使用膨脹珍珠巖的低密度無機粉末絕緣體、其制造方法和用于其制造的模具的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于制造使用膨脹珍珠巖且無粘合劑的具有低密度成型結構的低密度無機粉末絕緣體的方法，和用于其制造的模具機，且更特別地，涉及一種使用膨脹珍珠巖在合成二氧化硅間形成構架，以均勻分散具有不規則玻璃碎片的珍珠巖顆粒，以改善模塑強度，即使在低密度下，從而由于低密度使熱導率(傳導和對流阻礙)下降并使比表面積增加。進一步地，本發明涉及一種用于使用具有優異物理性能的經濟的膨脹珍珠巖制造具有模塑結構的方法，通過使用具有多孔板和過濾器的模具機壓縮成型復合片材料以去除由于低比重和大比表面積的復合片材料的使用在壓縮過程中產生的來自模壓產品的壓力和空氣，或通過壓輥將所述復合片制造成壓縮的復合片的方法和用于其制造的模塑機。
【專利說明】使用膨脹珍珠巖的低密度無機粉末絕緣體、其制造方法和 用于其制造的模具機
【技術領域】
[0001] 本發明示例性的實施方案涉及一種用于制造含膨脹珍珠巖且無粘合劑的低密度 成型結構的無機粉末絕緣體的方法，和用于其制造的模具機，且更特別地，涉及一種絕緣 體，所述絕緣體即使在低密度下也能提升模塑強度，并通過使用高速混合器制造膨脹珍珠 巖為具有不規則玻璃碎片形狀的珍珠巖顆粒并均勻分散所述珍珠巖顆粒以形成合成二氧 化硅間的構架而降低熱導率。進一步地，本發明示例性的實施方案涉及一種用于制造具有 低密度成型結構的無機粉末絕緣體的方法，所述方法使用具有優異物理性質的經濟的膨脹 珍珠巖，通過使用具有多孔板和過濾器的模具機壓縮成型復合片，所述過濾器是為了去除 壓縮過程中產生的壓力和空氣，來自在使用所述膨脹珍珠巖使用壓輥用于制造所述絕緣體 或制造具有成型結構的壓縮的復合片的方法中的模壓產品，和用于其制造的模具機。
【背景技術】
[0002] 多數的合成二氧化硅與納米尺寸的顆粒結合已被制造成微小尺寸的顆粒且由于 所述納米尺寸的顆粒形成大的比表面積。所述合成二氧化硅的內部通過壓縮成型納米尺寸 的顆粒具有大的比表面積，且因此所述合成二氧化硅具有低的熱導率，因此制造具有良好 絕緣性能的絕緣體。
[0003] 如此制造的絕緣體單獨使用或覆蓋有玻璃纖維外殼等用于強度補強并通過多層 鋁材料膜的外殼封閉用作真空絕緣體。
[0004] 由于其中形成的小孔，所述合成二氧化硅絕緣體的核具有大的比表面積，且因此 所述絕緣體具有低的熱導率，使得可能提高所述絕緣體的絕緣性能。
[0005] 通常地，需要使用粘合劑以在使用合成二氧化硅顆粒制造所述絕緣體時具有可塑 性。即使使用少量的粘合劑，所述合成二氧化硅由于所述粘合劑在其中形成減少的比表面 積。特別地，具有其中形成的多個孔的顆粒，如合成二氧化硅，吸附相當大量的液相粘合劑 并因此可能難以均勻分散。
[0006] 由于所述現象和由于難以完全干燥包含在所述粘合劑中的水分，所述熱導率增加 且所述絕緣性能可能相應地減少。
[0007] 為解決上述問題，使用無機纖維墊作為外殼的產品已商業化。然而，所述合成二氧 化硅本身可在800-900°C或更高的溫度下使用，但所述無機纖維根據無機纖維的種類可能 具有限制的使用溫度，由于額外的工藝，這是增加材料成本和增加絕緣體價格的一個因素。 通常的玻璃纖維具有約650°c的限制的使用溫度和陶瓷纖維可在800-900°C或更高的溫度 下使用，但需要使用對人體無影響的生物可降解的材料且因此是昂貴的。
[0008] 進一步地，所述絕緣體具有用多層鋁材料膜外殼封閉的核，且具有經受真空處理 的內部，且因此用作熱導率為0. 〇〇5W/mK或更少的具有絕緣物理性能的真空絕緣體的核。
[0009] 同時，所述真空絕緣體的核依賴長期的耐用性（使用壽命），這依賴于內部真空是 否被破壞。通過所述外殼的破壞和由內部水分、有機物等產生的氣體的排放破壞真空度。真 空的破壞可通過吸氣劑阻止，但可能被完全阻止。
[0010]在韓國專利公開出版號10-2011-0042019的"熱絕緣體及其制備方法"中，提出了 使用堿土金屬氫氧化物和堿金屬氫氧化物以使不使用粘合劑并在高濕度下固化所述堿土 金屬氫氧化物和所述堿金屬氫氧化物并再次干燥它們的方法。然而，所述方法具有如下問 題：過程可能是復雜的，且高濕度固化時水分可能被吸收至所述絕緣體中，且因此難以完全 去除內部水分，即使再次干燥所述堿土金屬氫氧化物和所述堿金屬氫氧化物。
[0011]在韓國專利公開出版號10-2010-0083543的"用二氧化硅氣凝膠和非織物玻璃纖 維棉絮形成的高溫絕緣彈性毯子的制造方法及由所述方法制造的毯子"中，提出了通過產 生化學纖維、碳纖維、玻璃纖維等的非織物膜制造的絕緣體的堆疊方法，在所述非織物膜上 涂無機粘合劑，并吸收其上面的二氧化硅氣凝膠，并用W形的針縫合所述絕緣體。然而，所 述方法使用非溶劑型有機粘合劑在一定程度上阻止所述有機粘合劑被吸收至所述二氧化 硅氣凝膠中，但具有如下問題：過程可能是復雜的，可能增加制造成本，且在制造后與有機 粘合劑的粘附可能較弱以至產生灰塵。
