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CN108033756B - 一种高密度陶瓷纤维板及其制备方法 - Google Patents

一种高密度陶瓷纤维板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高密度陶瓷纤维板，由短切陶瓷纤维、无机结合剂、耐火填料和助滤剂制备而成，所述陶瓷纤维、无机结合剂的固含量和耐火填料的质量比为(2.0～5.5):(0.5～1.5):(3.5～6.5)，所述助滤剂的质量占所述陶瓷纤维、无机结合剂的固含量和耐火填料的总质量的4％～10％。本发明通过将陶瓷纤维短切的方式提高产品成型后的密度并通过提高耐火填料用量的以及优选使用助虑剂的方式，使产品不仅能够很容易达到高密度，同时增加陶瓷纤维板的强度，并且能够使填料全部都絮凝到纤维上，能够在成型过程中很好的滤水。

Description

一种高密度陶瓷纤维板及其制备方法
技术领域
本发明属于纤维板技术领域，具体涉及一种高密度陶瓷纤维板及其制备方法。
背景技术
现有技术生产陶瓷纤维板使用陶瓷纤维、有机结合剂、无机结合剂以及少量耐火填料为主要原料，以真空吸滤或长网成型生产工艺进行生产，制作完成的陶瓷纤维板密度低，强度也只能满足自支撑能力，不能承受较大的压力，应用领域存在很大的局限性。
目前国内生产陶瓷纤维板的生产技术很难到达600kg/m3以上，耐压强度也不足1MPa，在使用中存在很大的局限性。目前在冶金钢包、陶瓷窑中需求一种承重能力强，保温效果好的耐火材料，在使用过程中能够承受较大的重量。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种高密度陶瓷纤维板及其制备方法，本发明提供的陶瓷纤维板具有较高的密度以及耐压强度。
本发明提供了一种高密度陶瓷纤维板，由短切陶瓷纤维、无机结合剂、耐火填料和助滤剂制备而成，所述陶瓷纤维、无机结合剂的固含量和耐火填料的质量比为(2.0～5.5):(0.5～1.5):(3.5～6.5)，所述助滤剂的质量占所述陶瓷纤维、无机结合剂的固含量和耐火填料的总质量的4％～10％。
优选的，所述短切陶瓷纤维的长度为0.05mm～1mm。
优选的，所述短切陶瓷纤维选自硅酸镁纤维、硅酸铝纤维、氧化铝纤维、含锆陶瓷纤维、含铬陶瓷纤维和可溶性陶瓷纤维中的一种或多种。
优选的，所述无机结合剂为硅溶胶，所述无机结合剂的固含量为10％～40％。
优选的，所述耐火填料选自硅微粉、氧化铝粉、蓝晶石粉、硅灰石粉、高岭土和凹凸棒土中的一种或多种。
优选的，所述助滤剂选自预糊化淀粉。
优选的，所述高密度陶瓷纤维板的密度为600kg/m3～1000kg/m3。
本发明还提供了一种上述高密度陶瓷纤维板的制备方法，包括以下步骤：
A)将短切陶瓷纤维、无机结合剂、耐火填料与水混合，得到混合浆料；
B)将所述混合浆料与助滤剂混合，进行絮凝，得到絮凝后的浆料；
C)将絮凝后的浆料压制成型和干燥，得到高密度陶瓷纤维板。
优选的，所述混合浆料的浓度为1％～10％。
优选的，所述成型采用长网成型装置或是真空吸滤装置成型。
与现有技术相比，本发明提供了一种高密度陶瓷纤维板，由短切陶瓷纤维、无机结合剂、耐火填料和助滤剂制备而成，所述陶瓷纤维、无机结合剂的固含量和耐火填料的质量比为(2.0～5.5):(0.5～1.5):(3.5～6.5)，所述助滤剂的质量占所述陶瓷纤维、无机结合剂的固含量和耐火填料的总质量的4％～10％。本发明通过将陶瓷纤维短切的方式提高产品成型后的密度并通过提高耐火填料用量的以及优选使用助虑剂的方式，使产品不仅能够很容易达到高密度，同时增加陶瓷纤维板的强度，并且能够使填料全部都絮凝到纤维上，能够在成型过程中很好的滤水。
结果表明，本发明提供的高密度陶瓷纤维板的体积密度高达1000Kg/m3、耐压强度高达10MPa，使用温度可达1000℃以上。
具体实施方式
本发明提供了一种高密度陶瓷纤维板，由短切陶瓷纤维、无机结合剂、耐火填料和助滤剂制备而成，所述陶瓷纤维、无机结合剂的固含量和耐火填料的质量比为(2.0～5.5):(0.5～1.5):(3.5～6.5)，所述助滤剂的质量占所述陶瓷纤维、无机结合剂的固含量和耐火填料的总质量的4％～10％。
