一种铠装保温层及其制备方法
文献发布时间：2024-01-17 01:20:32
技术领域
本发明涉及保温材料技术领域，尤其涉及一种铠装保温层及其制备方法。
背景技术
目前，在管道保温及设备保温领域，保温管（壳）应用非常广泛，从传统的热蒸汽输送到新能源储能介质的保温都有大量的理论研究和成功案例，这其中以玻璃棉管在热电厂蒸汽长距离输送最为典型。
最近十年随着光热新能源、三代四代核电的技术突破，为了达到更高的热效率，要求热介质的工作温度必须提高。光热发电中使用的熔盐温度一般不低于300℃，而四代核电的热介质高达750℃，这个工作温度是传统的玻璃棉管（壳）很难满足的，由此而产生了硅酸铝管（壳）、岩棉管（壳）等制品。
但是，传统型式的保温管（壳）一经定型基本为刚性制品，受限于加工设备，很容易出现内径尺寸偏差大，并且较大直径的管道进行保温作业时往往需要剖断（或者采用哈夫结构）保温管才能安装上去，造成保温效果不佳。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种铠装保温层，该保温层耐温高、密度均匀。
有鉴于此，本申请提供了一种铠装保温层，由95~99wt%的纤维材料和1~5wt%的树脂固化剂制备得到，所述树脂固化剂形成的固化层复合于所述纤维材料形成的纤维层表面且远离待保温部件。
优选的，所述纤维材料为碱土硅酸盐纤维，直径为2~5μm。
优选的，所述纤维材料的化学组成包括Al
优选的，所述纤维材料的体积密度为50~200kg/m
优选的，所述树脂固化剂选自酚醛树脂和脲醛树脂中的一种或两种。
本申请还提供了所述的铠装保温层的制备方法，包括以下步骤：
将纤维材料加工为毡毯状制品；
在所述毡毯状制品的一面喷施树脂固化剂，依次经过养护定型、固化干燥，得到铠装保温层。
优选的，所述养护的温度为20~150℃，时间为1~24h。
优选的，所述养护的温度为100~110℃，时间为1~3h。
本申请提供了一种铠装保温层，其由95~99wt%的纤维材料和1~5wt%的树脂固化剂制备得到，所述树脂固化剂形成的固化层复合于所述纤维材料形成的纤维层表面且远离待保温部件。本申请提供的铠装保温层的固化层作为外层固化层，提供了强度保护，内层纤维层柔软易压缩具有较好的密封作用，且材料环保，耐温高具有良好的耐辐照能力；因此，本申请外层树脂固化层和内层纤维层连为一体，开口90°不断裂，是传统硅酸铝纤维管壳或玻璃棉管壳的迭代升级产品。
另一方面，本申请首先将纤维材料制成毡毯状，树脂固化剂施加于纤维层表面，改进了传统工艺树脂必须在纤维成纤时施加的弊端，极大的方便了生产，而且树脂用量减少，降低成本的同时提高制品的燃烧等级A1。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
鉴于现有技术保温管对保温材料的性能需求，本申请提供了一种铠装保温层，其材料环保，性能优良，耐温高，且具有良好的耐辐射能力，外层树脂固化层与内层纤维层连为一体，即外硬内柔，内层与外层贴合更紧密，提高了保温效果，且开口90°不断裂。具体的，本发明实施例公开了一种铠装保温层，由95~99wt%的纤维材料和1~5wt%的树脂固化剂制备得到，所述树脂固化剂形成的固化层复合于所述纤维材料形成的纤维层表面且远离待保温部件。
本申请提供的铠装保温层中，树脂固化剂形成的固化层仅仅在外层，提供了制品的形状和自支持力，增强了抵抗水汽和水的能力，且减少了树脂的施用，保证了铠装保温层的燃烧性能，且减少了游离酚、游离醛的挥发量，有利于保护环境，保护安装以及工作人员。
在所述铠装保温层中，所述纤维材料为碱土硅酸盐纤维，其是通过熔融法生产的纤维，其直径为2~5μm；其化学组成包括Al
本申请所述铠装保温层中，所述树脂固化剂选自酚醛树脂和脲醛树脂中的一种或两种。
所述纤维材料的含量为95~99wt%，所述树脂固化剂的含量为1~5wt%，具体的，所述纤维材料的含量为95wt%、96wt%、97wt%、98wt%或99wt%，所述树脂固化剂的含量为1wt%、2wt%、3wt%、4wt%或5wt%。
本申请提供的铠装保温层是树脂固化剂在纤维层表面固化形成的并且与保温纤维联结为一体的固化层。
进一步的，本申请还提供了铠装保温层的制备方法，包括以下步骤：
将纤维材料加工为毡毯状制品；
在所述毡毯状制品的一面喷施树脂固化剂，依次经过养护定型、固化干燥，得到铠装保温层。
在铠装保温层的制备过程中，本申请首先将纤维材料加工成毡毯状制品，具体加工方法按照本领域技术人员熟知的方法进行，对此本申请没有特别的限制。
