本发明涉及保温材料技术领域，特别涉及一种无机纤维毡及其制备方法。
背景技术：
保温材料是日常生活和工业生产中较为常用的一类材料，家用电器如燃气壁挂炉、电热烤香和蓄热式电暖器等设备都需要用到保温材料。随着国家对环境治理力度的加大，无机保温材料以其受热时无烟无味的优点，越来越受到市场的青睐。过去，通常采用无机板类产品作为保温材料，但无机板属于硬质板材，在家电使用中存在密封性差、脆性大等问题，密封性差会导致散热严重，脆性大则导致安装过程中容易破碎，降低施工效率。
为解决上述问题，目前通常采用柔性纤维毡作为保温材料，其中，陶瓷纤维毡作为一种无机柔性保温材料在家用电器领域得到了广泛应用。但是，陶瓷纤维毡在安装过程中存在自蓬松现象，造成安装困难，在安装使用过程中表面纤维易脱落，对环境和人体造成危害，且回弹性较差。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无机纤维毡及其制备方法。本发明制得的无机纤维毡能够较好的缓解自蓬松问题，且具有较好的回弹性。
本发明提供了一种无机纤维毡的制备方法，包括：
向陶瓷纤维毡的上下表面喷淋无机结合剂与水的混合液，定厚并干燥，得到无机纤维毡；
所述无机结合剂为硅溶胶或水玻璃。
优选的，所述硅溶胶中sio2的含量为29％～31％。
优选的，所述水玻璃为钠水玻璃。
优选的，所述钠水玻璃的模数为2.2～3.6。
优选的，所述无机结合剂与水的质量比为1∶(0.5～9)。
优选的，所述喷淋的喷淋强度为2～4l/(min·m2)。
优选的，所述干燥的温度为100～150℃，时间为3～10h。
优选的，所述陶瓷纤维毡的厚度为15～50mm，通过定厚将所述陶瓷纤维毡的厚度压制在10～40mm。
优选的，所述陶瓷纤维毡为普通型陶瓷纤维毡、标准型陶瓷纤维毡、高纯型陶瓷纤维毡、高铝型陶瓷纤维毡或含锆型陶瓷纤维毡。
本发明还提供了一种上述技术方案中所述的制备方法制得的无机纤维毡。
本发明提供了一种无机纤维毡的制备方法，包括：向陶瓷纤维毡的上下表面喷淋无机结合剂与水的混合液，定厚并干燥，得到无机纤维毡；所述无机结合剂为硅溶胶或水玻璃。本发明以柔性陶瓷纤维毡为基材，向其表面喷淋无机结合剂稀释液，并进行定厚和干燥，克服了毡体自蓬松和纤维飘散的问题，使其表面强度得到提高；同时，还不会破坏纤维毡内部的纤维交织情况，保持较好的回弹性。
具体实施方式
本发明提供了一种无机纤维毡的制备方法，包括：
向陶瓷纤维毡的上下表面喷淋无机结合剂与水的混合液，定厚并干燥，得到无机纤维毡；
所述无机结合剂为硅溶胶或水玻璃。
本发明以柔性陶瓷纤维毡为基材，向其表面喷淋无机结合剂稀释液，并进行定厚和干燥，克服了毡体自蓬松和纤维飘散的问题，使其表面强度得到提高；同时，还不会破坏纤维毡内部的纤维交织情况，保持较好的回弹性。
本发明中，所述陶瓷纤维毡优选为普通型陶瓷纤维毡、标准型陶瓷纤维毡、高纯型陶瓷纤维毡、高铝型陶瓷纤维毡或含锆型陶瓷纤维毡。上述各种陶瓷纤维毡的成分参见表1。本发明对上述各种陶瓷纤维毡的来源没有特殊限制，为一般市售品即可。
表1各种陶瓷纤维毡的化学成分
本发明中，所述无机结合剂为硅溶胶或水玻璃。其中，所述硅溶胶优选为sio2的含量为29％～31％的硅溶胶。所述硅溶胶的ph值优选为6～10。所述水玻璃优选为钠水玻璃，即na2o·nh2o。所述钠水玻璃的模数n优选为2.2～3.6。
本发明中，所述无机结合剂与水的质量比优选为1∶(0.5～9)；无机结合剂与水的质量比若低于1∶9，则无法很好的克服自蓬松问题，纤维毡仍然存在明显的自蓬松性，若比例高于1∶0.5，则会降低纤维毡的回弹性，在上述比例范围内，既能缓解自蓬松问题，也能改善回弹性。在本发明的一些实施例中，无机结合剂与水的质量比为1∶0.5、1∶5或1∶9。
