使用膨胀珍珠岩的低密度无机粉末绝缘体、其制造方法和用于其制造的模具的制造方法

使用膨胀珍珠岩的低密度无机粉末绝缘体、其制造方法和用于其制造的模具的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于制造使用膨胀珍珠岩且无粘合剂的具有低密度成型结构的低密度无机粉末绝缘体的方法，和用于其制造的模具机，且更特别地，涉及一种使用膨胀珍珠岩在合成二氧化硅间形成构架，以均匀分散具有不规则玻璃碎片的珍珠岩颗粒，以改善模塑强度，即使在低密度下，从而由于低密度使热导率(传导和对流阻碍)下降并使比表面积增加。进一步地，本发明涉及一种用于使用具有优异物理性能的经济的膨胀珍珠岩制造具有模塑结构的方法，通过使用具有多孔板和过滤器的模具机压缩成型复合片材料以去除由于低比重和大比表面积的复合片材料的使用在压缩过程中产生的来自模压产品的压力和空气，或通过压辊将所述复合片制造成压缩的复合片的方法和用于其制造的模塑机。
【专利说明】使用膨胀珍珠岩的低密度无机粉末绝缘体、其制造方法和 用于其制造的模具机

【技术领域】
[0001] 本发明示例性的实施方案涉及一种用于制造含膨胀珍珠岩且无粘合剂的低密度 成型结构的无机粉末绝缘体的方法，和用于其制造的模具机，且更特别地，涉及一种绝缘 体，所述绝缘体即使在低密度下也能提升模塑强度，并通过使用高速混合器制造膨胀珍珠 岩为具有不规则玻璃碎片形状的珍珠岩颗粒并均匀分散所述珍珠岩颗粒以形成合成二氧 化硅间的构架而降低热导率。进一步地，本发明示例性的实施方案涉及一种用于制造具有 低密度成型结构的无机粉末绝缘体的方法，所述方法使用具有优异物理性质的经济的膨胀 珍珠岩，通过使用具有多孔板和过滤器的模具机压缩成型复合片，所述过滤器是为了去除 压缩过程中产生的压力和空气，来自在使用所述膨胀珍珠岩使用压辊用于制造所述绝缘体 或制造具有成型结构的压缩的复合片的方法中的模压产品，和用于其制造的模具机。

【背景技术】
[0002] 多数的合成二氧化硅与纳米尺寸的颗粒结合已被制造成微小尺寸的颗粒且由于 所述纳米尺寸的颗粒形成大的比表面积。所述合成二氧化硅的内部通过压缩成型纳米尺寸 的颗粒具有大的比表面积，且因此所述合成二氧化硅具有低的热导率，因此制造具有良好 绝缘性能的绝缘体。
[0003] 如此制造的绝缘体单独使用或覆盖有玻璃纤维外壳等用于强度补强并通过多层 铝材料膜的外壳封闭用作真空绝缘体。
[0004] 由于其中形成的小孔，所述合成二氧化硅绝缘体的核具有大的比表面积，且因此 所述绝缘体具有低的热导率，使得可能提高所述绝缘体的绝缘性能。
[0005] 通常地，需要使用粘合剂以在使用合成二氧化硅颗粒制造所述绝缘体时具有可塑 性。即使使用少量的粘合剂，所述合成二氧化硅由于所述粘合剂在其中形成减少的比表面 积。特别地，具有其中形成的多个孔的颗粒，如合成二氧化硅，吸附相当大量的液相粘合剂 并因此可能难以均匀分散。
[0006] 由于所述现象和由于难以完全干燥包含在所述粘合剂中的水分，所述热导率增加 且所述绝缘性能可能相应地减少。
[0007] 为解决上述问题，使用无机纤维垫作为外壳的产品已商业化。然而，所述合成二氧 化硅本身可在800-900°C或更高的温度下使用，但所述无机纤维根据无机纤维的种类可能 具有限制的使用温度，由于额外的工艺，这是增加材料成本和增加绝缘体价格的一个因素。 通常的玻璃纤维具有约650°c的限制的使用温度和陶瓷纤维可在800-900°C或更高的温度 下使用，但需要使用对人体无影响的生物可降解的材料且因此是昂贵的。
[0008] 进一步地，所述绝缘体具有用多层铝材料膜外壳封闭的核，且具有经受真空处理 的内部，且因此用作热导率为0. 〇〇5W/mK或更少的具有绝缘物理性能的真空绝缘体的核。
[0009] 同时，所述真空绝缘体的核依赖长期的耐用性（使用寿命），这依赖于内部真空是 否被破坏。通过所述外壳的破坏和由内部水分、有机物等产生的气体的排放破坏真空度。真 空的破坏可通过吸气剂阻止，但可能被完全阻止。
[0010]在韩国专利公开出版号10-2011-0042019的"热绝缘体及其制备方法"中，提出了 使用碱土金属氢氧化物和碱金属氢氧化物以使不使用粘合剂并在高湿度下固化所述碱土 金属氢氧化物和所述碱金属氢氧化物并再次干燥它们的方法。然而，所述方法具有如下问 题：过程可能是复杂的，且高湿度固化时水分可能被吸收至所述绝缘体中，且因此难以完全 去除内部水分，即使再次干燥所述碱土金属氢氧化物和所述碱金属氢氧化物。
