CN109024096A - 干法无针刺玻璃纤维真空绝热板芯材制备方法及其产品 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种干法无针刺玻璃纤维真空绝热板芯材制备方法及其产品，属于材料技术领域。本发明将玻璃纤维首先经过粗打散、混合、精打散、再次混合的步骤，将原料中的玻璃纤维充分混合均匀，然后再进行梳理铺网，使得玻璃纤维丝的排布更加整齐均匀，有利于降低导热系数；在热压时，加热至一定温度、施加适当的压力并维持一段时间后玻璃纤维表面形成半熔态的硅胶的化合物，该半熔态的硅胶的化合物使得玻璃纤维丝相互交联搭接，最终冷却获得具有高强度、低导热率的新型玻璃纤维真空绝热板芯材，原料为纯玻璃纤维，加热中不会产生有毒气体，对环境和人体都无危害；最后成型的真空绝热板芯材的厚度范围在0.3‑15mm，导热系数则可达到1.3‑1.8mW/m.K。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种干法无针刺玻璃纤维真空绝热板芯材制备方法及其产品。
背景技术
真空绝热板(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，具有节能、低碳、环保、安全等多项优点，广泛应用于家电保温、墙体保温、生物冷藏运输、物流冷链运输、汽车保温等领域。随着节能环保要求的提高，对真空绝热板芯材的绝热能力提出了更高的要求。
传统的玻璃纤维纸采用湿法成型，一般是将玻璃纤维短切丝经过制浆分散、脱水干燥得到所需芯材。然而湿法成型的芯材厚度通常介于0.5-1mm，导热系数为2.1-2.3mw/m.k，不能满足现在的使用要求。另外，湿法芯材还存在能源浪费大，综合生产成本高，后期废水处理麻烦，对环境影响大的缺点。
发明内容
本发明针对上述问题，提出了一种干法无针刺玻璃纤维真空绝热板芯材制备方法，不但可以扩大芯材的厚度范围，降低芯材的导热系数，同时不存在废水处理等问题，对环境危害小。
本发明采取的技术方案如下：一种干法无针刺玻璃纤维真空绝热板芯材制备方法，包括如下步骤：
(1)将原料按照一定比例进行出料，原料为玻璃纤维丝，玻璃纤维丝包括长丝和短丝；
(2)将步骤(1)中配比好的原料进行初步打散；
(3)将经过初步打散的原料放入混棉箱内进行初步混合；
(4)将步骤(3)中初步混合后的原料进行二次打散；
(5)将二次打散后的原料放入储棉箱内储存；
(6)将储棉箱内的原料取出梳理成单层网状产品；
(7)将单层网状产品进行铺网形成初步成型的芯材；
(8)将步骤(7)得到的初步成型的芯材进行加热加压，得到成品真空绝热板芯材，其中，加热温度为400-800℃。
进一步地，所述长丝的长度范围为7-25cm，短丝的长度范围为3-7cm，长丝的比例为2-50％，短丝的比例为50％-98％。
进一步地，步骤(1)中的原料还可以包括玻璃纤维回料，长丝的比例为2-50％，短丝的比例为50-95％，回料的比例为2-50％。
进一步地，长丝的比例为20％，短丝的比例为70％，回料的比例为10％。
进一步地，长丝的长度为10-15cm，短丝的长度为5-7cm。
进一步地，在步骤(3)中，打散后的原料通过风机吸入混棉箱，在步骤(5)中，再次打散后的原料通过风机吸入储棉箱中。
进一步地，在步骤(6)中，储棉箱内的原料通过传送带送入梳理机中进行梳理，传送带上设有电子称。
进一步地，在步骤(7)中，初步成型的芯材的宽幅为500-5000mm，铺网层数为2-100层，克重为100-3000g/m2，通过200kpa的压强测厚仪测得的芯材厚度为0.3-15mm。
进一步地，在步骤(8)中，通过滚轴式热压机对初步成型的芯材进行热压，所述滚轴式热压机通过电机驱动，电机的工作频率为3-15HZ，成品真空绝热板芯材的蓬松度为10％以上。
一种玻璃纤维真空绝热板芯材，通过上述任意一项所述的干法无针刺玻璃纤维真空绝热板芯材制备方法制成。
本发明的有益效果是：本发明采用干法无针刺成型制备玻璃纤维真空绝热板芯材，将玻璃纤维丝首先经过粗打散、混合、精打散、再次混合的步骤，将原料中的玻璃纤维丝充分混合均匀，然后再进行梳理铺网，使得玻璃纤维丝的排布更加整齐均匀，有利于降低导热系数；在热压时，加热至一定温度、施加适当的压力并维持一段时间后玻璃纤维表面形成半熔态的硅胶的化合物，该半熔态的硅胶的化合物使得玻璃纤维丝相互交联搭接，最终冷却获得具有高强度、低导热率的新型玻璃纤维真空绝热板芯材，原料为纯玻璃纤维，加热中不会产生有毒气体，对环境和人体都无危害；最后成型的真空绝热板芯材的厚度范围在0.3-15mm，导热系数则可达到1.3-1.8mW/m.K。
