離子水的腐蝕性。
[0021] 在一些實施方案中,所述氣凝膠拉可在高溫下抗收縮。例如,在650°C,當(dāng)使用例 如ASTM方法C356測試時,所述拉可收縮低于4%、低于2%或者低于1%。運種對收縮的 抗性意味著運些拉可用于例如高溫應(yīng)用中,而不會變形或者失去它們的原始結(jié)構(gòu)、厚度和/ 或絕緣能力。所述拉的密度可為低的,W及在一些實施方案中,所述拉的堆密度可為低于 0. 2g/cc、低于 0. 15g/cc、低于 0. 13g/cc或者低于 0. 12g/cc。
[0022] 在許多情況中,用于生產(chǎn)氣凝膠拉的已知的濕法工藝可能不導(dǎo)致氣凝膠和纖維的 均勻分布。濕潤劑可幫助分散疏水性的氣凝膠,W及機械混合器可幫助形成均質(zhì)漿液。聚 合物膠乳乳液也可用于在含水系統(tǒng)中懸浮粒子。然而,所述漿液保持均質(zhì)極短的時間,W及 當(dāng)材料脫水時,固體(氣凝膠和纖維)可開始彼此分離并形成可辨別的層。由此,所述拉的 一部分(通常為上部)將含有較大比例的氣凝膠粒子,而下部將含有較大濃度的纖維和遮 光劑(如果存在的話)。例如,參見圖1,其提供了示意圖,顯示使用已知濕法工藝如描述在 美國專利No. 7, 635, 411中的工藝制造的無紡氣凝膠拉的橫截面。該圖顯示了在所述拉的 上部的高濃度的氣凝膠粒子和在所述拉的下部的低濃度的氣凝膠。具有高濃度氣凝膠粒子 的部分可在粒子之間缺乏膠粘性且同時機械強度降低,W及所述拉在彎曲、振動或者摩擦 時可脫落氣凝膠粒子。氣凝膠粒子和其它材料的運種分離也可影響傳熱,從而導(dǎo)致與均質(zhì) 拉相比更差的絕緣能力。進一步穩(wěn)定氣凝膠漿液從而使得它不形成層的努力還沒有導(dǎo)致氣 凝膠粒子在所述拉的整個厚度上的分布的顯著改善。
[0023] 本申請所述的方法可用于使?jié){液系統(tǒng)不穩(wěn)定和增加粒狀材料從溶劑系統(tǒng)的分離, 而非嘗試穩(wěn)定氣凝膠漿液。運可通過W下方法實現(xiàn):使在漿液中溶解或者分散的化合物凝 聚W形成可含有另外的粒子如纖維和遮光劑的氣凝膠絮凝物??傻玫角逦膬上嘞到y(tǒng),其 中氣凝膠絮凝物體懸浮在基本不含粒狀物質(zhì)的上清液中。在那些絮凝物體中,不同顆粒如 氣凝膠、纖維和遮光劑可均勻和穩(wěn)定地保留。例如,圖2的橫截面圖顯示了氣凝膠粒子在 使用本申請所述方法的實施方案制造的無紡拉中的分布。與在圖1的拉中相比,圖2中的 氣凝膠粒子更均勻地分布,且盡管在兩個拉的每一個中氣凝膠粒子的總體濃度是相同的, 但是圖2的拉顯示氣凝膠粒子和纖維在所述拉的整個厚度中的均勻的混合物。運種均勻的 混合物可向所述拉提供均勻的結(jié)構(gòu),其中所述拉的組成基本上均勻并且在所述拉中不存在 任何單獨材料的可辨別的層。運可導(dǎo)致例如降低的氣凝膠粒子脫落、改善的絕緣質(zhì)量和更 均勻的柔性和強度。在一些實施方案中,在氣凝膠拉的(橫截面的)上面的10%、20%或 者30%中的氣凝膠粒子濃度(W重量計)可在所述拉中的氣凝膠粒子的總體濃度的30%、 20%、10%或者5%范圍內(nèi)。在每一區(qū)域中的粒子數(shù)目可通過W下方法測定:貫穿樣品拉的 厚度切片并借助于顯微鏡穿過橫截面的不同部分計數(shù)氣凝膠粒子。一個運種方法的實施方 案在圖3中示出,其顯示氣凝膠拉的橫截面500,所述橫截面的高度(所述拉的厚度)為5mm 和長度為10mm。整個橫截面通過虛線510和514描繪,W及橫截面的上面的20%通過虛線 510和512描繪??捎嫈?shù)在上面的20%區(qū)域中的氣凝膠粒子W及在整個橫截面區(qū)域中的總 氣凝膠粒子。然后對于兩個區(qū)域中的每個,計算每單位面積橫截面的粒子并在兩個值之間 進行比較。在可選擇的評價中,可在總體橫截面和橫截面的20%上部之間比較包括氣凝膠 粒子(或者替代地,不存在氣凝膠粒子)的視野的面積的百分比,而非使用粒子數(shù)目。運可 通過使用軟件促進W幫助從不為氣凝膠粒子的區(qū)域區(qū)分氣凝膠粒子。相似的試驗可用于其 它拉組分如纖維、遮光劑和粘合劑。