[0011]在韩国专利公开出版号10-2010-0083543的"用二氧化硅气凝胶和非织物玻璃纤 维棉絮形成的高温绝缘弹性毯子的制造方法及由所述方法制造的毯子"中，提出了通过产 生化学纤维、碳纤维、玻璃纤维等的非织物膜制造的绝缘体的堆叠方法，在所述非织物膜上 涂无机粘合剂，并吸收其上面的二氧化硅气凝胶，并用W形的针缝合所述绝缘体。然而，所 述方法使用非溶剂型有机粘合剂在一定程度上阻止所述有机粘合剂被吸收至所述二氧化 硅气凝胶中，但具有如下问题：过程可能是复杂的，可能增加制造成本，且在制造后与有机 粘合剂的粘附可能较弱以至产生灰尘。


【发明内容】

[0012] 技术问题
[0013]本发明的一个实施方案涉及提供制造能阻止内部比表面积减少的低密度无机粉 末绝缘体的方法，通过在制造合成二氧化硅绝缘体中使用膨胀珍珠岩在合成二氧化硅间形 成构架以通过纤维改善补强极限而不使用粘合剂。
[0014]本发明通过阻止内部比表面积下降并在低密度下具有可塑性而不使用粘合剂有 助于提供具有良好物理性能的经济绝缘体。
[0015]技术方案
[0016]根据本发明的一个实施方案，用于制造含膨胀珍珠岩的具有低密度成型结构的无 机粉末绝缘体的方法包括：
[0017]第一步骤，分散和磨碎含所述合成二氧化硅和所述膨胀二氧化硅的粉末以将微粒 的合成二氧化硅与玻璃破碎的膨胀珍珠岩混合，覆盖并分散在所述玻璃破碎的膨胀珍珠岩 的表面上；和
[0018]第二步骤，通过模具机压缩成型所述混合的粉末以制造核，以通过上板和下板上 形成的多个孔将在压缩过程中产生的内部压力释放到外部。
[0019] 由本发明制造的绝缘体可包含50-98wt%的合成二氧化硅和2-50wt%的膨胀珍 珠岩，且微粒状合成二氧化娃可以与玻璃破碎的膨胀珍珠岩混合，覆盖并分散在所述玻璃 破碎的膨胀珍珠岩的表面上的状态被压缩成型。
[0020] 根据所述制造根据本发明的低密度无机粉末绝缘体的方法，当混合所述合成二氧 化硅和所述膨胀珍珠岩时，所述膨胀珍珠岩可通过相当于或大于IOOOrpm的高速混合器被 破碎为300μm至1μm尺寸的颗粒，且所述合成二氧化硅可覆盖和分散在所述破碎膨胀珍 珠岩上，如此所述膨胀珍珠岩形成所述模压产品的构架。
[0021] 根据本发明的另一个实施方案，用于制造低密度无机粉末绝缘体的模具机包括：
[0022] 上板，配置为包括具有多个孔的上部多孔板、放置在所述上部多孔板上的上部过 滤器和放置在所述上部过滤器上的上压板；
[0023] 下板，配置为包括具有多个孔的下部多孔板、放置在所述下部多孔板下面的下部 过滤器和放置在所述下部过滤器下面的下压板；和
[0024] 侧板，配置为以形成所述上板和下板的侧壁。
[0025] 根据本发明的示例性实施方案，在制造所述绝缘体时，通过使用阻止在混合后形 成的结构被改变和所述膨胀珍珠岩的构架被严重破坏的所述模具机压缩成型所述绝缘体 是可能的。进一步地，使用所述用于从顶端和底端同时压缩所成型的核的方法以改善所述 成型核的上部和下部之间的密度偏差和不均匀的内部比表面积是可能的。
[0026] 进一步地，根据本发明的示例性实施方案，使用通常的模具机或提供用于制备绝 缘体的方法，所述方法使用所述压缩的颗粒，通过均匀分散具有不规则玻璃碎片形状的使 用膨胀珍珠岩的珍珠岩颗粒以在合成二氧化硅间形成所述构架，然后制造通过压辊压缩的 复合片，是可能的。
[0027] 有益效果
[0028] 根据用于制备低密度无机粉末绝缘体的方法和根据本发明示例性实施例的所述 模具机，通过使模塑强度优异和即使在低密度下阻止发生密度偏差以使内部比表面积均 匀，经济地制造具有低密度成型结构的具有优异绝缘性能的无机粉末绝缘体是可能的。

【专利附图】

【附图说明】
[0029] 图IA为根据本发明的一个示例性实施方案制备的绝缘体的剖面电子显微照片。
[0030] 图IB为图IA的部分放大照片。
[0031] 图IC为当样品混合成型时凝结部分的二氧化硅的剖面电子显微照片。
[0032] 图ID为当样品混合成型时凝结部分的珍珠岩的剖面电子显微照片。
[0033]图2为根据本发明的一个示例性实施方案的压模机的横截面视图。
[0034]图3为说明根据本发明的一个示例性实施方案在由所述压模机实施压缩成型时 产生的压力和空气排放流量的图。
[0035]图4为说明根据相关技术在由所述压模机实施压缩成型时产生的压力和空气排 放流量的图。
[0036] 图5为说明使用压棍的压缩流量的图。

【具体实施方式】
[0037] 为达到上述目的，根据本发明的一个示例性实施方案的具有成型结构的含膨胀珍 珠岩的低密度无机粉末绝缘体包括50-98wt%的合成二氧化娃和2-50wt%的膨胀珍珠岩。 具体地，用于制造低密度无机粉末绝缘体的方法包括第一步骤：通过IOOOrpm或更高的高 速混合器同时分散和磨碎包含50-98wt%的合成二氧化硅和2-50wt%的膨胀珍珠岩的粉 末以在具有玻璃碎片形状的膨胀珍珠岩颗粒表面上涂覆、分散和混合微粒状合成二氧化硅 颗粒；和第二步骤：通过模具机压缩成型所述混合的无机粉末制造核，在成型所述混合的 无机粉末时平稳去除内部压力。