【發明內容】
[0012] 技術問題
[0013]本發明的一個實施方案涉及提供制造能阻止內部比表面積減少的低密度無機粉 末絕緣體的方法，通過在制造合成二氧化硅絕緣體中使用膨脹珍珠巖在合成二氧化硅間形 成構架以通過纖維改善補強極限而不使用粘合劑。
[0014]本發明通過阻止內部比表面積下降并在低密度下具有可塑性而不使用粘合劑有 助于提供具有良好物理性能的經濟絕緣體。
[0015]技術方案
[0016]根據本發明的一個實施方案，用于制造含膨脹珍珠巖的具有低密度成型結構的無 機粉末絕緣體的方法包括：
[0017]第一步驟，分散和磨碎含所述合成二氧化硅和所述膨脹二氧化硅的粉末以將微粒 的合成二氧化硅與玻璃破碎的膨脹珍珠巖混合，覆蓋并分散在所述玻璃破碎的膨脹珍珠巖 的表面上；和
[0018]第二步驟，通過模具機壓縮成型所述混合的粉末以制造核，以通過上板和下板上 形成的多個孔將在壓縮過程中產生的內部壓力釋放到外部。
[0019] 由本發明制造的絕緣體可包含50-98wt%的合成二氧化硅和2-50wt%的膨脹珍 珠巖，且微粒狀合成二氧化娃可以與玻璃破碎的膨脹珍珠巖混合，覆蓋并分散在所述玻璃 破碎的膨脹珍珠巖的表面上的狀態被壓縮成型。
[0020] 根據所述制造根據本發明的低密度無機粉末絕緣體的方法，當混合所述合成二氧 化硅和所述膨脹珍珠巖時，所述膨脹珍珠巖可通過相當于或大于IOOOrpm的高速混合器被 破碎為300μm至1μm尺寸的顆粒，且所述合成二氧化硅可覆蓋和分散在所述破碎膨脹珍 珠巖上，如此所述膨脹珍珠巖形成所述模壓產品的構架。
[0021] 根據本發明的另一個實施方案，用于制造低密度無機粉末絕緣體的模具機包括：
[0022] 上板，配置為包括具有多個孔的上部多孔板、放置在所述上部多孔板上的上部過 濾器和放置在所述上部過濾器上的上壓板；
[0023] 下板，配置為包括具有多個孔的下部多孔板、放置在所述下部多孔板下面的下部 過濾器和放置在所述下部過濾器下面的下壓板；和
[0024] 側板，配置為以形成所述上板和下板的側壁。
[0025] 根據本發明的示例性實施方案，在制造所述絕緣體時，通過使用阻止在混合后形 成的結構被改變和所述膨脹珍珠巖的構架被嚴重破壞的所述模具機壓縮成型所述絕緣體 是可能的。進一步地，使用所述用于從頂端和底端同時壓縮所成型的核的方法以改善所述 成型核的上部和下部之間的密度偏差和不均勻的內部比表面積是可能的。
[0026] 進一步地，根據本發明的示例性實施方案，使用通常的模具機或提供用于制備絕 緣體的方法，所述方法使用所述壓縮的顆粒，通過均勻分散具有不規則玻璃碎片形狀的使 用膨脹珍珠巖的珍珠巖顆粒以在合成二氧化硅間形成所述構架，然后制造通過壓輥壓縮的 復合片，是可能的。
[0027] 有益效果
[0028] 根據用于制備低密度無機粉末絕緣體的方法和根據本發明示例性實施例的所述 模具機，通過使模塑強度優異和即使在低密度下阻止發生密度偏差以使內部比表面積均 勻，經濟地制造具有低密度成型結構的具有優異絕緣性能的無機粉末絕緣體是可能的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029] 圖IA為根據本發明的一個示例性實施方案制備的絕緣體的剖面電子顯微照片。
[0030] 圖IB為圖IA的部分放大照片。
[0031] 圖IC為當樣品混合成型時凝結部分的二氧化硅的剖面電子顯微照片。
[0032] 圖ID為當樣品混合成型時凝結部分的珍珠巖的剖面電子顯微照片。
[0033]圖2為根據本發明的一個示例性實施方案的壓模機的橫截面視圖。
[0034]圖3為說明根據本發明的一個示例性實施方案在由所述壓模機實施壓縮成型時 產生的壓力和空氣排放流量的圖。
[0035]圖4為說明根據相關技術在由所述壓模機實施壓縮成型時產生的壓力和空氣排 放流量的圖。
[0036] 圖5為說明使用壓棍的壓縮流量的圖。
【具體實施方式】
[0037] 為達到上述目的，根據本發明的一個示例性實施方案的具有成型結構的含膨脹珍 珠巖的低密度無機粉末絕緣體包括50-98wt%的合成二氧化娃和2-50wt%的膨脹珍珠巖。 具體地，用于制造低密度無機粉末絕緣體的方法包括第一步驟：通過IOOOrpm或更高的高 速混合器同時分散和磨碎包含50-98wt%的合成二氧化硅和2-50wt%的膨脹珍珠巖的粉 末以在具有玻璃碎片形狀的膨脹珍珠巖顆粒表面上涂覆、分散和混合微粒狀合成二氧化硅 顆粒；和第二步驟：通過模具機壓縮成型所述混合的無機粉末制造核，在成型所述混合的 無機粉末時平穩去除內部壓力。
