CN103196007B - 真空绝热板芯材及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种导热系数较小、成本较低的真空绝热板芯材及其制作方法。所述真空绝热板芯材包括混合成型的：70-100wt%的、直径为6-13um，长度为4-20mm拉丝法生产的玻璃纤维短切丝和0-30wt%的、直径为1.0-4um，长度为1-5mm火焰法生产的玻璃纤维棉。芯板制作方法采用多层加液，多层抽真空脱水，使芯板形成薄而纤维排列整齐的内部组成结构，这种结构有利于芯材导热系数降低。本发明的真空绝热板芯材导热系数在0.03W/m.k以下，其真空绝热板导热系数为0.0025W/m.k以下，相对于100%火焰法生产的玻璃纤维棉芯材要低，保温效果好，同时大大节省了真空绝热板芯材的制造成本，质量稳定可控。
Description
技术领域
本发明涉及一种真空绝热板芯材及其制作方法，具体涉及一种以超细玻璃纤维棉和玻璃纤维短切丝为原料制作的真空绝热板芯材，其适用于家电保温、冷链物流、建筑保温等领域。
背景技术
目前的真空绝热板芯材一般选择多孔介质，如粉状二氧化硅、气凝胶、玻璃纤维或微孔聚氨酯等材料，每一种材料都有其优缺点。其次，每种芯板在使用时，必须加入干燥剂或吸气剂，除去阻隔膜以及芯材中未除尽的气体及水分，保证真空度，从而提高真空绝热板的使用寿命。真空绝热板已运用于各个领域中，它以节能、低碳、环保、安全的特性满足了客户要求。通过调研和实际操作可知，真空绝热板内部芯材的选用和制作方法对其各项性能影响非常大，芯材一般选用多孔介质材料，如气凝胶、发泡聚氨酯、二氧化硅粉末、石棉纤维、玻璃纤维等。对于真空绝热板芯材而言，必须具备以下四种特性：1、在高真空负压状态下对真空绝热板内部具有支撑作用，防止真空绝热板收缩、内陷；2、要尽可能地减少热传导的发生。 3、必须具备开孔结构，使气体在负压状态下能够以最快速度被排出；4、材料需具备在真空或超低真空度状态下，不释放气体或尽可能少释放气体。
目前因不同种类的真空绝热板应用领域不同，其芯材的选择也有所差异。对于家电保温、建筑保温等要求阻热性能好，导热系数低。目前大多数保温材料导热系数高，体积庞大，厚度一般在1cm-5cm之间，用于家电保温、冷链物流、建筑保温后，降低了家电、建筑的可利用空间并且保温寿命短。真空绝热板正是顺应了各领域保温需求，希望保温板厚度变薄、导热系数减小的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种导热系数较小、成本较低的真空绝热板芯材及其制作方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种真空绝热板芯材，其包括混合成型的：70-100wt%的、直径为6-13um，长度为4-20mm拉丝法生产的玻璃纤维短切丝和0-30wt%的、直径为1.0-4um，长度为1-5mm火焰法生产的玻璃纤维棉。
该真空绝热板芯材由多层玻璃纤维片材叠层设置至所需厚度后裁剪成型；所述玻璃纤维片材是由混合均匀的所述玻璃纤维短切丝和玻璃纤维棉分层同平面分布、大部分平行构成的片层，该片层的厚度均匀。相对于直接形成所需厚度的玻璃纤维芯材，本发明的采用多层玻璃纤维片材叠置至所需厚度的玻璃纤维芯材，具有的技术效果：利于真空绝热板抽真空，以降低真空绝热板的导热系数。
由于拉丝法生产的玻璃纤维短切丝，已经工业化生产，产业成熟，效率较高，原材料成本相对较低，且可以使制成的真空绝热板的导热系数<0.0025W/m.k。因此，本发明的真空绝热板芯材成本低，质量稳定可控。
采用火焰法制造的玻璃纤维棉，直径细，长度短，因此相应得到的玻璃纤维棉密度较大，制成的真空绝热板芯材导热系数较低，但是若单独采用火焰法生产的玻璃纤维棉生产真空绝热板芯材，会制造成本高，且使制成的真空绝热板的导热系数难以达到0.0025W/m.k以下，质量不稳定，可控性差；而本发明的真空绝热板芯材中用火焰法生产的玻璃纤维棉所占比例较少，相对于现有技术而言，大大减少了生产成本，提高了产品质量稳定性。