[0038] 进一步地，通过压辊压缩第一步骤后混合的无机粉末以制造复合片。
[0039] 本发明的一个效果将在下面更详细地描述。
[0040] 具有其中形成的比表面积的模压产品的热导率低于不具有其中形成的比表面积 的模压产品的热导率。原因是在所述核内形成的比表面积阻碍对流效果以阻止热传递。进 一步地，传导是材料本身的性质且因此为常数值。为使传导影响最小化，最好减少形成内比 表面积的结构的面积和密度。
[0041] 使用合成二氧化硅的典型的绝缘体使用粘合剂以确保可塑性或过量的增强纤维。 可选地，通过同时使用所述粘合剂和所述增强纤维恰当地确定所述粘合剂和所述增强纤维 的用法。然而，在使用所述粘合剂的情况下，所述绝缘体内部形成的比表面积下降且因此绝 缘性能下降。因此，在增加增强纤维的使用以减少所述粘合剂的使用的情况下，增加了所述 填料的凝结现象、可分散性的下降、后模塑复原力等，且因此再次减少了所述模压产品的物 理性能，以使仅通过所述增强纤维不可解决上述问题。
[0042] 因此，本发明是为了制造低密度绝缘体，所述低密度绝缘体阻止了由于粘合剂内 比表面积的下降且克服了所述增强纤维的限制。
[0043] 在下文中，将描述第一步骤中所述合成二氧化硅和所述膨胀珍珠岩的混合。
[0044] 根据本发明示例性的实施方案，所述膨胀珍珠岩统称为由其中具有高温火焰和蒸 发水分（结晶水）天然矿物如珍珠岩、松脂岩、黑曜石、浮石等的表面玻璃化而膨胀的材料。 所述膨胀珍珠岩颗粒的形状根据预膨胀颗粒的尺寸和分散和取决于干燥的结晶水的量被 典型定义且所制造的膨胀珍珠岩具有在其颗粒内部形成的无数的单元格且因此具有较宽 的比表面积和具有低的比重，以使所述膨胀珍珠岩具有作为绝缘材料的合适的条件。
[0045] 含具有90%或更高纯度的二氧化硅的合成二氧化硅为具有优异绝缘物理性能的 无机物且统称为锻制二氧化硅、多孔二氧化硅、气凝胶、白炭黑等，其颗粒具有从几纳米至 数十微的尺寸且取决于所述过程中的加工方法可具有亲水性和疏水性。
[0046] 所述膨胀珍珠岩具有大的颗粒且所述合成二氧化硅具有小的颗粒，且因此在所述 膨胀珍珠岩颗粒和所述合成二氧化硅颗粒间出现了密度差。所述膨胀珍珠岩和所述合成二 氧化硅在简单混合时分散不均匀，而由于颗粒的尺寸和密度显示凝结现象或层分离现象。
[0047] 本发明不是不同颗粒的简单混合。原因是上述所述凝结现象、层分离现象或如上 述类似的现象发生在简单混合时。根据本发明示例性的实施方案，所述膨胀珍珠岩通过高 速混合器被研磨成适当尺寸的细粉并被分散在所述合成二氧化硅间以具有在所述合成二 氧化硅间充当构架的结构。更详细地描述，所述合成二氧化硅在大气中具有高的水分吸湿 性或由于颗粒间的静电引力具有数十微尺寸的凝结的形状，但所述颗粒可被强作用力或来 自外界的压力立即分离。在被研磨成l-30〇ym细粉的珍珠岩颗粒表面上所述合成二氧化 硅颗粒的涂覆和分散通过高速混合器的高转速和力将所述合成二氧化硅立即分离为原始 大小且分散了所述分离的合成二氧化硅和将所述细微的颗粒涂覆在所述膨胀珍珠岩颗粒 表面以被粘附在其上消除了所述合成二氧化硅颗粒和所述珍珠岩颗粒的相分离，从而形成 所述膨胀珍珠岩的结构，其中玻璃被破碎至1-300μm的尺寸，和所述合成二氧化娃的结 构。
[0048] 图1为根据本发明的一个示例性实施方案的绝缘体的剖面电子显微照片。这里， 图IA为根据本发明的一个示例性实施方案的方法使用所述合成二氧化硅和所述膨胀珍珠 岩制造的绝缘体的横截面的电子显微照片。当放大部分所述绝缘体时，可从图IB中看到一 片膨胀珍珠岩形成所述构架。所述合成二氧化硅颗粒均匀分散在所述珍珠岩颗粒的表面上 且因此可以相间的边界模糊的形式制备具有优异模塑强度同时保持绝缘性能的绝缘体。通 常地，在简单混合所述合成二氧化硅和所述膨胀珍珠岩时，在所述合成二氧化硅和所述膨 胀珍珠岩相互凝结的状态下发生相分离。当使用所述合成二氧化硅和所述膨胀珍珠岩制备 所述绝缘体并确定其横截面时，所述合成二氧化硅凝结如图IC中所示且所述膨胀珍珠岩 成为碎片并因此被分散，相互凝结如图ID中所示。在这种情况下，合成二氧化硅的凝结组 具有弱的结合强度并因此可被轻易地破坏，且所述珍珠岩的凝结组经受对流和传导现象以 具有尚的热导率。
[0049] 在图IA的照片中，具有如棉花填料的形式是所述合成二氧化硅，且具有尖锐形式 的颗粒为珍珠岩颗粒。当以小于IOOOrpm的速度简单混合所述合成二氧化娃和所述珍珠岩 时，所述合成二氧化硅和所述珍珠岩不以凝结的形式分散且因此形成如图IC的像所述合 成二氧化硅和图ID的所述珍珠岩的相分离，以使所述合成二氧化硅和所述珍珠岩分别地 凝结。然而，图IA说明通过根据本发明的示例性实施方案的混合方法，二氧化硅颗粒均匀 分散在所述膨胀珍珠岩的表面上的形式，但图IC说明只有合成二氧化硅或图ID说明只有 膨胀珍珠岩，并因此，图IA的形式明显不同于图IC和ID的形式。当放大部分图IA时，可 从图IB中看出，所述膨胀珍珠岩块使所述构架成形。