[0038] 進一步地，通過壓輥壓縮第一步驟后混合的無機粉末以制造復合片。
[0039] 本發明的一個效果將在下面更詳細地描述。
[0040] 具有其中形成的比表面積的模壓產品的熱導率低于不具有其中形成的比表面積 的模壓產品的熱導率。原因是在所述核內形成的比表面積阻礙對流效果以阻止熱傳遞。進 一步地，傳導是材料本身的性質且因此為常數值。為使傳導影響最小化，最好減少形成內比 表面積的結構的面積和密度。
[0041] 使用合成二氧化硅的典型的絕緣體使用粘合劑以確保可塑性或過量的增強纖維。 可選地，通過同時使用所述粘合劑和所述增強纖維恰當地確定所述粘合劑和所述增強纖維 的用法。然而，在使用所述粘合劑的情況下，所述絕緣體內部形成的比表面積下降且因此絕 緣性能下降。因此，在增加增強纖維的使用以減少所述粘合劑的使用的情況下，增加了所述 填料的凝結現象、可分散性的下降、后模塑復原力等，且因此再次減少了所述模壓產品的物 理性能，以使僅通過所述增強纖維不可解決上述問題。
[0042] 因此，本發明是為了制造低密度絕緣體，所述低密度絕緣體阻止了由于粘合劑內 比表面積的下降且克服了所述增強纖維的限制。
[0043] 在下文中，將描述第一步驟中所述合成二氧化硅和所述膨脹珍珠巖的混合。
[0044] 根據本發明示例性的實施方案，所述膨脹珍珠巖統稱為由其中具有高溫火焰和蒸 發水分（結晶水）天然礦物如珍珠巖、松脂巖、黑曜石、浮石等的表面玻璃化而膨脹的材料。 所述膨脹珍珠巖顆粒的形狀根據預膨脹顆粒的尺寸和分散和取決于干燥的結晶水的量被 典型定義且所制造的膨脹珍珠巖具有在其顆粒內部形成的無數的單元格且因此具有較寬 的比表面積和具有低的比重，以使所述膨脹珍珠巖具有作為絕緣材料的合適的條件。
[0045] 含具有90%或更高純度的二氧化硅的合成二氧化硅為具有優異絕緣物理性能的 無機物且統稱為鍛制二氧化硅、多孔二氧化硅、氣凝膠、白炭黑等，其顆粒具有從幾納米至 數十微的尺寸且取決于所述過程中的加工方法可具有親水性和疏水性。
[0046] 所述膨脹珍珠巖具有大的顆粒且所述合成二氧化硅具有小的顆粒，且因此在所述 膨脹珍珠巖顆粒和所述合成二氧化硅顆粒間出現了密度差。所述膨脹珍珠巖和所述合成二 氧化硅在簡單混合時分散不均勻，而由于顆粒的尺寸和密度顯示凝結現象或層分離現象。
[0047] 本發明不是不同顆粒的簡單混合。原因是上述所述凝結現象、層分離現象或如上 述類似的現象發生在簡單混合時。根據本發明示例性的實施方案，所述膨脹珍珠巖通過高 速混合器被研磨成適當尺寸的細粉并被分散在所述合成二氧化硅間以具有在所述合成二 氧化硅間充當構架的結構。更詳細地描述，所述合成二氧化硅在大氣中具有高的水分吸濕 性或由于顆粒間的靜電引力具有數十微尺寸的凝結的形狀，但所述顆粒可被強作用力或來 自外界的壓力立即分離。在被研磨成l-30〇ym細粉的珍珠巖顆粒表面上所述合成二氧化 硅顆粒的涂覆和分散通過高速混合器的高轉速和力將所述合成二氧化硅立即分離為原始 大小且分散了所述分離的合成二氧化硅和將所述細微的顆粒涂覆在所述膨脹珍珠巖顆粒 表面以被粘附在其上消除了所述合成二氧化硅顆粒和所述珍珠巖顆粒的相分離，從而形成 所述膨脹珍珠巖的結構，其中玻璃被破碎至1-300μm的尺寸，和所述合成二氧化娃的結 構。
[0048] 圖1為根據本發明的一個示例性實施方案的絕緣體的剖面電子顯微照片。這里， 圖IA為根據本發明的一個示例性實施方案的方法使用所述合成二氧化硅和所述膨脹珍珠 巖制造的絕緣體的橫截面的電子顯微照片。當放大部分所述絕緣體時，可從圖IB中看到一 片膨脹珍珠巖形成所述構架。所述合成二氧化硅顆粒均勻分散在所述珍珠巖顆粒的表面上 且因此可以相間的邊界模糊的形式制備具有優異模塑強度同時保持絕緣性能的絕緣體。通 常地，在簡單混合所述合成二氧化硅和所述膨脹珍珠巖時，在所述合成二氧化硅和所述膨 脹珍珠巖相互凝結的狀態下發生相分離。當使用所述合成二氧化硅和所述膨脹珍珠巖制備 所述絕緣體并確定其橫截面時，所述合成二氧化硅凝結如圖IC中所示且所述膨脹珍珠巖 成為碎片并因此被分散，相互凝結如圖ID中所示。在這種情況下，合成二氧化硅的凝結組 具有弱的結合強度并因此可被輕易地破壞，且所述珍珠巖的凝結組經受對流和傳導現象以 具有尚的熱導率。
[0049] 在圖IA的照片中，具有如棉花填料的形式是所述合成二氧化硅，且具有尖銳形式 的顆粒為珍珠巖顆粒。當以小于IOOOrpm的速度簡單混合所述合成二氧化娃和所述珍珠巖 時，所述合成二氧化硅和所述珍珠巖不以凝結的形式分散且因此形成如圖IC的像所述合 成二氧化硅和圖ID的所述珍珠巖的相分離，以使所述合成二氧化硅和所述珍珠巖分別地 凝結。然而，圖IA說明通過根據本發明的示例性實施方案的混合方法，二氧化硅顆粒均勻 分散在所述膨脹珍珠巖的表面上的形式，但圖IC說明只有合成二氧化硅或圖ID說明只有 膨脹珍珠巖，并因此，圖IA的形式明顯不同于圖IC和ID的形式。當放大部分圖IA時，可 從圖IB中看出，所述膨脹珍珠巖塊使所述構架成形。
