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一种高强度隔音隔热玻璃纤维棉毡的制备方法及产品

2021-02-01 06:16:55

一种高强度隔音隔热玻璃纤维棉毡的制备方法及产品

  技术领域

  本发明属于玻璃纤维材料技术领域,具体涉及一种高强度隔音隔热玻璃纤维棉毡的制备方法及产品。

  背景技术

  玻璃纤维棉具有多孔、体密度小、不燃等特点,因此具备优异的隔热、吸音性能,是过滤清洁和航空航天保温隔热、吸声降噪等领域的基础原材料。超细玻璃纤维棉毡是一种由熔融超细玻璃纤维与改性处理后的热固性树脂粘结剂结合而成的制品,它具有优良的绝热、保温及吸声性能,是目前公认的性能最优越的保温吸声材料。迄今为止,由于我国玻璃棉毡硬度大、容重高,致使产品的保温吸声性能较差。目前,国内对于高端领域应用的轻质柔性玻璃棉毡只能单纯的依赖进口,而进口棉毡极其昂贵,如国内玻璃产品大约6000元/吨,而美国约翰马文公司应用于航空航天领域的玻璃棉毡价格高达200000元/吨,是国内玻璃棉毡价格的30多倍。

  另外,随着玻璃纤维中含碱量愈高,吸附水对二氧化硅骨架的破坏愈厉害,超细玻璃纤维棉的强度降低也就愈大,并且吸附在纤维表面的水还可以助长纤维表面上微裂纹的扩展。加之,隔音隔热用玻璃纤维棉毡会根据使用需求,剪裁加工成不同尺寸的棉毡,目前在使用的隔音隔热玻璃纤维棉毡强度要求较低,使用加工时,容易出现纤维棉毡断裂的情况,造成棉纤维飞絮,影响生产环境,增加加工难度,加重生产员工职业病的发生,纤维棉毡断裂处声学性能和热学性能也有明显影响。因此,急需一种成本低廉的高强度隔音隔热玻璃纤维棉毡的制备方法。

  发明内容

  有鉴于此,本发明的目的之一在于提供一种高强度隔音隔热玻璃纤维棉毡的制备方法;目的之二在于提供一种高强度隔音隔热玻璃纤维棉毡。

  为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:

  1、一种高强度隔音隔热玻璃纤维棉毡的制备方法,所述方法如下:

  玻璃纤维棉由喷棉口喷出后进入集棉罩,在所述集棉罩内完成喷胶后落于成型网带上,经滚压、定型后制得高强度隔音隔热玻璃纤维棉毡;

  所述集棉罩是由一个前抛面、一个后抛面和两个侧面围成的中空四面体,所述前抛面面对后抛面的对应面上沿玻璃纤维棉下落方向顺序设置有喷淋口Ⅰ1和喷淋口Ⅱ2,所述后抛面面对前抛面的对应面上1/3-2/3高度处设置有喷淋口Ⅲ3,所述喷淋口Ⅰ1和喷淋口Ⅲ3的连线与喷淋口Ⅱ2和喷淋口Ⅲ3的连线所构成的夹角度数为30-55°,所述喷淋口Ⅰ1通过水压加压后进行喷胶,所述喷淋口Ⅱ2和喷淋口Ⅲ3通过风压加压后进行喷胶,所述喷淋口Ⅰ1和喷淋口Ⅱ2的喷射方向均与所述喷淋口Ⅲ3的喷射方向相对,所述两个侧面的相对面上各设置有风口4,所述风口4与所述喷淋口Ⅲ3位于一个水平面上。

  优选地,所述喷淋口Ⅲ3的喷射方向与水平线的夹角为30-60°。

  优选地,所述喷淋口Ⅲ3、喷淋口Ⅱ2和各风口4形成以各风口4为顶点的等腰三角形。

  优选地,所述喷淋口Ⅰ1通过水压加压后进行雾化喷胶,所述喷淋口Ⅱ2和喷淋口Ⅲ3通过风压加压后进行雾化喷胶。

  优选地,所述喷淋口Ⅰ1、喷淋口Ⅱ2和喷淋口Ⅲ3为排式喷淋口。

  优选地,所述排式喷淋口带有2-15个喷嘴。

  优选地,所述喷棉口与所述喷淋口Ⅰ1在水平方向上相距1-10m。

  优选地,所述滚压时的压力为5-500Pa;所述定型时的温度为100-350℃。

  优选地,所述玻璃纤维棉的直径95%正态分布在1.0-3.0μm。

  优选地,所述玻璃纤维棉按重量百分比计,由如下组分组成,SiO2:54-56wt%,Al2O3:5-7wt%,Na2O:9.5-12wt%,K2O:2-3.5wt%,CaO:2-3.5wt%,MgO:0.05-0.2wt%,ZnO:3.5-4.5wt%,BaO:4.5-5.5wt%,B2O3:10-12wt%,Fe2O3:0.05-0.18wt%。