[0050] 因此，在根据本发明的示例性实施方案的成型结构中，玻璃被碎片化的所述珍珠 岩在所述合成二氧化硅组间形成构架，以使根据本发明的示例性实施方案的成型结构具有 比仅由具有流动性的合成二氧化硅颗粒配置的成型结构更优异的模塑强度，以克服所述低 密度模压产品的制造限制，从而制造所述低密度模压产品。
[0051] 所述合成二氧化硅用于降低热导率，由于使用颗粒尺寸为从数个纳米至数十个微 的合成二氧化娃、锻制二氧化娃、多孔二氧化娃、气凝胶、白炭黑等，当所述合成二氧化娃的 含量相对于总重量为50_98wt%和等于或小于50wt%时，绝缘性能非常低，且当所述合成 二氧化硅的含量等于或大于98wt%时，所述绝缘物理性能可能为优异的但所述模塑强度可 能下降。
[0052] 通过干燥珍珠岩矿石然后使其膨胀制备所述膨胀珍珠岩，其中所述珍珠岩矿石为 选自珍珠岩、松脂岩、黑曜石和浮石中的至少一种。当所述膨胀珍珠岩相对于总重量的含 量等于或小于2wt%时，所述模塑强度可能下降，且当所述膨胀珍珠岩的含量等于或大于 50wt%时，所述绝缘物理性能可能非常地下降。
[0053] 所述混合器的种类、形式和结构不受限制，但可使用具有高转速和力的混合器，其 可将球形的或多元体的珍珠岩在混合时粉碎以形成具有碎片化形状的颗粒并使所述合成 的二氧化硅颗粒彼此分离并在微粒状颗粒被碎片化的珍珠岩表面上涂覆、分散和混合所述 合成二氧化硅颗粒。
[0054] 为实施更有效的混合，所述混合器装配有刀片，其中所述刀片可安装在顶部和底 部轴或左和右轴。进一步地，还可使用旨在用于使所述刀片和容器以与重力相对的方向旋 转的混合器。所述刀片可具有直的形状或十字形状且可使用圆形刀片或多个刀片。
[0055] 随着所述混合器的操作时间和转速的增加，所述混合器可为有效的，但所述混合 器的物理性能可能不从预定的时间增加。为提高生产率，用于缩短操作时间和增加转速的 方法可能是有效的。然而，当所述混合器小于IOOOrpm时，仅产生简单的分散且所述膨胀珍 珠岩颗粒不被破碎成碎片或存在超过300μm的颗粒，并因此，所述混合器的效果下降。
[0056] 当玻璃被破碎成碎片的珍珠岩颗粒的尺寸为1-300μπι时，所述珍珠岩颗粒很好 分散在所述模压产品中且可作为结构支撑，当所述珍珠岩颗粒的尺寸小于1μπι时，所述珍 珠岩颗粒可很好地分散但模塑强度下降，当所述珍珠岩颗粒的尺寸超300μm时，所述模塑 强度可能增加但分散性可能下降且热导率可能变坏。可通过控制所述混合器的操作时间或 转速有条件地选择玻璃被破碎成碎片的珍珠岩颗粒的尺寸且所述珍珠岩颗粒的尺寸可为 标准筛或可使用粒度分析仪测量。
[0057] 作为增强纤维，可使用玻璃纤维、矿物纤维、包括锆等的无机纤维和包括聚乙烯、 聚丙烯、聚酯、尼龙等的有机纤维。
[0058] 所述绝缘体需要取决于使用条件和环境的疏水（防水处理）性能。当所述绝缘体 吸收水分时，所述绝缘体具有突然退化的热导率并因此具有下降的绝缘性能。原因是水的 热导率高达约0. 6W/Mk且由于内部水分所述对流等现象增加。（下文中，疏水性（防水处 理）表示为疏水性）。
[0059] 所述合成二氧化硅绝缘体的疏水处理方法在所述合成二氧化硅颗粒上实施疏水 处理以制造模压产品或用疏水处理剂混合颗粒并成型所述混合物以制造模压产品。进一步 地，所述疏水处理的合成二氧化硅和亲水的合成二氧化硅（一般的）被一起使用并压缩，并 因此所述疏水处理的合成二氧化硅保护所述亲水的合成二氧化硅以确保疏水性能。
[0060] 作为疏水处理方法，可使用上述的所有方法。由于本发明的一个目的是增强强度 并阻止由于使用粘合剂的比表面积的下降，更优选使用简单混合的所述合成二氧化硅和通 常的合成二氧化硅。在这种情况下，为什么本发明不使用所述粘合剂的原因是为了最大的 增加所述合成二氧化硅的比表面积。在这种情况下，仅使用疏水处理的合成二氧化硅或当 所述疏水处理剂与成型时疏水处理的合成二氧化硅混合时，所述比表面积下降。特别地，所 述疏水处理剂被混合的情况显示了与所述粘合剂被混合的情况相似的现象。
[0061] 下文中，将描述第二步骤中使用的模具机。
[0062] 图2为根据本发明的示例性实施方案的模具机的示意图。如图2中所表明的，根 据本发明的示例性实施方案的所述模具机包括上板、下板和侧壁版。
[0063] 所述上板10包括拥有多个孔的上部多孔板11、放置在其上面的上部过滤器12和 放置在所述上部过滤器12上面的上部压板13,对应于上板10的下板20包括下部多孔板 21、放置在其下面的下部过滤器22和放置在下部过滤器22下面的下部压板23。
