背景技术
在人类生活和工业领域，使用着各种各样的绝缘材料以防止热能损失。
通常，具有很多气孔的石化材料被用来作为绝缘材料。也就是说，为了提供超轻重量和绝热特性，绝缘材料由有机化学物质制成，诸如泡沫聚氨酯和泡沫聚苯乙烯。但是，有机化学物质缺乏阻热特性，因此当它们和热或者火焰接触时就容易变形或者起火燃烧。当着火时，有机化学物质产生有毒气体，从而对人体造成致命的危害。另一方面，玻璃棉或者石棉被用来作为阻燃性绝缘材料。通过熔化玻璃或者矿石，玻璃棉或者石棉被形成棉纱状。然而，苯酚涂敷于玻璃棉或者石棉的表面。苯酚是一种可对人体导致肺癌的污染物质，因此玻璃棉或者石棉的使用是受限制的。但是，从经济效益和构造能力来考虑，没有什么可以替代苯酚，因此在需要阻燃特性的地方就不可避免地用到苯酚作为绝缘材料。
由于泡沫聚苯乙烯具有超轻重量且具有很高的经济效益，因此到目前为止被广泛用作绝缘材料。由于那些原因，泡沫聚苯乙烯适宜用作减震包装、具有超轻重量的绝缘建筑材料和各种容器。此外，泡沫聚苯乙烯的应用还在逐渐增加。尽管由于泡沫聚苯乙烯的超轻重量使它具有使用上的优势，但是泡沫聚苯乙烯的超轻重量可能导致严重的问题。那就是，在使用过后丢弃时泡沫聚苯乙烯占用很大的空间。另外，在自然状态下，泡沫聚苯乙烯很难被分解。因此，废弃的泡沫聚苯乙烯的处理会导致环境问题。
为了处理废弃的泡沫聚苯乙烯，再生、焚化、废料衍生燃料和重新利用/回收处理被采用。但是，废料回收处理可能造成二次污染并且需要开垦土地。另外，焚化处理可能产生大量的有毒气体成份，例如二恶英。
通过粉碎泡沫聚苯乙烯将泡沫聚苯乙烯应用于石膏或者波特兰水泥灰浆中的各种方法是公知的。然而，应用于普通水泥灰浆中的泡沫聚苯乙烯的量是有限制的。
为了解决上述问题，申请号为10-1997-24873、10-1996-52445和10-1999-53323的韩国专利申请公开了一种用于在裁切和熔化泡沫聚苯乙烯之后通过粉碎和涂敷泡沫聚苯乙烯制造一种具有较轻重量的相对坚固的混凝料的方法。此外，申请号为1992-17819的韩国专利申请公开了一种预备使用半凝固水泥的方法。另一方面，申请号为1997-24727和1987-3207的韩国专利申请，专利号为5,034,160、4,751,024、4,993,884、5,340,612和5,401,538的美国专利和日本专利公开文本4-228461公开了水泥灰浆中填充粉碎的聚苯乙烯颗粒的可喷洒的基于水泥的防火组合物。然而，按照上述申请，泡沫聚苯乙烯颗粒的干燥混合物要低于组合物的5重量百分比。另外，申请号为86-6417和93-14715的韩国专利申请公开了几种组合物，其中填充于灰浆中的泡沫聚苯乙烯的量低于5重量百分比。在这种情况下，泡沫聚苯乙烯的量当和加有水的水凝水泥的总重量比较时，低于1重量百分比。因此，它们不适于作为超轻型组合物并且这样的组合物在使用和应用方面受到限制。
因此，需要一种超轻型绝缘材料组合物能够使泡沫聚苯乙烯碎屑的用量增加到最大限度并减少水泥的使用同时也能改善阻燃特性。
发明内容
本发明是为了解决相关技术中存在的上述问题，因此，本发明的一个目的是提供一种具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物，其中所用的碎屑(通过将泡沫聚苯乙烯或者废泡沫聚苯乙烯粉碎成粒度小于3mm来获得)的量为高于包含水的总重量的1重量百分比，从而通过增加添加剂增强该组合物的结合力使该组合物具有超轻重量并且具有改善的防火和阻燃特性。
本发明的另一个目的是提供一种具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物，该组合物不仅可以通过在一绝缘结构上喷洒绝缘材料组合物来获得，也可以通过压制绝缘材料组合物来获得该超轻型绝缘材料组合物。
本发明的另一个目的是提供一种设备，该设备包括各种粉碎装置和一个压力捏和机，用于制造一种具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物，以及通过使用该设备制造该组合物的一种方法。
为了达到上述目的，本发明的一种具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物包括：1-30重量百分比的被粉碎成粒度小于3mm的泡沫聚苯乙烯碎屑，10-30重量百分比的无机不燃烧材料，30-80重量百分比的水，0.5-7重量百分比的用于使组合物易于混合且用于增强粘度的增稠剂，3-10重量百分比的阻燃剂，和0-15重量百分比的用于增强粘合力的辅助粘合剂。