本发明中，在喷淋时，优选控制喷淋强度为2～4l/(min·m2)，在上述喷淋强度下，能够使喷淋液较好的渗透进纤维毡，且不会破坏纤维毡表面、导致纤维不平，也不会破坏纤维毡内部的交织情况，保持较好的回弹性。在本发明的一些实施例中，所述喷淋强度为2l/(min·m2)、3l/(min·m2)或4l/(min·m2)。
本发明中，在喷淋时，将陶瓷纤维毡放卷至辊棒输送带上，输送带的传送速度优选为2～6m/min。在距离辊棒输送带初始端0.5m处的上、下部位各设置3～4个平行高压喷头；所述高压喷头距离输送带表面的距离优选为15～30cm，更优选为20cm。当纤维毡输送至高压喷头处时，开启高压喷头，向纤维毡上下表面喷淋上述无机结合剂与水的混合液。
本发明中，在喷淋后，进行定厚。本发明中，所述定厚可通过压辊压制实现。本发明中，所述压制的压力优选为10～30kn。本发明中，定厚前，纤维毡厚度优选为15～50mm，通过定厚将陶瓷纤维毡的厚度优选控制在10～40mm。更优选的，通过定厚将陶瓷纤维毡的厚度降低5～10mm。
本发明中，在定厚后，进行干燥。本发明中，所述干燥的温度优选为100～150℃；在本发明的一些实施例中，所述干燥的温度为100℃、120℃或150℃。所述干燥的时间优选为3～10h；在本发明的一些实施例中，所述干燥的时间为3h、7h或10h。本发明中，所述干燥优选为热风干燥。在所述干燥后，得到无机纤维毡。
本发明的制备过程中，通过选用特定无机结合剂、控制无机结合剂与水的比例、喷淋强度、定厚程度和烘干温度，解决了纤维毡自蓬松及纤维飘散问题，同时，上述处理不会破坏纤维毡内部的纤维交织情况，且伴随特定结合剂的渗入，使纤维毡具有较好的回弹性，且使所得产品表面无落尘；另外，本发明的制备方法简单易行，能够实现无机纤维毡的连续化生产。
本发明还提供了一种上述技术方案中所述的制备方法制得的无机纤维毡。所述无机纤维毡中，陶瓷纤维与无机结合剂的质量比优选为(80～95)∶(5～20)。
试验结果表明，本发明制得的无机纤维毡的回弹性在90％以上，震动质量损失率在0.5％以下，存放30天后厚度变化率在1.0％以下。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。以下实施例中，各物料多为市售商品，其中硅溶胶的sio2的含量为29％～31％，ph为6～10；水玻璃为钠水玻璃na2o·nh2o，模数为2.2～3.6。
实施例1
将50mm厚成卷的普通型陶瓷纤维毯(购自山东鲁阳节能材料股份有限公司)放卷至辊棒输送带上，传送速度为2m/min，在距离辊棒输送带初始端0.5m处的上、下部位各设置3个平行高压喷头，高压喷头距棍棒输送带表面20cm；当纤维毯输送至高压喷头处时，开启高压喷头，将硅溶胶与水按质量比1∶0.5稀释后喷淋在纤维毯的上下表面，喷淋强度为4l/(min·m2)；完成喷淋后的陶瓷纤维毯，经压辊压制整平并定厚至40mm，压力为30kn；然后随输送带输送至干燥炉中，通过热风干燥烘干，烘干温度为100℃，烘干时间为10h；烘干后，得到无机纤维毡产品。
实施例2
将40mm厚成卷的标准型陶瓷纤维毯(购自山东鲁阳节能材料股份有限公司)放卷至辊棒输送带上，传送速度为4m/min，在距离辊棒输送带初始端0.5m处的上、下部位各设置3个平行高压喷头，高压喷头距棍棒输送带表面20cm；当纤维毯输送至高压喷头处时，开启高压喷头，将钠水玻璃与水按质量比1∶5稀释后喷淋在纤维毯的上下表面，喷淋强度为3l/(min·m2)；完成喷淋后的陶瓷纤维毯，经压辊压制整平并定厚至30mm，压力为20kn；然后随输送带输送至干燥炉中，通过热风干燥烘干，烘干温度为120℃，烘干时间为7h；烘干后，得到无机纤维毡产品。
