使用膨胀珍珠岩的低密度无机粉末绝缘体、其制造方法和用于其制造的模具机

摘要

本发明涉及一种用于制造使用膨胀珍珠岩且无粘合剂的具有低密度成型结构的低密度无机粉末绝缘体的方法，和用于其制造的模具机，且更特别地，涉及一种使用膨胀珍珠岩在合成二氧化硅间形成构架，以均匀分散具有不规则玻璃碎片的珍珠岩颗粒，以改善模塑强度，即使在低密度下，从而由于低密度使热导率(传导和对流阻碍)下降并使比表面积增加。进一步地，本发明涉及一种用于使用具有优异物理性能的经济的膨胀珍珠岩制造具有模塑结构的方法，通过使用具有多孔板和过滤器的模具机压缩成型复合片材料以去除由于低比重和大比表面积的复合片材料的使用在压缩过程中产生的来自模压产品的压力和空气，或通过压辊将所述复合片制造成压缩的复合片的方法和用于其制造的模塑机。

说明书

技术领域

本发明示例性的实施方案涉及一种用于制造含膨胀珍珠岩且无粘合剂的低 密度成型结构的无机粉末绝缘体的方法，和用于其制造的模具机，且更特别地， 涉及一种绝缘体，所述绝缘体即使在低密度下也能提升模塑强度，并通过使用高 速混合器制造膨胀珍珠岩为具有不规则玻璃碎片形状的珍珠岩颗粒并均匀分散 所述珍珠岩颗粒以形成合成二氧化硅间的构架而降低热导率。进一步地，本发明 示例性的实施方案涉及一种用于制造具有低密度成型结构的无机粉末绝缘体的 方法，所述方法使用具有优异物理性质的经济的膨胀珍珠岩，通过使用具有多孔 板和过滤器的模具机压缩成型复合片，所述过滤器是为了去除压缩过程中产生的 压力和空气，来自在使用所述膨胀珍珠岩使用压辊用于制造所述绝缘体或制造具 有成型结构的压缩的复合片的方法中的模压产品，和用于其制造的模具机。

背景技术

多数的合成二氧化硅与纳米尺寸的颗粒结合已被制造成微小尺寸的颗粒且 由于所述纳米尺寸的颗粒形成大的比表面积。所述合成二氧化硅的内部通过压缩 成型纳米尺寸的颗粒具有大的比表面积，且因此所述合成二氧化硅具有低的热导 率，因此制造具有良好绝缘性能的绝缘体。

如此制造的绝缘体单独使用或覆盖有玻璃纤维外壳等用于强度补强并通过 多层铝材料膜的外壳封闭用作真空绝缘体。

由于其中形成的小孔，所述合成二氧化硅绝缘体的核具有大的比表面积，且 因此所述绝缘体具有低的热导率，使得可能提高所述绝缘体的绝缘性能。

通常地，需要使用粘合剂以在使用合成二氧化硅颗粒制造所述绝缘体时具有 可塑性。即使使用少量的粘合剂，所述合成二氧化硅由于所述粘合剂在其中形成 减少的比表面积。特别地，具有其中形成的多个孔的颗粒，如合成二氧化硅，吸 附相当大量的液相粘合剂并因此可能难以均匀分散。

由于所述现象和由于难以完全干燥包含在所述粘合剂中的水分，所述热导率 增加且所述绝缘性能可能相应地减少。

为解决上述问题，使用无机纤维垫作为外壳的产品已商业化。然而，所述合 成二氧化硅本身可在800-900℃或更高的温度下使用，但所述无机纤维根据无机 纤维的种类可能具有限制的使用温度，由于额外的工艺，这是增加材料成本和增 加绝缘体价格的一个因素。通常的玻璃纤维具有约650℃的限制的使用温度和陶 瓷纤维可在800-900℃或更高的温度下使用，但需要使用对人体无影响的生物可 降解的材料且因此是昂贵的。

进一步地，所述绝缘体具有用多层铝材料膜外壳封闭的核，且具有经受真空 处理的内部，且因此用作热导率为0.005W/mK或更少的具有绝缘物理性能的真 空绝缘体的核。

同时，所述真空绝缘体的核依赖长期的耐用性(使用寿命)，这依赖于内部 真空是否被破坏。通过所述外壳的破坏和由内部水分、有机物等产生的气体的排 放破坏真空度。真空的破坏可通过吸气剂阻止，但可能被完全阻止。

在韩国专利公开出版号10-2011-0042019的“热绝缘体及其制备方法”中， 提出了使用碱土金属氢氧化物和碱金属氢氧化物以使不使用粘合剂并在高湿度 下固化所述碱土金属氢氧化物和所述碱金属氢氧化物并再次干燥它们的方法。然 而，所述方法具有如下问题：过程可能是复杂的，且高湿度固化时水分可能被吸 收至所述绝缘体中，且因此难以完全去除内部水分，即使再次干燥所述碱土金属 氢氧化物和所述碱金属氢氧化物。

在韩国专利公开出版号10-2010-0083543的“用二氧化硅气凝胶和非织物玻 璃纤维棉絮形成的高温绝缘弹性毯子的制造方法及由所述方法制造的毯子”中， 提出了通过产生化学纤维、碳纤维、玻璃纤维等的非织物膜制造的绝缘体的堆叠 方法，在所述非织物膜上涂无机粘合剂，并吸收其上面的二氧化硅气凝胶，并用 W形的针缝合所述绝缘体。然而，所述方法使用非溶剂型有机粘合剂在一定程度 上阻止所述有机粘合剂被吸收至所述二氧化硅气凝胶中，但具有如下问题：过程 可能是复杂的，可能增加制造成本，且在制造后与有机粘合剂的粘附可能较弱以 至产生灰尘。