另外，本发明的一种用于制造具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物的设备包括：一个第一粉碎装置，用于粉碎泡沫聚苯乙烯碎屑；一个第二粉碎装置，用于二次粉碎经由所述第一粉碎装置粉碎了的泡沫聚苯乙烯碎屑；一个收集装置，用于收集由所述第二粉碎装置粉碎了的碎屑并具有一个用于注入高压空气以快速输出收集的碎屑的鼓风机；多个存储装置，通过用于传送碎屑的导管连接到收集装置；一个压缩-捏和装置，用于将从所述存储装置提供来的碎屑和无机不燃烧材料、增稠剂、阻燃剂、辅助粘合剂和添加剂捏合；以及一个压制装置，从所述压缩捏合装置接受混合物，并且振动、压制或者挤压该混合物从而完成所述组合物。
另外，本发明的一种用于制造具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物的方法包括下述步骤：将泡沫聚苯乙烯碎屑输入进第一粉碎装置并在其中对泡沫聚苯乙烯碎屑进行初步粉碎；在具有上下传送带的第二粉碎装置中二次粉碎泡沫聚苯乙烯碎屑；收集粉碎的泡沫聚苯乙烯碎屑并通过使用一个鼓风机将粉碎的泡沫聚苯乙烯碎屑输出到一个存储装置中；通过一个螺旋输送机将均匀粉末状态的碎屑从所述存储装置送入压缩-捏合装置；在压缩-捏合装置中将泡沫聚苯乙烯碎屑和无机不燃烧材料、增稠剂、阻燃剂、辅助粘合剂和添加剂捏合均匀；通过把从压缩-捏合装置中供应来的混合物装入一个压制装置中对混合物加压，从而制造出成品。
附图说明
通过参照附图对其优选实施方式的描述，本发明的上述目的、以及其它特点和优势将变得更清晰，其中：
图1所示为按照本发明的一个实施方式的用于制造具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物的一种设备的示意图；
图2所示为按照本发明的一个实施方式的用于制造具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物的一种捏合机和一种压制装置的透视图；
图3所示为一种压制装置和通过使用该压制装置所获得的一件物品的透视图。
具体实施方式
下文中，将参照附图对按照本发明的一个最佳实施方式的一种具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物、一种用于制造该组合物的设备、以及一种通过使用该设备制造该组合物的方法进行详细说明。
本发明的一种具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物包括：1-30重量百分比碎屑，通过将泡沫聚苯乙烯或者废泡沫聚苯乙烯粉碎成粒度小于3mm来获得；10-30重量百分比无机不燃烧材料，至少包含从由水泥、粘土、石膏、废石膏和石灰组成的一组中选择出的一种；10-80重量百分比的水；0.5-7重量百分比的增稠剂，包含甲基纤维素、淀粉、膨润土和纤维素纤维，用于在混合组分时增强粘度；3-10重量百分比的阻燃剂，包含硼酸和硼砂；0-10重量百分比的固化控制剂，用于促进固化并且包含硫酸钾、硫酸铝、硫酸镁、氯化镁、明矾、三乙醇胺、石膏、铝酸钠、硅酸钠和硅酸钾；0-15重量百分比的辅助粘合剂，用于增强粘合力并且包含尿素、三聚氰胺、环氧化物、聚氨脂、石碳酸、凝胶和阿拉伯胶；和0-15重量百分比的防水材料，用于增强防水性并且包含波特兰水泥防水材料和石膏防水材料。
将泡沫聚苯乙烯或者废泡沫聚苯乙烯粉碎成粒度小于3mm的原因是，如果聚苯乙烯碎屑的粒度大于3mm，则当该超轻型绝缘材料暴露于火焰或者热中时，易于熔化、缩小或者着火，因此这样的超轻型绝缘材料不能作为防火的绝缘材料。正相反，如果聚苯乙烯碎屑的粒度小于3mm，则每个聚苯乙烯碎屑颗粒具有很小的接受火或热的表面积，并且阻燃层完全包围聚苯乙烯碎屑的外围部分，使得该超轻型绝缘材料可以有效地起到防火绝缘材料的功能。
另外，根据其用途，聚氨酯泡沫粉碎碎屑、珍珠岩或者蛭石可以和泡沫聚苯乙烯碎屑混合起来使用。
具有上述组分的组合物经过一压缩-捏合机和一压制装置处理，从而制造成一件物品。该物品尽可能地包含大量的泡沫聚苯乙烯，从而具有超轻重量并且保证恰当的强度和高阻燃性。这种物品仅可以通过下面将要说明的压缩-捏合机和压制技术获得。为了制造本发明的组合物，必然需要一种制造本发明组合物的设备。