[0064] 在该配置中，所述上部过滤器12和所述下部过滤器22具有足以阻止所述合成二 氧化硅和所述珍珠岩颗粒被排出的孔。
[0065]图4为根据相关技术的压模机的示意操作图。根据相关技术的压模机被配置包括 上板和不具有实施压缩成型的孔的下板。在使用现有压模机压缩成型时，当通过压力压缩 粉末时，包括在其中的空气被不平稳地排出，且因此所述粉末和空气被压缩在一起。因此， 内部压力高于大气压力并因此所述膨胀珍珠岩用作结构支撑的效果恶化。因此，空气通过 所述上板和所述侧壁间的间隙被排出。在这种情况下，由于产生的空气的流量引起的颗粒 的尺寸或比重的不同可能产生分散偏差。
[0066] 图3为根据本发明的示例性实施方案的模具机的示意图。如在图3中所表明的， 当通过根据本发明的一个示例性实施方案的所述模具机实施压缩成型时，预压大气压力Pl 开始与粉末中的气压P2的压力相同且随着所述压缩进行，所述内部气压P2大于P1。在这 种情况下，由于模具机的内部和外部可能不完全封闭，内部气压P2需要被排放至模具机的 外部以与大气压力Pl形成相平衡。在图3中，箭头表示空气流。
[0067]也就是说，在通常的模具机中，在加压的上板和侧壁之间存在间隙且因此如图4B 中所示，空气通过所述间隙被排放。由于模压产品的尺寸（板的面积）和压缩状态的功率 增加，空气不容易排放，且因此内部气压P2高于大气压力Pl且产生局部高压力的地方，使 所述比表面积（内部孔）非均匀地形成且膨胀珍珠岩形成所述结构支撑的效果下降。
[0068]在根据本发明的示例性实施方案的模具机中，由于所述上部多孔板11和下部多 孔板21拥有多个孔，如图3B中表明的，空气容易被排放且因此所述内部气压P2和所述大 气压力Pl几乎一直被保持且所述比表面积均匀形成，以使所述膨胀珍珠岩可得到形成结 构支撑的效果。
[0069]当使用所述疏水处理的合成二氧化硅和所述一般的合成二氧化硅以给予疏水性 时，效果更为有效。原因是所述疏水处理的合成二氧化硅具有低于一般的合成二氧化硅的 表面张力并因此提升了流动性。这里，所述流动性代表当容易地对外部压力做出反应时的 移动。
[0070] 在图4的现有成型方法的情况下，当空气通过所述上板和所述侧壁间的间隙排出 时所述内部压力增加然后受到影响，因而导致所述分散偏差。然而，在根据本发明的示例性 实施方案的模具机中，如图3中所表明的，所述内部空气被容易地向上和向下排放，且因此 可阻止所述内部不均匀性且可抑制内部空气流现象。
[0071] 作为在所述模具机的上板10和下板20中使用的过滤器12和22,可使用可有效移 除内部空气的有机基纤维、无机基纤维、有机基泡沫、无机基泡沫或金属过滤器。
[0072]进一步地，当使用用于同时垂直地压缩上板10和下板20的方法的模具机被使用 时，可更加提升所述效果。通常压缩成型采用上板10下降然后被压缩的形式。在这种情况 下，与开始压缩的粉末的上部和下部的压缩状态比较，所述粉末的上部具有高于粉末下部 的压缩态。随着成型绝缘体厚度的增加，差别增加。当如此制造的绝缘体的上部和下部密 度发生偏差时，强度和热导率为非均匀的。为改进上述问题，可使用用于同时压缩上板10 和下板20的方法，以改善所成型的绝缘体的上部和下部间的密度偏差和内部比表面积的 不均匀性。
[0073]本发明制备的绝缘体可用作绝缘体且也可被额外地应用。
[0074] 首先，所述绝缘体可用作真空绝缘体的核且可被额外地用作具有铝膜和有机材料 为多层结构的外壳。根据本发明的示例性实施方案，形成膜的有机材料不受限制，因此可使 用聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、尼龙、乙烯乙烯醇聚合物（EVOH)。所 述外壳可通过沉积方法或层压方法制备。
[0075]在这种情况下，为增强所述外壳的强度，可进一步提供无机材料或有机材料的纤 维。
[0076] 所述外壳的膜可优选具有IO-IOOOym的厚度。不特别限制用于在所述有机材 料膜上沉积或层积铝膜的方法。作为一个例子，所述有机材料膜和所述铝膜被堆放且在 50-300°C和l-30kgf/cm2下加热和加压并因此被沉积或层积。
[0077]当所述外壳的膜厚等于或小于10μm时，所述外壳的膜由于外部冲击或刮擦而受 损并因此所述真空很可能被破坏，且当所述外壳的膜厚等于或大于IOOOym时，难以实施 例如在制造所述真空绝缘体后折叠所述真空绝缘体的操作或可能发生通过所述外壳损失 热传递。
[0078]当制造的上外壳或下外壳被相互平行放置时，在第二步骤中制备的无机粉末的模 压产品被放置在所述上外壳和下外壳之间，然后通过使用热熔板在50-300°C的温度下和 l-30kgf/cm2的压力下对所述上外壳和所述下外壳的三个表面加热和加压，以插入热熔袋 的形式制造所述模压产品。