发明内容

技术问题

本发明的一个实施方案涉及提供制造能阻止内部比表面积减少的低密度无 机粉末绝缘体的方法，通过在制造合成二氧化硅绝缘体中使用膨胀珍珠岩在合成 二氧化硅间形成构架以通过纤维改善补强极限而不使用粘合剂。

本发明通过阻止内部比表面积下降并在低密度下具有可塑性而不使用粘合 剂有助于提供具有良好物理性能的经济绝缘体。

技术方案

根据本发明的一个实施方案，用于制造含膨胀珍珠岩的具有低密度成型结构 的无机粉末绝缘体的方法包括：

第一步骤，分散和磨碎含所述合成二氧化硅和所述膨胀二氧化硅的粉末以将 微粒的合成二氧化硅与玻璃破碎的膨胀珍珠岩混合，覆盖并分散在所述玻璃破碎 的膨胀珍珠岩的表面上；和

第二步骤，通过模具机压缩成型所述混合的粉末以制造核，以通过上板和下 板上形成的多个孔将在压缩过程中产生的内部压力释放到外部。

由本发明制造的绝缘体可包含50-98wt％的合成二氧化硅和2-50wt％的膨 胀珍珠岩，且微粒状合成二氧化硅可以与玻璃破碎的膨胀珍珠岩混合，覆盖并分 散在所述玻璃破碎的膨胀珍珠岩的表面上的状态被压缩成型。

根据所述制造根据本发明的低密度无机粉末绝缘体的方法，当混合所述合成 二氧化硅和所述膨胀珍珠岩时，所述膨胀珍珠岩可通过相当于或大于1000rpm 的高速混合器被破碎为300μm至1μm尺寸的颗粒，且所述合成二氧化硅可 覆盖和分散在所述破碎膨胀珍珠岩上，如此所述膨胀珍珠岩形成所述模压产品的 构架。

根据本发明的另一个实施方案，用于制造低密度无机粉末绝缘体的模具机包 括：

上板，配置为包括具有多个孔的上部多孔板、放置在所述上部多孔板上的上 部过滤器和放置在所述上部过滤器上的上压板；

下板，配置为包括具有多个孔的下部多孔板、放置在所述下部多孔板下面的 下部过滤器和放置在所述下部过滤器下面的下压板；和

侧板，配置为以形成所述上板和下板的侧壁。

根据本发明的示例性实施方案，在制造所述绝缘体时，通过使用阻止在混合 后形成的结构被改变和所述膨胀珍珠岩的构架被严重破坏的所述模具机压缩成 型所述绝缘体是可能的。进一步地，使用所述用于从顶端和底端同时压缩所成型 的核的方法以改善所述成型核的上部和下部之间的密度偏差和不均匀的内部比 表面积是可能的。

进一步地，根据本发明的示例性实施方案，使用通常的模具机或提供用于制 备绝缘体的方法，所述方法使用所述压缩的颗粒，通过均匀分散具有不规则玻璃 碎片形状的使用膨胀珍珠岩的珍珠岩颗粒以在合成二氧化硅间形成所述构架，然 后制造通过压辊压缩的复合片，是可能的。

有益效果

根据用于制备低密度无机粉末绝缘体的方法和根据本发明示例性实施例的 所述模具机，通过使模塑强度优异和即使在低密度下阻止发生密度偏差以使内部 比表面积均匀，经济地制造具有低密度成型结构的具有优异绝缘性能的无机粉末 绝缘体是可能的。

附图说明

图1A为根据本发明的一个示例性实施方案制备的绝缘体的剖面电子显微照 片。

图1B为图1A的部分放大照片。

图1C为当样品混合成型时凝结部分的二氧化硅的剖面电子显微照片。

图1D为当样品混合成型时凝结部分的珍珠岩的剖面电子显微照片。

图2为根据本发明的一个示例性实施方案的压模机的横截面视图。

图3为说明根据本发明的一个示例性实施方案在由所述压模机实施压缩成型 时产生的压力和空气排放流量的图。

图4为说明根据相关技术在由所述压模机实施压缩成型时产生的压力和空气 排放流量的图。

图5为说明使用压辊的压缩流量的图。

具体实施方式

为达到上述目的，根据本发明的一个示例性实施方案的具有成型结构的含膨 胀珍珠岩的低密度无机粉末绝缘体包括50-98wt％的合成二氧化硅和2-50wt％ 的膨胀珍珠岩。具体地，用于制造低密度无机粉末绝缘体的方法包括第一步骤： 通过1000rpm或更高的高速混合器同时分散和磨碎包含50-98wt％的合成二氧 化硅和2-50wt％的膨胀珍珠岩的粉末以在具有玻璃碎片形状的膨胀珍珠岩颗粒 表面上涂覆、分散和混合微粒状合成二氧化硅颗粒；和第二步骤：通过模具机压 缩成型所述混合的无机粉末制造核，在成型所述混合的无机粉末时平稳去除内部 压力。

进一步地，通过压辊压缩第一步骤后混合的无机粉末以制造复合片。

本发明的一个效果将在下面更详细地描述。

具有其中形成的比表面积的模压产品的热导率低于不具有其中形成的比表 面积的模压产品的热导率。原因是在所述核内形成的比表面积阻碍对流效果以阻 止热传递。进一步地，传导是材料本身的性质且因此为常数值。为使传导影响最 小化，最好减少形成内比表面积的结构的面积和密度。

使用合成二氧化硅的典型的绝缘体使用粘合剂以确保可塑性或过量的增强 纤维。可选地，通过同时使用所述粘合剂和所述增强纤维恰当地确定所述粘合剂 和所述增强纤维的用法。然而，在使用所述粘合剂的情况下，所述绝缘体内部形 成的比表面积下降且因此绝缘性能下降。因此，在增加增强纤维的使用以减少所 述粘合剂的使用的情况下，增加了所述填料的凝结现象、可分散性的下降、后模 塑复原力等，且因此再次减少了所述模压产品的物理性能，以使仅通过所述增强 纤维不可解决上述问题。

