本實(shí)用新型專利技術(shù)涉及一種低密度碳纖維硬質(zhì)保溫氈，包括若干網(wǎng)胎單元層，網(wǎng)胎單元層之間通過噴膠層粘合在一起；所述網(wǎng)胎單元層包括若干網(wǎng)胎層，網(wǎng)胎層之間通過針刺連接在一起。本實(shí)用新型專利技術(shù)的保溫氈密度低，保溫性能好，成本低，使用環(huán)境廣。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及高溫真空設(shè)備隔熱保溫材料，具體涉及一種低密度碳纖維硬質(zhì)保溫氈及其制備方法。
技術(shù)介紹
作為需擁有很多高溫爐行業(yè)之一，光伏多晶硅鑄錠，由于設(shè)備折舊率高，受國外市場低迷影響，產(chǎn)品利潤低，國內(nèi)各項(xiàng)成本增加。降低成本是光伏行業(yè)生存條件之一，作為消耗部件之一的隔熱保溫材料，每年消耗巨大，其保溫隔熱性能的好壞直接影響企業(yè)的績效。目前市場高溫隔熱材料采用含雜軟氈相互復(fù)合，或采用混合攪拌注模成型的方法。如CN101948327A、CN103568385A，其生產(chǎn)出的產(chǎn)品，縱向纖維含量太高，保溫效果并不太理想。而且現(xiàn)有的碳纖維硬質(zhì)保溫氈采用將碳纖維混合在漿料中濕法真空抽濾成型，如中國專利申請201310489217.9，采用濕法成型制得的保溫氈存在密度大、結(jié)構(gòu)緊實(shí)特點(diǎn)，而這種特點(diǎn)決定了其保溫隔熱性能較差；且相同體積下，密度高需采用的材料也多，因此生產(chǎn)成本相對較高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對上述問題，本技術(shù)旨在提供一種成本更低、保溫隔熱效果更好的低密度碳纖維硬質(zhì)保溫氈及其制備方法。一種低密度碳纖維硬質(zhì)保溫氈的制備方法，步驟如下：(1)以碳含量≥92％的碳纖維為原料，將碳纖維短切成3-30mm，用梳理機(jī)梳理成毛絲并制成網(wǎng)胎，網(wǎng)胎克重為20-400g/m2，厚度為0.2-200mm，密度為0.08-0.2g/cm3，碳纖維排布方向與網(wǎng)胎所在平面基本一致；(2)使用針刺方法將2-40層網(wǎng)胎針刺復(fù)合成一個(gè)網(wǎng)胎單元，針刺的密度為2-50針/cm2；(3)采用霧氣噴涂方法對上述制得的網(wǎng)胎單元進(jìn)行單面或雙面噴膠，噴膠量為0.8-1.2kg/m2；(4)將噴膠后的網(wǎng)胎單元與網(wǎng)胎單元或防護(hù)膜層疊；(5)將熱壓機(jī)預(yù)熱到110-120℃后，立刻將層疊好的材料放置在熱壓機(jī)內(nèi)，加壓至壓強(qiáng)3-5MPa，繼續(xù)升高熱壓機(jī)溫度到195℃，并保持此溫度下持續(xù)1-10小時(shí)后，讓熱壓機(jī)自然降溫到100℃以下，取出產(chǎn)品準(zhǔn)備碳化；(6)將上步驟產(chǎn)品放置到碳化設(shè)備中，設(shè)定升溫曲線，用時(shí)3h升溫至300℃，此時(shí)通入氬氣保護(hù)，用時(shí)20h升溫至700℃，再用時(shí)3.5h升溫至1050℃，1050℃下恒溫3-10小時(shí)，自動(dòng)降溫至60℃以下，將產(chǎn)品取出準(zhǔn)備高溫純化；(7)將碳化后的產(chǎn)品置于高溫純化設(shè)備中，抽真空至10帕以下，設(shè)定升溫曲線，用時(shí)5h升溫至1050℃，用時(shí)6h升溫至1600℃，用時(shí)6h升溫至2200℃，2200℃下恒溫3-10小時(shí)，自動(dòng)降溫至60℃以下，將其取出即得到碳纖維硬質(zhì)保溫氈初級產(chǎn)品；(8)將上述初級產(chǎn)品機(jī)械加工成高溫爐所需產(chǎn)品。