具有不燃性和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物,製造該組合物的設備及使用該設備制...的製作方法
2023-09-21 07:17:55 2
專利名稱：具有不燃性和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物,製造該組合物的設備及使用該設備制 ...的製作方法
技術領域：
本發明涉及到一種具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物，一種製造該組合物的設備，以及一種使用該設備製造該組合物的方法，其中所述的組合物通過對在將泡沫聚苯乙烯或者廢泡沫聚苯乙烯粉碎成粒度小於3mm的碎屑的表面形成的阻燃層加壓來獲得，從而使使用的碎屑量增加到最大限度，並且在形成阻燃層時，在其中加入具有阻燃、固化控制、輔助粘合和防水特性的添加劑，從而使該組合物具有超輕重量和適當強度。
背景技術：
在人類生活和工業領域，使用著各種各樣的絕緣材料以防止熱能損失。
通常，具有很多氣孔的石化材料被用來作為絕緣材料。也就是說，為了提供超輕重量和絕熱特性，絕緣材料由有機化學物質製成，諸如泡沫聚氨酯和泡沫聚苯乙烯。但是，有機化學物質缺乏阻熱特性，因此當它們和熱或者火焰接觸時就容易變形或者起火燃燒。當著火時，有機化學物質產生有毒氣體，從而對人體造成致命的危害。另一方面，玻璃棉或者石棉被用來作為阻燃性絕緣材料。通過熔化玻璃或者礦石，玻璃棉或者石棉被形成棉紗狀。然而，苯酚塗敷於玻璃棉或者石棉的表面。苯酚是一種可對人體導致肺癌的汙染物質，因此玻璃棉或者石棉的使用是受限制的。但是，從經濟效益和構造能力來考慮，沒有什麼可以替代苯酚，因此在需要阻燃特性的地方就不可避免地用到苯酚作為絕緣材料。
由於泡沫聚苯乙烯具有超輕重量且具有很高的經濟效益，因此到目前為止被廣泛用作絕緣材料。由於那些原因，泡沫聚苯乙烯適宜用作減震包裝、具有超輕重量的絕緣建築材料和各種容器。此外，泡沫聚苯乙烯的應用還在逐漸增加。儘管由於泡沫聚苯乙烯的超輕重量使它具有使用上的優勢，但是泡沫聚苯乙烯的超輕重量可能導致嚴重的問題。那就是，在使用過後丟棄時泡沫聚苯乙烯佔用很大的空間。另外，在自然狀態下，泡沫聚苯乙烯很難被分解。因此，廢棄的泡沫聚苯乙烯的處理會導致環境問題。
為了處理廢棄的泡沫聚苯乙烯，再生、焚化、廢料衍生燃料和重新利用/回收處理被採用。但是，廢料回收處理可能造成二次汙染並且需要開墾土地。另外，焚化處理可能產生大量的有毒氣體成份，例如二惡英。
通過粉碎泡沫聚苯乙烯將泡沫聚苯乙烯應用於石膏或者波特蘭水泥灰漿中的各種方法是公知的。然而，應用於普通水泥灰漿中的泡沫聚苯乙烯的量是有限制的。
為了解決上述問題，申請號為10-1997-24873、10-1996-52445和10-1999-53323的韓國專利申請公開了一種用於在裁切和熔化泡沫聚苯乙烯之後通過粉碎和塗敷泡沫聚苯乙烯製造一種具有較輕重量的相對堅固的混凝料的方法。此外，申請號為1992-17819的韓國專利申請公開了一種預備使用半凝固水泥的方法。另一方面，申請號為1997-24727和1987-3207的韓國專利申請，專利號為5,034,160、4,751,024、4,993,884、5,340,612和5,401,538的美國專利和日本專利公開文本4-228461公開了水泥灰漿中填充粉碎的聚苯乙烯顆粒的可噴灑的基於水泥的防火組合物。然而，按照上述申請，泡沫聚苯乙烯顆粒的乾燥混合物要低於組合物的5重量百分比。另外，申請號為86-6417和93-14715的韓國專利申請公開了幾種組合物，其中填充於灰漿中的泡沫聚苯乙烯的量低於5重量百分比。在這種情況下，泡沫聚苯乙烯的量當和加有水的水凝水泥的總重量比較時，低於1重量百分比。因此，它們不適於作為超輕型組合物並且這樣的組合物在使用和應用方面受到限制。