因此，本发明是为了制造低密度绝缘体，所述低密度绝缘体阻止了由于粘合 剂内比表面积的下降且克服了所述增强纤维的限制。

在下文中，将描述第一步骤中所述合成二氧化硅和所述膨胀珍珠岩的混合。

根据本发明示例性的实施方案，所述膨胀珍珠岩统称为由其中具有高温火焰 和蒸发水分(结晶水)天然矿物如珍珠岩、松脂岩、黑曜石、浮石等的表面玻璃 化而膨胀的材料。所述膨胀珍珠岩颗粒的形状根据预膨胀颗粒的尺寸和分散和取 决于干燥的结晶水的量被典型定义且所制造的膨胀珍珠岩具有在其颗粒内部形 成的无数的单元格且因此具有较宽的比表面积和具有低的比重，以使所述膨胀珍 珠岩具有作为绝缘材料的合适的条件。

含具有90％或更高纯度的二氧化硅的合成二氧化硅为具有优异绝缘物理性 能的无机物且统称为锻制二氧化硅、多孔二氧化硅、气凝胶、白炭黑等，其颗粒 具有从几纳米至数十微的尺寸且取决于所述过程中的加工方法可具有亲水性和 疏水性。

所述膨胀珍珠岩具有大的颗粒且所述合成二氧化硅具有小的颗粒，且因此在 所述膨胀珍珠岩颗粒和所述合成二氧化硅颗粒间出现了密度差。所述膨胀珍珠岩 和所述合成二氧化硅在简单混合时分散不均匀，而由于颗粒的尺寸和密度显示凝 结现象或层分离现象。

本发明不是不同颗粒的简单混合。原因是上述所述凝结现象、层分离现象或 如上述类似的现象发生在简单混合时。根据本发明示例性的实施方案，所述膨胀 珍珠岩通过高速混合器被研磨成适当尺寸的细粉并被分散在所述合成二氧化硅 间以具有在所述合成二氧化硅间充当构架的结构。更详细地描述，所述合成二氧 化硅在大气中具有高的水分吸湿性或由于颗粒间的静电引力具有数十微尺寸的 凝结的形状，但所述颗粒可被强作用力或来自外界的压力立即分离。在被研磨成 1-300μm细粉的珍珠岩颗粒表面上所述合成二氧化硅颗粒的涂覆和分散通过高 速混合器的高转速和力将所述合成二氧化硅立即分离为原始大小且分散了所述 分离的合成二氧化硅和将所述细微的颗粒涂覆在所述膨胀珍珠岩颗粒表面以被 粘附在其上消除了所述合成二氧化硅颗粒和所述珍珠岩颗粒的相分离，从而形成 所述膨胀珍珠岩的结构，其中玻璃被破碎至1-300μm的尺寸，和所述合成二氧 化硅的结构。

图1为根据本发明的一个示例性实施方案的绝缘体的剖面电子显微照片。这 里，图1A为根据本发明的一个示例性实施方案的方法使用所述合成二氧化硅和 所述膨胀珍珠岩制造的绝缘体的横截面的电子显微照片。当放大部分所述绝缘体 时，可从图1B中看到一片膨胀珍珠岩形成所述构架。所述合成二氧化硅颗粒均 匀分散在所述珍珠岩颗粒的表面上且因此可以相间的边界模糊的形式制备具有 优异模塑强度同时保持绝缘性能的绝缘体。通常地，在简单混合所述合成二氧化 硅和所述膨胀珍珠岩时，在所述合成二氧化硅和所述膨胀珍珠岩相互凝结的状态 下发生相分离。当使用所述合成二氧化硅和所述膨胀珍珠岩制备所述绝缘体并确 定其横截面时，所述合成二氧化硅凝结如图1C中所示且所述膨胀珍珠岩成为碎 片并因此被分散，相互凝结如图1D中所示。在这种情况下，合成二氧化硅的凝 结组具有弱的结合强度并因此可被轻易地破坏，且所述珍珠岩的凝结组经受对流 和传导现象以具有高的热导率。

在图1A的照片中，具有如棉花填料的形式是所述合成二氧化硅，且具有尖 锐形式的颗粒为珍珠岩颗粒。当以小于1000rpm的速度简单混合所述合成二氧 化硅和所述珍珠岩时，所述合成二氧化硅和所述珍珠岩不以凝结的形式分散且因 此形成如图1C的像所述合成二氧化硅和图1D的所述珍珠岩的相分离，以使所 述合成二氧化硅和所述珍珠岩分别地凝结。然而，图1A说明通过根据本发明的 示例性实施方案的混合方法，二氧化硅颗粒均匀分散在所述膨胀珍珠岩的表面上 的形式，但图1C说明只有合成二氧化硅或图1D说明只有膨胀珍珠岩，并因此， 图1A的形式明显不同于图1C和1D的形式。当放大部分图1A时，可从图1B 中看出，所述膨胀珍珠岩块使所述构架成形。

因此，在根据本发明的示例性实施方案的成型结构中，玻璃被碎片化的所述 珍珠岩在所述合成二氧化硅组间形成构架，以使根据本发明的示例性实施方案的 成型结构具有比仅由具有流动性的合成二氧化硅颗粒配置的成型结构更优异的 模塑强度，以克服所述低密度模压产品的制造限制，从而制造所述低密度模压产 品。

所述合成二氧化硅用于降低热导率，由于使用颗粒尺寸为从数个纳米至数十 个微的合成二氧化硅、锻制二氧化硅、多孔二氧化硅、气凝胶、白炭黑等，当所 述合成二氧化硅的含量相对于总重量为50-98wt％和等于或小于50wt％时，绝缘 性能非常低，且当所述合成二氧化硅的含量等于或大于98wt％时，所述绝缘物 理性能可能为优异的但所述模塑强度可能下降。

