包含無機粘結(jié)劑的玻璃纖維板及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種玻璃纖維板，其特征在于，包含玻璃纖維與無機粘結(jié)劑，上述無機粘結(jié)劑包含磷酸鋁。并且，本發(fā)明涉及一種玻璃纖維板的制備方法，其包括：步驟(a)，制備包含磷酸鋁的無機粘結(jié)劑溶液；步驟(b)，將包含磷酸鋁的上述無機粘結(jié)劑溶液涂敷于玻璃纖維；步驟(c)，對涂敷有包含磷酸鋁的上述無機粘結(jié)劑溶液的上述玻璃纖維執(zhí)行壓縮；以及步驟(d)，對壓縮的上述玻璃纖維執(zhí)行干燥。
【專利說明】包含無機粘結(jié)劑的玻璃纖維板及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種包含無機粘結(jié)劑的玻璃纖維板，更詳細地涉及一種能夠以少量的無機粘結(jié)劑來維持最佳熱傳導(dǎo)率值，并能呈現(xiàn)高壓縮、高強度的玻璃纖維板的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)制備真空絕熱材料時，為了規(guī)定的熱傳導(dǎo)率性能與真空絕熱材料的制備工序上的便利，一同要求了具有最低限度的密度及強度的真空絕熱材料用芯材的開發(fā)。
[0003]尤其，當(dāng)制備真空絕熱材料用芯材時，在纖維制備工序上玻璃纖維棉只能具有大的體積，因此密度很小。對此，當(dāng)利用玻璃纖維棉來制備真空絕熱材料用芯材時，通常使用熱壓接工藝來制備了板。此時，熱壓接工藝是指加熱至玻璃纖維棉的玻璃應(yīng)變溫度(約5000C )來粘結(jié)同類玻璃纖維的方法，熱壓接工藝在具有高的能量費用及維持費用方面存在過問題。
[0004]在韓國公開公報第10-2004-0086165號中也公開了對平均纖維直徑為3?5μηι的玻璃纖維涂敷粘結(jié)劑的方式，但包含通過熱壓來形成的成型體或?qū)⑸鲜龀尚腕w層疊2層以上而成的真空絕熱材料的芯材，且只公開了與熱壓接工藝類似的熱壓工藝，并沒有解決上述熱壓接工藝的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0006]為了改善上述問題，本發(fā)明的目的在于，使用無機粘結(jié)劑來試圖并適用玻璃纖維的壓接。更詳細地，提供能夠以少量的無機粘結(jié)劑來維持最佳熱傳導(dǎo)率值，且能呈現(xiàn)高壓縮及高強度的玻璃纖維板的制備方法。
_7] 技術(shù)方案
[0008]為了達成上述目的，本發(fā)明提供玻璃纖維板，其特征在于，包含玻璃纖維與無機粘結(jié)劑，上述無機粘結(jié)劑包含磷酸鋁。
[0009]為了達成另一個上述目的，本發(fā)明提供玻璃纖維板的制備方法，其包括:步驟(a)，制備包含磷酸鋁的無機粘結(jié)劑溶液；步驟(b)，將包含磷酸鋁的上述無機粘結(jié)劑溶液涂敷于玻璃纖維；步驟(C)，對涂敷有包含磷酸鋁的上述無機粘結(jié)劑溶液的上述玻璃纖維執(zhí)行壓縮；以及步驟(d)，對壓縮的上述玻璃纖維執(zhí)行干燥。
_0] 有益.效果
[0011]在本發(fā)明中，包含磷酸鋁無機粘結(jié)劑，由此能夠以少量的玻璃纖維板來維持最佳熱傳導(dǎo)率值，且能呈現(xiàn)高壓縮、高強度。
[0012]并且，能夠適用本發(fā)明的玻璃纖維板的制備方法來降低能量費用及維持費用，由此增加玻璃纖維板的生產(chǎn)有效性。