附图说明：
图1是本发明一实施例的制备流程示意图。
图中各附图标记为：1、开包机，2、粗开松机，3、混棉箱，4、精开松机，5、储棉箱，6、梳理机，7、铺网机，8、热压机。
具体实施方式：
下面结合各附图，对本发明做详细描述。
参见图1，本实施例提供一种干法无针刺玻璃纤维真空绝热板芯材制备方法，包括如下步骤：
(1)将原料按照一定比例进行出料，原料为玻璃纤维丝，玻璃纤维丝包括长丝和短丝；
(2)将步骤(1)中配比好的原料进行初步打散；
(3)将经过初步打散的原料放入混棉箱3内进行初步混合；
(4)将步骤(3)中初步混合后的原料进行二次打散；
(5)将二次打散后的原料放入储棉箱5内储存；
(6)将储棉箱5内的原料取出梳理成单层网状产品；
(7)将单层网状产品进行铺网形成初步成型的芯材；
(8)将步骤(7)得到的初步成型的芯材进行加热加压，得到成品真空绝热板芯材，其中，加热温度为400-800℃，加热时间为3-20min。
将玻璃纤维丝首先经过粗打散、混合、精打散、再次混合的步骤，将原料中的玻璃纤维丝充分混合均匀，然后再进行梳理铺网，使得玻璃纤维丝的排布更加整齐均匀，有利于降低导热系数；在热压时，加热至一定温度、施加适当的压力并维持一段时间后玻璃纤维表面形成半熔态的硅胶的化合物，该半熔态的硅胶的化合物使得玻璃纤维丝相互交联搭接，最终冷却获得具有高强度、低导热率的新型玻璃纤维真空绝热板芯材，原料为纯玻璃纤维，加热中不会产生有毒气体，对环境和人体都无危害；最后成型的真空绝热板芯材的厚度范围在0.3-15mm，导热系数则可达到1.3-1.8mW/m.K。
步骤(1)中的原料的丝径在1微米以上，在本实施例中，选用的丝径平均在5-17微米。丝径越小，最终成品的导热系数越小。
步骤(1)中的长丝的长度范围为7-25cm，短丝的长度范围为3-7cm，长丝的比例为2-50％，短丝的比例为50％-98％。优选地，长丝的比例为20％，短丝的比例为80％。
步骤(1)中的原料还可以包括玻璃纤维回料，长丝的比例为2-50％，短丝的比例为50-95％，回料的比例为2-50％。在本实施例中，选用长丝比例为20％，短丝比例为70％，回料比例为10％。
玻璃纤维回料为在之前的生产中，多余出来的废料，在此处作为回料回收再利用，使得材料得到了高效的利用，避免浪费；同时，由于回料需要回炉被打碎，如果使用太多，容易造成后续铺网不容易成网的情况，选用10％的回料为最佳比例。长丝和短丝的混合使用可以增加后期成型产品的拉伸力，长丝可以增加产品的韧性。
在进行配比时，分别将长丝、短丝和回料放置在三个开包机1内，再通过每个开包机1的出料量来控制各个原料的出料量，从而改变长丝、短丝和回料的比例。
在步骤(2)中通过粗开松机2对原料进行开松打散，在步骤(4)中使用精开松机3对原料进行二次开松打散。
在其他实施例中也可选用其他配比。
在本实施例中，长丝的长度为10-15cm，短丝的长度为5-7cm。长丝的长度不宜过长，超过25cm的长丝会使得长丝在开包机1和梳理机6中无法得到完全的舒展，很容易缠绕在机器中，造成机器的损伤。
在本实施例中，在步骤(3)中，开松后的原料通过风机吸入混棉箱3，在步骤(5)中，再次开松后的原料通过风机吸入储棉箱5中。使用风机将原料从开松机中吸入后续的箱体中，一来由于风机的作用，可以使得开松机内的气压发生变化，原料在压强差的作用下被吸入后续箱体，原料的移动简单方便且相对干净彻底，二来在被吸的过程中，原料在空中会发生不断地运动，使得原料的混合更加均匀。
在步骤(6)中，储棉箱5内的原料通过传送带送入梳理机6中进行梳理，传送带上设有电子称。电子称可以对传送带上的原料的重量进行称重，并反馈给控制系统，从而对传动带的运动速度进行调控，使得原料均匀地进入梳理机6中进行梳理。
在步骤(7)中，使用铺网机7对单层网状产品进行铺网。初步成型的芯材的宽幅为500-5000mm，铺网层数为2-100层。初步成型的芯材的克重为100-3000g/m2，通过200kpa的压强测厚仪测得的芯材厚度为0.3-15mm，铺网的层数越多，芯材厚度越厚。
在步骤(8)中，通过滚轴式热压机8对初步成型的芯材进行热压，可以使得芯材的热压过程为一个连续性的过程，一方面使得芯材的热压能够更加地均匀，提高产品性能的统一度，另一方面，也可以提高生产的效率。滚轴式热压机通过电机驱动，电机的工作频率为3-15HZ。而长丝和短丝的配合使用，使得在初步成型的芯材在经过滚轴热压的时候，原料之间的结合可以更加地紧密，有助于增强初步成型的芯材的韧性和强度，若只采用短丝成型，同时不经过针刺的情况下，初步成型的芯材非常容易由于韧性和强度上的欠缺而发生芯材开裂的情况。