  优选地,所述喷胶时胶液中的胶料为热固性树脂或热塑性树脂,喷胶量为2.4-4.8kg/m3。

  优选地,所述热固性树脂为尿素改性酚醛树脂、聚氨酯改性酚醛树脂、三聚氰胺改性酚醛树脂、聚乙烯醇改性酚醛树脂、有机硅改性酚醛树脂、聚氨酯改性酚醛树脂或合成树脂改性酚醛树脂中的一种或几种。

  优选地,所述热塑性树脂为水性环氧树脂、聚乙酸乙烯酯、聚酰胺或聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种。

  2、由所述的方法制备的高强度隔音隔热玻璃纤维棉毡。

  本发明的有益效果在于:本发明提供了一种高强度隔音隔热玻璃纤维棉毡的制备方法及产品,本发明中通过使用具有特定结构的集棉罩,保证玻璃纤维棉在喷胶过程中能够被均匀施胶,增强玻璃纤维间的结合力,从而提高玻璃纤维棉毡的机械强度,使最终制备的玻璃纤维棉毡在长度方向机械强度大于5N/25mm,宽度方向机械强度大于2N/25mm,厚度为19-32mm,密度为6-12kg/m3,声学性能满足1000Hz的传声损耗大于8.5dB,2000Hz的传声损耗为大于13.5dB,4000Hz的传声损耗大于20dB,导热系数小于0.033W/m·K,并且具有较好的阻燃性能。其中,制备过程中所使用的集棉罩是根据玻璃纤维棉从喷棉口飞出后的下落轨迹进行设计,不但可以减少飞棉现象,还能尽量保持棉最完整的纤维长度,该集棉罩中位于前抛面上的喷淋口Ⅰ1通过水压加压后进行雾化喷胶,位于前抛面上的喷淋口Ⅱ2和位于后抛面上的喷淋口Ⅲ3通过风压加压后进行雾化喷胶,两个侧面上设置的风口4,并进一步限定各风口4与喷淋口Ⅲ3、喷淋口Ⅱ2的位置,其中,喷淋口Ⅰ1和喷淋口Ⅱ2的喷射方向均与喷淋口Ⅲ3的喷射方向相对,并进一步限定三者之间的角度,之所以这样设定,是因为喷淋口Ⅱ2和喷淋口Ⅲ3通过风力,再配合两个侧面上设置的风口4所产生的风力,能够使集棉罩中分散的玻璃纤维相对集中并旋转下落,且可以根据喷淋口上喷嘴的个数形成多股玻璃纤维束,此时再由喷淋口Ⅰ、喷淋口Ⅱ2和喷淋口Ⅲ3同时雾化施胶,能够保证各纤维绵上均匀布胶,纤维交结的部分能够形成胶点,保证最终制备的玻璃纤维棉毡上表面层、中间层及下表面层均被均匀施胶,进而保证其具有较高的强度,后期加工过程中不易断裂,不易造成飞絮。另外,集棉罩两个侧面上设置风口4,并进一步限定各风口4与喷淋口Ⅲ3、喷淋口Ⅱ2的位置,还能保证集棉罩中的各纤维有同样的概率落在成型网上,能够在成型网上均匀分布,由于孔隙结构的均匀性将直接影响玻璃纤维棉毡的隔音隔热性能,而当同样纤维直径范围的玻璃纤维形成均匀的层状结构时,能形成均匀的孔隙结构,从而提高最终制备的玻璃纤维棉毡的隔音隔热性能。该方法简单易操作,且成本低,适合工业化生产。

  本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

  附图说明

  为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作优选的详细描述,其中:

  图1为本发明中集棉罩立体示意图;

  图2为本发明中集棉罩俯视示意图;

  图3为图1中A-A剖面示意图。

  附图标记:喷淋口Ⅰ1、喷淋口Ⅱ2、喷淋口Ⅲ3、风口4。

  具体实施方式

  以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

  实施例1至实施例3中所使用的集棉罩的示意图参见图1、图2和图3。

  实施例1

  制备高强度隔音隔热玻璃纤维棉毡

  玻璃纤维棉由喷棉口喷出后进入集棉罩,喷棉口与集棉罩内设置的喷淋口Ⅰ1在水平方向上相距10m,在该集棉罩内按2.8kg/m3的喷胶量完成喷胶后落于成型网带上,在20Pa下经滚压后于350℃下定型,制得高强度隔音隔热玻璃纤维棉毡,其中:

  玻璃纤维棉的直径95%正态分布在1.0-3.0μm,按按重量百分比计,由如下组分组成,SiO2:54wt%,Al2O3:7wt%,Na2O:12wt%,K2O:3wt%,CaO:3.5wt%,MgO:0.1wt%,ZnO:4.2wt%,BaO:5.02wt%,B2O3:11wt%,Fe2O3:0.18wt%;

  喷胶时胶液中的胶料为尿素改性酚醛树脂;