[0050] 因此，在根據本發明的示例性實施方案的成型結構中，玻璃被碎片化的所述珍珠 巖在所述合成二氧化硅組間形成構架，以使根據本發明的示例性實施方案的成型結構具有 比僅由具有流動性的合成二氧化硅顆粒配置的成型結構更優異的模塑強度，以克服所述低 密度模壓產品的制造限制，從而制造所述低密度模壓產品。
[0051] 所述合成二氧化硅用于降低熱導率，由于使用顆粒尺寸為從數個納米至數十個微 的合成二氧化娃、鍛制二氧化娃、多孔二氧化娃、氣凝膠、白炭黑等，當所述合成二氧化娃的 含量相對于總重量為50_98wt%和等于或小于50wt%時，絕緣性能非常低，且當所述合成 二氧化硅的含量等于或大于98wt%時，所述絕緣物理性能可能為優異的但所述模塑強度可 能下降。
[0052] 通過干燥珍珠巖礦石然后使其膨脹制備所述膨脹珍珠巖，其中所述珍珠巖礦石為 選自珍珠巖、松脂巖、黑曜石和浮石中的至少一種。當所述膨脹珍珠巖相對于總重量的含 量等于或小于2wt%時，所述模塑強度可能下降，且當所述膨脹珍珠巖的含量等于或大于 50wt%時，所述絕緣物理性能可能非常地下降。
[0053] 所述混合器的種類、形式和結構不受限制，但可使用具有高轉速和力的混合器，其 可將球形的或多元體的珍珠巖在混合時粉碎以形成具有碎片化形狀的顆粒并使所述合成 的二氧化硅顆粒彼此分離并在微粒狀顆粒被碎片化的珍珠巖表面上涂覆、分散和混合所述 合成二氧化硅顆粒。
[0054] 為實施更有效的混合，所述混合器裝配有刀片，其中所述刀片可安裝在頂部和底 部軸或左和右軸。進一步地，還可使用旨在用于使所述刀片和容器以與重力相對的方向旋 轉的混合器。所述刀片可具有直的形狀或十字形狀且可使用圓形刀片或多個刀片。
[0055] 隨著所述混合器的操作時間和轉速的增加，所述混合器可為有效的，但所述混合 器的物理性能可能不從預定的時間增加。為提高生產率，用于縮短操作時間和增加轉速的 方法可能是有效的。然而，當所述混合器小于IOOOrpm時，僅產生簡單的分散且所述膨脹珍 珠巖顆粒不被破碎成碎片或存在超過300μm的顆粒，并因此，所述混合器的效果下降。
[0056] 當玻璃被破碎成碎片的珍珠巖顆粒的尺寸為1-300μπι時，所述珍珠巖顆粒很好 分散在所述模壓產品中且可作為結構支撐，當所述珍珠巖顆粒的尺寸小于1μπι時，所述珍 珠巖顆粒可很好地分散但模塑強度下降，當所述珍珠巖顆粒的尺寸超300μm時，所述模塑 強度可能增加但分散性可能下降且熱導率可能變壞。可通過控制所述混合器的操作時間或 轉速有條件地選擇玻璃被破碎成碎片的珍珠巖顆粒的尺寸且所述珍珠巖顆粒的尺寸可為 標準篩或可使用粒度分析儀測量。
[0057] 作為增強纖維，可使用玻璃纖維、礦物纖維、包括鋯等的無機纖維和包括聚乙烯、 聚丙烯、聚酯、尼龍等的有機纖維。
[0058] 所述絕緣體需要取決于使用條件和環境的疏水（防水處理）性能。當所述絕緣體 吸收水分時，所述絕緣體具有突然退化的熱導率并因此具有下降的絕緣性能。原因是水的 熱導率高達約0. 6W/Mk且由于內部水分所述對流等現象增加。（下文中，疏水性（防水處 理）表示為疏水性）。
[0059] 所述合成二氧化硅絕緣體的疏水處理方法在所述合成二氧化硅顆粒上實施疏水 處理以制造模壓產品或用疏水處理劑混合顆粒并成型所述混合物以制造模壓產品。進一步 地，所述疏水處理的合成二氧化硅和親水的合成二氧化硅（一般的）被一起使用并壓縮，并 因此所述疏水處理的合成二氧化硅保護所述親水的合成二氧化硅以確保疏水性能。
[0060] 作為疏水處理方法，可使用上述的所有方法。由于本發明的一個目的是增強強度 并阻止由于使用粘合劑的比表面積的下降，更優選使用簡單混合的所述合成二氧化硅和通 常的合成二氧化硅。在這種情況下，為什么本發明不使用所述粘合劑的原因是為了最大的 增加所述合成二氧化硅的比表面積。在這種情況下，僅使用疏水處理的合成二氧化硅或當 所述疏水處理劑與成型時疏水處理的合成二氧化硅混合時，所述比表面積下降。特別地，所 述疏水處理劑被混合的情況顯示了與所述粘合劑被混合的情況相似的現象。
[0061] 下文中，將描述第二步驟中使用的模具機。
[0062] 圖2為根據本發明的示例性實施方案的模具機的示意圖。如圖2中所表明的，根 據本發明的示例性實施方案的所述模具機包括上板、下板和側壁版。
[0063] 所述上板10包括擁有多個孔的上部多孔板11、放置在其上面的上部過濾器12和 放置在所述上部過濾器12上面的上部壓板13,對應于上板10的下板20包括下部多孔板 21、放置在其下面的下部過濾器22和放置在下部過濾器22下面的下部壓板23。