因此，需要一種超輕型絕緣材料組合物能夠使泡沫聚苯乙烯碎屑的用量增加到最大限度並減少水泥的使用同時也能改善阻燃特性。
發明內容
本發明是為了解決相關技術中存在的上述問題，因此，本發明的一個目的是提供一種具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物，其中所用的碎屑(通過將泡沫聚苯乙烯或者廢泡沫聚苯乙烯粉碎成粒度小於3mm來獲得)的量為高於包含水的總重量的1重量百分比，從而通過增加添加劑增強該組合物的結合力使該組合物具有超輕重量並且具有改善的防火和阻燃特性。
本發明的另一個目的是提供一種具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物，該組合物不僅可以通過在一絕緣結構上噴灑絕緣材料組合物來獲得，也可以通過壓制絕緣材料組合物來獲得該超輕型絕緣材料組合物。
本發明的另一個目的是提供一種設備，該設備包括各種粉碎裝置和一個壓力捏和機，用於製造一種具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物，以及通過使用該設備製造該組合物的一種方法。
為了達到上述目的，本發明的一種具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物包括1-30重量百分比的被粉碎成粒度小於3mm的泡沫聚苯乙烯碎屑，10-30重量百分比的無機不燃燒材料，30-80重量百分比的水，0.5-7重量百分比的用於使組合物易於混合且用於增強粘度的增稠劑，3-10重量百分比的阻燃劑，和0-15重量百分比的用於增強粘合力的輔助粘合劑。
另外，本發明的一種用於製造具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物的設備包括一個第一粉碎裝置，用於粉碎泡沫聚苯乙烯碎屑；一個第二粉碎裝置，用於二次粉碎經由所述第一粉碎裝置粉碎了的泡沫聚苯乙烯碎屑；一個收集裝置，用於收集由所述第二粉碎裝置粉碎了的碎屑並具有一個用於注入高壓空氣以快速輸出收集的碎屑的鼓風機；多個存儲裝置，通過用於傳送碎屑的導管連接到收集裝置；一個壓縮-捏和裝置，用於將從所述存儲裝置提供來的碎屑和無機不燃燒材料、增稠劑、阻燃劑、輔助粘合劑和添加劑捏合；以及一個壓制裝置，從所述壓縮捏合裝置接受混合物，並且振動、壓制或者擠壓該混合物從而完成所述組合物。
另外，本發明的一種用於製造具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物的方法包括下述步驟將泡沫聚苯乙烯碎屑輸入進第一粉碎裝置並在其中對泡沫聚苯乙烯碎屑進行初步粉碎；在具有上下傳送帶的第二粉碎裝置中二次粉碎泡沫聚苯乙烯碎屑；收集粉碎的泡沫聚苯乙烯碎屑並通過使用一個鼓風機將粉碎的泡沫聚苯乙烯碎屑輸出到一個存儲裝置中；通過一個螺旋輸送機將均勻粉末狀態的碎屑從所述存儲裝置送入壓縮-捏合裝置；在壓縮-捏合裝置中將泡沫聚苯乙烯碎屑和無機不燃燒材料、增稠劑、阻燃劑、輔助粘合劑和添加劑捏合均勻；通過把從壓縮-捏合裝置中供應來的混合物裝入一個壓制裝置中對混合物加壓，從而製造出成品。