本申请然后在所述毡毯状制品的一面喷施树脂固化剂，依次经过养护定型、固化干燥，即得到铠装保温层；所述喷施的过程并非浸渍的过程，所述养护在20~150℃下养护1~24h或100~110℃下1~3h，所述定型在圆柱形挂架上进行。所述干燥的温度为100~200℃，时间为1~6h。
在具体制备过程中，本申请首先将纤维材料针刺成型为毯毡状，然后根据设计裁切尺寸，树脂的加入要均匀而快速，弯曲定型后在低于200℃下进行干燥处理。本发明是将树脂加入到保温纤维表面，需要一套具有一定容积、能够调节压力的容器进行喷施过程的操作。
本申请提供了一种铠装保温层，其由95~99wt%的纤维材料和1~5wt%的树脂固化剂制备得到，所述树脂固化剂形成的固化层复合于所述纤维材料形成的纤维层表面且远离待保温部件；所述铠装保温层的性能优良，外层的固化层提供了制品的强度保护、内层未固化层即纤维层柔软易压缩起到密封的作用，节能效果显著；本发明工艺简单易行，取消了手工铺棉、改为裁切市售毯毡成品，提高制品密度的均匀性，进而降低了导热系数，改善了保温效果；本发明所使用的纤维、树脂原材料均为市售产品，改进了传统工艺树脂必须在纤维成纤时施加的弊端，极大的方便了生产组织，而且树脂用量减少，降低成本的同时提高制品的燃烧等级A1；本发明对设备无特殊要求，并且优化省略了滚筒卷管的过程，提高了加工效率。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的铠装保温层及其制备方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
管道公称直径DN15、管道外径21.3毫米、长度1米，设计保温厚度30毫米；
备料：
碱土硅酸盐纤维毯毡 长度1米、宽度257毫米、厚度30毫米，密度128kg/m³、重量0.98千克；
酚醛树脂 0.05千克；
工艺过程：
1）按照上述比例计量、准备原料；
2）先将碱土硅酸盐纤维毯毡裁好、放平；
3）然后将酚醛树脂加入喷胶装置中，调节压力，设置流速，对保温纤维毯毡表面进行施胶；检查施胶的覆盖范围是否有遗漏，遗漏位置应适当补胶；
4）将施胶完成的保温纤维毯毡转移到圆柱（φ22mm）挂架上定型，定型时间3h，养护温度设置70℃；待外层树脂初步固化时对保温纤维毯毡随圆柱体进行塑形；
5）将定型完成的保温管（壳）半成品转移至干燥室进行固化，设置温度200℃，干燥时间是3h；
6）对保温管（壳）进行尺寸、重量、外观等检验和分级。
制得的保温管（壳）的无机化学组成：Al
物理性能：体积密度128±15kg/m
导热系数在500℃下：0.115W/m.K。
实施例2
管道公称直径DN500、管道外径508毫米、长度1米，设计保温厚度70毫米；
备料：
碱土硅酸盐纤维毯毡 长度1米、宽度2034毫米、厚度70毫米，密度64kg/m³、重量9.12千克；
酚醛树脂 0.3千克；
工艺过程：
1）按照上述比例计量、准备原料；
2）先将碱土硅酸盐纤维毯毡裁好、放平；
3）然后将酚醛树脂加入喷胶装置中，调节压力，设置流速，对保温纤维毯毡表面进行施胶；
4）检查施胶的覆盖范围是否有遗漏，遗漏位置应适当补胶；将施胶完成的保温纤维毯毡转移到圆柱（φ508mm）挂架上定型，定型时间2h，养护温度设置65℃；待外层树脂初步固化时对保温纤维毯毡随圆柱体进行塑形；
5）将定型完成的保温管（壳）半成品转移至干燥室进行固化，设置温度200℃，干燥时间是3h；
6）对保温管（壳）进行尺寸、重量、外观等检验和分级。
制得的保温管（壳）的无机化学组成：Al
物理性能：体积密度65±15kg/m
导热系数在500℃下：0.135W/m.K。
实施例3
管道公称直径DN100、管道外径114毫米、长度1米，设计保温厚度50毫米；
备料：
碱土硅酸盐纤维毯毡 长度1米、宽度671毫米、厚度50毫米，密度96kg/m³、重量3.23千克；
酚醛树脂 0.15千克；
工艺过程
1）按照上述比例计量、准备原料；
2）先将碱土硅酸盐纤维毯毡裁好、放平；
3）然后将酚醛树脂加入喷胶装置中，调节压力，设置流速，对保温纤维毯毡表面进行施胶；检查施胶的覆盖范围是否有遗漏，遗漏位置应适当补胶；将施胶完成的保温纤维毯毡转移到圆柱（φ114mm）挂架上定型，定型时间3h，养护温度设置100℃；待外层树脂初步固化时对保温纤维毯毡随圆柱体进行塑形；
4）将定型完成的保温管（壳）半成品转移至干燥室进行固化，设置温度200℃，干燥时间是3h；
5）对保温管（壳）进行尺寸、重量、外观等检验和分级。
制得的保温管（壳）的无机化学组成：Al
物理性能：体积密度95±15kg/m
导热系数在500℃下：0.125W/m.K。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。