[0064] 在該配置中，所述上部過濾器12和所述下部過濾器22具有足以阻止所述合成二 氧化硅和所述珍珠巖顆粒被排出的孔。
[0065]圖4為根據相關技術的壓模機的示意操作圖。根據相關技術的壓模機被配置包括 上板和不具有實施壓縮成型的孔的下板。在使用現有壓模機壓縮成型時，當通過壓力壓縮 粉末時，包括在其中的空氣被不平穩地排出，且因此所述粉末和空氣被壓縮在一起。因此， 內部壓力高于大氣壓力并因此所述膨脹珍珠巖用作結構支撐的效果惡化。因此，空氣通過 所述上板和所述側壁間的間隙被排出。在這種情況下，由于產生的空氣的流量引起的顆粒 的尺寸或比重的不同可能產生分散偏差。
[0066] 圖3為根據本發明的示例性實施方案的模具機的示意圖。如在圖3中所表明的， 當通過根據本發明的一個示例性實施方案的所述模具機實施壓縮成型時，預壓大氣壓力Pl 開始與粉末中的氣壓P2的壓力相同且隨著所述壓縮進行，所述內部氣壓P2大于P1。在這 種情況下，由于模具機的內部和外部可能不完全封閉，內部氣壓P2需要被排放至模具機的 外部以與大氣壓力Pl形成相平衡。在圖3中，箭頭表示空氣流。
[0067]也就是說，在通常的模具機中，在加壓的上板和側壁之間存在間隙且因此如圖4B 中所示，空氣通過所述間隙被排放。由于模壓產品的尺寸（板的面積）和壓縮狀態的功率 增加，空氣不容易排放，且因此內部氣壓P2高于大氣壓力Pl且產生局部高壓力的地方，使 所述比表面積（內部孔）非均勻地形成且膨脹珍珠巖形成所述結構支撐的效果下降。
[0068]在根據本發明的示例性實施方案的模具機中，由于所述上部多孔板11和下部多 孔板21擁有多個孔，如圖3B中表明的，空氣容易被排放且因此所述內部氣壓P2和所述大 氣壓力Pl幾乎一直被保持且所述比表面積均勻形成，以使所述膨脹珍珠巖可得到形成結 構支撐的效果。
[0069]當使用所述疏水處理的合成二氧化硅和所述一般的合成二氧化硅以給予疏水性 時，效果更為有效。原因是所述疏水處理的合成二氧化硅具有低于一般的合成二氧化硅的 表面張力并因此提升了流動性。這里，所述流動性代表當容易地對外部壓力做出反應時的 移動。
[0070] 在圖4的現有成型方法的情況下，當空氣通過所述上板和所述側壁間的間隙排出 時所述內部壓力增加然后受到影響，因而導致所述分散偏差。然而，在根據本發明的示例性 實施方案的模具機中，如圖3中所表明的，所述內部空氣被容易地向上和向下排放，且因此 可阻止所述內部不均勻性且可抑制內部空氣流現象。
[0071] 作為在所述模具機的上板10和下板20中使用的過濾器12和22,可使用可有效移 除內部空氣的有機基纖維、無機基纖維、有機基泡沫、無機基泡沫或金屬過濾器。
[0072]進一步地，當使用用于同時垂直地壓縮上板10和下板20的方法的模具機被使用 時，可更加提升所述效果。通常壓縮成型采用上板10下降然后被壓縮的形式。在這種情況 下，與開始壓縮的粉末的上部和下部的壓縮狀態比較，所述粉末的上部具有高于粉末下部 的壓縮態。隨著成型絕緣體厚度的增加，差別增加。當如此制造的絕緣體的上部和下部密 度發生偏差時，強度和熱導率為非均勻的。為改進上述問題，可使用用于同時壓縮上板10 和下板20的方法，以改善所成型的絕緣體的上部和下部間的密度偏差和內部比表面積的 不均勻性。
[0073]本發明制備的絕緣體可用作絕緣體且也可被額外地應用。
[0074] 首先，所述絕緣體可用作真空絕緣體的核且可被額外地用作具有鋁膜和有機材料 為多層結構的外殼。根據本發明的示例性實施方案，形成膜的有機材料不受限制，因此可使 用聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、尼龍、乙烯乙烯醇聚合物（EVOH)。所 述外殼可通過沉積方法或層壓方法制備。
[0075]在這種情況下，為增強所述外殼的強度，可進一步提供無機材料或有機材料的纖 維。
[0076] 所述外殼的膜可優選具有IO-IOOOym的厚度。不特別限制用于在所述有機材 料膜上沉積或層積鋁膜的方法。作為一個例子，所述有機材料膜和所述鋁膜被堆放且在 50-300°C和l-30kgf/cm2下加熱和加壓并因此被沉積或層積。
[0077]當所述外殼的膜厚等于或小于10μm時，所述外殼的膜由于外部沖擊或刮擦而受 損并因此所述真空很可能被破壞，且當所述外殼的膜厚等于或大于IOOOym時，難以實施 例如在制造所述真空絕緣體后折疊所述真空絕緣體的操作或可能發生通過所述外殼損失 熱傳遞。
[0078]當制造的上外殼或下外殼被相互平行放置時，在第二步驟中制備的無機粉末的模 壓產品被放置在所述上外殼和下外殼之間，然后通過使用熱熔板在50-300°C的溫度下和 l-30kgf/cm2的壓力下對所述上外殼和所述下外殼的三個表面加熱和加壓，以插入熱熔袋 的形式制造所述模壓產品。