进行捏合处理最好使用压缩技术。此外，尽管碎屑和水淬硬化无机不燃烧材料可以被独立地使用，但最好加入增稠剂和辅助粘合剂以增加早期的粘合力。在这种情况下，有可能捏合大量的碎屑，以便获得超轻重量，而且其强度也被增强了。当阻燃层使用无机不燃烧材料例如氧化铝、硼砂、粘土和氯化石蜡以代替水淬硬化无机不燃烧材料时，优选地加入辅助粘合剂，例如环氧化物和三聚氰胺，从而获得所需的物品。通过加入阻燃剂，防热特性得到改善，从而能防止着火和永久火焰。另外，通过增加固化控制剂，可以快速获得组合物。防水材料，例如波特兰水泥防水材料或者石膏防水材料，和染料/颜料的使用可以使组合物具有各种颜色并保持防水和耐久性。
当捏合超轻型阻燃组合物时，无机不燃烧材料以及添加剂和粉碎的碎屑混合起来并加水。然而，优选地通过在粉碎的碎屑中喷洒用水稀释的添加剂使碎屑处于湿润状态之后，再把无机不燃烧材料和碎屑捏合。
另外，当在大气压力状态下制造组合物时，组合物的耐久性降低。因此，组合物优选地通过使用振动、压制和挤压工艺来制造，应用的压力高于20kg/cm2。较理想的是，使用一个振动-加压工艺以改善组合物的强度并且把组合物的表面弄平。
此时，通过采用固化控制剂可以在3小时内获得该种组合物。防水材料的使用可以使组合物具有改善的防水特性。另外，根据其用途，可以通过使用热固树胶、涂料、离子电镀法或者棉纱最后加工组合物表面的方法获得高质量的组合物。
下面，将对具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物的组分构成和作用进行详细说明。
粉碎的泡沫聚苯乙烯碎屑
本发明所使用的碎屑通过粉碎泡沫聚苯乙烯(一种其中具有气孔并且包含附着在无机不燃烧材料和粘合剂的一族以及诸如泡沫矿石珠光体和蛭石的另一族的高聚合体物质，诸如废泡沫聚苯乙烯或者有机聚氨酯泡沫)来获得。通常，碎屑的颗粒粒度在3到0.1mm的范围内。如果颗粒粒度大于3mm，则由于颗粒的柔性使得组合物不易于被捏合或者混合。在这种情况下，当组合物被暴露在火焰或者热中时，组合物很可能熔化或者着火，因而会降低组合物的防火特性。如果颗粒粒度小于0.1mm，则碎屑很可能被分散，因而难以处理碎屑。在这种情况下，需要很大量的无机不燃烧材料，从而使比重和绝缘特性降低。
另一方面，为了进一步减小组合物的重量，珠粒(泡沫球形颗粒)可以在5重量百分比的比率内和碎屑混合在一起。通过填入各种颜色的珠粒，可以使组合物具有很美的内观。另外，如果大约150℃温度的热施加在组合物的表面，则珠粒很可能熔化并且大量的凹槽就会形成在组合物的表面，从而使该组合物可以被用作吸声组合物。
无机不燃烧材料
本发明所使用的无机不燃烧材料的主要功能是通过在粉碎的碎屑的表面形成一个阻燃层使组合物具有防热或者防火特性。无机不燃烧材料优选地具有预定的粘着力，从而能粘着在邻近的碎屑上。根据其用途，作为防火材料的具有细无机粉末态的不燃烧材料，例如氧化铝、氧化镁和氧化钛可以和辅助粘合剂一起使用。
较理想的是，无机不燃烧材料是选自由水泥、粘土、石膏、废石膏、石灰、硅藻土，氧化镁、氧化铝和氧化钛组成的一组中的至少一种，它们是大约200目的细粉末并且具有上述功能。水泥包括波特兰水泥(普通水泥)、快干水泥、硅土水泥、镁氧水泥、磷酸盐水泥和硅酸盐胶。另外，无机不燃烧材料可以通过混合上述组分中的至少一种来制造。
增稠剂
当加水到无机不燃烧材料和聚苯乙烯碎屑中时，无机不燃烧材料很容易地涂敷在多个碎屑表面，从而形成微小的阻燃层。为了便于添加剂的混合，0.5-7重量百分比的甲基纤维素、淀粉、膨润土和纤维素纤维被加入。此时，如果加入的增稠剂量超过预定值，则固化可以被延迟。因此，重要的是加入适当量的增稠剂同时通过使用固化控制剂控制固化状态。
阻燃剂
当无机不燃烧材料在碎屑的表面形成阻燃层以改善阻燃层的质量时，本发明的阻燃剂穿透进入阻燃层。因此，聚苯乙烯碎屑的防火特性得到进一步的改善，从而当聚苯乙烯碎屑和火或者热相接触时，可以防止聚苯乙烯碎屑被点燃或者变形。阻燃剂包括硼酸、硼砂、磷酸、磷酸铵、焚化物、膨润土或者氯化石蜡。根据本发明的优选实施例，为了制造该组合物，3-10重量百分比的具有预定粘着力和辅助粘合功能的硼酸和磷酸被加入。因此，该组合物在保证对于火和热的安全性的同时还具有辅助粘合功能。
固化控制剂