【具體實施方式】[0013]參照詳細說明的實施例，能夠明確本發(fā)明的優(yōu)點和特征以及實現(xiàn)這些優(yōu)點和特征的方法。但本發(fā)明并不限于以下公開的實施例，能夠以互不相同的各種方式來實現(xiàn)，本實施例僅用于使本發(fā)明的公開內(nèi)容更加完整，能夠使本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員完整地理解發(fā)明的范疇，本發(fā)明僅根據(jù)發(fā)明要求保護范圍來定義。在說明書全文中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的結(jié)構(gòu)要素。
[0014]以下，對本發(fā)明進行詳細的說明。
[0015]玻璃纖維板
[0016]本發(fā)明提供包含玻璃纖維與無機粘結(jié)劑的玻璃纖維板。
[0017]若本發(fā)明所包含的玻璃纖維用作真空絕熱材料的芯材，則都可以無制約地使用，但尤其，優(yōu)選地，利用沒有公害并容易生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化的玻璃纖維。這種玻璃纖維有玻璃棉、陶瓷纖維、巖棉、玻璃纖維、氧化鋁纖維、硅鋁纖維、硅纖維、碳化硅纖維等。此時，上述玻璃纖維棉可根據(jù)真空絕熱材料的形狀以四角形、圓形等形態(tài)通過裁剪玻璃棉面料來使用。
[0018]優(yōu)選地，使用平均直徑為4?6 μ m的上述玻璃纖維。上述玻璃纖維的平均直徑小于4 μ m的情況下，屬于超細纖維范疇，有可能導(dǎo)致制備成本非常高且對人體有害，上述玻璃纖維的平均直徑大于6 μ m的情況下，增加玻璃纖維本身的接觸面，使得初始熱傳導(dǎo)率呈現(xiàn)很高。因此，在一同包含無機粘結(jié)劑的真空絕熱材料用芯材制備的有效性方面，玻璃纖維的平均直徑小于6μπι為恰當(dāng)。
[0019]相比于在真空狀態(tài)下因有機物的揮發(fā)降低真空度而不能使用的有機粘結(jié)劑，本發(fā)明的玻璃纖維板使用無機粘結(jié)劑，若真空絕熱材料用芯材包含的無機粘結(jié)劑的含量變高，則強度及壓縮率變得優(yōu)秀，因此能夠達到具有最佳熱傳導(dǎo)率值的適當(dāng)密度。
[0020]上述玻璃纖維板包含可確保優(yōu)秀的長期耐久性的材料，可使用玻璃纖維板、薄片或紙產(chǎn)品形態(tài)。用于進一步增進長期耐久性的材料有烘制二氧化硅粉、二氧化硅粉、珍珠巖粉及氣凝膠粉，可包含上述材料中的一種以上。
[0021]本發(fā)明所述的上述玻璃纖維板的特征在于，包含玻璃纖維及無機粘結(jié)劑，上述無機粘結(jié)劑包含憐Ife招。
[0022]此時，本發(fā)明的特征在于，上述磷酸鋁由鋁前體與磷前體形成。本發(fā)明的特征在于，上述招前體為選自氫氧化招、硝酸招、醋酸招或鹵化招中的一種以上，上述磷前體為選自磷酸(H3PO4)、磷酸二氫銨(NH4H2PO4)、磷酸氫二銨((NH4)2HPO4)、三乙基膦((C2H5)3P)或三甲基膦((CH3)3P)中的一種以上。
[0023]并且，可通過將上述鋁前體的粒子大小維持為小于作為現(xiàn)有的常用的溶膠(sol)形態(tài)的二氧化硅及氧化鋁的粒子形態(tài)的無機粘結(jié)劑，來借助磷酸的聚合反應(yīng)呈現(xiàn)致密的粘結(jié)效果。
[0024]因此，與粒子大小為20?50nm的以往的鋁前體不同，包含粒子大小為1nm以下的前體，由此可具有更均勻地附著于玻璃纖維的優(yōu)點。借助具有現(xiàn)有的粒子大小的鋁前體來制備的無機粘結(jié)劑的情況下，干燥過程中因粘結(jié)劑的偏斜現(xiàn)象而存在使粘結(jié)劑分散不均勻的問題。