[0079] 接下来，将所述上外壳和下外壳的打开的一个面的上部和下部放入真空室内移除 空气，从而形成真空。当真空度升至预定的值或更高时，热熔融剩余的打开的一个面的以完 成所述真空绝缘体。
[0080] 根据目标热导率所述真空度是不同的，当所述真空度高时，对流的效果被移除且 因此提高了热导率。在本发明中，考虑1托或更高的真空压力。
[0081] 作为使用外壳的方法，有用于将模压产品插入先前熔融的包膜中的方法和用于连 续供应上外壳和下外壳，在期间供应模压产品，然后将上外壳和下外壳的三个面熔合的方 法。
[0082] 另一个应用方法可用于超低温绝缘体。特别地，另一个应用方法可用于LNG船的 绝缘体。用作LNG船的类型主要分类为MarkIII型和No96型，来自GTTCo。
[0083]MarkIII型具有放置在上表面和下表面之间的胶合板且尿烷配置于其间的结构， No96型具有胶合板形成的长方体箱且膨胀珍珠岩、石棉、玻璃棉等填充其间的结构。所述 胶合板箱被配置具有额外拥有几个隔室的内部以阻止震动施加于上板和下板。
[0084]当根据本发明的示例性实施方案的绝缘体用作上述的LNG船时，所述模压产品可 单独使用或可与装饰材料共同使用以阻止损害。
[0085] 作为装饰材料，可多方面地使用上部沉积或层压有用于真空绝缘体的铝膜的装饰 材料、由无机纤维形成的装饰材料、由有机材料形成的装饰材料等。
[0086]当制造所述真空绝缘体时，可额外地使用内壳。在真空操作时，由于所述核产生的 灰尘，真空设施可被破坏。为阻止这一点，所述内壳用于使用可以非织物形式、织物形式等 作为过滤器的材料封闭所述核。作为内壳，使用以非织物形式或织物形式例如无机纤维、有 机纤维和纤维素纤维制备的片状形式或纸张形式。
[0087] 另一个应用方法可用于用作支持材料例如高温和低温流体流过的管和加热器的 绝缘体。所述绝缘体可单独使用，但可被预先加工以满足一个厚度或通过使用上述装饰材 料以提升现场施工能力的管的形式，或可封闭使用以满足现场的形式。
[0088] 在根据本发明的示例性实施方案配置的两步的方法中，可能应用压缩的复合片， 其中使用所述膨胀珍珠岩的具有不规则玻璃碎片形状的所述珍珠岩颗粒均匀分散在所述 合成二氧化硅间形成构架。也就是说，在第一步中，由于通过在高速下分散所述合成二氧化 硅和所述膨胀珍珠岩形成的所述膨胀珍珠岩的构架不固定，所述膨胀珍珠岩和所述合成二 氧化硅的构架形成的结构由于外部压力或活动可能被损坏。为阻止这一点，制造成所述压 缩的复合片（下文称作压缩的复合片）。
[0089] 在制造所述压缩的复合片时需要考虑的重要事件是最小化所述压缩表面以抑制 由于压缩产生的空气流。
[0090]因此，这可通过如图5中所示的压辊解决所述问题，且可以压缩的小颗粒形式制 造。由于所述辊的接触面积小，不像一般的压模机，通过作用压力抑制所述空气流并因此不 发生所述结构的损坏。
[0091] 如此制造的压缩复合片具有下面两个效果。
[0092] 第一，不使用在本发明中提出的两阶段压模机，但可使用一般的压模机。原因是具 有所述构架的压缩的复合片被制造，并因此在压缩成型中压缩比例下降，且在压缩时产生 的空气流下降，且因此内部压力下降。进一步地，原因是所述颗粒预先形成所述结构，并因 此所述强度增加且所述结构和所述构架几乎不损坏。
[0093] 第二，省去了由所述两阶段压模机实施的过程，且可制造所述绝缘体。然而，所述 绝缘体几乎不单独使用且因此需要使用所述装饰材料。当具有所述构架的所述压缩的复合 片被放入所述装饰材料中且被封闭时，所述绝缘体可以具有所需的形式和强度被制造。特 别地，当制造所述压缩的复合片时，可重复实施所述压辊或可增加压缩比以调节所述压缩 的复合片的密度。
[0094] 当用作所述真空绝缘体的核时，根据本发明的示例性实施方案的压缩的复合片可 被更便利地应用。因为上面提出的所述真空绝缘体的核被制造为固体模压产品，在制造所 述真空绝缘体后或在制造所述真空绝缘体时，所述核主要被制造成板式。然而，当所述核用 作所述压缩的复合片的形式时，可在真空前或真空后以所需的形式制备所述核，并因此可 将所述核应用至更多种类的产品。
[0095] 下文中，将参考实施例详细地描述这一点。
[0096] 根据本发明，为确保所述绝缘体的特性，通过测量挠曲强度和热导率比较物理性 能。
[0097] 基于KSF4714测量所述挠曲强度且选择并测量三个所述绝缘体试样然后得到并 显示它们的平均值。
[0098] 所述热导率基于ASTMC518平板热传递标准且试样被制造成具有 300X300XIOmm(长度X宽度X高度）大小的真空绝缘体并进行测量。
[0099] 实施例1制造本发明的无机粉末绝缘体