通过干燥珍珠岩矿石然后使其膨胀制备所述膨胀珍珠岩，其中所述珍珠岩矿 石为选自珍珠岩、松脂岩、黑曜石和浮石中的至少一种。当所述膨胀珍珠岩相对 于总重量的含量等于或小于2wt％时，所述模塑强度可能下降，且当所述膨胀珍 珠岩的含量等于或大于50wt％时，所述绝缘物理性能可能非常地下降。

所述混合器的种类、形式和结构不受限制，但可使用具有高转速和力的混合 器，其可将球形的或多元体的珍珠岩在混合时粉碎以形成具有碎片化形状的颗粒 并使所述合成的二氧化硅颗粒彼此分离并在微粒状颗粒被碎片化的珍珠岩表面 上涂覆、分散和混合所述合成二氧化硅颗粒。

为实施更有效的混合，所述混合器装配有刀片，其中所述刀片可安装在顶部 和底部轴或左和右轴。进一步地，还可使用旨在用于使所述刀片和容器以与重力 相对的方向旋转的混合器。所述刀片可具有直的形状或十字形状且可使用圆形刀 片或多个刀片。

随着所述混合器的操作时间和转速的增加，所述混合器可为有效的，但所述 混合器的物理性能可能不从预定的时间增加。为提高生产率，用于缩短操作时间 和增加转速的方法可能是有效的。然而，当所述混合器小于1000rpm时，仅产 生简单的分散且所述膨胀珍珠岩颗粒不被破碎成碎片或存在超过300μm的颗 粒，并因此，所述混合器的效果下降。

当玻璃被破碎成碎片的珍珠岩颗粒的尺寸为1-300μm时，所述珍珠岩颗 粒很好分散在所述模压产品中且可作为结构支撑，当所述珍珠岩颗粒的尺寸小于 1μm时，所述珍珠岩颗粒可很好地分散但模塑强度下降，当所述珍珠岩颗粒的 尺寸超300μm时，所述模塑强度可能增加但分散性可能下降且热导率可能变坏。 可通过控制所述混合器的操作时间或转速有条件地选择玻璃被破碎成碎片的珍 珠岩颗粒的尺寸且所述珍珠岩颗粒的尺寸可为标准筛或可使用粒度分析仪测量。

作为增强纤维，可使用玻璃纤维、矿物纤维、包括锆等的无机纤维和包括聚 乙烯、聚丙烯、聚酯、尼龙等的有机纤维。

所述绝缘体需要取决于使用条件和环境的疏水(防水处理)性能。当所述绝 缘体吸收水分时，所述绝缘体具有突然退化的热导率并因此具有下降的绝缘性 能。原因是水的热导率高达约0.6W/Mk且由于内部水分所述对流等现象增加。 (下文中，疏水性(防水处理)表示为疏水性)。

所述合成二氧化硅绝缘体的疏水处理方法在所述合成二氧化硅颗粒上实施 疏水处理以制造模压产品或用疏水处理剂混合颗粒并成型所述混合物以制造模 压产品。进一步地，所述疏水处理的合成二氧化硅和亲水的合成二氧化硅(一般 的)被一起使用并压缩，并因此所述疏水处理的合成二氧化硅保护所述亲水的合 成二氧化硅以确保疏水性能。

作为疏水处理方法，可使用上述的所有方法。由于本发明的一个目的是增强 强度并阻止由于使用粘合剂的比表面积的下降，更优选使用简单混合的所述合成 二氧化硅和通常的合成二氧化硅。在这种情况下，为什么本发明不使用所述粘合 剂的原因是为了最大的增加所述合成二氧化硅的比表面积。在这种情况下，仅使 用疏水处理的合成二氧化硅或当所述疏水处理剂与成型时疏水处理的合成二氧 化硅混合时，所述比表面积下降。特别地，所述疏水处理剂被混合的情况显示了 与所述粘合剂被混合的情况相似的现象。

下文中，将描述第二步骤中使用的模具机。

图2为根据本发明的示例性实施方案的模具机的示意图。如图2中所表明的， 根据本发明的示例性实施方案的所述模具机包括上板、下板和侧壁版。

所述上板10包括拥有多个孔的上部多孔板11、放置在其上面的上部过滤器 12和放置在所述上部过滤器12上面的上部压板13，对应于上板10的下板20包 括下部多孔板21、放置在其下面的下部过滤器22和放置在下部过滤器22下面的 下部压板23。

在该配置中，所述上部过滤器12和所述下部过滤器22具有足以阻止所述合 成二氧化硅和所述珍珠岩颗粒被排出的孔。

图4为根据相关技术的压模机的示意操作图。根据相关技术的压模机被配置 包括上板和不具有实施压缩成型的孔的下板。在使用现有压模机压缩成型时，当 通过压力压缩粉末时，包括在其中的空气被不平稳地排出，且因此所述粉末和空 气被压缩在一起。因此，内部压力高于大气压力并因此所述膨胀珍珠岩用作结构 支撑的效果恶化。因此，空气通过所述上板和所述侧壁间的间隙被排出。在这种 情况下，由于产生的空气的流量引起的颗粒的尺寸或比重的不同可能产生分散偏 差。

图3为根据本发明的示例性实施方案的模具机的示意图。如在图3中所表明 的，当通过根据本发明的一个示例性实施方案的所述模具机实施压缩成型时，预 压大气压力P1开始与粉末中的气压P2的压力相同且随着所述压缩进行，所述内 部气压P2大于P1。在这种情况下，由于模具机的内部和外部可能不完全封闭， 内部气压P2需要被排放至模具机的外部以与大气压力P1形成相平衡。在图3中， 箭头表示空气流。