[0025]優(yōu)選地，本發(fā)明的組成無機粘結(jié)劑的由鋁前體及磷前體形成的磷酸鋁的P/A1的原子比為3?50,此時，P/A1的原子比指磷與招的摩爾比(molar rat1)。
[0026]上述磷酸鋁的P/A1的原子比小于3的情況下，具有氧化鋁的溶解度非常低且磷酸鋁的形成不順暢的擔(dān)憂，上述磷酸鋁的P/A1的原子比大于50的情況下，因磷酸的含量過多，有可能導(dǎo)致玻璃纖維的表面受損，從而減弱強度，并呈現(xiàn)持續(xù)吸附水分的性質(zhì)。
[0027]本發(fā)明的特征在于，相對于100重量份的玻璃纖維，包含磷酸鋁的上述無機粘結(jié)劑為0.05?10重量份。本發(fā)明的玻璃纖維板盡管包含少量的磷酸鋁無機粘結(jié)劑，也可以維持最佳熱傳導(dǎo)率值，由此制備高強度及高壓縮的玻璃纖維板。相對于100重量份的玻璃纖維，包含磷酸鋁的上述無機粘結(jié)劑小于0.05重量份的情況下，具有減弱粘結(jié)劑的功能的擔(dān)憂，相對于100重量份的玻璃纖維，包含磷酸鋁的上述無機粘結(jié)劑大于10重量份的情況下，存在因密度增加而使熱傳導(dǎo)率變高的問題。
[0028]上述玻璃纖維板可以為真空絕熱材料芯材用玻璃纖維板。玻璃纖維板為具有絕熱效果、施工性、耐火性等的絕熱材料，上述玻璃纖維板可包含含有玻璃纖維與磷酸鋁的無機粘結(jié)劑，可用作真空絕熱材料芯材，來提供初始絕熱性能優(yōu)秀且確保長期耐久性能的真空絕熱材料用芯材及包含上述真空絕熱材料用芯材的真空絕熱材料。
[0029]玻璃纖維板的制備方法
[0030]本發(fā)明的玻璃纖維板的制備方法以利用玻璃纖維的方法為基本，包括將無機粘結(jié)劑涂敷于玻璃纖維的步驟、對上述玻璃纖維執(zhí)行壓縮的步驟以及對上述玻璃纖維執(zhí)行干燥的步驟。
[0031]更具體地，本發(fā)明包括如下的玻璃纖維板的制備方法，上述玻璃纖維板的制備方法包括:步驟(a)，制備包含磷酸鋁的無機粘結(jié)劑溶液；步驟(b)，將包含磷酸鋁的上述無機粘結(jié)劑溶液涂敷于玻璃纖維；步驟(C)，對涂敷有包含磷酸鋁的上述無機粘結(jié)劑溶液的上述玻璃纖維執(zhí)行壓縮；以及步驟(d)，對壓縮的上述玻璃纖維執(zhí)行干燥。
[0032]在上述步驟(a)中，包含磷酸鋁的無機粘結(jié)劑通過鋁前體與磷前體的反應(yīng)而成。此時，上述鋁前體可以為選自氫氧化鋁、硝酸鋁、醋酸鋁或鹵化鋁中的一種以上，上述磷前體可以為選自 H3PO4、NH4H2PCV (NH4)2HPO4, (C2H5)3P 或(CH3)3P 中的一種以上。
[0033]優(yōu)選地，在上述鋁前體中使用氫氧化鋁，在磷前體中使用H3PO4,將氫氧化鋁用作鋁前體的情況下，溶解度低，因此可包括在150°C以上溫度下進行熱處理的步驟。
[0034]在制備本發(fā)明的包含磷酸鋁的無機粘結(jié)劑溶液的步驟包括的上述熱處理步驟中，由于需要150°C以上溫度的熱處理，因而在常溫條件下溶解度高，從而還能夠包含可在常溫條件下溶解的硝酸鋁或醋酸鋁。此時，硝酸鋁的情況下，由于存在生成氮氣的危險性，因此，更優(yōu)選地，使用醋酸鋁。
[0035]更具體地，包含磷酸鋁的無機粘結(jié)劑溶液的反應(yīng)機理如下:在常溫條件下，磷酸離子、鋁離子與醋酸溶解于溶液中，涂敷后在熱處理過程中，在150°C以上溫度下發(fā)生磷酸的聚合反應(yīng)并形成低聚磷酸鹽(oligo-phosphate)或聚磷酸鹽(poly-phosphate),根據(jù)溫度的變化形成Al (H2PO4) 3、AlH2P3O10' Al (PO3) 3、Al2P6O18等化合物，并起到粘結(jié)劑的作用。