[0024] 可用于實現(xiàn)凝聚和絮凝的方法中的兩個為電荷中和和粒子橋接。術(shù)語"凝聚"和 "絮凝"在本申請中如本領(lǐng)域技術(shù)人員所使用的一樣使用。"凝聚"通常是指中和粒子上的 相同電荷,使得它們不再彼此排斥并隨后集合或者形成集合體。"絮凝"導(dǎo)致粒子與高分子 量化合物橋接在一起,使得橋接的化合物形成絮凝物。在各種實施方案中,無紡氣凝膠拉可 使用一種或者多種凝聚劑、一種或者多種絮凝劑,或者同時使用一種或者多種凝聚劑和一 種或者多種絮凝劑形成。凝聚和絮凝各自可用于使乳液不穩(wěn)定。凝聚和絮凝中的任一個或 者兩個可導(dǎo)致由絮凝物和上清液組成的兩相系統(tǒng)的形成。
[00巧]氣凝膠拉可脫落松散粒子,運些松散粒子中的一些可產(chǎn)生氣凝膠灰塵。在氣凝膠 拉中較低水平的灰塵產(chǎn)生可增加所述拉所適合的應(yīng)用,并且可例如導(dǎo)致順應(yīng)各種工作場所 和環(huán)境標(biāo)準的拉。從氣凝膠拉脫落的松散結(jié)合的粒子可包括氣凝膠、玻璃、不透明度改性劑 (opacitymodifier)和粘合劑。與穿過所述拉的厚度呈現(xiàn)材料分離的拉相比,具有均勻分 散的氣凝膠、纖維和粘合劑的濕法氣凝膠拉可更大程度地保留粒狀物質(zhì)。例如,在一個表面 處具有高于平均(對于整個拉)濃度的氣凝膠粒子的拉結(jié)果將在相同區(qū)域中具有較少的粘 合劑。由此,與具有均勻分布的粒子的拉的所述區(qū)域中的那些氣凝膠粒子相比,運些氣凝膠 粒子將更不牢固地結(jié)合至所述拉。所述更不牢固結(jié)合的粒子更加可能通過磨損、彎曲或者 震動從所述拉離開,從而導(dǎo)致粒子的釋放和氣凝膠灰塵的可能的形成。
[00%] 在拉的一個或多個主表面上的覆蓋物或者涂層可顯著降低灰塵產(chǎn)生,但是在許多 未經(jīng)涂覆的或者未經(jīng)覆蓋的氣凝膠拉中,可引起灰塵產(chǎn)生。(經(jīng)覆蓋的或者未經(jīng)覆蓋的)氣 凝膠拉的松散粒子脫落(或者灰塵產(chǎn)生)可用一些方式測定。在一個試驗中,將20cmx20cm 氣凝膠拉樣品垂直保持在固體表面W上10cm,并將所述拉的邊緣在所述表面上敲打=次。 可將所得松散粒子收集、稱重并報告為所測試的拉樣品的總質(zhì)量的百分數(shù)。在第二試驗方 案中,氣凝膠拉脫落的趨勢可通過W下方法測量:重復(fù)彎曲或者折曲試驗拉的樣品并將沉 淀的粒子稱重或者將保持在空中的氣溶膠粒子稱重。在一個實例中,將20x20cm試驗樣品 通過W下方法折曲10次:重復(fù)地將所述拉的相對端推到一起然后將它們拉開,W交替地將 樣品的一半折疊在一起和使樣品變平。
[0027] 可將由試驗產(chǎn)生的任何松散粒子收集并稱重。粒子可從表面,從空氣或者從二者 收集。氣溶膠(空中的)粒子可根據(jù)重量測定法通過將已經(jīng)捕獲了氣溶膠粒子的顆粒過濾 器稱重量化,或者可使用氣溶膠監(jiān)視器如激光光度計測量。氣溶膠粒子可單獨地報告或者 作為所述拉脫落的總顆粒物質(zhì)的一部分報告。在一些情況下,產(chǎn)生的灰塵量W重量計可為 所述拉樣品的低于0. 1 %、低于0.Ol%或者低于0.OOl%。脫落的粒子也可基于每單位拉 表面面積產(chǎn)生的粒子的質(zhì)量來測量。例如,當(dāng)使用本申請所述的試驗方法評價各種實施方 案時,每m2拉樣品產(chǎn)生的松散氣凝膠粒子的量可低于Ig、低于lOOmg、低于IOmg或者低于 Img。因為顆粒物質(zhì)可主要從拉的暴露表面脫落,每單位面積產(chǎn)生的顆粒物質(zhì)的量可比每單 位質(zhì)量產(chǎn)生的顆粒物質(zhì)的量提供更為有用的信息。例如,5mm厚度的氣凝膠拉經(jīng)常呈現(xiàn)與厚 度為20mm的具有相同組成的氣凝膠拉相似的顆粒產(chǎn)生量。