也就是说，在通常的模具机中，在加压的上板和侧壁之间存在间隙且因此如 图4B中所示，空气通过所述间隙被排放。由于模压产品的尺寸(板的面积)和 压缩状态的功率增加，空气不容易排放，且因此内部气压P2高于大气压力P1且 产生局部高压力的地方，使所述比表面积(内部孔)非均匀地形成且膨胀珍珠岩 形成所述结构支撑的效果下降。

在根据本发明的示例性实施方案的模具机中，由于所述上部多孔板11和下 部多孔板21拥有多个孔，如图3B中表明的，空气容易被排放且因此所述内部气 压P2和所述大气压力P1几乎一直被保持且所述比表面积均匀形成，以使所述膨 胀珍珠岩可得到形成结构支撑的效果。

当使用所述疏水处理的合成二氧化硅和所述一般的合成二氧化硅以给予疏 水性时，效果更为有效。原因是所述疏水处理的合成二氧化硅具有低于一般的合 成二氧化硅的表面张力并因此提升了流动性。这里，所述流动性代表当容易地对 外部压力做出反应时的移动。

在图4的现有成型方法的情况下，当空气通过所述上板和所述侧壁间的间隙 排出时所述内部压力增加然后受到影响，因而导致所述分散偏差。然而，在根据 本发明的示例性实施方案的模具机中，如图3中所表明的，所述内部空气被容易 地向上和向下排放，且因此可阻止所述内部不均匀性且可抑制内部空气流现象。

作为在所述模具机的上板10和下板20中使用的过滤器12和22，可使用可 有效移除内部空气的有机基纤维、无机基纤维、有机基泡沫、无机基泡沫或金属 过滤器。

进一步地，当使用用于同时垂直地压缩上板10和下板20的方法的模具机被 使用时，可更加提升所述效果。通常压缩成型采用上板10下降然后被压缩的形 式。在这种情况下，与开始压缩的粉末的上部和下部的压缩状态比较，所述粉末 的上部具有高于粉末下部的压缩态。随着成型绝缘体厚度的增加，差别增加。当 如此制造的绝缘体的上部和下部密度发生偏差时，强度和热导率为非均匀的。为 改进上述问题，可使用用于同时压缩上板10和下板20的方法，以改善所成型的 绝缘体的上部和下部间的密度偏差和内部比表面积的不均匀性。

本发明制备的绝缘体可用作绝缘体且也可被额外地应用。

首先，所述绝缘体可用作真空绝缘体的核且可被额外地用作具有铝膜和有机 材料为多层结构的外壳。根据本发明的示例性实施方案，形成膜的有机材料不受 限制，因此可使用聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、尼龙、 乙烯乙烯醇聚合物(EVOH)。所述外壳可通过沉积方法或层压方法制备。

在这种情况下，为增强所述外壳的强度，可进一步提供无机材料或有机材料 的纤维。

所述外壳的膜可优选具有10-1000μm的厚度。不特别限制用于在所述有机 材料膜上沉积或层积铝膜的方法。作为一个例子，所述有机材料膜和所述铝膜被 堆放且在50-300℃和1-30kgf/cm²下加热和加压并因此被沉积或层积。

当所述外壳的膜厚等于或小于10μm时，所述外壳的膜由于外部冲击或刮擦 而受损并因此所述真空很可能被破坏，且当所述外壳的膜厚等于或大于1000μm 时，难以实施例如在制造所述真空绝缘体后折叠所述真空绝缘体的操作或可能发 生通过所述外壳损失热传递。

当制造的上外壳或下外壳被相互平行放置时，在第二步骤中制备的无机粉末 的模压产品被放置在所述上外壳和下外壳之间，然后通过使用热熔板在50-300℃ 的温度下和1-30kgf/cm²的压力下对所述上外壳和所述下外壳的三个表面加热和 加压，以插入热熔袋的形式制造所述模压产品。

接下来，将所述上外壳和下外壳的打开的一个面的上部和下部放入真空室内 移除空气，从而形成真空。当真空度升至预定的值或更高时，热熔融剩余的打开 的一个面的以完成所述真空绝缘体。

根据目标热导率所述真空度是不同的，当所述真空度高时，对流的效果被移 除且因此提高了热导率。在本发明中，考虑1托或更高的真空压力。

作为使用外壳的方法，有用于将模压产品插入先前熔融的包膜中的方法和用 于连续供应上外壳和下外壳，在期间供应模压产品，然后将上外壳和下外壳的三 个面熔合的方法。

另一个应用方法可用于超低温绝缘体。特别地，另一个应用方法可用于LNG 船的绝缘体。用作LNG船的类型主要分类为Mark III型和No 96型，来自GTT Co。

Mark III型具有放置在上表面和下表面之间的胶合板且尿烷配置于其间的结 构，No 96型具有胶合板形成的长方体箱且膨胀珍珠岩、石棉、玻璃棉等填充其 间的结构。所述胶合板箱被配置具有额外拥有几个隔室的内部以阻止震动施加于 上板和下板。

当根据本发明的示例性实施方案的绝缘体用作上述的LNG船时，所述模压 产品可单独使用或可与装饰材料共同使用以阻止损害。

作为装饰材料，可多方面地使用上部沉积或层压有用于真空绝缘体的铝膜的 装饰材料、由无机纤维形成的装饰材料、由有机材料形成的装饰材料等。

当制造所述真空绝缘体时，可额外地使用内壳。在真空操作时，由于所述核 产生的灰尘，真空设施可被破坏。为阻止这一点，所述内壳用于使用可以非织物 形式、织物形式等作为过滤器的材料封闭所述核。作为内壳，使用以非织物形式 或织物形式例如无机纤维、有机纤维和纤维素纤维制备的片状形式或纸张形式。