固化控制剂的加入是为了能快速制造具有阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物。固化控制剂被区分为固化加速剂和固化迟延剂。通常，通过加入固化加速剂加速固化。而固化迟延剂可以被用在会快速固化的无机不燃烧材料中，例如石膏或者石灰。固化加速剂包括一种具有至少一种选自由硫酸钾、硫酸铝、硫酸镁、氯化镁、明矾、三乙醇胺、石膏、铝酸钠、硅酸钠和硅酸钾、硅酸盐或者硅酸钠和改性的压克力树脂的混合物以及CO2气组成的组的混合物。固化迟延剂包含乙烯乙二醇。加入的固化控制剂的种类和量是根据无机不燃烧材料的种类的变化而变化的。
辅助粘合剂
当泡沫聚苯乙烯碎屑的量增加或者使用不能水淬固化的无机不燃烧材料时，组合物内碎屑之间的粘合力显著下降。因此，需要增强碎屑之间的粘合力。为了加强组合物的粘合力，可以加入0-15重量百分比的辅助粘合剂。辅助粘合剂至少包含尿素、三聚氰胺、环氧化物、聚氨脂、石碳酸、凝胶和阿拉伯胶的其中之一。
防水材料
由于无机不燃烧材料薄薄地涂敷在具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物的表面上，其防水特性可能被降低。为了改善组合物的防水特性，下面的至少一种材料被加入到组合物中：波特兰水泥防水材料、石膏防水材料、压克力、醋酸乙烯、三聚氰胺、环氧化物和聚氨脂。
添加剂
当组合物被用作内装饰目的时，按照本发明的具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物可以通过添加染料和颜料被赋予各种颜色。较理想的是，使用无机颜料代替有机颜料，从而改善阻热特性。
下面，将通过和一种标准绝缘材料的比较详细说明具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物的一个优选实施方式。
实施方式1
在本实施方式中，石膏被用来作为无机不燃烧材料。
包含6重量百分比的粉碎成粒度小于3mm的泡沫聚苯乙烯碎屑，25重量百分比的石膏，60重量百分比的水，1.7重量百分比的甲基纤维素，2.4重量百分比的硫酸铝，2.6重量百分比的硼酸，2重量百分比的三聚氰胺，和0.3重量百分比的氧化钛的一个测试样品在一个压缩捏合机中被捏合。然后，该测试样品需要经过一个压制装置进行振动加压处理，从而获得具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物。该超轻型绝缘材料组合物的特性被测试并且其结果显示在表1中。
该超轻型绝缘材料组合物的测试基于矿毛绝缘纤维制成的板状绝热材料的KS(韩国标准)L 9106标准。
表1
                 测试项目           结果       测试方法
 实施方式1   参照对象
  阻燃特性(第2级)   表面测试      熔化、有害变形   没有   没有 KS F 2271-98
     破裂(mm)   0   30
   火焰滞留时间(sec)   0   30
     冒烟系数(Ca)   6.0   60
温度，时间，面积   3min内   28.8   低于100
  3min后   2.5   低于100
          有害气体测试   通过   通过
              压缩强度(kgf/cm2)   3.7   - KS M 3861-97(测试速率1mm/min)
              弯曲强度(kgf/cm2)   2.6   - KS L 5207-99(测试速率1mm/min)
                  密度(kg/m3)   176   低于500 KS L 9016-95
  导热系数(kcal/m.h.℃)     平均温度70℃   0.37   高于0.35
如表1中所示，本发明的超轻型绝缘材料组合物和常规泡沫聚苯乙烯组合物相比体现出高阻燃和阻热特性。测试结果表明本发明的组合物要优于矿毛绝缘纤维制成的板状绝热材料。本发明使用1-30重量百分比的泡沫聚苯乙烯碎屑，从而使组合物具有超轻重量并且具有高绝热和阻热特性。因此，使用本发明的组合物制成的绝热物品具有超轻重量并且具有包括强度在内的良好物理性质。
如上所述，用作无机不燃烧材料的水泥优选地包含水淬硬化材料，例如波特兰水泥，快干水泥，镁氧水泥，磷酸盐水泥，硅酸盐胶，石膏和石灰。除了那些无机不燃烧材料，当通过使用具有高于200目细颗粒的不燃烧粉末形成不燃烧层时，需要加入辅助粘合剂，以便于能获得具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物。
