[實用新型]一種低密度碳纖維硬質保溫氈

有效

• 申請號: 201620030800.2
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN205364674U
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 郭建軍;郭建明;楊艷文;劉二良
• 申請（專利權）人: 青島高泰新材料有限公司
• 主分類號: B32B5/02
• 分類號: B32B5/02;B32B9/00;B32B5/06;B32B37/12;B32B37/10;B32B37/06;D04H1/46;D04H1/4242
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 萬桂斌

技術領域

本實用新型涉及高溫真空設備隔熱保溫材料，具體涉及一種低密度碳纖維硬質保溫氈及其制備方法。

背景技術

作為需擁有很多高溫爐行業之一，光伏多晶硅鑄錠，由于設備折舊率高，受國外市場低迷影響，產品利潤低，國內各項成本增加。降低成本是光伏行業生存條件之一，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的績效。

目前市場高溫隔熱材料采用含雜軟氈相互復合，或采用混合攪拌注模成型的方法。如CN101948327A、CN103568385A，其生產出的產品，縱向纖維含量太高，保溫效果并不太理想。而且現有的碳纖維硬質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、結構緊實特點，而這種特點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，因此生產成本相對較高。

實用新型內容

針對上述問題，本實用新型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保溫氈及其制備方法。

一種低密度碳纖維硬質保溫氈的制備方法，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，用梳理機梳理成毛絲并制成網胎，網胎克重為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胎所在平面基本一致；

(2)使用針刺方法將2-40層網胎針刺復合成一個網胎單元，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胎單元進行單面或雙面噴膠，噴膠量為0.8-1.2kg/m²；

(4)將噴膠后的網胎單元與網胎單元或防護膜層疊；

(5)將熱壓機預熱到110-120℃后，立刻將層疊好的材料放置在熱壓機內，加壓至壓強3-5MPa，繼續升高熱壓機溫度到195℃，并保持此溫度下持續1-10小時后，讓熱壓機自然降溫到100℃以下，取出產品準備碳化；

(6)將上步驟產品放置到碳化設備中，設定升溫曲線，用時3h升溫至300℃，此時通入氬氣保護，用時20h升溫至700℃，再用時3.5h升溫至1050℃，1050℃下恒溫3-10小時，自動降溫至60℃以下，將產品取出準備高溫純化；

(7)將碳化后的產品置于高溫純化設備中，抽真空至10帕以下，設定升溫曲線，用時5h升溫至1050℃，用時6h升溫至1600℃，用時6h升溫至2200℃，2200℃下恒溫3-10小時，自動降溫至60℃以下，將其取出即得到碳纖維硬質保溫氈初級產品；

(8)將上述初級產品機械加工成高溫爐所需產品。

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，用梳理機梳理成網胎可避免縱向絲束影響其隔熱效果，也可使產品密度盡可能均勻。

上述網胎經步驟(2)針刺成網胎單元，針刺方向為縱向，網胎單元平鋪方向為橫向，即針刺方向與網胎單元所在平面垂直。針刺工藝數量為單位面積刺針數，控制在2-50針/cm²，使網胎蓬松。必須按指定針數針刺，當密度過低時會導致產品碳化、高溫過程中收縮相對密度會增大，當密度過高時其保溫效果會降低。本實用新型首次在網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)中采用數控噴膠機進行數控高壓單元雙面霧氣噴涂，噴膠機上設有備用噴頭，噴頭具體的給進速度與噴膠量根據產品規格比例設定。用噴涂的方法代替常規浸漬的方法，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。現有技術中對碳纖維網胎單元之間的復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。本實用新型在本步驟中未采用針刺，而是采用噴膠層疊復合，避免了穿透針刺造成縱向纖維導熱散熱而使熱量沿著針刺方向導出的缺陷。