[0100] 将101. 4g锻制二氧化硅和50. 9g膨胀珍珠岩混合然后将它们放置在安装有刀片 的混合器中。在2000rpm下操作所述混合器60秒，用配置有包括具有孔的所述上板和所述 下板的压模机成型所述混合粉末以具有300X300XIOmm(0. 9L体积）大小，从而制造具有 密度为170kg/m3的所述绝缘体。
[0101] 实施例2制造本发明的无机粉末绝缘体
[0102] 将96. 4g锻制二氧化硅和45. 9g膨胀珍珠岩混合然后将它们放置在安装有刀片的 混合器中。用小的混合器将IOg作为增强纤维的玻璃纤维预先海绵化，然后将其加入包含 所述粉末的所述混合器中。在2000rpm下操作所述混合器60秒，用配置有包括具有孔的所 述上板和所述下板的压模机成型所述混合粉末以具有300X300XIOmm(0. 9L体积）大小， 从而制造具有密度为170kg/m3的所述绝缘体。
[0103] 实施例3制造本发明的无机粉末绝缘体
[0104] 制备如实施例2混合的所述粉末。在这种情况下，具有42kg/m3密度（堆积密度） 的所述粉末通过所述压辊以被制造成具有密度为155kg/m3(堆积密度）的构架的所述压缩 的复合片。用配置有具有孔的所述上板和所述下板的压模机成型所述压缩的复合片以具有 300X300X10mm(0. 9L体积）大小，以制造密度为170kg/m3的绝缘体。
[0105] 实施例4制造本发明的无机粉末绝缘体
[0106] 制备如实施例2混合的所述粉末。在这种情况下，具有42kg/m3密度（堆积密度） 的所述粉末通过所述压辊以被制造成具有密度为155kg/m3(堆积密度）的构架的所述压缩 的复合片。用配置有不具有孔的所述上板和所述下板的压模机成型所制造的压缩的复合片 以具有300X300X 10mm(0. 9L体积）大小，以制造密度为170kg/m3的绝缘体。
[0107] 实施例5制造本发明的无机粉末绝缘体
[0108] 如同实施例1，通过使用76. 5g锻制二氧化硅、36. 5g膨胀珍珠岩和8. 5g玻璃纤维 作为增强纤维，所述压缩的复合片被成型以具有300X300XIOmm(0. 9L体积）大小，以制造 密度为135kg/m3的绝缘体。
[0109] 实施例6制备本发明的无机粉末绝缘体
[0110] 如同实施例1，通过使用56. 7g锻制二氧化硅、27g膨胀珍珠岩和6. 3g玻璃纤维作 为增强纤维，所述压缩的复合片被成型以具有300X300XIOmm(0. 9L体积）大小，以制造密 度为lOOkg/m3的绝缘体。
[0111] 实施例7-9制备本发明的无机粉末绝缘体
[0112] 将382.Sg锻制二氧化硅和182. 2g膨胀珍珠岩混合然后将它们放置在安装有刀 片的混合器中。用小的混合器将42. 5g作为增强纤维的玻璃纤维预先海绵化，然后将其 加入包含所述粉末的所述混合器中。在2000rpm下操作所述混合器60秒，用配置有具 有孔的所述上板和所述下板的压模机从顶部和从底部压缩所述混合粉末以制造大小为 300X300X10mm(4. 5L体积）和密度为135kg/m3的绝缘体。在70°C下热气式干燥24h和 140°C下热气式干燥24h的所述绝缘体基于所述模具机的上板压缩方向从顶部被剪IOmm厚 度，并因此制造三片绝缘体的上板（实施例7)、中板（实施例8)和下板（实施例9)。
[0113] 实施例10-12制造本发明的无机粉末绝缘体
[0114] 将382.Sg锻制二氧化硅和182. 2g膨胀珍珠岩混合然后将它们放置在安装有刀片 的混合器中。用小的混合器将42. 5g作为增强纤维的玻璃纤维预先海绵化，然后将其加入 包含所述粉末的所述混合器中。在2000rpm下操作所述混合器60秒，用配置有具有孔的所 述上板和所述下板的压模机压缩所述混合粉末以制造大小为300X300XIOmm(4. 5L体积） 和密度为135kg/m3的绝缘体。在70°C下热气式干燥24h和140°C下热气式干燥24h的所 述绝缘体基于所述模具机的上板压缩方向从顶部被剪IOmm厚度，并因此制造板模压产品 的上（实施例10)、中板（实施例11)和下板（实施例12)。
[0115] 对比实施例1用应用粘合剂的无机粉末制造绝缘体
[0116] 将96. 4g锻制二氧化硅和45. 9g膨胀珍珠岩混合然后将它们放置在安装有刀片的 混合器中。用小的混合器将IOg作为增强纤维的玻璃纤维预先海绵化，然后将其加入包含 所述粉末的所述混合器中。将IOg作为粘合剂的液相PVAC放入所述混合器中，在300rpm 下操作所述混合器60秒，然后将所述混合粉末成型至具有300X300XIOmm(0.9L体积）的 大小，从而制造密度为171kg/m3的绝缘体。
[0117] 对比实施例2通过低速混合制造绝缘体