步骤(8)中得到的成品真空绝热板芯材的蓬松度为10％以上。蓬松度在一定范围内会影响到导热系数的大小，在该范围内，蓬松度越高，导热系数越低。蓬松度为芯材真空后的厚度为M1，蓬松状态下的厚度为M2，M2与M1之差△M，那么蓬松度为△M占M1的百分比。
在其他实施例中，步骤(8)中，在热压前，在初步成型的芯材上下夹玻璃纤维毡或玻璃纤维布后，再进行热压。其中，家电用芯材的热压温度为620-680℃，墙体用芯材的热压温度为720℃。
对本实施例生产的样品的导热系数进行检测，其检测方法和结果如下：
检测方法采用的是绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法，采用的测试仪为北京东方奥达导热系数测试仪JW-3，测试尺寸为300*300*10mm，试验体的表面温度分为高温侧和低温侧，其中高温侧的温度为35.0℃，低温侧的温度为5.0℃，对十片样品进行检测。
导热系数的测定结果如表1，计算分析结果如表2。
表1
| 测定片数 | 10 |
| 平均值 | 0.00142W/mK |
| 标准偏差 | 0.0000431 |
| 系数 | 2.07 |
| 统计值 | 0.0016W/mK |
表2
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种干法无针刺玻璃纤维真空绝热板芯材制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将原料按照一定比例进行出料，原料为玻璃纤维丝，玻璃纤维丝包括长丝和短丝；
(2)将步骤(1)中配比好的原料进行初步打散；
(3)将经过初步打散的原料放入混棉箱内进行初步混合；
(4)将步骤(3)中初步混合后的原料进行二次打散；
(5)将二次打散后的原料放入储棉箱内储存；
(6)将储棉箱内的原料取出梳理成单层网状产品；
(7)将单层网状产品进行铺网形成初步成型的芯材；
(8)将步骤(7)得到的初步成型的芯材进行加热加压，得到成品真空绝热板芯材，其中，加热温度为400-800℃。
2.如权利要求1所述的干法无针刺玻璃纤维真空绝热板芯材制备方法，其特征在于，所述长丝的长度范围为7-25cm，短丝的长度范围为3-7cm，长丝的比例为2-50％，短丝的比例为50％-98％。
3.如权利要求1所述的干法无针刺玻璃纤维真空绝热板芯材制备方法，其特征在于，步骤(1)中的原料还可以包括玻璃纤维回料，长丝的比例为2-50％，短丝的比例为50-95％，回料的比例为2-50％。
4.如权利要求3所述的干法无针刺玻璃纤维真空绝热板芯材制备方法，其特征在于，长丝的比例为20％，短丝的比例为70％，回料的比例为10％。
5.如权利要求1所述的干法无针刺玻璃纤维真空绝热板芯材制备方法，其特征在于，长丝的长度为10-15cm，短丝的长度为5-7cm。
6.如权利要求1所述的干法无针刺玻璃纤维真空绝热板芯材制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，打散后的原料通过风机吸入混棉箱，在步骤(5)中，再次打散后的原料通过风机吸入储棉箱中。
7.如权利要求1所述的干法无针刺玻璃纤维真空绝热板芯材制备方法，其特征在于，在步骤(6)中，储棉箱内的原料通过传送带送入梳理机中进行梳理，传送带上设有电子称。
8.如权利要求6所述的干法无针刺玻璃纤维真空绝热板芯材制备方法，其特征在于，在步骤(7)中，初步成型的芯材的宽幅为500-5000mm，铺网层数为2-100层，克重为100-3000g/m2，通过200kpa的压强测厚仪测得的芯材厚度为0.3-15mm。
9.如权利要求1所述的干法无针刺玻璃纤维真空绝热板芯材制备方法，其特征在于，在步骤(8)中，通过滚轴式热压机对初步成型的芯材进行热压，所述滚轴式热压机通过电机驱动，电机的工作频率为3-15HZ，成品真空绝热板芯材的蓬松度为10％以上。
10.一种玻璃纤维真空绝热板芯材，其特征在于，通过如权利要求1-9任意一项所述的干法无针刺玻璃纤维真空绝热板芯材制备方法制成。
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