[0079] 接下來，將所述上外殼和下外殼的打開的一個面的上部和下部放入真空室內移除 空氣，從而形成真空。當真空度升至預定的值或更高時，熱熔融剩余的打開的一個面的以完 成所述真空絕緣體。
[0080] 根據目標熱導率所述真空度是不同的，當所述真空度高時，對流的效果被移除且 因此提高了熱導率。在本發明中，考慮1托或更高的真空壓力。
[0081] 作為使用外殼的方法，有用于將模壓產品插入先前熔融的包膜中的方法和用于連 續供應上外殼和下外殼，在期間供應模壓產品，然后將上外殼和下外殼的三個面熔合的方 法。
[0082] 另一個應用方法可用于超低溫絕緣體。特別地，另一個應用方法可用于LNG船的 絕緣體。用作LNG船的類型主要分類為MarkIII型和No96型，來自GTTCo。
[0083]MarkIII型具有放置在上表面和下表面之間的膠合板且尿烷配置于其間的結構， No96型具有膠合板形成的長方體箱且膨脹珍珠巖、石棉、玻璃棉等填充其間的結構。所述 膠合板箱被配置具有額外擁有幾個隔室的內部以阻止震動施加于上板和下板。
[0084]當根據本發明的示例性實施方案的絕緣體用作上述的LNG船時，所述模壓產品可 單獨使用或可與裝飾材料共同使用以阻止損害。
[0085] 作為裝飾材料，可多方面地使用上部沉積或層壓有用于真空絕緣體的鋁膜的裝飾 材料、由無機纖維形成的裝飾材料、由有機材料形成的裝飾材料等。
[0086]當制造所述真空絕緣體時，可額外地使用內殼。在真空操作時，由于所述核產生的 灰塵，真空設施可被破壞。為阻止這一點，所述內殼用于使用可以非織物形式、織物形式等 作為過濾器的材料封閉所述核。作為內殼，使用以非織物形式或織物形式例如無機纖維、有 機纖維和纖維素纖維制備的片狀形式或紙張形式。
[0087] 另一個應用方法可用于用作支持材料例如高溫和低溫流體流過的管和加熱器的 絕緣體。所述絕緣體可單獨使用，但可被預先加工以滿足一個厚度或通過使用上述裝飾材 料以提升現場施工能力的管的形式，或可封閉使用以滿足現場的形式。
[0088] 在根據本發明的示例性實施方案配置的兩步的方法中，可能應用壓縮的復合片， 其中使用所述膨脹珍珠巖的具有不規則玻璃碎片形狀的所述珍珠巖顆粒均勻分散在所述 合成二氧化硅間形成構架。也就是說，在第一步中，由于通過在高速下分散所述合成二氧化 硅和所述膨脹珍珠巖形成的所述膨脹珍珠巖的構架不固定，所述膨脹珍珠巖和所述合成二 氧化硅的構架形成的結構由于外部壓力或活動可能被損壞。為阻止這一點，制造成所述壓 縮的復合片（下文稱作壓縮的復合片）。
[0089] 在制造所述壓縮的復合片時需要考慮的重要事件是最小化所述壓縮表面以抑制 由于壓縮產生的空氣流。
[0090]因此，這可通過如圖5中所示的壓輥解決所述問題，且可以壓縮的小顆粒形式制 造。由于所述輥的接觸面積小，不像一般的壓模機，通過作用壓力抑制所述空氣流并因此不 發生所述結構的損壞。
[0091] 如此制造的壓縮復合片具有下面兩個效果。
[0092] 第一，不使用在本發明中提出的兩階段壓模機，但可使用一般的壓模機。原因是具 有所述構架的壓縮的復合片被制造，并因此在壓縮成型中壓縮比例下降，且在壓縮時產生 的空氣流下降，且因此內部壓力下降。進一步地，原因是所述顆粒預先形成所述結構，并因 此所述強度增加且所述結構和所述構架幾乎不損壞。
[0093] 第二，省去了由所述兩階段壓模機實施的過程，且可制造所述絕緣體。然而，所述 絕緣體幾乎不單獨使用且因此需要使用所述裝飾材料。當具有所述構架的所述壓縮的復合 片被放入所述裝飾材料中且被封閉時，所述絕緣體可以具有所需的形式和強度被制造。特 別地，當制造所述壓縮的復合片時，可重復實施所述壓輥或可增加壓縮比以調節所述壓縮 的復合片的密度。
[0094] 當用作所述真空絕緣體的核時，根據本發明的示例性實施方案的壓縮的復合片可 被更便利地應用。因為上面提出的所述真空絕緣體的核被制造為固體模壓產品，在制造所 述真空絕緣體后或在制造所述真空絕緣體時，所述核主要被制造成板式。然而，當所述核用 作所述壓縮的復合片的形式時，可在真空前或真空后以所需的形式制備所述核，并因此可 將所述核應用至更多種類的產品。
[0095] 下文中，將參考實施例詳細地描述這一點。
[0096] 根據本發明，為確保所述絕緣體的特性，通過測量撓曲強度和熱導率比較物理性 能。
[0097] 基于KSF4714測量所述撓曲強度且選擇并測量三個所述絕緣體試樣然后得到并 顯示它們的平均值。
[0098] 所述熱導率基于ASTMC518平板熱傳遞標準且試樣被制造成具有 300X300XIOmm(長度X寬度X高度）大小的真空絕緣體并進行測量。
[0099] 實施例1制造本發明的無機粉末絕緣體