本发明提供的高密度陶瓷纤维板，由短切陶瓷纤维、无机结合剂、耐火填料和助滤剂制备而成。
其中，在本发明中，所述短切陶瓷纤维的长度为0.05mm～1mm。所述短切陶瓷纤维选自硅酸镁纤维、硅酸铝纤维、氧化铝纤维、含锆陶瓷纤维、含铬陶瓷纤维和可溶性陶瓷纤维中的一种或多种，优选为含锆陶瓷纤维或可溶性陶瓷纤维。
本发明对所述短切陶瓷纤维的来源并没有特殊限制，一般市售或自行制备均可。在本发明中，优选按照如下方法进行短切陶瓷纤维的制备：
将陶瓷纤维进行粉碎除渣，制成纤维长度为0.05mm～1mm长度的短切陶瓷纤维。
所述无机结合剂选自硅溶胶，所述无机结合剂的固含量为10％～40％，优选为20％～30％。
所述耐火填料选自硅微粉、氧化铝粉、蓝晶石粉、硅灰石粉、高岭土和凹凸棒土中的一种多种，优选为硅微粉或蓝晶石粉。
在本发明中，所述陶瓷纤维、无机结合剂的固含量和耐火填料的质量比为(2.0～5.5):(0.5～1.5):(3.5～6.5)，优选为(3.0～4.5):(0.7～1.2):(4.5～5.5)。
本发明提供的高密度陶瓷纤维板的制备原料还包括助滤剂，所述助滤剂选自预糊化淀粉，所述助滤剂的使用量占所述陶瓷纤维、无机结合剂的固含量和耐火填料的总质量的4％～10％，优选为6％～8％。
本发明提供的高密度陶瓷纤维板的密度为600kg/m3～1000kg/m3，耐压强度高达10MPa，使用温度可达1000℃以上。
本发明还提供了一种上述高密度陶瓷纤维板的制备方法，包括以下步骤：
A)将短切陶瓷纤维、无机结合剂、耐火填料与水混合，得到混合浆料；
B)将所述混合浆料与助滤剂混合，进行絮凝，得到絮凝后的浆料；
C)将絮凝后的浆料压制成型和干燥，得到高密度陶瓷纤维板。
本发明首先将短切陶瓷纤维、无机结合剂、耐火填料与水混合，得到混合浆料。
具体的，将短切陶瓷纤维、无机结合剂、耐火填料按照比例依次加入水中混合均匀，制成1％～10％浓度的浆料。所述浆料的浓度优选为3％～7％。
得到混合浆料后，将所述混合浆料与助滤剂混合，进行絮凝，得到絮凝后的浆料。即，在混合均匀的混合浆料中加入助滤剂进行助滤，使短切陶瓷纤维、耐火填料和无机结合剂絮凝到一起，使水变得清澈，得到絮凝后的浆料。
接着，将絮凝后的浆料压制成型和干燥，得到高密度陶瓷纤维板。
在本发明中，所述压制采用长网成型装置或是真空吸滤装置成型。压制后得到相应厚度和密度的湿坯，使其能够保证干燥后达到600kg/m3～1000kg/m3。
最后，将所述湿坯进行干燥，得到高密度陶瓷纤维板。所述干燥的温度优选为80～140℃，更优选为90～130℃；所述干燥的时间优选为8～16小时，更优选为10～14小时。
本发明通过将陶瓷纤维短切的方式提高产品成型后的密度并通过提高耐火填料用量的以及优选使用助虑剂的方式，使产品不仅能够很容易达到高密度，同时增加陶瓷纤维板的强度，并且能够使填料全部都絮凝到纤维上，能够在成型过程中很好的滤水。
结果表明，本发明提供的高密度陶瓷纤维板的体积密度高达1000Kg/m3、耐压强度高达10MPa，使用温度可达1000℃以上。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的高密度陶瓷纤维板及其制备方法进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
(1)将含锆陶瓷纤维进行粉碎除渣，制成纤维长度为0.05mm～1mm长度的短切含锆陶瓷纤维。
(2)将短切含锆陶瓷纤维100Kg，30％浓度的硅溶胶150Kg，硅微粉250Kg依次加入水中混合均匀，制成浓度为7％的浆料。
(3)在混合均匀的浆料中加入预糊化淀粉30Kg，使其在浆料中混合均匀并且浆料中各组份絮凝在一起。
(4)将絮凝好的浆料通过真空吸滤装置成型后压制到相应厚度和密度的湿坯，输送至干燥室内进行干燥，干燥温度105℃，干燥时间12小时，干燥完成后制作出产品。
制作完成的高密度含锆陶瓷纤维板体积密度950Kg/m3，耐压强度8.2MPa，平均500℃导热系数0.113w/(m·k)，1000℃×24h加热永久线变化-0.3％。
实施例2
(1)将可溶性陶瓷纤维进行粉碎除渣，制成纤维长度为0.05mm～1mm长度的短切可溶性陶瓷纤维。