[0118] 将96. 4g锻制二氧化硅和45. 9g膨胀珍珠岩混合然后将它们放置在安装有刀片的 混合器中。用小的混合器将IOg作为增强纤维的玻璃纤维预先海绵化，然后将其加入包含 所述粉末的所述混合器中。在900rpm下操作所述混合器60秒，然后用配置有具有孔的上 板和下板的压模机将所述混合粉末成型至具有300X300XIOmm(0. 9L体积）的大小，从而 制备密度为170kg/m3的绝缘体。
[0119] 对比实施例3用一般的压模机制备绝缘体
[0120] 将96. 4g锻制二氧化硅和45. 9g膨胀珍珠岩混合然后将它们放置在安装有刀片的 混合器中。用小的混合器将IOg作为增强纤维的玻璃纤维预先海绵化，然后将其加入包含 所述粉末的所述混合器中。在2000rpm下操作所述混合器60秒，然后将所述混合的粉末成 型至具有300X300XIOmm(0. 9L体积）的大小，从而制造密度为170kg/m3的绝缘体。
[0121] 试验性实施例1对比各密度取决于成型方法的物理性能
[0122] 表 1
[0123] 表1取决于模压产品的密度和成型方法的绝缘体的物理性能的比较
[0124]

【权利要求】
1. 用于制造含有膨胀珍珠岩的低密度无机粉末绝缘体的方法，包括： 第一步骤，破碎膨胀珍珠岩并在所述膨胀珍珠岩的碎片中分散微粒状合成二氧化硅制 备无机粉末；和 第二步骤，通过压缩成型所述无机粉末以均匀排放无机粉末中的空气来制造所述绝缘 体。
2. 根据权利要求1所述方法，其中所述无机粉末被配置以包括相对于总重量 50_98wt%的合成二氧化娃和2_50wt%的膨胀珍珠岩。
3. 根据权利要求1所述方法，其中所述第一步骤同时通过混合器实施。
4. 根据权利要求1所述方法，其中速度等于或大于lOOOrpm。
5. 根据权利要求1所述方法，进一步包括： 用外壳覆盖所述绝缘体；和 在真空形成至恒定真空度后热熔融所述外壳的剩余的一侧。
6. 根据权利要求1所述方法，其中所述绝缘体被配置以进一步包括装饰材料。
7. 根据权利要求5所述方法，其中通过在不止一个板层上沉积或层积铝和有机材料膜 以配置所述外壳。
8. 根据权利要求6所述方法，其中所述装饰材料选自沉积有铝和有机材料膜的装饰材 料、层积有铝和有机材料膜的装饰材料、由无机纤维形成的装饰材料或由有机材料形成的 装饰材料中的任一种。
9. 根据权利要求1-8任一项所述方法，其中所述绝缘体用作用于流体输送的绝缘体、 用于流体设备的管道绝缘体或用于加热器的支持元件。
10. 用于制造含有膨胀珍珠岩的低密度无机粉末绝缘体的模具机，包括： 上板，配置有包括拥有多个孔的上部多孔板、放置在所述上部多孔板之上的上部过滤 器和放置在所述上部过滤器之上的上部压板； 下板，包括拥有多个孔的下部多孔板、放置在所述下部多孔板之下的下部过滤器和放 置在所述下部过滤器之下的下部压板；和 当压缩低密度无机粉末时，配置有与所述上板和所述下板的侧面相邻连接的侧板。
11. 根据权利要求10所述的模具机，其中所述上部过滤器和所述下部过滤器由有机基 纤维、无机基纤维、有机基泡沫和无机基泡沫中的任一种制成。
12. 根据权利要求10所述的模具机，其中所述上板和所述下板被从顶端和从底端同时 压缩。
13. 用于制造含有膨胀珍珠岩的低密度无机粉末的方法，包括： 第一步骤，通过破碎膨胀珍珠岩并在所述膨胀珍珠岩的碎片中分散微粒状合成二氧化 娃制造无机粉末；和 第二步骤，通过压辊压缩所述无机粉末制造由压缩的复合片形成的绝缘体。
14. 根据权利要求13所述方法，其中所述无机粉末被配置以包括相对于总重量 50_98wt%的合成二氧化娃和2_50wt%的膨胀珍珠岩。
15. 根据权利要求13所述方法，其中所述第一步骤同时通过混合器实施。
16. 根据权利要求13所述方法，其中速度等于或大于lOOOrpm。
17. 根据权利要求13所述方法，进一步包括： 用外壳覆盖所述绝缘体；和 在真空形成至恒定真空度后热熔融所述外壳的剩余的一侧。
18. 根据权利要求13所述方法，其中所述绝缘体被配置以进一步包括装饰材料。
19. 根据权利要求17所述方法，其中通过在不止一个板层上沉积或层积铝和有机材料 膜以配置所述外壳。
20. 根据权利要求18所述方法，其中所述装饰材料选自沉积有铝和有机材料膜的装饰 材料、层积有铝和有机材料膜的装饰材料、由无机纤维形成的装饰材料和由有机材料形成 的装饰材料中的任一种。
21. 根据权利要求13-20任一项所述方法，其中所述绝缘体用作用于流体输送的绝缘 体、用于流体设备的管道绝缘体或用于加热器的支持元件。
【文档编号】B28B3/02GK104520250SQ201380041440
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年8月7日 优先权日:2012年8月7日
【发明者】白范圭, 南大祐 申请人:（株）庆东One