[0100] 將101. 4g鍛制二氧化硅和50. 9g膨脹珍珠巖混合然后將它們放置在安裝有刀片 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 下板的壓模機成型所述混合粉末以具有300X300XIOmm(0. 9L體積）大小，從而制造具有 密度為170kg/m3的所述絕緣體。
[0101] 實施例2制造本發明的無機粉末絕緣體
[0102] 將96. 4g鍛制二氧化硅和45. 9g膨脹珍珠巖混合然后將它們放置在安裝有刀片的 混合器中。用小的混合器將IOg作為增強纖維的玻璃纖維預先海綿化，然后將其加入包含 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壓模機成型所述混合粉末以具有300X300XIOmm(0. 9L體積）大小， 從而制造具有密度為170kg/m3的所述絕緣體。
[0103] 實施例3制造本發明的無機粉末絕緣體
[0104] 制備如實施例2混合的所述粉末。在這種情況下，具有42kg/m3密度（堆積密度） 的所述粉末通過所述壓輥以被制造成具有密度為155kg/m3(堆積密度）的構架的所述壓縮 的復合片。用配置有具有孔的所述上板和所述下板的壓模機成型所述壓縮的復合片以具有 300X300X10mm(0. 9L體積）大小，以制造密度為170kg/m3的絕緣體。
[0105] 實施例4制造本發明的無機粉末絕緣體
[0106] 制備如實施例2混合的所述粉末。在這種情況下，具有42kg/m3密度（堆積密度） 的所述粉末通過所述壓輥以被制造成具有密度為155kg/m3(堆積密度）的構架的所述壓縮 的復合片。用配置有不具有孔的所述上板和所述下板的壓模機成型所制造的壓縮的復合片 以具有300X300X 10mm(0. 9L體積）大小，以制造密度為170kg/m3的絕緣體。
[0107] 實施例5制造本發明的無機粉末絕緣體
[0108] 如同實施例1，通過使用76. 5g鍛制二氧化硅、36. 5g膨脹珍珠巖和8. 5g玻璃纖維 作為增強纖維，所述壓縮的復合片被成型以具有300X300XIOmm(0. 9L體積）大小，以制造 密度為135kg/m3的絕緣體。
[0109] 實施例6制備本發明的無機粉末絕緣體
[0110] 如同實施例1，通過使用56. 7g鍛制二氧化硅、27g膨脹珍珠巖和6. 3g玻璃纖維作 為增強纖維，所述壓縮的復合片被成型以具有300X300XIOmm(0. 9L體積）大小，以制造密 度為lOOkg/m3的絕緣體。
[0111] 實施例7-9制備本發明的無機粉末絕緣體
[0112] 將382.Sg鍛制二氧化硅和182. 2g膨脹珍珠巖混合然后將它們放置在安裝有刀 片的混合器中。用小的混合器將42. 5g作為增強纖維的玻璃纖維預先海綿化，然后將其 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壓模機從頂部和從底部壓縮所述混合粉末以制造大小為 300X300X10mm(4. 5L體積）和密度為135kg/m3的絕緣體。在70°C下熱氣式干燥24h和 140°C下熱氣式干燥24h的所述絕緣體基于所述模具機的上板壓縮方向從頂部被剪IOmm厚 度，并因此制造三片絕緣體的上板（實施例7)、中板（實施例8)和下板（實施例9)。
[0113] 實施例10-12制造本發明的無機粉末絕緣體
[0114] 將382.Sg鍛制二氧化硅和182. 2g膨脹珍珠巖混合然后將它們放置在安裝有刀片 的混合器中。用小的混合器將42. 5g作為增強纖維的玻璃纖維預先海綿化，然后將其加入 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壓模機壓縮所述混合粉末以制造大小為300X300XIOmm(4. 5L體積） 和密度為135kg/m3的絕緣體。在70°C下熱氣式干燥24h和140°C下熱氣式干燥24h的所 述絕緣體基于所述模具機的上板壓縮方向從頂部被剪IOmm厚度，并因此制造板模壓產品 的上（實施例10)、中板（實施例11)和下板（實施例12)。
[0115] 對比實施例1用應用粘合劑的無機粉末制造絕緣體
[0116] 將96. 4g鍛制二氧化硅和45. 9g膨脹珍珠巖混合然后將它們放置在安裝有刀片的 混合器中。用小的混合器將IOg作為增強纖維的玻璃纖維預先海綿化，然后將其加入包含 所述粉末的所述混合器中。將IOg作為粘合劑的液相PVAC放入所述混合器中，在300rpm 下操作所述混合器60秒，然后將所述混合粉末成型至具有300X300XIOmm(0.9L體積）的 大小，從而制造密度為171kg/m3的絕緣體。
[0117] 對比實施例2通過低速混合制造絕緣體