[0028] 在一些應(yīng)用中,使用者可關(guān)注可被氣凝膠拉脫落的氣凝膠和遮光劑粒子的尺寸。 在運些情況中,也可分析所述粒子的粒子尺寸和粒子尺寸分布。在許多實施方案中,本申請 所述的氣凝膠拉產(chǎn)生非常低的或者不可檢測的水平的足夠小W保持在空中的粒子(氣溶 膠粒子)。例如,在一些實施方案中所述拉可WW不可檢測的水平脫落尺寸小于2. 5ym、小 于1ym、小于0. 1ym、小于0.Olym或者小于0.OOlym的粒子。在其它實施方案中,在運 些尺寸范圍中的每個中的粒子在空氣中的所得濃度可低于lOmg/m3、低于5mg/m3、低于3mg/m3或者低于Img/m3。
[0029] 拉生產(chǎn)-W30] 濕法方法-
[0031] 在一組實施方案中,將帶電荷的化合物與含水氣凝膠漿液組合,W將乳液引入到 漿液中。在將乳液、氣凝膠、纖維、遮光劑和/或任何其它組分混合在一起之后,可將去穩(wěn)定 化合物(其也可為帶電荷化合物)添加至乳液W使系統(tǒng)不穩(wěn)定。所述去穩(wěn)定化合物可為聚 合物,W及在一些實施方案中可為帶電荷聚合物。去穩(wěn)定化合物的添加可凝聚或者絮凝乳 液,因為所述漿液從均一的乳狀單相系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成了清晰的兩相系統(tǒng),其包括一個塊狀的凝 聚團塊(絮凝物)相和第二上清液相。所述絮凝物可捕獲氣凝膠粒子、纖維、遮光劑和任何 其它非水溶性材料。所述上清液可基本上由水和水溶性化合物組成,不過在一些情況中它 也可包括微量顆粒物質(zhì)。所述上清液可比原漿液明顯更澄清,并且可在一些過程中重復(fù)使 用。已經(jīng)發(fā)現(xiàn),當(dāng)經(jīng)受力如毛細管作用和重力效應(yīng)時,所述絮凝物(凝聚的團塊)可保留氣 凝膠粒子和纖維(W及其它材料)。處于基本上均勻狀態(tài)的該粒子懸浮可主要為物理現(xiàn)象, 而非化學(xué)現(xiàn)象。所述絮凝物可漂浮在上清液上,可沉沒在上清液中或者可分布在整個上清 液中。然而,與絮凝物的密度無關(guān),在許多實施方案中當(dāng)將漿液通過稀松布排水時,大部分 絮凝物可保留在稀松布上。該均勻懸浮可形成運樣的濕法氣凝膠拉:其穿過長度、寬度和/ 或厚度在組成上均勻并且不含具有高濃度或者低濃度的任何具體材料(如氣凝膠粒子、粘 合劑或者纖維)的層。 陽03引 組分-
[0033] 氣凝膠粒子"
[0034] 任何類型的氣凝膠粒子可用于制造本申請所述的無紡拉。氣凝膠可構(gòu)成所述拉 的體積的大部分,W及在一些實施方案中可占所述拉的體積的大于50%、大于75%或者 大于90%。W重量計,氣凝膠可占所述拉的質(zhì)量的大于1%、大于2%、大于10%或者大于 20 %。所述氣凝膠粒子可基于適于溶膠-凝膠技術(shù)(C.J.Brinker,G.W.Scherer,Sol-Gel Science. 1990,化aps. 2和3)的金屬氧化物如Si或者Al化合物,或者基于適于溶膠-凝膠 技術(shù)的有機物質(zhì)的那些如蜜胺-甲醒縮合物(美國專利5, 086, 085)或者間苯二酪-甲醒 縮合物(美國專利4, 873, 218)。適合的氣凝膠可由水玻璃或者由有機材料如TEOS和TMOS 制造。它們也可基于上述材料的混合物。在許多實施方案中,使用含有娃(Si)化合物并且 更優(yōu)選Si化的氣凝膠。為降低對導(dǎo)熱率的福射貢獻,氣凝膠可含有IR遮光劑,例如炭黑、 二氧化鐵、氧化鐵、碳化娃、二氧化錯或者其混合物。
[0035] 所述氣凝