经压缩-捏合处理捏合的组合物通过振动、压制和挤压处理制造成绝热物品。如果需要，可以加入染料和颜料以使组合物具有各种颜色。另外，可以根据其用途，通过使用热固树胶、抗热膜、和铁板处理组合物的表面，从而增强组合物的阻热特性。此外，由于在捏合处理进行之后再在组合物表面形成阻燃层，因而组合物的阻热性得到改善，从而使组合物可以被用作绝热材料。另外，组合物的阻热特性可以通过再捏合组合物得到进一步的改善。
下面将对一种制造具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物的设备和一种通过使用该设备制造该组合物的方法进行详细的说明。
图1所示为按照本发明的一个实施方式的用于制造具有高阻燃性和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物的一种设备的示意图，图2所示为用于制造该超轻型绝缘材料组合物的一种压缩-捏合机和一种压制装置的透视图，和图3所示为一种压制装置和通过使用该压制装置所获得的一件物品的透视图。
如图1至图3所示，用于制造具有高阻燃性和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物的设备包括：一个第一粉碎装置10，用于粉碎泡沫聚苯乙烯碎屑；一个第二粉碎装置30，用于二次粉碎经由所述第一粉碎装置10粉碎了的泡沫聚苯乙烯碎屑；一个收集装置50，用于收集由所述第二粉碎装置30粉碎了的碎屑并具有一个用于注入高压空气以快速输出收集的碎屑的鼓风机53；多个存储装置70，具有多个通过用于传送碎屑的导管(未示出)连接到收集装置50的表面盖罩并且在其外壁上由细孔筛制成；以及一个压缩-捏和装置80，用于将从所述存储装置70提供来的碎屑和无机不燃烧材料、增稠剂、阻燃剂、辅助粘合剂和添加剂捏合在一起。此外，紧接着压缩-捏和装置80放置一个压制装置90，以便于从所述压缩-捏合装置80接收混合物。该压制装置90振动、压制或者挤压混合物，从而制成一件物品。
第一粉碎装置10，在其上部形成有一个进口15，用于输入泡沫聚苯乙烯。一个用于卸出粉碎的聚苯乙烯碎屑的出口16形成在第一粉碎装置10的下部。能对从上部输入的泡沫聚苯乙烯施压从而有效地粉碎泡沫聚苯乙烯的一个压板17被置于第一粉碎装置10内。一个液压缸连接在压板17的上部，从而使压板17上下往复运动。另外，为了把泡沫聚苯乙烯粉碎成碎屑，第一到第四粉碎器11、12、13和14被安装在第一粉碎装置10的压板17的下方。多个叶片21按螺旋形整体形成于每一粉碎器的外围部分。第一和第三粉碎器11和13沿顺时针方向旋转，而第二和第四粉碎器12和14沿逆时针方向旋转。
另外，第二粉碎装置30从第一粉碎装置10接收粉碎了的碎屑，从而进一步把已粉碎的碎屑粉碎地更细。第二粉碎装置30包括一条上传送带39和一条下传送带49。上传送带39具有一个第一连续带31，其表面形成有许多突起38和一对第一辊轮33，辊轮33旋转同时支撑第一连续带31的两边。另外，上下传送带39和40之间的距离可以调整，从而使聚苯乙烯碎屑的颗粒粒度可以被调整。一个第一推挤板35安装在第一连续带31内，用于向下推挤第一连续带31。
下传送带49具有一个第二连续带41，其表面形成有许多突起，和一对第二辊轮43，辊轮43旋转同时支撑第二连续带41的两边。一个第二推挤板45安装在第二连续带41内，用于向上推挤第二连续带41。第二连续带41比第一连续带31长。
上传送带31沿材料供应方向或者反方向旋转，而下传送带41沿材料供应方向旋转。另外，上传送带31以低速旋转而下传送带41以高速旋转。
另外，一个净气器37安装在第二粉碎装置30的一个上端，(在此处粉碎后的碎屑掉入收集装置50内，)使得碎屑可以准确地掉入收集装置50内而不会和传送带一起通过收集装置50。
存储装置70具有一个表面盖罩，一个由细网筛制成的主体75，以及一个与主体75下部形成一体的用于卸出碎屑的卸料口71。一个螺旋输送机73安装在卸料口71内，用于使碎屑可以流畅地卸出。