  所用集棉罩是由一个前抛面、一个后抛面和两个侧面围成的中空四面体,前抛面面对后抛面的对应面上沿玻璃纤维棉下落方向顺序设置有喷淋口Ⅰ1和喷淋口Ⅱ2,后抛面面对前抛面的对应面上1/2高度处设置有喷淋口Ⅲ3,喷淋口Ⅰ1和喷淋口Ⅲ3的连线与喷淋口Ⅱ2和喷淋口Ⅲ3的连线所构成的夹角度数为45°,喷淋口Ⅲ3的喷射方向与水平线的夹角为30°,喷淋口Ⅰ1通过水压加压后进行雾化喷胶,喷淋口Ⅱ2和喷淋口Ⅲ3通过风压加压后进行雾化喷胶,喷淋口Ⅰ1和喷淋口Ⅱ2的喷射方向均与喷淋口Ⅲ3的喷射方向相对,两个侧面的相对面上各设置有风口4,风口4与喷淋口Ⅲ3位于一个水平面上,且喷淋口Ⅲ3、喷淋口Ⅱ2和各风口4形成以各风口4为顶点的等腰三角形,喷淋口Ⅰ1、喷淋口Ⅱ2和喷淋口Ⅲ3均为带有15个喷嘴的排式喷淋口。

  上述制备的高强度隔音隔热玻璃纤维棉毡长度方向机械强度为5.4N/25mm,宽度方向机械强度为2.1N/25mm,厚度为19.3mm,密度为7kg/m3,声学性能满足1000Hz的传声损耗9.5dB,2000Hz的传声损耗为14.5dB,4000Hz的传声损耗大于20.5dB,导热系数0.030W/m·K。

  实施例2

  制备高强度隔音隔热玻璃纤维棉毡

  玻璃纤维棉由喷棉口喷出后进入集棉罩,喷棉口与集棉罩内设置的喷淋口Ⅰ1在水平方向上相距6m,在该集棉罩内按3.68kg/m3的喷胶量完成喷胶后落于成型网带上,在100Pa下经滚压后于200℃下定型,制得高强度隔音隔热玻璃纤维棉毡,其中:

  玻璃纤维棉的直径95%正态分布在1.0-3.0μm,按按重量百分比计,由如下组分组成,SiO2:55.8wt%,Al2O3:6.05wt%,Na2O:11wt%,K2O:2wt%,CaO:3wt%,MgO:0.05wt%,ZnO:4.5wt%,BaO:5.5wt%,B2O3:12wt%,Fe2O3:0.1wt%;

  喷胶时胶液中的胶料为水性环氧树脂;

  所用集棉罩为实施例1中的集棉罩。

  上述制备的高强度隔音隔热玻璃纤维棉毡长度方向机械强度为6.3N/25mm,宽度方向机械强度为2.5N/25mm,厚度为21.6mm,密度为9.2kg/m3,声学性能满足1000Hz的传声损耗10dB,2000Hz的传声损耗为15dB,4000Hz的传声损耗大于21.3dB,导热系数0.029W/m·K。

  实施例3

  制备高强度隔音隔热玻璃纤维棉毡

  玻璃纤维棉由喷棉口喷出后进入集棉罩,喷棉口与集棉罩内设置的喷淋口Ⅰ1在水平方向上相距5m,在该集棉罩内按4.4kg/m3的喷胶量完成喷胶后落于成型网带上,在300Pa下经滚压后于180℃下定型,制得高强度隔音隔热玻璃纤维棉毡,其中:

  玻璃纤维棉的直径95%正态分布在1.0-3.0μm,按按重量百分比计,由如下组分组成,SiO2:56wt%,Al2O3:5.2wt%,Na2O:12wt%,K2O:3.5wt%,CaO:2.5wt%,MgO:0.2wt%,ZnO:4.0wt%,BaO:4.55wt%,B2O3:12wt%,Fe2O3:0.05wt%;

  喷胶时胶液中的胶料为聚氨酯改性酚醛树脂;

  所用集棉罩为实施例1中的集棉罩。

  上述制备的高强度隔音隔热玻璃纤维棉毡长度方向机械强度为6.7N/25mm,宽度方向机械强度为3N/25mm,厚度为29mm,密度为11kg/m3,声学性能满足1000Hz的传声损耗10dB,2000Hz的传声损耗为15.3dB,4000Hz的传声损耗大于22.1dB,导热系数0.029W/m·K。

  本发明中,喷淋口Ⅲ3位于后抛物面1/3-2/3高度处任一位置、喷淋口Ⅰ1和喷淋口Ⅲ3的连线与喷淋口Ⅱ2和喷淋口Ⅲ3的连线所构成的夹角度数为30-55°范围内任一角度、喷淋口Ⅲ3的喷射方向与水平线的夹角为30-60°范围内任一角度,排式喷淋口上喷嘴的个数为2-15中任意整数,各因素相互组合后形成的集棉罩均能实现本发明中的作用。

  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,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

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