另一个应用方法可用于用作支持材料例如高温和低温流体流过的管和加热 器的绝缘体。所述绝缘体可单独使用，但可被预先加工以满足一个厚度或通过使 用上述装饰材料以提升现场施工能力的管的形式，或可封闭使用以满足现场的形 式。

在根据本发明的示例性实施方案配置的两步的方法中，可能应用压缩的复合 片，其中使用所述膨胀珍珠岩的具有不规则玻璃碎片形状的所述珍珠岩颗粒均匀 分散在所述合成二氧化硅间形成构架。也就是说，在第一步中，由于通过在高速 下分散所述合成二氧化硅和所述膨胀珍珠岩形成的所述膨胀珍珠岩的构架不固 定，所述膨胀珍珠岩和所述合成二氧化硅的构架形成的结构由于外部压力或活动 可能被损坏。为阻止这一点，制造成所述压缩的复合片(下文称作压缩的复合片)。

在制造所述压缩的复合片时需要考虑的重要事件是最小化所述压缩表面以 抑制由于压缩产生的空气流。

因此，这可通过如图5中所示的压辊解决所述问题，且可以压缩的小颗粒形 式制造。由于所述辊的接触面积小，不像一般的压模机，通过作用压力抑制所述 空气流并因此不发生所述结构的损坏。

如此制造的压缩复合片具有下面两个效果。

第一，不使用在本发明中提出的两阶段压模机，但可使用一般的压模机。原 因是具有所述构架的压缩的复合片被制造，并因此在压缩成型中压缩比例下降， 且在压缩时产生的空气流下降，且因此内部压力下降。进一步地，原因是所述颗 粒预先形成所述结构，并因此所述强度增加且所述结构和所述构架几乎不损坏。

第二，省去了由所述两阶段压模机实施的过程，且可制造所述绝缘体。然而， 所述绝缘体几乎不单独使用且因此需要使用所述装饰材料。当具有所述构架的所 述压缩的复合片被放入所述装饰材料中且被封闭时，所述绝缘体可以具有所需的 形式和强度被制造。特别地，当制造所述压缩的复合片时，可重复实施所述压辊 或可增加压缩比以调节所述压缩的复合片的密度。

当用作所述真空绝缘体的核时，根据本发明的示例性实施方案的压缩的复合 片可被更便利地应用。因为上面提出的所述真空绝缘体的核被制造为固体模压产 品，在制造所述真空绝缘体后或在制造所述真空绝缘体时，所述核主要被制造成 板式。然而，当所述核用作所述压缩的复合片的形式时，可在真空前或真空后以 所需的形式制备所述核，并因此可将所述核应用至更多种类的产品。

下文中，将参考实施例详细地描述这一点。

根据本发明，为确保所述绝缘体的特性，通过测量挠曲强度和热导率比较物 理性能。

基于KS F 4714测量所述挠曲强度且选择并测量三个所述绝缘体试样然后得 到并显示它们的平均值。

所述热导率基于ASTM C 518平板热传递标准且试样被制造成具有300×300 ×10mm(长度×宽度×高度)大小的真空绝缘体并进行测量。

实施例1制造本发明的无机粉末绝缘体

将101.4g锻制二氧化硅和50.9g膨胀珍珠岩混合然后将它们放置在安装有 刀片的混合器中。在2000rpm下操作所述混合器60秒，用配置有包括具有孔的 所述上板和所述下板的压模机成型所述混合粉末以具有300×300×10mm(0.9L 体积)大小，从而制造具有密度为170kg/m³的所述绝缘体。

实施例2制造本发明的无机粉末绝缘体

将96.4g锻制二氧化硅和45.9g膨胀珍珠岩混合然后将它们放置在安装有刀 片的混合器中。用小的混合器将10g作为增强纤维的玻璃纤维预先海绵化，然后 将其加入包含所述粉末的所述混合器中。在2000rpm下操作所述混合器60秒， 用配置有包括具有孔的所述上板和所述下板的压模机成型所述混合粉末以具有 300×300×10mm(0.9L体积)大小，从而制造具有密度为170kg/m³的所述绝 缘体。

实施例3制造本发明的无机粉末绝缘体

制备如实施例2混合的所述粉末。在这种情况下，具有42kg/m³密度(堆积 密度)的所述粉末通过所述压辊以被制造成具有密度为155kg/m³(堆积密度) 的构架的所述压缩的复合片。用配置有具有孔的所述上板和所述下板的压模机成 型所述压缩的复合片以具有300×300×10mm(0.9L体积)大小，以制造密度 为170kg/m³的绝缘体。

实施例4制造本发明的无机粉末绝缘体

制备如实施例2混合的所述粉末。在这种情况下，具有42kg/m³密度(堆积 密度)的所述粉末通过所述压辊以被制造成具有密度为155kg/m³(堆积密度) 的构架的所述压缩的复合片。用配置有不具有孔的所述上板和所述下板的压模机 成型所制造的压缩的复合片以具有300×300×10mm(0.9L体积)大小，以制 造密度为170kg/m³的绝缘体。

实施例5制造本发明的无机粉末绝缘体

如同实施例1，通过使用76.5g锻制二氧化硅、36.5g膨胀珍珠岩和8.5g玻 璃纤维作为增强纤维，所述压缩的复合片被成型以具有300×300×10mm(0.9L 体积)大小，以制造密度为135kg/m³的绝缘体。

实施例6制备本发明的无机粉末绝缘体

如同实施例1，通过使用56.7g锻制二氧化硅、27g膨胀珍珠岩和6.3g玻璃 纤维作为增强纤维，所述压缩的复合片被成型以具有300×300×10mm(0.9L 体积)大小，以制造密度为100kg/m³的绝缘体。