上述真空绝热板芯材的制作方法，包括如下步骤：
（1）取70-100wt%的、直径为6-13um、长度为4-20mm拉丝法生产的玻璃纤维短切丝和0-30wt%的、直径为1.0-4um、长度为1-5mm火焰法生产的玻璃纤维棉；
（2）将上述两种玻璃纤维材料分别分散，然后将上述玻璃纤维短切丝和玻璃纤维棉混合加水搅拌，搅拌均匀后送入配浆池加水稀释，稀释浓度至0.3-1.0wt%。在搅拌过程中，还添加上述两种玻璃纤维材料总重量的0.005-0.015%的羟基纤维素，以减少静电效应，并进一步利于上述两种玻璃纤维分散均匀；
（3）将稀释好的浆料送入网前箱，网前箱流出的浆液分层流到成型网上，该成型网下均匀分布有负压吸口，以进行脱水；脱水后的纤维沉积在所述成型网上且厚度均匀、分层同平面分布，且大部分平行，形成所需厚度的片层，即获得玻璃纤维短切丝湿板。
（4）采用压辊对上述玻璃纤维湿板进行碾压，使其表面平整、厚度均匀（通过控制压辊的压力调整玻璃纤维湿板的厚度，并使玻璃纤维湿板厚度一致）；
（5）将完成上述步骤（4）的玻璃纤维湿板经脱水、干燥处理后形成玻璃纤维片材；
（6）按照生产要求将多层玻璃纤维片材叠置至所需厚度后进行裁剪，制作成所需芯材。（相对于直接形成所需厚度的玻璃纤维芯材，本发明的采用多层玻璃纤维片材叠置至所需厚度的玻璃纤维芯材，具有的技术效果：利于VIP抽真空，以降低VIP的导热系数）。
在10KPa的压力条件下，所述步骤（5）生成的玻璃纤维片材的厚度为0.5-5mm。由于制作芯板采用的玻璃纤维短切丝直径为6-13um，长度为4-20mm拉丝法生产的玻璃纤维短切丝，所以在10KPa的压力条件下，所述玻璃纤维片材毛坯最佳厚度为0.5-5mm。
所述步骤（4）中成型网对玻璃纤维棉脱水时，成型网的速度为12-30米/分钟。采用这个速度能够有效的保证通过成型网制作出的玻璃纤维短切丝和棉组合的湿板密度均匀，排列整齐，整体厚度相对均匀，提高了真空绝热板芯材成品质量。
所述成型网的顶面倾斜设置；成型网上方设有与所述网前箱相连的导流渠，该导流渠的底板与所述成型网的顶面平行，导流渠的底板上均匀分布有与所述成型网的长度方向垂直的狭缝式喷嘴；所述负压吸口分别与所述狭缝式喷嘴相对设置且分布于各狭缝式喷嘴的下游一侧，以利于浆液中的纤维均匀分布在所述成型网的顶面。
作为一种优选的方案，所述成型网为传送带式，以利于连续生产。
作为进一步优选的方案，所述成型网顶面的传送方向为自下而上，利于纤维沉积在所述成型网上且厚度均匀、分层同平面分布、大部分平行。
本发明的技术效果：
1、本发明中采用70-100wt%拉丝法生产的玻璃纤维短切丝和0-30wt%火焰法生产的玻璃纤维棉作为真空绝热板芯材原料，生产出的真空绝热板芯材导热系数在0.030W/m.k以下，其绝热板导热系数相对于采用100wt%火焰法生产的玻璃纤维棉芯材要低，保温效果较好；同时拉丝法生产的玻璃纤维短切丝所采用的原料成本较低，大大节省了真空绝热板芯材的制造成本；单片芯材厚度控制在0.5-5mm（10kpa压力下），密度控制在80kg/m3-200kg/m3，压缩比比采用100wt%火焰法生产的超细玻纤棉芯材稍大，但不会对生产工艺有大的影响；
2、本发明所述真空绝热板芯材，具有多孔结构，能够满足真空绝热板芯材具备的快速排气性能；
3、本发明中拉丝法生产的玻璃纤维短切丝具有阻燃、吸音、无毒、环保的特性使生产出的真空绝热板使用范围广泛；
4、本发明整体制作工艺简单，适应工业化生产；
5、本发明采用多层加液，多层抽真空，是芯板形成薄而且纤维排列整齐的内部结构，这种结构有利于芯材导热系数的降低。
附图说明
图1为真空绝热板芯材的生产装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实例，对本发明作进一步详细说明。
实例1