另外，压缩-捏合装置80包括一个用于将粉碎了的碎屑和无机不燃烧材料、增稠剂、阻燃剂、固化控制剂、辅助粘合剂和添加剂捏合在一起的外壳81，和一个位于外壳下部的可以被打开和关闭的门83。一个液压缸85安装在外壳81内以打开/关闭门83。一个通过外部电源(未示出)进行旋转的转轴87安装在外壳81内。一个螺旋桨89呈螺旋形并连续地沿转轴87的外围部分形成，从而可以高效地捏合混合物。螺旋桨89通过外部电源旋转，于是混合物被送入外壳81的下端同时被压缩-捏合，并且因对其施加的压力可以造成被捏合后的混合物沿外壳81的内壁送入外壳81的上部。由于混合物被连续地从外壳81的上部送到下部或者相反方向，所以混合物被充分混合。另外，分散防止装置86整体形成于转轴87的上端部，用于向下压缩粉碎的碎屑。分散防止装置86和转轴87一起旋转。
按照本发明的另一个实施方式，第二粉碎装置是用一种辊轮类型代替传送带类型。举例说，第二粉碎装置包括一对在外围部分形成有叶片形突起诸如锯条的辊轮。泡沫聚苯乙烯碎屑在辊轮之间通过从而刮擦泡沫聚苯乙烯碎屑。
按照本发明的制造具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物的设备按如下所述进行操作。
首先，泡沫聚苯乙烯或者废泡沫聚苯乙烯被输入进第一粉碎装置10的进口15。然后，输入的聚苯乙烯被由液压缸19的压板17压缩，滚动粉碎器11、12、13和14旋转从而将泡沫聚苯乙烯粉碎。此时，第一和第三滚动粉碎器11和13沿顺时针方向旋转，而第二和第四滚动粉碎器12和14沿逆时针方向旋转，这样从第一和第三滚动粉碎器11和13之间以及第二和第四滚动粉碎器12和14之间通过的泡沫聚苯乙烯就可以由呈螺旋形沿滚动粉碎器11、12、13和14的外围安装的叶片21粉碎成碎屑。
另一方面，粒度小于3mm的粉碎的碎屑表面优选地形成为粗糙表面，以便于使无机不燃烧材料牢固地附着在其上。虽然没有在图中表示出，但是具有多个诸如锯条的叶片的旋转粉碎器(滚动粉碎器)可以被用于粗糙地形成粉碎碎屑的表面。当泡沫聚苯乙烯通过旋转粉碎器时，旋转粉碎器刮擦泡沫聚苯乙烯的表面。
粉碎后的聚苯乙烯碎屑通过出口16掉进第二粉碎装置30的下传送带49。然后，下传送带49的旋转使碎屑沿向右的方向运动。运动的碎屑通过上下传送带39和49之间，使得碎屑被进一步粉碎。同时，形成在上下传送带39和49表面上的突起38使华夫饼干样的图案形成在碎屑上。此时，由于第一和第二推挤板35和45的作用，华夫饼干样的图案可以被有效地形成并且碎屑可以被有效地粉碎。
另外，因为上传送带39以低速旋转而下传送带40以高速旋转，所以聚苯乙烯碎屑的粉碎操作可以被有效进行。碎屑的颗粒粒度可以通过调整上下传送带39和49之间的距离而得到调整。
粉碎的碎屑通过净气器37的导引被收集到收集装置50中，而收集到的碎屑通过鼓风机53输送到存储装置70中。
传送至存储装置70中的碎屑被粉碎成粉末状并且通过安装在卸料口71中的螺旋输送机73送进压缩-捏合装置80中。
压缩-捏合装置80将泡沫聚苯乙烯碎屑和形成本发明组合物的组分诸如无机不燃烧材料捏合在一起。此时，转轴87的旋转使容纳在压缩-捏合装置80中的混合物混合起来。形成在转轴87外围的螺旋桨89使混合物呈螺旋形向下运动。然后，混合物沿外壳81的内壁向上运动。另外，分散防止装置86旋转以把即将被分散的粉碎的碎屑向下压。压缩-捏合装置80重复上述操作，以使混合物均匀混合。
当混合完成后，安装在外壳81中的液压缸85将门83自动打开。然后，混合物被填入压制装置90中。在压制装置90中混合物受到振动、压制或者挤压处理并且在经过一个预定的时间之后进行固化。结果可以获得具有阻燃和阻热特性的超轻型绝热物品。
按照上述设备和方法，在把混合物注入压制装置之后通过对混合物加压就可以很轻易地制造出该物品。另外，物品的重量和表面状态可以通过调整无机不燃烧材料被加入的量得到调整。如果需要进一步降低物品的重量，则可以加入球形泡沫聚苯乙烯珠粒。因此，物品可以被用作轻体结构的内外装饰用构材、保险箱防火材料、仪表盘、防火门以及轮船的壁材。也就是，物品作为一种防火绝缘材料可以被应用于各种工业领域和人类生活。另外，可以使用酚树脂、三聚氰胺、不饱和聚酯、压克力、涂料、铁板、棉纱或者薄膜来修整物品的表面从而获得非常美观的外观。另一方面，其表面形成有无机不燃烧材料的碎屑颗粒呈现出高阻热特性，因此不需要形成一个物品，颗粒本身就可以被用作具有阻燃特性的超轻型绝热材料。
另外，根据其用途，在制造物品时可以将网筛型的垫片填入物品中或者附于物品的表面。
