專利名稱：：火焰法納米玻璃纖維保溫材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種保溫材料，具體地講，是一種火焰法納米玻璃纖維保溫材料的制備方法。
背景技術(shù)：
：玻璃棉制品容重小，熱導(dǎo)率低，絕熱、吸聲、防火、耐熱、抗凍、抗震、化學(xué)穩(wěn)定性等性能好，施工方便，價(jià)格低廉，廣泛用于管道、高級(jí)高溫器皿、外墻保溫、運(yùn)輸、冰箱、通訊、航天等領(lǐng)域，也是未來建筑節(jié)能的首選材料。玻璃棉是采用天然礦石如石英砂、白云石、蠟石等為主要原料，配以其它如純堿、硼酸等化工原料熔制成玻璃，在熔融狀態(tài)下借助外力拉制、吹制或甩成極細(xì)的纖維狀材料。按其生產(chǎn)方法可分為三種(l)火焰法玻璃棉，將熔融玻璃制成玻璃球、棒或塊狀物，使其再二次熔化，然后拉絲并經(jīng)火焰噴吹成棉；(2)離心噴吹法玻璃棉，對(duì)粉狀玻璃原料進(jìn)行熔化，然后借助離心力及火焰噴吹的雙重作用，使熔融玻璃直接制成玻璃棉；(3)離心蒸汽(或壓縮空氣)立吹法玻璃棉，將熔融玻璃借助蒸汽或壓縮空氣對(duì)其進(jìn)行噴吹而成玻璃棉。目前第(3)種生產(chǎn)方法已逐漸被淘汰，世界各國生產(chǎn)玻璃棉的廠家，絕大多數(shù)均采用離心噴吹法和火焰法。離心噴吹法玻璃棉因其單絲直徑較大，比表面積小，導(dǎo)熱系數(shù)較大，保溫效果較差，不能用于高檔保溫場(chǎng)所。玻璃棉制品品種較多，其基本品種有玻璃棉氈、玻璃棉板、玻璃棉帶、玻璃棉毯和玻璃棉保溫管?，F(xiàn)有玻璃棉板是通過玻璃棉經(jīng)過固化處理后制成的具有一定強(qiáng)度的板材制品。由于采用固化成型，該玻璃棉板纖維蓬松，結(jié)構(gòu)孔隙大，承載力差，產(chǎn)品密度差，使用空間受限，而且易粉化，使用壽命較短。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種火焰法納米玻璃纖維保溫材料的制備方法，增大玻璃棉保溫材料的比表面積，降低導(dǎo)熱系數(shù)，提高其保溫性能。為了解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為種火焰法納米玻璃纖維保溫材料的制備方法，包括下列步驟步驟(1)、高堿玻璃纖維和無堿玻璃纖維的制備，將高堿玻璃球或無堿玻璃球熔化后，經(jīng)過直徑大小為0.5lmm的排列漏孔下絲，拉絲直徑控制在1020iim，拉絲速度為2.53m/min，再在1600180(TC高溫下，用燃燒室噴出的火焰將玻璃絲制成5ym以下的玻璃纖維，燃燒室的噴嘴寬度為610mm，噴吹氣流速度為8001000m/s;步驟(2)、打漿，將2530%重量的平均直徑為23ym的高堿玻璃纖維、3040%重量的平均直徑為12iim的高堿玻璃纖維、2030%重量的平均直徑為0.30.5iim的高堿玻璃纖維和1520%重量的平均直徑為0.10.3iim的無堿玻璃纖維在加有硫酸的水溶液中進(jìn)行打漿分散，并控制漿料的質(zhì)量濃度為4.55.5%，打漿度為4446°SR，酸度為pH3.54.0;步驟(3)、將步驟(2)得到的漿料稀釋至質(zhì)量濃度為0.40.6%，再除渣，然后用造紙機(jī)進(jìn)行濕法成型，得到濕紙，濕紙先自然脫水，再在真空度為0.10.5MPa的條件下對(duì)濕紙進(jìn)行抽吸脫水，使?jié)窦埖暮?lt;20%;步驟(4)、將步驟(2)得到的濕紙?jiān)?0030(TC下進(jìn)行干燥處理，得產(chǎn)品。本發(fā)明以高堿玻璃球和無堿玻璃球?yàn)樵喜捎没鹧娣ㄖ频贸?xì)玻璃維纖維。