本实例的真空绝热板芯材，该真空绝热板芯材由直径为6-13um，长度为4-20mm拉丝法生产的玻璃纤维短切丝和直径为1.0-4.0um，长度为1-5mm火焰法生产的玻璃纤维棉混合制成；所述火焰法生产的玻璃纤维棉占20wt%，所述拉丝法生产的玻璃纤维短切丝占80wt%，且真空绝热板成品中的芯材厚度为15±1mm，制成的真空绝热板的导热系数≤0.0024W/m.k。
上述真空绝热板芯材的制作方法，该制作方法的具体步骤如下：
（1）取直径为6-13um，长度为4-20mm拉丝法生产的玻璃纤维短切丝和直径为1.0-4um，长度为1-5mm火焰法生产的玻璃纤维棉；所述火焰法生产的玻璃纤维棉比例为20wt%，所述拉丝法生产的玻璃纤维短切丝比例为80wt%；
（2）将两种分散后的玻纤材料按一定比例混合加水搅拌均匀后送入配浆池稀释，稀释浓度至0.3-0.5wt%，并添加上述两种玻璃纤维总重量的0.005-0.015%的羟基纤维素，以减少静电效应；
（3）将稀释好的玻璃纤维浆液送入蓄浆池；
（4）将蓄浆池中的浆料送入网前箱2，网前箱2流出的浆液3通过多层喷嘴4分层流到成型网1上，成型网1下方装有与喷嘴4相对应的风机吸口（即负压吸口5）并进行分层真空脱水。脱水后的纤维沉积在成型网1上形成均匀、排列有序的片层，即制成玻璃纤维短切丝湿板；本步骤中成型网1对玻璃纤维浆液脱水时，成型网1的速度为20-25米/分钟；
（5）对玻璃纤维湿板进行横向碾压，使表面平整，同时对玻璃纤维湿板的厚度进行调整，使玻璃纤维湿板厚度调整为1mm-3mm；
（6）将完成整形的玻璃纤维湿板传运到真空负压的传送带中将玻璃纤维湿板中60%的水分去除，使玻璃纤维湿板含水量控制在40%以下；
（7）然后将去除水分的玻璃纤维湿板送入烘烤箱8内烘干固化，烘烤箱8内温度控制在250-300摄氏度，烘烤时间为5-20分钟；烘烤完成后形成玻璃纤维芯片材；
（8）按照生产要求将多层玻璃纤维片材叠层设置至所需厚度后整板进行裁剪，裁切成600mm×600mm，即获得真空绝热板芯材成品。
图1，所述成型网1的顶面倾斜设置；成型网1上方设有与所述网前箱2相连的导流渠7，该导流渠7的底板与所述成型网1的顶面平行，导流渠7的底板上均匀分布有多个与所述成型网1的长度方向垂直的狭缝式喷嘴4；各负压吸口5分别与所述狭缝式喷嘴4相对设置且分布于各狭缝式喷嘴4的下游一侧，以利于浆液中的纤维均匀分布在所述成型网的顶面。狭缝式喷嘴4的宽度为1-8mm。
所述成型网1为传送带式，以利于连续生产；成型网1顶面的传送方向为自下而上，利于纤维沉积在所述成型网上且厚度均匀、分层同平面分布、大部分平行。
实施例2
本实例的真空绝热板芯材，由直径为6-13um，长度为4-20mm拉丝法生产的玻璃纤维短切丝和直径为1.0-4um，长度为1-5mm火焰法生产的玻璃纤维棉混合制成；所述火焰法生产的玻璃纤维棉占10wt%，所述拉丝法生产的玻璃纤维短切丝占90wt%，且真空绝热板成品中的芯材厚度为15±1mm，制成的真空绝热板的导热系数≤0.0022W/m.k。
本实例的真空绝热板芯材的制作方法，包括的步骤如下：
（1）取直径为6-13um，长度为4-20mm拉丝法生产的玻璃纤维短切丝和直径为1.0-4um，长度为1-5mm火焰法生产的玻璃纤维棉；所述火焰法生产的玻璃纤维棉比例为10wt%，所述拉丝法生产的玻璃纤维短切丝比例为90wt%；
（2）将两种分散后的玻纤材料按一定比例混合加水搅拌均匀后送入配浆池稀释，稀释浓度至0.3-0.5wt%并适当加入羟基纤维素以减少静电效应；
（3）将稀释好的玻璃纤维浆液送入蓄浆池；
（4）将蓄浆池中的浆料送入网前箱，网前箱流出的浆液通过多层喷嘴分层流到成型网上，成型网下方装有与喷嘴相对应的风机吸口并进行分层真空脱水。脱水后的纤维沉积在成型网上形成均匀有序的片层，便制成玻璃纤维短切丝湿板；本步骤中成型网对玻璃纤维棉脱水时，成型网的速度为20-25米/分钟；
（5）对玻璃纤维湿板进行横向碾压，使表面平整，同时对玻璃纤维湿板的厚度进行调整，使玻璃纤维湿板厚度调整为1mm-3mm；
（6）将完成整形的玻璃纤维湿板传送到真空负压的传送带中，将玻璃纤维湿板中60%的水分去除，使玻璃纤维湿板含水量控制在40%以下；