通過參照附圖對其優選實施方式的描述，本發明的上述目的、以及其它特點和優勢將變得更清晰，其中
圖1所示為按照本發明的一個實施方式的用於製造具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物的一種設備的示意圖；圖2所示為按照本發明的一個實施方式的用於製造具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物的一種捏合機和一種壓制裝置的透視圖；圖3所示為一種壓制裝置和通過使用該壓制裝置所獲得的一件物品的透視圖。
具體實施例方式
下文中，將參照附圖對按照本發明的一個最佳實施方式的一種具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物、一種用於製造該組合物的設備、以及一種通過使用該設備製造該組合物的方法進行詳細說明。
本發明的一種具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物包括1-30重量百分比碎屑，通過將泡沫聚苯乙烯或者廢泡沫聚苯乙烯粉碎成粒度小於3mm來獲得；10-30重量百分比無機不燃燒材料，至少包含從由水泥、粘土、石膏、廢石膏和石灰組成的一組中選擇出的一種；10-80重量百分比的水；0.5-7重量百分比的增稠劑，包含甲基纖維素、澱粉、膨潤土和纖維素纖維，用於在混合組分時增強粘度；3-10重量百分比的阻燃劑，包含硼酸和硼砂；0-10重量百分比的固化控制劑，用於促進固化並且包含硫酸鉀、硫酸鋁、硫酸鎂、氯化鎂、明礬、三乙醇胺、石膏、鋁酸鈉、矽酸鈉和矽酸鉀；0-15重量百分比的輔助粘合劑，用於增強粘合力並且包含尿素、三聚氰胺、環氧化物、聚氨脂、石碳酸、凝膠和阿拉伯膠；和0-15重量百分比的防水材料，用於增強防水性並且包含波特蘭水泥防水材料和石膏防水材料。
將泡沫聚苯乙烯或者廢泡沫聚苯乙烯粉碎成粒度小於3mm的原因是，如果聚苯乙烯碎屑的粒度大於3mm，則當該超輕型絕緣材料暴露於火焰或者熱中時，易於熔化、縮小或者著火，因此這樣的超輕型絕緣材料不能作為防火的絕緣材料。正相反，如果聚苯乙烯碎屑的粒度小於3mm，則每個聚苯乙烯碎屑顆粒具有很小的接受火或熱的表面積，並且阻燃層完全包圍聚苯乙烯碎屑的外圍部分，使得該超輕型絕緣材料可以有效地起到防火絕緣材料的功能。
另外，根據其用途，聚氨酯泡沫粉碎碎屑、珍珠巖或者蛭石可以和泡沫聚苯乙烯碎屑混合起來使用。
具有上述組分的組合物經過一壓縮-捏合機和一壓制裝置處理，從而製造成一件物品。該物品儘可能地包含大量的泡沫聚苯乙烯，從而具有超輕重量並且保證恰當的強度和高阻燃性。這種物品僅可以通過下面將要說明的壓縮-捏合機和壓制技術獲得。為了製造本發明的組合物，必然需要一種製造本發明組合物的設備。
進行捏合處理最好使用壓縮技術。此外，儘管碎屑和水淬硬化無機不燃燒材料可以被獨立地使用，但最好加入增稠劑和輔助粘合劑以增加早期的粘合力。在這種情況下，有可能捏合大量的碎屑，以便獲得超輕重量，而且其強度也被增強了。當阻燃層使用無機不燃燒材料例如氧化鋁、硼砂、粘土和氯化石蠟以代替水淬硬化無機不燃燒材料時，優選地加入輔助粘合劑，例如環氧化物和三聚氰胺，從而獲得所需的物品。通過加入阻燃劑，防熱特性得到改善，從而能防止著火和永久火焰。另外，通過增加固化控制劑，可以快速獲得組合物。防水材料，例如波特蘭水泥防水材料或者石膏防水材料，和染料/顏料的使用可以使組合物具有各種顏色並保持防水和耐久性。