实施例7-9制备本发明的无机粉末绝缘体

将382.8g锻制二氧化硅和182.2g膨胀珍珠岩混合然后将它们放置在安装有 刀片的混合器中。用小的混合器将42.5g作为增强纤维的玻璃纤维预先海绵化， 然后将其加入包含所述粉末的所述混合器中。在2000rpm下操作所述混合器60 秒，用配置有具有孔的所述上板和所述下板的压模机从顶部和从底部压缩所述混 合粉末以制造大小为300×300×10mm(4.5L体积)和密度为135kg/m³的绝缘 体。在70℃下热气式干燥24h和140℃下热气式干燥24h的所述绝缘体基于所 述模具机的上板压缩方向从顶部被剪10mm厚度，并因此制造三片绝缘体的上板 (实施例7)、中板(实施例8)和下板(实施例9)。

实施例10-12制造本发明的无机粉末绝缘体

将382.8g锻制二氧化硅和182.2g膨胀珍珠岩混合然后将它们放置在安装有 刀片的混合器中。用小的混合器将42.5g作为增强纤维的玻璃纤维预先海绵化， 然后将其加入包含所述粉末的所述混合器中。在2000rpm下操作所述混合器60 秒，用配置有具有孔的所述上板和所述下板的压模机压缩所述混合粉末以制造大 小为300×300×10mm(4.5L体积)和密度为135kg/m³的绝缘体。在70℃下热 气式干燥24h和140℃下热气式干燥24h的所述绝缘体基于所述模具机的上板压 缩方向从顶部被剪10mm厚度，并因此制造板模压产品的上(实施例10)、中板 (实施例11)和下板(实施例12)。

对比实施例1用应用粘合剂的无机粉末制造绝缘体

将96.4g锻制二氧化硅和45.9g膨胀珍珠岩混合然后将它们放置在安装有刀 片的混合器中。用小的混合器将10g作为增强纤维的玻璃纤维预先海绵化，然后 将其加入包含所述粉末的所述混合器中。将10g作为粘合剂的液相PVAC放入所 述混合器中，在300rpm下操作所述混合器60秒，然后将所述混合粉末成型至 具有300×300×10mm(0.9L体积)的大小，从而制造密度为171kg/m³的绝缘 体。

对比实施例2通过低速混合制造绝缘体

将96.4g锻制二氧化硅和45.9g膨胀珍珠岩混合然后将它们放置在安装有刀 片的混合器中。用小的混合器将10g作为增强纤维的玻璃纤维预先海绵化，然后 将其加入包含所述粉末的所述混合器中。在900rpm下操作所述混合器60秒， 然后用配置有具有孔的上板和下板的压模机将所述混合粉末成型至具有300× 300×10mm(0.9L体积)的大小，从而制备密度为170kg/m³的绝缘体。

对比实施例3用一般的压模机制备绝缘体

将96.4g锻制二氧化硅和45.9g膨胀珍珠岩混合然后将它们放置在安装有刀 片的混合器中。用小的混合器将10g作为增强纤维的玻璃纤维预先海绵化，然后 将其加入包含所述粉末的所述混合器中。在2000rpm下操作所述混合器60秒， 然后将所述混合的粉末成型至具有300×300×10mm(0.9L体积)的大小，从 而制造密度为170kg/m³的绝缘体。

试验性实施例1对比各密度取决于成型方法的物理性能

表1

表1取决于模压产品的密度和成型方法的绝缘体的物理性能的比较

根据用于制备根据本发明的无机粉末绝缘体的方法，实施例1-6制备所述绝 缘体。上述实施例1不具有纤维但显示稍低于对比实施例的强度，随着密度的下 降，上述包含均匀的纤维的实施例2、5和6具有逐渐下降的挠曲强度但逐渐增 加的绝缘性能。上述实施例3和4用具有所述构架的压缩的复合片制造所述绝缘 体且不具有与上述实施例2的特别的差异。特别地，可从上述实施例4中看出， 即使在使用一般的模压机的情况下，可制造所述绝缘体而不损坏所述结构。

比较上述实施例，上述对比实施例1在相同条件下，由于内比表面积，具有 较低的挠曲强度和恶化的绝缘性能。进一步地，可通过增加所述粘合剂的使用量 赋予比本发明更高的强度，但随着所述粘合剂使用量的增加，所述内比表面积下 降并因此所述绝缘性能下降，且因此只使用少量的粘合剂以增强所述强度。

进一步地，可从对比实施例2和3中得到根据本发明的高速混合器和成型方 法的关联。可以看出，即使仅通过所述高速混合器形成所述结构，然而内部压力 不会被移除且它没有影响。

试验性实施例2粉末的上部压缩方法和粉末的上部/下部同时压缩方法间 的比较

表2

表2取决于根据相关技术的上部压缩成型方法和上部/下部同时压缩成型方法的 物理性能比较结果

本发明额外地提出使用用于同时从顶部和从底部同时压缩上板和下板方法 的所述模具机的使用。从表2中可以看出为制造具有均匀密度和低密度下优异的 挠曲强度的所述绝缘体，使用同时压缩上板和下板的方法制造模压产品的方法可 能是更优选的。

将额外描述应用本发明提出的方法的实施例。

实施例13使用本发明的无机粉末绝缘体制造真空绝缘体

将96.4g锻制二氧化硅和45.9g膨胀珍珠岩混合然后将它们放置在安装有刀 片的混合器中。用小的混合器将10g作为增强纤维的玻璃纤维预先海绵化，然后 将其加入包含所述粉末的所述混合器中。在2000rpm下操作所述混合器60秒， 用配置有具有孔的上板和下板的压模机将所述混合粉末成型至具有300×300× 10mm(0.9L体积)的大小，从而制造密度为170kg/m³的绝缘体。将在70℃下 热气式干燥24h和在140℃下热气式干燥24h后制造的核(用于强度测量)放入 外壳中，所述外壳沉积有LDPE、尼龙和铝膜并具有90μm的厚度和400×320mm 的尺寸，在真空状态下密封，并折叠400mm部分，从而制造所述真空绝缘体。