無堿玻璃的機(jī)械性能較好，適宜制備超細(xì)纖維，使用高堿玻璃的目的在于降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。再將不同粗細(xì)纖維搭配在一起，既增大了比表面積，又控制了成本，最后經(jīng)過造紙成型制得板狀保溫材料。通過本發(fā)明制備的保溫材料具有表面平整，結(jié)構(gòu)勻稱，比表面積大，導(dǎo)熱系數(shù)低，保溫效果好的優(yōu)點(diǎn)。作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選實(shí)施例，步驟(3)中的抽吸脫水處理時(shí)，分三段真空抽吸，第一段的真空度為0.10.2Mpa，第二段的真空度為0.20.25Mpa，第三段的真空度為0.40.5Mpa。作為上述技術(shù)方案的另一優(yōu)選實(shí)施例，步驟(3)中的干燥處理時(shí)，分三段干燥，第一段的溫度為260280。C，第二段的溫度為230250°C，第三段的溫度為280300°C，干燥至最終產(chǎn)品含水量低于0.03%。作為上述技術(shù)方案的另一優(yōu)選實(shí)施例，步驟(1)中，所述高堿玻璃球的熔化溫度為1200140(TC，所述無堿玻璃球的熔化溫度為16001800°C。作為上述技術(shù)方案的另一優(yōu)選實(shí)施例，步驟(1)中，所用的漏板材質(zhì)為GH4755合金，噴嘴為22號(hào)鋯剛玉磚。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(1)本發(fā)明所用纖維的平均直徑小于3ym，其中最細(xì)的纖維平均直徑低于0.3iim，這是其它相關(guān)保溫材料無法達(dá)到的纖維平均直徑，因此由本發(fā)明制得的保溫材料的比表面積大，導(dǎo)熱系數(shù)低，保溫效果好；(2)該保溫材料均為天然礦物原料，不含任何有害物質(zhì)，綠色健康；(3)采用造紙成型，具有表面平整，密度緊湊，質(zhì)量穩(wěn)定，導(dǎo)熱系數(shù)均勻等優(yōu)點(diǎn)。(4)本發(fā)明制得的保溫材料質(zhì)地柔軟、手感好、易切裁、便于施工，適用于受空間限制和外觀要求高的應(yīng)用場(chǎng)合，是一種高級(jí)保溫隔熱、隔音材料，可廣泛用于管道、高級(jí)高溫器皿、外墻保溫、運(yùn)輸、冰箱、通訊、航天等領(lǐng)域。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明加以說明。實(shí)施例1第一步超細(xì)玻璃纖維的制備方法高堿玻璃的制備方法將高堿玻璃球在130(TC高溫下熔化，經(jīng)過直徑大小為lmm的排列漏孔(漏板材質(zhì)為GH4755合金，噴嘴為22號(hào)鋯剛玉磚)下絲，拉絲直徑控制在20iim，拉絲速度為2.5m/min，再在1600°C高溫下，用燃燒室(空氣與天然氣的體積比為10:1)噴出的火焰將玻璃絲制成3ym以下的玻璃纖維，燃燒室的噴嘴寬度為10mm，噴吹氣流速度為800m/s，集棉，得高堿玻璃纖維。無堿玻璃纖維的制備方法與高堿玻璃纖維相同，不同的是無堿玻璃纖維的熔化溫度為1700。C，漏孔的直徑為0.5mm，拉絲直徑為10iim，拉絲速度為3m/min，再在1800°C高溫下，用燃燒室噴出的火焰將玻璃絲制成0.3i！m以下的玻璃纖維，燃燒室的噴嘴寬度為6mm，噴吹氣流速度為1000m/s。