[0036]在上述步驟(b)中，將上述無機粘結(jié)劑溶液涂敷于玻璃纖維的情況下，通常，優(yōu)選地，利用噴射方法。通常，玻璃纖維以玻璃纖維棉的狀態(tài)存在，也可在玻璃纖維棉涂敷上述無機粘結(jié)劑溶液，而此時，為了均勻地涂敷粘結(jié)劑，更優(yōu)選地，在玻璃纖維棉成型之前，在玻璃纖維狀態(tài)下涂敷本發(fā)明的無機粘結(jié)劑。
[0037]原因如下:玻璃纖維以玻璃纖維棉的狀態(tài)存在的情況下，因體積的變大，使得無機粘結(jié)劑很難滲透于內(nèi)部，且若要使無機粘結(jié)劑均勻地滲透，則需要大量的溶劑，與這種情況相比，將無機粘結(jié)劑溶液直接涂敷于玻璃纖維的情況下，不僅使用少量的溶劑，還可以使粘結(jié)劑滲透至玻璃纖維的內(nèi)部。
[0038]尤其，利用包含磷酸鋁的無機粘結(jié)劑的情況下，即使以噴射方式將少量的上述無機粘結(jié)劑添加于玻璃纖維的表面，也可以確保所需的強度，其結(jié)果，可預(yù)先防止熱傳導(dǎo)率值上升。
[0039]此時，將粘結(jié)劑最大限度地均勻地涂敷于玻璃纖維的表面極其重要。這種情況下，可根據(jù)制備工序的需要來試圖各種方法，而在將無機粘結(jié)劑涂敷于玻璃纖維棉的情況下，為了均勻地粘結(jié)，需要過量的溶劑。因此，如上所述，在形成玻璃纖維棉之前，當(dāng)注塑玻璃纖維時，涂敷無機粘結(jié)劑，這一點易于使用少量的溶劑。
[0040]在上述步驟(c)中，當(dāng)對上述玻璃纖維執(zhí)行壓縮時，壓縮壓力優(yōu)選為2.0?2.4Kg/cm2。在壓縮過程中可利用壓輥、壓縮壓力機等。上述壓縮壓力小于2.0Kg/cm2的情況下，具有壓縮不充分的擔(dān)憂，上述壓縮壓力大于2.4Kg/cm2的情況下，存在產(chǎn)生玻璃纖維的裂痕現(xiàn)象的問題。
[0041]并且，在制備玻璃纖維板的方法中，上述步驟(d)的干燥溫度優(yōu)選為200?400°C，且優(yōu)選地，執(zhí)行10?20分鐘的干燥。
[0042]上述干燥溫度小于200°C的情況下，具有不能充分地生成聚磷酸鹽的擔(dān)憂，上述干燥溫度大于400°C的情況下，存在高能量費用的問題。并且，上述干燥時間小于10分鐘的情況下，具有不能充分地干燥的擔(dān)憂，上述干燥時間大于20分鐘的情況下，存在生產(chǎn)工序上的非有效性的問題。
[0043]以下，通過本發(fā)明的如下的實施例來進行更加詳細的說明。但以下實施例僅用于例示
【發(fā)明內(nèi)容】
，發(fā)明的范圍并不局限于實施例。
[0044]<實施例>
[0045]以下，通過本發(fā)明的優(yōu)選實施例更加詳細地說明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及作用。但這僅作為本發(fā)明的優(yōu)選例示而提出的，用任何含義也不能解釋本發(fā)明局限于此。
[0046]對于未記載于此的內(nèi)容，只要是本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員就能夠充分進行技術(shù)性類推，因此省略其說明。
[0047]<實施例1>
[0048]1.磷酸鋁無機粘結(jié)劑的制備
[0049]以230rpm的速度攪拌309.5g的蒸懼水,并用5分鐘的時間添加了 1150g的85%的Η3Ρ04。以500rpm的速度攪拌稀釋的磷酸溶液，并用6分鐘的時間添加94.5g的醋酸鋁粉末后，通過攪拌20分鐘來制備了 P/A1的原子比為20的磷酸鋁無機粘結(jié)劑。