（7）然后将去除水分的玻璃纤维湿板送入烘烤箱8内烘干固化，烘烤箱内温度控制在250-300摄氏度，烘烤时间为5-20分钟左右；烘烤完成后形成玻璃纤维片材；
（8）按照生产要求将多层玻璃纤维片材叠层设置至所需厚度后进行裁剪，即获得真空绝热板芯材成品。
实施例3
本实施例的真空绝热板芯材，由直径为6-13um，长度为4-20mm拉丝法生产的玻璃纤维短切丝和直径为1.0-4um，长度为1-5mm火焰法生产的玻璃纤维棉混合制成；所述火焰法生产的玻璃纤维棉占15wt%，所述拉丝法生产的玻璃纤维短切丝占85wt%，且真空绝热板成品的导热系数≤0.0021W/m.k。
本实施例的真空绝热板芯材的制作方法，包括的具体步骤如下：
（1）取直径为6-13um，长度为4-20mm拉丝法生产的玻璃纤维短切丝和直径为1.0-4um，长度为1-5mm火焰法生产的玻璃纤维棉；所述火焰法生产的玻璃纤维棉比例为15wt%，所述拉丝法生产的玻璃纤维短切丝比例为85wt%；
（2）将两种分散后的玻纤材料按一定比例混合加水搅拌均匀后送入配浆池稀释，稀释浓度至0.6wt%并加入羟基纤维素以减少静电效应；
（3）将稀释好的玻璃纤维棉浆液送入蓄浆池；
（4）将蓄浆池中的浆料送入网前箱，网前箱流出的浆液通过多层喷嘴分层流到成型网上，成型网下方装有与喷嘴相对应的风机吸口并进行分层真空脱水。脱水后的纤维沉积在成型网上形成均匀有序的片层，便制成玻璃纤维短切丝湿板。本步骤中成型网对玻璃纤维棉脱水时，成型网的速度为20-25米/分钟；
（5）对玻璃纤维湿板进行横向碾压，使表面平整，同时对玻璃纤维湿板的厚度进行调整，使玻璃纤维湿板厚度调整为1-3mm；
（6）将完成整形的玻璃纤维湿板传送到真空负压的传送带上将玻璃纤维湿板中60%的水分去除，使玻璃纤维湿板含水量控制在40%；
（7）然后将去除水分的玻璃纤维湿板送入烘烤箱内烘干固化，烘烤箱内温度控制在250-300摄氏度，烘烤时间为5-30分钟左右；烘烤完成后形成玻璃纤维片材；
（9）按照生产要求将多层玻璃纤维片材叠层设置至所需厚度后进行裁剪，即获得真空绝热板芯材成品。
Claims (4)
1.一种真空绝热板芯材的制作方法，包括如下步骤：
（1）取70-100wt%的、直径为6-13um、长度为4-20mm拉丝法生产的玻璃纤维短切丝和0-30wt%的、直径为1.0-4um、长度为1-5mm火焰法生产的玻璃纤维棉；
（2）将上述两种玻璃纤维分别分散，然后将上述玻璃纤维短切丝和玻璃纤维棉混合加水搅拌，搅拌均匀后送入配浆池加水稀释，稀释浓度至0.3-1.0wt%；
（3）将稀释好的浆料送入网前箱，网前箱流出的浆料分层流到一成型网上，该成型网下均匀分布有负压吸口，以进行脱水；脱水后的纤维沉积在所述成型网上且厚度均匀、分层同平面分布、大部分平行，形成所需厚度的片层，即获得玻璃纤维短切丝湿板；
（4）采用压辊对上述玻璃纤维湿板进行碾压，使其表面平整、厚度均匀；
（5）将完成上述步骤（4）的玻璃纤维湿板经脱水、干燥处理后形成玻璃纤维片材；
（6）将多层玻璃纤维片材叠层设置至所需厚度后进行裁剪，制成所需的芯材；
在所述步骤（2）的稀释过程中，添加上述两种玻璃纤维总重量的0.005-0.015%的羟基纤维素；
所述成型网的顶面倾斜设置；成型网上方设有与所述网前箱相连的导流渠，该导流渠的底板与所述成型网的顶面平行，导流渠的底板上均匀分布有与所述成型网的长度方向垂直的狭缝式喷嘴；所述负压吸口分别与所述狭缝式喷嘴相对设置且分布于各狭缝式喷嘴的下游一侧。
2.如权利要求1所述的真空绝热板芯材的制作方法，其特征在于:所述步骤（3）中成型网对玻璃纤维棉脱水时，成型网的速度为12-30米/分钟。
3.如权利要求1所述的真空绝热板芯材的制作方法，其特征在于:所述成型网为传送带式。
4.如权利要求3所述的真空绝热板芯材的制作方法，其特征在于:所述成型网顶面的传送方向为自下而上。
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