第二步、打漿，將25%重量的平均直徑為2iim的高堿玻璃纖維、30%重量的平均直徑為1.5iim的高堿玻璃纖維、30%重量的平均直徑為0.3iim的高堿玻璃纖維和15%重量的平均直徑為0.1iim的無堿玻璃纖維在加有硫酸的水溶液中進(jìn)行打漿分散，并控制漿料的質(zhì)量濃度為5%，打漿度為45°SR，酸度為pH3.5。第三步、將得到的漿料加入漿池中稀釋至質(zhì)量濃度為0.5%，用離心除渣機(jī)進(jìn)行除渣，然后用造紙機(jī)進(jìn)行抄造成型。本發(fā)明采用濕法成型工藝，該工藝與抄紙后端原理相似。為了保證所制得的保溫材料的均一性和穩(wěn)定性，本發(fā)明的漿料濃度較低，然而高的含水率必須配備相適應(yīng)的抽吸和干燥工藝，因此濕紙?jiān)谶M(jìn)入烘房前，要求濕度低于20%，這要求真空能力必須達(dá)到要求。本發(fā)明分三段真空抽吸，每段根據(jù)工藝要求選擇不同真空大小的真空泵，第一段主要目的是輕微脫水，真空度為0.1Mpa，第二段主要目的保證水線不易過長，吸水量達(dá)到40%，因此真空度為0.2Mpa，第三段主要目的保證進(jìn)烘房的濕度為20%，則需強(qiáng)大的抽吸力，真空度為0.5Mpa。采用該工藝可以制備厚度小于20mm的板材，如果需要制備較厚板材，則需要增大真空度，這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。第四步、將得到的濕紙烘干，同時(shí)充分考慮節(jié)能的原則，在設(shè)計(jì)此烘房時(shí)，為充分利用熱源的循環(huán)使用，設(shè)計(jì)烘房長為3236米，共分三段進(jìn)行干燥，第一段的溫度為28(TC，第二段的溫度為25(TC，第三段的溫度為300°C。第一段因濕度過大，不進(jìn)行整體循環(huán)，循環(huán)只限于第一段的內(nèi)部循環(huán)，同時(shí)不斷補(bǔ)充新熱源，排除4060%的濕氣；第二段和第三段進(jìn)行全循環(huán)，同時(shí)補(bǔ)充熱源。加熱方式都采用直接加熱的方法，經(jīng)過烘房內(nèi)部的散熱裝置對(duì)材料正反表面進(jìn)行干燥。整個(gè)抽吸和干燥過程從濕度99.96%到0.03%只需要35分鐘時(shí)間。干燥后按所需尺寸剪裁，得產(chǎn)品。實(shí)施例2制備方法與實(shí)施例1相同，只是在第二步中，混合纖維的組成為30%重量的平均直徑為3iim的高堿玻璃纖維、30%重量的平均直徑為2iim的高堿玻璃纖維、20%重量的平均直徑為0.5iim的高堿玻璃纖維和20%重量的平均直徑為0.3iim的無堿玻璃纖維。實(shí)施例3制備方法與實(shí)施例1相同，只是在第二步中，混合纖維的組成為25%重量的平均直徑為3iim的高堿玻璃纖維、40%重量的平均直徑為1iim的高堿玻璃纖維、20%重量的平均直徑為0.3iim的高堿玻璃纖維和15%重量的平均直徑為0.1iim的無堿玻璃纖維。將得到的保溫材料按標(biāo)準(zhǔn)GB/T13350-2000進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見表1。表1:本發(fā)明制得的保溫材料的性能<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由此可見，本發(fā)明制得的保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)較低，保溫效果好。