实施例3
将15mm厚成卷的含锆型陶瓷纤维毯(购自山东鲁阳节能材料股份有限公司)放卷至辊棒输送带上，传送速度为6m/min，在距离辊棒输送带初始端0.5m处的上、下部位各设置4个平行高压喷头，高压喷头距棍棒输送带表面20cm；当纤维毯输送至高压喷头处时，开启高压喷头，将硅溶胶与水按质量比1∶9稀释后喷淋在纤维毯的上下表面，喷淋强度为3l/(min·m2)；完成喷淋后的陶瓷纤维毯，经压辊压制整平并定厚至10mm，压力为10kn；然后随输送带输送至干燥炉中，通过热风干燥烘干，烘干温度为150℃，烘干时间为3h；烘干后，得到无机纤维毡产品。
对比例1
无机纤维毡为50mm厚普通型陶瓷纤维毯，同实施例1中采用的原始纤维毯。
对比例2
按照实施例1的制备过程进行，不同的是，硅溶胶与水按质量比1∶0.1，喷淋强度为1l/(min·m2)，烘干温度为80℃，烘干时间为13h。
实施例4
分别测试实施例1～3及对比例1～2所得纤维毡产品的回弹性、震动质量损失率和30天后厚度变化率。
(1)回弹性的测试参照标准gb/t17911-2018。
(2)震动质量损失率的测试方法如下：
原理：使用振筛机和试验筛模拟产品在运输、施工过程中所受的碰撞及摩擦，观察质量损失情况。在规定时间内振筛试样，计算质量损失率。
试验仪器：不锈钢丝编织网标准试验筛，φ200mm，60目(孔径0.250mm)。
电机式标准振筛机，振动频率：1400±6次/分钟，振幅：3mm。
电子天平，精度0.01g。
试样：随机裁取(100±1)mm×(100±1)mm试样三块，取样时避开样品边缘100mm处。
试验步骤：称取试样质量m0。将试样放入标准试验筛中，若样品有卷曲现象，则凸面向下放置。将试验筛放置在振筛机上，振筛(5±0.1)min后，取出试样，用软毛刷轻轻刷掉试样表面的浮尘，然后称取其振筛后质量m＇。
质量损失率的计算：按式(a.1)计算质量损失率：
式中：
l——质量损失率，％；
m0——初始质量，单位为克(g)；
m′——振筛后质量，单位为克(g)。
计算三个样品质量损失率的平均值为最终结果，修约至0.1％。
(3)厚度变化率的测试方法如下：
试验仪器：测厚仪。
试样：随机裁取(100±1)mm×(100±1)mm试样三块，取样时避开样品边缘100mm处。
试验步骤：扫净测厚仪的基准板，将圆盘放在上面，当二者完全接触时，表盘的读数为零。平稳地提起圆盘，将试样放在基准板上，缓慢地放下圆盘，记录读数，精确至0.1mm，此为样品初始厚度h0；将试样放置30天，按同样的方法测试样品厚度，记为h1。
厚度方向变化率的计算：按式(b.1)计算厚度方向变化率：
式中：
h'——厚度变化率，％；
h0——初始厚度，单位为毫米(mm)；
h1——存放30天后厚度，单位为毫米(mm)。
计算三个样品厚度变化率的平均值为最终结果，修约至0.1％。
各样品的回弹性、震动质量损失率和30天后厚度变化率的测试结果参见表2。
表2实施例1～3及对比例1～2的性能测试结果
由以上测试结果可知，相比于对比例1，本发明制得的无机纤维毡的压缩回弹率、震动质量损失率和存放30天后厚度变化率明显改善，克服了纤维毯自蓬松和回弹性差的问题，且表面无落尘，更适合于家用电器的使用。与对比例2相比，实施例1～3的压缩回弹率明显提高，可见，在本发明的喷淋剂配比、喷淋强度和烘干条件的配合下，才能改善纤维毯的上述各项性能，打破上述各种条件参数，则会使上述各项性能变差。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。