所述步驟(1)中的碳纖維原料，是黏膠、瀝青、聚丙烯晴、酚醛等為原料碳化而成的碳纖維，其含碳量在92％以上，其長度短切后為3-30mm，用梳理機(jī)梳理成網(wǎng)胎可避免縱向絲束影響其隔熱效果，也可使產(chǎn)品密度盡可能均勻。上述網(wǎng)胎經(jīng)步驟(2)針刺成網(wǎng)胎單元，針刺方向?yàn)榭v向，網(wǎng)胎單元平鋪方向?yàn)闄M向，即針刺方向與網(wǎng)胎單元所在平面垂直。針刺工藝數(shù)量為單位面積刺針數(shù)，控制在2-50針/cm2，使網(wǎng)胎蓬松。必須按指定針數(shù)針刺，當(dāng)密度過低時(shí)會導(dǎo)致產(chǎn)品碳化、高溫過程中收縮相對密度會增大，當(dāng)密度過高時(shí)其保溫效果會降低。本技術(shù)首次在網(wǎng)胎單元的制備中采用低密度針刺的方法，可大大減少縱向纖維的數(shù)量，因此能顯著提升保溫性能。對該保溫氈而言，不用針刺的保溫效果是最好的，但沒有針刺很難把密度做低，采用針刺才有可能把密度做低，因此本實(shí)用新型采用了減少針刺密度的方式。步驟(3)中所述膠為低粘度粘合劑，選用酚醛樹脂、呋喃樹脂或雙馬樹脂中的一種或多種，以便噴涂。步驟(3)中采用數(shù)控噴膠機(jī)進(jìn)行數(shù)控高壓單元雙面霧氣噴涂，噴膠機(jī)上設(shè)有備用噴頭，噴頭具體的給進(jìn)速度與噴膠量根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格比例設(shè)定。用噴涂的方法代替常規(guī)浸漬的方法，避免粘合劑充斥在碳纖維縫隙中，使得成品密度更適合保溫功能，保溫性能更佳。現(xiàn)有技術(shù)中對碳纖維網(wǎng)胎單元之間的復(fù)合成氈除采用浸漬粘合方式外，還有采用高密度穿透針刺方法的，如CN103568385A。本技術(shù)在本步驟中未采用針刺，而是采用噴膠層疊復(fù)合，避免了穿透針刺造成縱向纖維導(dǎo)熱散熱而使熱量沿著針刺方向?qū)С龅娜毕荨２襟E(4)中防護(hù)膜包括12k、6k碳纖維布或0.5-2mm石墨紙，網(wǎng)胎單元與這些材料復(fù)合后可在非常環(huán)境下使用，具有以下作用：其一、隔離作用，避免爐體生產(chǎn)所需氣體或產(chǎn)生氣體進(jìn)入保溫材料內(nèi)，導(dǎo)致相互污染；其二、增加強(qiáng)度、提高產(chǎn)品抗氣流沖擊性能、提高保溫板使用壽命；其三、便于清潔。步驟(4)中層疊的方式包括網(wǎng)胎單元與網(wǎng)胎單元層疊，層數(shù)為2-40層；網(wǎng)胎單元與同種或不同種的防護(hù)膜層疊，網(wǎng)胎單元與防護(hù)膜的層數(shù)均為至少1層。步驟(8)中的機(jī)械加工包括切方、圓、開孔、洗薄等方式。由上述方法制備而成的低密度碳纖維硬質(zhì)保溫氈，包括若干網(wǎng)胎單元層，網(wǎng)胎單元層之間粘合在一起；所述網(wǎng)胎單元層包括若干網(wǎng)胎層，網(wǎng)胎層之間通過針刺連接在一起。所述網(wǎng)胎層由3-30mm碳纖維梳理而成，碳纖維方向與網(wǎng)胎層所在平面基本一致。所述“基本一致”是由于碳纖維非常多，而且其柔性大，而且由于網(wǎng)胎層會有一定厚度，梳理時(shí)不可能保證每一根碳纖維都與網(wǎng)胎層所在平面完全一致，某一些碳纖維可能會與該平面具有一定夾角；再者，在針刺的過程中，一些碳纖維不可避免的會隨著針的走向而變成縱向，但總體上絕大多數(shù)碳纖維與網(wǎng)胎層所在平面是一致的，盡量避免存在與該平面垂直的碳纖維。