[0118] 將96. 4g鍛制二氧化硅和45. 9g膨脹珍珠巖混合然后將它們放置在安裝有刀片的 混合器中。用小的混合器將IOg作為增強纖維的玻璃纖維預先海綿化，然后將其加入包含 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 板和下板的壓模機將所述混合粉末成型至具有300X300XIOmm(0. 9L體積）的大小，從而 制備密度為170kg/m3的絕緣體。
[0119] 對比實施例3用一般的壓模機制備絕緣體
[0120] 將96. 4g鍛制二氧化硅和45. 9g膨脹珍珠巖混合然后將它們放置在安裝有刀片的 混合器中。用小的混合器將IOg作為增強纖維的玻璃纖維預先海綿化，然后將其加入包含 所述粉末的所述混合器中。在2000rpm下操作所述混合器60秒，然后將所述混合的粉末成 型至具有300X300XIOmm(0. 9L體積）的大小，從而制造密度為170kg/m3的絕緣體。
[0121] 試驗性實施例1對比各密度取決于成型方法的物理性能
[0122] 表 1
[0123] 表1取決于模壓產品的密度和成型方法的絕緣體的物理性能的比較
[0124]
【權利要求】
1. 用于制造含有膨脹珍珠巖的低密度無機粉末絕緣體的方法，包括： 第一步驟，破碎膨脹珍珠巖并在所述膨脹珍珠巖的碎片中分散微粒狀合成二氧化硅制 備無機粉末；和 第二步驟，通過壓縮成型所述無機粉末以均勻排放無機粉末中的空氣來制造所述絕緣 體。
2. 根據權利要求1所述方法，其中所述無機粉末被配置以包括相對于總重量 50_98wt%的合成二氧化娃和2_50wt%的膨脹珍珠巖。
3. 根據權利要求1所述方法，其中所述第一步驟同時通過混合器實施。
4. 根據權利要求1所述方法，其中速度等于或大于lOOOrpm。
5. 根據權利要求1所述方法，進一步包括： 用外殼覆蓋所述絕緣體；和 在真空形成至恒定真空度后熱熔融所述外殼的剩余的一側。
6. 根據權利要求1所述方法，其中所述絕緣體被配置以進一步包括裝飾材料。
7. 根據權利要求5所述方法，其中通過在不止一個板層上沉積或層積鋁和有機材料膜 以配置所述外殼。
8. 根據權利要求6所述方法，其中所述裝飾材料選自沉積有鋁和有機材料膜的裝飾材 料、層積有鋁和有機材料膜的裝飾材料、由無機纖維形成的裝飾材料或由有機材料形成的 裝飾材料中的任一種。
9. 根據權利要求1-8任一項所述方法，其中所述絕緣體用作用于流體輸送的絕緣體、 用于流體設備的管道絕緣體或用于加熱器的支持元件。
10. 用于制造含有膨脹珍珠巖的低密度無機粉末絕緣體的模具機，包括： 上板，配置有包括擁有多個孔的上部多孔板、放置在所述上部多孔板之上的上部過濾 器和放置在所述上部過濾器之上的上部壓板； 下板，包括擁有多個孔的下部多孔板、放置在所述下部多孔板之下的下部過濾器和放 置在所述下部過濾器之下的下部壓板；和 當壓縮低密度無機粉末時，配置有與所述上板和所述下板的側面相鄰連接的側板。
11. 根據權利要求10所述的模具機，其中所述上部過濾器和所述下部過濾器由有機基 纖維、無機基纖維、有機基泡沫和無機基泡沫中的任一種制成。
12. 根據權利要求10所述的模具機，其中所述上板和所述下板被從頂端和從底端同時 壓縮。
13. 用于制造含有膨脹珍珠巖的低密度無機粉末的方法，包括： 第一步驟，通過破碎膨脹珍珠巖并在所述膨脹珍珠巖的碎片中分散微粒狀合成二氧化 娃制造無機粉末；和 第二步驟，通過壓輥壓縮所述無機粉末制造由壓縮的復合片形成的絕緣體。
14. 根據權利要求13所述方法，其中所述無機粉末被配置以包括相對于總重量 50_98wt%的合成二氧化娃和2_50wt%的膨脹珍珠巖。
15. 根據權利要求13所述方法，其中所述第一步驟同時通過混合器實施。
16. 根據權利要求13所述方法，其中速度等于或大于lOOOrpm。
17. 根據權利要求13所述方法，進一步包括： 用外殼覆蓋所述絕緣體；和 在真空形成至恒定真空度后熱熔融所述外殼的剩余的一側。
18. 根據權利要求13所述方法，其中所述絕緣體被配置以進一步包括裝飾材料。
19. 根據權利要求17所述方法，其中通過在不止一個板層上沉積或層積鋁和有機材料 膜以配置所述外殼。
20. 根據權利要求18所述方法，其中所述裝飾材料選自沉積有鋁和有機材料膜的裝飾 材料、層積有鋁和有機材料膜的裝飾材料、由無機纖維形成的裝飾材料和由有機材料形成 的裝飾材料中的任一種。
21. 根據權利要求13-20任一項所述方法，其中所述絕緣體用作用于流體輸送的絕緣 體、用于流體設備的管道絕緣體或用于加熱器的支持元件。
【文檔編號】B28B3/02GK104520250SQ201380041440
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年8月7日 優先權日:2012年8月7日
【發明者】白范圭, 南大祐 申請人:（株）慶東One