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CN103244793B - 一种新型玻璃纤维真空绝热板芯材及制备方法 - Google Patents

一种新型玻璃纤维真空绝热板芯材及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型玻璃纤维真空绝热板芯材，该真空绝热板芯材由硼的质量百分含量小于0.5%的直径为0.5～1.0um的低硼玻璃纤维棉制成；本发明还公开了一种制备上述真空绝热板芯材的方法，包括以下步骤：1）选取低硼玻璃纤维棉；2）打浆分散所选低硼玻璃纤维棉得到浆料；3）稀释浆料；4）除渣处理步骤3）浆料并用湿法成型制得湿纸；5）脱水处理步骤4）湿纸；6）干燥处理步骤5）湿纸。本发明玻璃纤维空气过滤纸综合性能优异，制备过程无污染，使用寿命长。

Description

一种新型玻璃纤维真空绝热板芯材及制备方法
技术领域
本发明涉及一种真空绝热板填充芯材,具体涉及一种新型玻璃纤维真空绝热板芯材及制备方法。
背景技术
真空绝热板(VacuumInsulationPanel，简称VIP)是一种新型的保温绝热材料,具有导热系数低、绝热保温效果好、所占的空间比例小，广泛应用于冰箱、冷藏车、潜艇、飞船、卫星等各个保温绝热领域，环保、节能效果明显。真空绝热板芯材的选用和制作方法对真空绝热板性能具有重要影响，真空绝热板芯材在抽真空密封制作过程和使用过程中都会有少量的空气(包括氮气、氧气、水蒸汽等)进入；若芯材中玻璃纤维硼含量较高，则很容易与进入其中的空气发生反应，产生挥发性气体，导致芯材二次放气，使真空绝热板内部真空度变小，保温效果变差。
普通玻璃常加入一定量的B2O3以提高性能，但是B2O3挥发性大，在火焰法制备玻璃纤维过程中，大部分B2O3会在熔化时挥发进入大气，形成硼酸，造成环境污染。此外，常用玻璃纤维碱金属含量高，在潮湿的环境易吸收水分，逐渐丧失强度。低硼玻璃纤维的红外透射率较低，传热能力差，能够起到良好地保温效果。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种保温性能好、环保无污染的新型玻璃纤维真空绝热板芯材，本发明还提供一种制备这种芯材的方法。
本发明公开了一种新型玻璃纤维真空绝热板芯材，所述真空绝热板芯材由硼的质量百分含量小于0.5％的直径为0.5～1.0μm的低硼玻璃纤维棉制成。
进一步，所述芯材按质量份计由以下物质组成：SiO2：68-71份，Al2O3：1.5-2.5份，CaO：2-3份，MgO：1-2份，K2O：1-2份，Na2O：9-10份，B2O3：0-0.5份，BaO：3-4份。
本发明还公开了一种制备所述玻璃纤维真空绝热板芯材的方法，包括以下步骤：
1)按配比选取硼的质量百分含量小于0.5％的直径为0.5～1.0μm的低硼玻璃纤维棉；
2)将所选低硼玻璃纤维棉加入到硫酸水溶液中打浆分散20～30分钟得到浆料，控制浆料质量浓度为4％～4.5％,pH＝3.5～4.0；
3)加水稀释步骤2)所得浆料至质量浓度为0.3％～0.5％；
4)用离心除渣机对步骤3)稀释后的浆料进行除渣，并在斜网成型造纸机上进行湿法成型，得到玻璃纤维湿纸；
5)抽吸脱水处理步骤4)所得湿纸，使湿纸的含湿率＜20％，脱水真空度为0.1～0.5MPa；
6)将步骤5)的湿纸通过200-300℃的烘房干燥处理，使湿纸含水量低于0.03％。
进一步，所述步骤1)中低硼玻璃纤维棉由以下方法制得：首先将低硼或无硼玻璃熔化，然后在孔径为3.7～4.5mm的拉丝机上拉丝，拉丝直径为10～20μm，拉丝速度为2.5～3m/min，最后在燃烧室内用1600～1800℃的火焰将玻璃丝进一步牵引拉伸成直径为0.5-1μm的玻璃纤维。
进一步，所述步骤4)湿法成型分六段进行，第一段脱水量为8m3/min.m，第二段脱水量为8m3/min.m，第三段脱水量为8m3/min.m，第四段脱水量为7m3/min.m，第五段脱水量为7m3/min.m，第六段脱水量为5m3/min.m。
进一步，所述步骤5)中抽吸脱水分三段真空抽吸，第一段真空度为0.01～0.02MPa，第二段真空度为0.02～0.03MPa，第三段真空度为0.03～0.05MPa。
进一步，所述步骤6)中干燥处理五段进行，第一段温度为280～300℃，第二段温度为260～280℃，第三段温度为250～270℃，第四段温度为220～250℃，第五段温度为200～220℃，干燥至最终产品含水量低于0.03％。
本发明采用低硼玻璃纤维制备真空绝热板芯材，具有以下有益效果：
1)本发明玻璃纤维含硼量低，可以避免使用时硼与残余在芯材中的空气反应生成挥发性气体造成的二次放气，从而使芯材保温能力稳定，使用寿命更长；
2)本发明低硼玻璃碱金属含量低，不易吸潮，保温性能更持久；
3)本发明低硼玻璃纤维由低硼玻璃火焰法制得，可以减少熔化过程中B2O3气体的排放，减少了环境污染，并且低硼玻璃成本更低，有助于降低生产成本。采用本发明的方法所制备的VIP芯材表面平整、结构均匀、导热系数低；
4)本发明成型时采用六段脱水，各段单独的控制脱水成型流量，充分满足了纤维的低浓度抄造要求，也为良好匀度及横幅定量创造良好工艺条件保证；
5)本发明抽吸脱水分三段进行，通过控制抽吸真空度能有效保证产品的致密性；
6)本发明干燥处理分五段进行，通过控制温度使产品在干燥过程中收缩均匀，强度高。
具体实施方式
下面结合实施例对比进一步对本发明加以说明，以下所述份数均为质量份。
实施例1
本实施例制备玻璃纤维真空绝热板芯材的方法包括以下步骤：
1)首先将低硼或无硼玻璃熔化，然后在孔径为3.7～4.5mm的拉丝机上拉丝，拉丝直径为10～20μm，拉丝速度为2.5～3m/min，最后在燃烧室内用1600～1800℃的火焰将玻璃丝进一步牵引拉伸成直径为0.5-1μm的玻璃纤维；其中，最终制得的玻璃纤维各组分配比为SiO2：70份，Al2O3：2份，CaO：2.5份，MgO：1.5份，K2O：1.5份，Na2O：9.5份，B2O3：0.4份，BaO：3.5份；
2)选取直径为0.8μm的低硼玻璃纤维棉，将所选低硼玻璃纤维棉加入到硫酸水溶液中打浆分散得到浆料，控制浆料质量浓度为4％,PH＝3.5，分散时间为30分钟；
3)加水稀释步骤2)所得浆料至质量浓度为0.3％；
4)用离心除渣机对步骤3)稀释后的浆料进行除渣，并在斜网成型造纸机上进行湿法成型，得到玻璃纤维湿纸；
5)处理步骤4)所得湿纸，分六段进行，第一段脱水量为8m3/min.m，第二段脱水量为8m3/min.m，第三段脱水量为8m3/min.m，第四段脱水量为7m3/min.m，第五段脱水量为7m3/min.m，第六段脱水量为5m3/min.m，得到湿纸；再对湿纸进行抽吸脱水，分三段真空抽吸，第一段真空度为0.01MPa，第二段真空度为0.02MPa，第三段真空度为0.05MPa，最终湿纸含水率＜20％；
6)将步骤5)的湿纸通过烘房分五段进行干燥处理，第一段温度为300℃，第二段温度为280℃，第三段温度为250℃，第四段温度为220℃，第五段温度为200℃，最终湿纸含水量＜0.03％。
下面结合实验数据对本发明作进一步说明：表1反映本发明实施例低硼VIP芯材与普通普通含硼VIP芯材性能对比。
表1本发明实施例低硼VIP芯材与普通普通含硼VIP芯材性能对比
由表1可知，本发明VIP芯材导热系数、最高承受温度和热荷重收缩温度均高于普通含硼VIP芯材，综合性能更加优异。本发明VIP芯材硼含量低，减少了制备芯材过程中B2O3气体的排放量，降低对环境造成污染。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (4)