(2)将短切可溶性陶瓷纤维200Kg，30％浓度的硅溶胶120Kg，蓝晶石粉150Kg依次加入水中混合均匀，制成浓度为5％的浆料。
(3)在混合均匀的浆料中加入预糊化淀粉25Kg，使其在浆料中混合均匀并且浆料中各组份絮凝在一起。
(4)将絮凝好的浆料通过真空吸滤装置成型后压制到相应厚度和密度的湿坯，输送至干燥室内进行干燥，干燥温度90℃，干燥时间13小时，干燥完成后制作出产品。
制作完成的高密度可溶性陶瓷纤维板体积密度650Kg/m3，耐压强度1.5MPa，平均500℃导热系数0.099w/(m·k)，1000℃×24h加热永久线变化-2.1％。
实施例3
(1)将硅酸铝纤维进行粉碎除渣，制成纤维长度为0.05mm～1mm长度的短切硅酸铝纤维。
(2)将短切硅酸铝纤维200Kg，30％浓度的硅溶胶160Kg，氧化铝粉300Kg依次加入水中混合均匀，制成浓度为8％的浆料。
(3)在混合均匀的浆料中加入预糊化淀粉40Kg，使其在浆料中混合均匀并且浆料中各组份絮凝在一起。
(4)将絮凝好的浆料通过真空吸滤装置成型后压制到相应厚度和密度的湿坯，输送至干燥室内进行干燥，干燥温度120℃，干燥时间8小时，干燥完成后制作出产品。
制作完成的高密度硅酸铝纤维板体积密度800Kg/m3，耐压强度7.5MPa，平均500℃导热系数0.102w/(m·k)，1000℃×24h加热永久线变化-0.8％。
实施例4
(1)将硅酸镁纤维进行粉碎除渣，制成纤维长度为0.05mm～1mm长度的短切硅酸镁纤维。
(2)将短切硅酸镁纤维200Kg，30％浓度的硅溶胶180Kg，高岭土130Kg依次加入水中混合均匀，制成浓度为5％的浆料。
(3)在混合均匀的浆料中加入预糊化淀粉25Kg，使其在浆料中混合均匀并且浆料中各组份絮凝在一起。
(4)将絮凝好的浆料通过长网抄取成型后压制到相应厚度和密度的湿坯，输送至干燥室内进行干燥，干燥温度140℃，干燥时间8小时，干燥完成后制作出产品。
制作完成的高密度硅酸镁纤维板体积密度600Kg/m3，耐压强度1.1MPa，平均500℃导热系数0.090w/(m·k)，1000℃×24h加热永久线变化-2.8％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种高密度陶瓷纤维板，其特征在于，由短切陶瓷纤维、无机结合剂、耐火填料和助滤剂制备而成，所述陶瓷纤维、无机结合剂的固含量和耐火填料的质量比为(2.0～5.5):(0.5～1.5):(3.5～6.5)，所述助滤剂的质量占所述陶瓷纤维、无机结合剂的固含量和耐火填料的总质量的4％～10％，所述助滤剂选自预糊化淀粉；
所述短切陶瓷纤维的长度为0.05mm～1mm；
所述无机结合剂为硅溶胶，所述无机结合剂的固含量为10％～40％；
所述高密度陶瓷纤维板的密度为600kg/m3～1000kg/m3。
2.根据权利要求1所述的高密度陶瓷纤维板，其特征在于，所述短切陶瓷纤维选自硅酸镁纤维、硅酸铝纤维、氧化铝纤维、含锆陶瓷纤维、含铬陶瓷纤维和可溶性陶瓷纤维中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的高密度陶瓷纤维板，其特征在于，所述耐火填料选自硅微粉、氧化铝粉、蓝晶石粉、硅灰石粉、高岭土和凹凸棒土中的一种或多种。
4.一种如权利要求1～3任意一项所述的高密度陶瓷纤维板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)将短切陶瓷纤维、无机结合剂、耐火填料与水混合，得到混合浆料；
B)将所述混合浆料与助滤剂混合，进行絮凝，得到絮凝后的浆料；
C)将絮凝后的浆料压制成型和干燥，得到高密度陶瓷纤维板。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述混合浆料的浓度为1％～10％。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述成型采用长网成型装置或是真空吸滤装置成型。
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