[0050]2.玻璃纖維板及真空絕熱材料用芯材的制備
[0051]準(zhǔn)備了平均直徑為4 μ m、質(zhì)量為50g的玻璃纖維。并且，將制備的2g的上述磷酸鋁無機粘結(jié)劑放入200g的水中進行攪拌，來制備了包含磷酸鋁的無機粘結(jié)劑溶液。此時，將上述無機粘結(jié)劑溶液涂敷于上述玻璃纖維，以2.0kg/cm2的壓力執(zhí)行壓縮后，在200°C溫度下執(zhí)行20分鐘的干燥，并切割為193 X 253 X 2mm(厚度X寬度X長度)的大小來制備了玻璃纖維板。此時，用I張上述玻璃纖維板來制備了真空絕熱材料用芯材。
[0052]<實施例2>
[0053]1.磷酸鋁無機粘結(jié)劑的制備[0054]以230rpm的速度攪拌309.5g的蒸餾水，并用5分鐘的時間添加了 1150g的85%的Η3Ρ04。以500rpm的速度攪拌稀釋的磷酸溶液，并用6分鐘的時間添加94.5g的醋酸鋁粉末后，通過攪拌20分鐘來制備了 P/A1的原子比為20的磷酸鋁無機粘結(jié)劑。
[0055]2.玻璃纖維板及真空絕熱材料用芯材的制備
[0056]準(zhǔn)備了平均直徑為4 μ m、質(zhì)量為10g的玻璃纖維。并且，將制備的Ig的上述磷酸鋁無機粘結(jié)劑放入200g的水中進行攪拌，來制備了包含磷酸鋁的無機粘結(jié)劑溶液。此時，將上述無機粘結(jié)劑溶液涂敷于上述玻璃纖維，以2.4kg/cm2的壓力執(zhí)行壓縮后，在400°C溫度下執(zhí)行10分鐘的干燥，并切割為193 X 253 X 2mm(厚度X寬度X長度)的大小來制備了玻璃纖維板。此時，層疊2張上述玻璃纖維板來制備了真空絕熱材料用芯材。
[0057]<比較例1>
[0058]準(zhǔn)備了 190 X 250 X 50mm (厚度X寬度X長度)的平均直徑為6 μ m、質(zhì)量為50g的玻璃纖維棉。此時，利用在500°C溫度下成型的熱壓接法，來將上述玻璃纖維棉制備成了真空絕熱材料用芯材。
[0059]<比較例2>
[0060]通過利用有機粘結(jié)劑的濕式法，來將與上述比較例I相同的玻璃纖維棉制備成了真空絕熱材料用芯材。
[0061]實驗例:真空絕熱材料的熱傳導(dǎo)率值的測定
[0062]以25X300X400mm( 厚度X寬度X長度)的大小制備了上述實施例1、實施例2、比較例I及比較例2的真空絕熱材料用芯材。然后，形成了由12 μ m的聚偏二氯乙烯(PVDC, polyvinylidene chloride)膜 / 聚對苯二甲酸乙二醇酯膜(PET, polyethyleneglycol terephthalate)、25 μ m 的尼龍(Nylon)膜、6 μ m 的招(Al)箔及 50 μ m 的線性低密度聚乙烯(LLDPE, linear low density polyethylene)膜結(jié)構(gòu)形成的外置袋體。之后，使將25g的純度為95%的生石灰(CaO)放入袋子來制備的2個吸收劑插入于制備的上述芯材的表面。
[0063]之后，將芯材插入于袋體后，在1Pa的真空度狀態(tài)下進行密封，并制備了本發(fā)明的真空絕熱材料。
[0064]在70°C溫度下，對上述實施例1、實施例2、比較例I及比較例2的上述真空絕熱材料進行14小時的時效(Aging)處理后，分別放入85°C溫度的恒溫室并維持10天，來測定了熱傳導(dǎo)率。此時，使用HC-074 *300(英弘精機(eco-Seiki)公司制造)熱傳導(dǎo)測定儀來測定了熱傳導(dǎo)率，其結(jié)果見下列表1。
[0065]表1
[0066]
【權(quán)利要求】