进而，根据其用途，物品可以被制成各种形式。也就是，物品可以被制成弯曲形状或者华夫饼干图案。另外，可以在物品中形成各种气孔。
另一方面，绝热材料组合物可以通过将组合物再粉碎成各种颗粒重新利用。另外，该组合物可以被用作水泥混凝土的混凝料或者被用作PVC的填充料以及在颗粒上形成吸声绝热构材的原料。
尽管本发明已经参照其优选的实施方式进行了详细地说明，但是本领域的技术人员可以理解，在不脱离如所附权利要求界定的本发明的范围的前提下，可以对其进行各种改变、替换和变化。
工业实用性
如上所述，按照本发明的具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物可以通过向泡沫聚苯乙烯碎屑中添加无机不燃烧材料、增稠剂、阻燃剂、固化控制剂、辅助粘合剂、防水材料和添加剂来获得，其中，当泡沫聚苯乙烯碎屑被粉碎成粒度小于3mm时，在颗粒表面形成不规则的华夫饼干图案，从而使阻燃层形成于碎屑颗粒的每一个表面。因此，当该组合物暴露于火或者热中时，该组合物不易于变形或者损坏。另外，该组合物甚至在850℃以上的高温中也不能被点燃或者扩散火焰，因此可以防止绝热材料产生的火或者有毒气体。此外，根据其用途，本发明的组合物可以被用作吸声或者屏蔽声音的绝缘材料。
另外，本发明的设备和方法可以制造具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物。通过本发明的设备和方法获得的组合物可以替代会产生污染问题的矿毛绝缘纤维制造的绝热材料。从环境的观点上看，本发明具有一个优势，即产生环境问题的废泡沫聚苯乙烯可以被重新利用。

Claims (22)

1、一种具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物，该组合物包括：
1-30重量百分比的被粉碎成粒度小于3mm的泡沫聚苯乙烯碎屑、
10-30重量百分比的无机不燃烧材料、
30-80重量百分比的水、
0.5-7重量百分比的用于使组分易于混合且用于增强粘度的增稠剂、
3-10重量百分比的阻燃剂、和
0-15重量百分比的用于增强粘合力的辅助粘合剂。
2、如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述无机不燃烧材料是一种混合物，含有从由水泥、粘土、石膏、废石膏、石灰、硅藻土、氧化镁、氧化铝和氧化钛组成的一组中选择出的至少一种。
3、如权利要求2所述的组合物，其特征在于，所述水泥为从由波特兰水泥(普通水泥)、快干水泥、硅土水泥、镁氧水泥、磷酸盐水泥和硅酸盐胶组成的一组中选择出的至少一种。
4、如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述增稠剂为从由甲基纤维素、淀粉、膨润土和纤维素纤维组成的一组中选择出的至少一种。
5、如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述阻燃剂为从由硼酸、硼砂、磷酸、磷酸铵、焚化材料、膨润土或者氯化石蜡组成的一组中选择出的至少一种。
6、如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述辅助粘合剂为从由尿素、三聚氰胺、环氧化物、聚氨脂、石碳酸、凝胶和阿拉伯胶组成的一组中选择出的至少一种。
7、如权利要求1所述的组合物，进一步还包括0-10重量百分比的用于促进固化的固化控制剂。
8、如权利要求7所述的组合物，其特征在于，所述固化控制剂为从由硫酸钾、硫酸铝、硫酸镁、氯化镁、明矾、三乙醇胺、石膏、铝酸钠、硅酸钠和硅酸钾组成的一组中选择出的至少一种。
9、如权利要求1所述的组合物，进一步还包括用于增强防水特性的防水材料。
10、如权利要求9所述的组合物，其特征在于，所述防水材料为从由波特兰水泥防水材料、石膏防水材料、压克力、醋酸乙烯、三聚氰胺、环氧化物和聚氨脂组成的一组中选择出的至少一种。
11、如权利要求1所述的组合物，其特征是进一步还包括用于提供颜色的染料和颜料。
12、一种具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物，用于通过在粉碎的泡沫聚苯乙烯碎屑的表面形成阻燃和不燃烧层形成一种超轻型绝缘结构，该组合物包括：
1-30重量百分比的被粉碎成粒度小于3mm的泡沫聚苯乙烯碎屑、
10-30重量百分比的无机不燃烧材料、