1.一种制备玻璃纤维真空绝热板芯材的方法，其特征在于：所述真空绝热板芯材由直径为0.5～1.0μm的低硼玻璃纤维棉制成，所述低硼玻璃纤维棉按质量份计由以下物质组成：SiO2：68-71份，Al2O3：1.5-2.5份，CaO：2-3份，MgO：1-2份，K2O：1-2份，Na2O：9-10份，B2O3：0-0.5份，BaO：3-4份；
制备过程包括以下步骤：
1)按配比选取硼的质量百分含量小于0.5％的直径为0.5～1.0μm的低硼玻璃纤维棉；
2)将所选低硼玻璃纤维棉加入到硫酸水溶液中打浆分散20～30分钟得到浆料，控制浆料质量浓度为4％～4.5％,pH＝3.5～4.0；
3)加水稀释步骤2)所得浆料至质量浓度为0.3％～0.5％；
4)用离心除渣机对步骤3)稀释后的浆料进行除渣，并在斜网成型造纸机上进行湿法成型，得到玻璃纤维湿纸；
5)抽吸脱水处理步骤4)所得湿纸，使湿纸的含湿率＜20％，所述抽吸脱水分三段真空抽吸，第一段真空度为0.01～0.02MPa，第二段真空度为0.02～0.03MPa，第三段真空度为0.03～0.05MPa；
6)将步骤5)的湿纸通过200-300℃的烘房干燥处理，使湿纸含水量低于0.03％。
2.如权利要求1所述制备玻璃纤维真空绝热板芯材的方法，其特征在于：所述步骤1)中低硼玻璃纤维棉由以下方法制得：首先将低硼或无硼玻璃熔化，然后在孔径为3.7～4.5mm的拉丝机上拉丝，拉丝直径为10～20μm，拉丝速度为2.5～3m/min，最后在燃烧室内用1600～1800℃的火焰将玻璃丝进一步牵引拉伸成直径为0.5-1μm的玻璃纤维。
3.如权利要求1所述制备玻璃纤维真空绝热板芯材的方法，其特征在于：所述步骤4)湿法成型分六段进行，第一段脱水量为8m3/min.m，第二段脱水量为8m3/min.m，第三段脱水量为8m3/min.m，第四段脱水量为7m3/min.m，第五段脱水量为7m3/min.m，第六段脱水量为5m3/min.m。
4.如权利要求1所述制备玻璃纤维真空绝热板芯材的方法，其特征在于：所述步骤6)中干燥处理五段进行，第一段温度为280～300℃，第二段温度为260～280℃，第三段温度为250～270℃，第四段温度为220～250℃，第五段温度为200～220℃，干燥至最终产品含水量低于0.03％。
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