1.一種玻璃纖維板，其特征在于， 包含玻璃纖維與無機粘結(jié)劑， 所述無機粘結(jié)劑包含磷酸鋁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃纖維板，其特征在于，所述磷酸鋁由鋁前體與磷前體形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的玻璃纖維板，其特征在于， 所述鋁前體為選自氫氧化鋁、硝酸鋁、醋酸鋁或鹵化鋁中的一種以上， 所述磷前體為選自磷酸(H3PO4)、磷酸二氫銨(NH4H2PO4)、磷酸氫二銨((NH4)2HPO4)、三乙基膦((C2H5)3P)或三甲基膦((CH3)3P)中的一種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的玻璃纖維板，其特征在于，所述鋁前體的粒子大小為2?1nm0
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃纖維板，其特征在于，所述磷酸鋁的P/A1的原子比為3 ?50。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃纖維板，其特征在于，相對于100重量份的所述玻璃纖維，包含磷酸鋁的所述無機粘結(jié)劑為0.05?10重量份。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃纖維板，其特征在于，所述玻璃纖維的平均直徑為4?6μ m0
8.—種玻璃纖維板的制備方法,其特征在于,包括: 步驟(a)，制備包含磷酸鋁的無機粘結(jié)劑溶液； 步驟(b)，將包含磷酸鋁的所述無機粘結(jié)劑溶液涂敷于玻璃纖維； 步驟(C)，對涂敷有包含磷酸鋁的所述無機粘結(jié)劑溶液的所述玻璃纖維執(zhí)行壓縮；以及 步驟(d)，對壓縮的所述玻璃纖維執(zhí)行干燥。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的玻璃纖維板的制備方法，其特征在于，所述步驟(a)中的包含磷酸鋁的無機粘結(jié)劑由鋁前體與磷前體制備。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的玻璃纖維板的制備方法，其特征在于，所述步驟(a)包括在150°C以上溫度下進行熱處理的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的玻璃纖維板的制備方法，其特征在于，所述熱處理步驟中，還包含硝酸鋁或醋酸鋁。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的玻璃纖維板的制備方法，其特征在于，所述步驟(c)中的壓縮，以2.0?2.4kg/cm2的壓力執(zhí)行。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的玻璃纖維板的制備方法，其特征在于，所述步驟(d)中的干燥，在200?400°C溫度下進行10?20分鐘。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃纖維板，其特征在于，所述玻璃纖維板為真空絕熱材料芯材用玻璃纖維板。
【文檔編號】D06M11/00GK104040067SQ201280066151
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月5日
【發(fā)明者】李周炯, 鄭勝文, 李明, 金恩珠, 金賢宰 申請人:樂金華奧斯有限公司