30-80重量百分比的水、
0.5-7重量百分比的用于使组分易于混合且用于增强粘度的增稠剂、
3-10重量百分比的阻燃剂、
0-10重量百分比的固化控制剂、和
0-15重量百分比的用于增强粘合力的辅助粘合剂，
其特征在于，所述组合物以压缩-捏合技术混合并应用压力压制。
13、一种具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物的制造设备，该设备包括：
一个第一粉碎装置，用于粉碎泡沫聚苯乙烯碎屑；
一个第二粉碎装置，用于二次粉碎经由所述第一粉碎装置粉碎了的泡沫聚苯乙烯碎屑；
一个收集装置，用于收集由所述第二粉碎装置粉碎了的碎屑，具有一个用于注入高压空气以快速输出收集的碎屑的鼓风机；
多个存储装置，通过用于传送碎屑的导管连接到所述收集装置；
一个压缩-捏和装置，用于将从所述存储装置提供来的碎屑和无机不燃烧材料、增稠剂、阻燃剂、辅助粘合剂和添加剂捏合；和
一个压制装置，从所述压缩-捏合装置接受混合物，并且振动、压制或者挤压该混合物从而制成物品。
14、如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述第一粉碎装置包括：
一个用于输入泡沫聚苯乙烯的进口；
一块用于从其上部对输入的泡沫聚苯乙烯加压的压板；
一个连接到压板上的液压缸，使压板上下往复运动；
多个滚动粉碎器，其外围部分形成有多个叶片，叶片呈螺旋形，用于粉碎泡沫聚苯乙烯；和
一个用于输出通过所述滚动粉碎器的泡沫聚苯乙烯碎屑的出口。
15、如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述第二粉碎装置包括：
一个上传送带，具有：一个表面形成有许多突起的第一连续带；一对第一辊轮，辊轮旋转同时支撑第一连续带的两边；以及一个安装于第一连续带内的第一推挤板，用于向下推挤第一连续带；和
一个下传送带，具有：一个长于所述第一连续带并且表面形成有许多突起的第二连续带；一对第二辊轮，辊轮旋转同时支撑第二连续带的两边；以及一个安装于第二连续带内的第二推挤板，用于向上推挤第二连续带。
16、如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述第二粉碎装置包括一对在外围部分形成有叶片形突起诸如锯条的辊轮。
17、如权利要求13所述的设备，其特征在于，每一个存储装置包括：
一个主体，具有一个表面盖罩并由细孔筛制成；
一个卸料口，与所述主体的下部形成一体，用于输出碎屑；和
一个螺旋输送机，安装于卸料口内，用于输出碎屑。
18、如权利要求13所述的设备，其特征在于，所述压缩-捏合装置包括：
一个用于将粉碎的碎屑和无机不燃烧材料及添加剂捏合在一起的外壳；
一个安装在所述外壳内的旋转组件；
一个沿旋转组件外围部分螺旋状并且连续地形成的螺旋桨；
一个一体成形于旋转组件上端用于防止粉碎的碎屑被分散的分散防止装置；
一个安装于所述外壳下部可以被打开或者关闭的门；和
一个连接到所述门上用于打开/关闭所述门的液压缸。
19、一种具有高阻燃和阻热特性的超轻型绝缘材料组合物的制造方法，该方法包括以下步骤：
i)将泡沫聚苯乙烯碎屑输入进第一粉碎装置并在其中对泡沫聚苯乙烯碎屑进行初步粉碎；
ii)在具有上下传送带的第二粉碎装置中对泡沫聚苯乙烯碎屑进行二次粉碎；
iii)收集粉碎的泡沫聚苯乙烯碎屑并通过使用一个鼓风机将粉碎的泡沫聚苯乙烯碎屑输出到一个存储装置中；
iv)通过一个螺旋输送机将均匀粉末状态的碎屑从所述存储装置送入压缩-捏合装置；
v)在压缩-捏合装置中将泡沫聚苯乙烯碎屑和无机不燃烧材料、增稠剂、阻燃剂、辅助粘合剂和添加剂捏合均匀；
vi)通过把从压缩-捏合装置中供应来的混合物装入一个压制装置中对混合物加压，从而制造出成品。
20、如权利要求19所述的方法，其特征在于，在步骤ii)中，所述下传送带的速度高于所述上传送带的速度。
21、如权利要求19或者20所述的方法，其特征在于，步骤ii)包括步骤：通过使粒度小于3mm的粉碎了的泡沫聚苯乙烯碎屑穿过具有多个叶片形突起诸如锯条的滚动粉碎器之间来刮擦碎屑的表面，从而粗糙地形成粉碎的碎屑表面。
22、如权利要求21所述的方法，其特征在于，在步骤vi)中，所述压制操作包括振动加压操作、压力加压操作和挤压加压操作。
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