实施例14使用本发明的无机粉末绝缘体制造真空绝缘体

制备如实施例13混合的粉末。在这种情况下，密度为42kg/m³(堆积密度) 的所述粉末通过所述压辊以被制造成具有密度为155kg/m³(堆积密度)的构架 的所述压缩的复合片。将所述压缩的颗粒放入300×300×11mm的聚丙烯非织物 包膜中，放入沉积有LDPE、尼龙和铝膜并具有90μm的厚度和400×320mm的 尺寸的外壳中，并折叠400mm部分，从而制造所述真空绝缘体。

实施例15用本发明的无机粉末绝缘体制造用于LNG运输的绝缘体

将289.2g锻制二氧化硅和137.7g膨胀珍珠岩混合然后将它们放置在安装有 刀片的混合器中。用小的混合器将30g作为增强纤维的玻璃纤维预先海绵化，然 后将其加入包含所述粉末的所述混合器中。在2000rpm下操作所述混合器60秒， 用配置有具有孔的上板和下板的压模机将所述混合的粉末成型至具有300×300 ×10mm(2.7L体积)的大小，从而制造密度为170kg/m³的核。将在70℃下热 气式干燥24h和在140℃下热气式干燥24h后制造的核(用于强度测量)放入沉 积有LDPE、尼龙和铝膜并具有90μm的厚度和400×370mm尺寸的装饰材料 中，在一般的包装真空状态下密闭，并折叠400mm部分，从而制造所述绝缘体。

实施例16用本发明的无机粉末绝缘体制造用于LNG运输的绝缘体

将289.2g锻制二氧化硅和137.7g膨胀珍珠岩混合然后将它们放置在安装有 刀片的混合器中。用小的混合器将30g作为增强纤维的玻璃纤维预先海绵化，然 后将其加入包含所述粉末的所述混合器中。在2000rpm下操作所述混合器60秒， 用配置有具有孔的上板和下板的压模机将所述混合的粉末成型至具有300×300 ×10mm(2.7L体积)的大小，从而制造密度为170kg/m³的核。将在70℃下热 气式干燥24h和在140℃下热气式干燥24h后制造的核(用于强度测量)用沉积 有LDPE和尼龙和铝膜并具有90μm的厚度和420×420mm尺寸的装饰材料包 装。

实施例17用本发明的无机粉末绝缘体制造用于LNG运输的绝缘体

与实施例15相似地制造，然后用作为装饰材料的具有10mm厚度的E-玻璃 额外地制造所述绝缘体。

实施例18用本发明的无机粉末绝缘体制造疏水性绝缘体

将77.12g锻制二氧化硅、19.28g疏水的锻制二氧化硅和45.9g膨胀珍珠岩 混合然后将它们放置在安装有刀片的混合器中。用小的混合器将10g作为增强纤 维的玻璃纤维预先海绵化，然后将其加入包含所述粉末的所述混合器中。在2000 rpm下操作所述混合器60秒，用配置有具有孔的上板和下板的压模机将所述混 合的粉末成型至具有300×300×10mm(0.9L体积)的大小，从而制造密度为 170kg/m³的所述绝缘体。

对比实施例4用LNC船NO 96方法制备绝缘体

将尺寸为300×300×30mm的尿烷板的内部挖至254×254×30mm尺寸， 用铝膜支持其下部，将107g珍珠岩放入254×254×30mm中，在40Hz和0.5mm 振幅的震动下装载50s，且其上部用铝膜支撑，从而制造可测量热导率的试样绝 缘体。(NO 96是用于装载膨胀珍珠岩颗粒并制造上述用于测量热导率的样品的 方法)。

试验性实施例3比较本发明的无机绝缘粉末的各应用方法的物理性能

用ASTM C 177保护热板方法测量热导率。特别地，在超低温度下比较用于 LNG船的绝缘体的热导率。通过用于测量KS F 4714防水性的方法确定疏水性能。 仅测量和写下各项相关的数值。

表3

表3

从实施例13中可以看出，当用本发明的绝缘体作为核额外制造所述真空绝 缘体时，确保了0.00421W/mK的性能。与实施例13不同，从实施例14中可看 出，使用具有所述构架的压缩的复合片且因此与实施例13具有小的区别。实施 例15和16确定用于LNG船的绝缘性并显示比现有的对比实施例4更优异的性 能。从实施例18中可以看出，疏水的和亲水的合成二氧化硅被混合且因此内比 表面积减少，从而轻微地增加热导率但形成优异的防水结果。

具有NO96形状的胶合板被安放在如使用实施例17的绝缘体的形状中。在 具有305×305mm的内部空间和45mm深度的盒中制造所述胶合板以满足样品 的尺寸。将为在实施例17中制造的绝缘体(通过额外在300×300×30mm的绝 缘体上形成10mm的E-玻璃的外壳，尺寸为310×310×50mm)的一侧的E-玻 璃以E-玻璃被压缩5mm的形式放入所述盒中。所述打开的上部也覆盖有胶合板 且即使在这种情况下，被固定，被加压约5mm。当E-玻璃在各方向被加压时， 放入胶合板盒中的绝缘体在所述胶合板盒中不动摇，从而阻止铝沉积膜被损坏。

描述了上述实施例和试验性实施例，特别地，结构形式等，但本发明不限于 此，因此应领会到本领域技术人员对本发明的修改在本发明的范围内。

说明书引用数字

10:上板

11:上部多孔板

12:上部过滤器

13:上部压板

20:下板

21:下部多孔板

22:下部过滤器

23:下部压板