權(quán)利要求一種火焰法納米玻璃纖維保溫材料的制備方法，其特征在于包括下列步驟步驟(1)、將高堿玻璃球或無堿玻璃球熔化后，經(jīng)過直徑大小為0.5～1mm的排列漏孔下絲，拉絲直徑控制在10～20μm，拉絲速度為2.5～3m/min，再在1600～1800℃高溫下，用燃燒室噴出的火焰將玻璃絲制成5μm以下的玻璃纖維，燃燒室的噴嘴寬度為6～10mm，噴吹氣流速度為800～1000m/s，收集纖維；步驟(2)、將25～30％重量的平均直徑為2～3μm的高堿玻璃纖維、30～40％重量的平均直徑為1～2μm的高堿玻璃纖維、20～30％重量的平均直徑為0.3～0.5μm的高堿玻璃纖維和15～20％重量的平均直徑為0.1～0.3μm的無堿玻璃纖維在加有硫酸的水溶液中進(jìn)行打漿分散，并控制漿料的質(zhì)量濃度為4.5～5.5％，打漿度為44～46°SR，酸度為pH3.5～4.0；步驟(3)、將步驟(2)得到的漿料稀釋至質(zhì)量濃度為0.4～0.6％，再除渣，然后用造紙機(jī)進(jìn)行濕法成型，得到濕紙，再在真空度為0.1～0.5MPa的條件下對(duì)濕紙進(jìn)行抽吸脫水，使?jié)窦埖暮剩?0％；步驟(4)、將步驟(2)得到的濕紙?jiān)?00～300℃下進(jìn)行干燥處理，得產(chǎn)品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火焰法納米玻璃纖維保溫材料的制備方法，其特征在于步驟(3)中的抽吸脫水處理時(shí)，分三段真空抽吸，第一段的真空度為0.10.2Mpa，第二段的真空度為0.20.25Mpa，第三段的真空度為0.40.5Mpa。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的火焰法納米玻璃纖維保溫材料的制備方法，其特征在于步驟(3)中的干燥處理時(shí)，分三段干燥，第一段的溫度為26028(TC，第二段的溫度為23025(TC，第三段的溫度為280300°C，干燥至最終產(chǎn)品含水量低于0.03%。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的火焰法納米玻璃纖維保溫材料的制備方法，其特征在于步驟(1)中，所述高堿玻璃球的熔化溫度為1200140(TC，所述無堿玻璃球的熔化溫度為16001800°C。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的火焰法納米玻璃纖維保溫材料的制備方法，其特征在于步驟(1)中，所用的漏板材質(zhì)為GH4755合金，噴嘴為22號(hào)鋯剛玉磚。全文摘要本發(fā)明公開了一種火焰法納米玻璃纖維保溫材料的制備方法，包括下列步驟(1)以高堿玻璃球或無堿玻璃球?yàn)樵希捎没鹧鎳姶倒に囍苽洳ＡЮw維；(2)將25～30％重量的平均直徑為2～3μm的高堿玻璃纖維、30～40％重量的平均直徑為1～2μm的高堿玻璃纖維、20～30％重量的平均直徑為0.3～0.5μm的高堿玻璃纖維和15～20％重量的平均直徑為0.1～0.3μm的無堿玻璃纖維進(jìn)行打漿分散；(3)將漿料進(jìn)行濕法成型，再抽吸脫水；(4)得到的濕紙?jiān)?00～300℃下進(jìn)行干燥處理，得產(chǎn)品。本發(fā)明的保溫材料的比表面積大，導(dǎo)熱系數(shù)低，保溫效果好，并且該保溫材料均為天然礦物原料，不含任何有害物質(zhì)。文檔編號(hào)D21F5/14GK101694079SQ2009101910公開日2010年4月14日申請(qǐng)日期2009年9月30日優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日發(fā)明者劉軍,秦大江,陶偉申請(qǐng)人:重慶再升科技發(fā)展有限公司;