另外，隨著針的走向而變成縱向的碳纖維在網(wǎng)胎結(jié)構(gòu)中起到一定的支撐作用，維持其蓬松結(jié)構(gòu)，從而增強(qiáng)保溫效果。所述網(wǎng)胎單元層還可以與防護(hù)膜層粘合在一起，防護(hù)膜層數(shù)量至少為1層。所述網(wǎng)胎單元層與防護(hù)膜層的粘合排列方式可以是一層對一層地間隔排布，也可以是一層對多層地間隔排布，也可以是多層對一層地間隔排布，也可以是上述三種間隔排布方式的隨機(jī)組合。本技術(shù)在本公司從事多年高溫隔熱材料制作中，根據(jù)碳纖維的導(dǎo)熱性和密度的關(guān)聯(lián)性，以及碳纖維在直徑方向上和纖維軸向的導(dǎo)熱承差異。經(jīng)過多次試驗(yàn)制作出上述低密度碳纖維硬質(zhì)保溫氈，具有以下優(yōu)勢：(1)材質(zhì)密度低于0.07g/cm3，保溫氈密度低于0.16g/cm3，低于市場上一般保溫氈的密度，因此保溫性能更好，設(shè)備能量損耗下降；(2)對比現(xiàn)有產(chǎn)品單從密度上來講，用相同體積的產(chǎn)品，所用材料重量小，因此成本降低了；(3)保溫氈中縱向纖維含量極少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)有產(chǎn)品中的含量，由于碳纖維在直徑方向上和纖維軸向的導(dǎo)熱承不同，因此相比于縱向纖維含量高的現(xiàn)有產(chǎn)品，保溫性能大大提高；(4)采用多網(wǎng)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種低密度碳纖維硬質(zhì)保溫氈，其特征在于，包括若干網(wǎng)胎單元層，網(wǎng)胎單元層之間通過噴膠層粘合在一起；所述網(wǎng)胎單元層包括若干網(wǎng)胎層，網(wǎng)胎層之間通過針刺連接在一起。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種低密度碳纖維硬質(zhì)保溫氈，其特征在于，包括若干網(wǎng)胎單元層，網(wǎng)胎單元層之間通過
噴膠層粘合在一起；所述網(wǎng)胎單元層包括若干網(wǎng)胎層，網(wǎng)胎層之間通過針刺連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低密度碳纖維硬質(zhì)保溫氈，其特征在于，所述網(wǎng)胎單元層還可以與
防護(hù)膜層粘合在一起，防護(hù)膜層數(shù)量至少為1層，所述網(wǎng)胎單元層與防護(hù)膜層的粘合排列
方式可以是一層對一層地間隔排布，也可以是一層對多層地間隔排布，也可以是多層對一
層地間隔排布，也可以是上述三種間隔排布方式的隨機(jī)組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低密度碳纖維硬質(zhì)保溫氈，其特征在于，網(wǎng)胎層的層數(shù)為2-40
層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的低密度碳纖維硬質(zhì)保溫氈，其特征在于，網(wǎng)胎單元層的層數(shù)為
2-40層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低密度碳纖維硬質(zhì)保溫氈，其特征在于，防護(hù)膜包...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郭建軍，郭建明，楊艷文，劉二良，
申請(專利權(quán))人：青島高泰新材料有限公司，
類型：新型
國別省市：山東;37
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