當捏合超輕型阻燃組合物時，無機不燃燒材料以及添加劑和粉碎的碎屑混合起來並加水。然而，優選地通過在粉碎的碎屑中噴灑用水稀釋的添加劑使碎屑處於溼潤狀態之後，再把無機不燃燒材料和碎屑捏合。
另外，當在大氣壓力狀態下製造組合物時，組合物的耐久性降低。因此，組合物優選地通過使用振動、壓制和擠壓工藝來製造，應用的壓力高於20kg/cm2。較理想的是，使用一個振動-加壓工藝以改善組合物的強度並且把組合物的表面弄平。
此時，通過採用固化控制劑可以在3小時內獲得該種組合物。防水材料的使用可以使組合物具有改善的防水特性。另外，根據其用途，可以通過使用熱固樹膠、塗料、離子電鍍法或者棉紗最後加工組合物表面的方法獲得高質量的組合物。
下面，將對具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物的組分構成和作用進行詳細說明。
粉碎的泡沫聚苯乙烯碎屑本發明所使用的碎屑通過粉碎泡沫聚苯乙烯(一種其中具有氣孔並且包含附著在無機不燃燒材料和粘合劑的一族以及諸如泡沫礦石珠光體和蛭石的另一族的高聚合體物質，諸如廢泡沫聚苯乙烯或者有機聚氨酯泡沫)來獲得。通常，碎屑的顆粒粒度在3到0.1mm的範圍內。如果顆粒粒度大於3mm，則由於顆粒的柔性使得組合物不易於被捏合或者混合。在這種情況下，當組合物被暴露在火焰或者熱中時，組合物很可能熔化或者著火，因而會降低組合物的防火特性。如果顆粒粒度小於0.1mm，則碎屑很可能被分散，因而難以處理碎屑。在這種情況下，需要很大量的無機不燃燒材料，從而使比重和絕緣特性降低。
另一方面，為了進一步減小組合物的重量，珠粒(泡沫球形顆粒)可以在5重量百分比的比率內和碎屑混合在一起。通過填入各種顏色的珠粒，可以使組合物具有很美的內觀。另外，如果大約150℃溫度的熱施加在組合物的表面，則珠粒很可能熔化並且大量的凹槽就會形成在組合物的表面，從而使該組合物可以被用作吸聲組合物。
無機不燃燒材料本發明所使用的無機不燃燒材料的主要功能是通過在粉碎的碎屑的表面形成一個阻燃層使組合物具有防熱或者防火特性。無機不燃燒材料優選地具有預定的粘著力，從而能粘著在鄰近的碎屑上。根據其用途，作為防火材料的具有細無機粉末態的不燃燒材料，例如氧化鋁、氧化鎂和氧化鈦可以和輔助粘合劑一起使用。
較理想的是，無機不燃燒材料是選自由水泥、粘土、石膏、廢石膏、石灰、硅藻土，氧化鎂、氧化鋁和氧化鈦組成的一組中的至少一種，它們是大約200目的細粉末並且具有上述功能。水泥包括波特蘭水泥(普通水泥)、快幹水泥、矽土水泥、鎂氧水泥、磷酸鹽水泥和矽酸鹽膠。另外，無機不燃燒材料可以通過混合上述組分中的至少一種來製造。
增稠劑當加水到無機不燃燒材料和聚苯乙烯碎屑中時，無機不燃燒材料很容易地塗敷在多個碎屑表面，從而形成微小的阻燃層。為了便於添加劑的混合，0.5-7重量百分比的甲基纖維素、澱粉、膨潤土和纖維素纖維被加入。此時，如果加入的增稠劑量超過預定值，則固化可以被延遲。因此，重要的是加入適當量的增稠劑同時通過使用固化控制劑控制固化狀態。
阻燃劑當無機不燃燒材料在碎屑的表面形成阻燃層以改善阻燃層的質量時，本發明的阻燃劑穿透進入阻燃層。因此，聚苯乙烯碎屑的防火特性得到進一步的改善，從而當聚苯乙烯碎屑和火或者熱相接觸時，可以防止聚苯乙烯碎屑被點燃或者變形。阻燃劑包括硼酸、硼砂、磷酸、磷酸銨、焚化物、膨潤土或者氯化石蠟。根據本發明的優選實施例，為了製造該組合物，3-10重量百分比的具有預定粘著力和輔助粘合功能的硼酸和磷酸被加入。因此，該組合物在保證對於火和熱的安全性的同時還具有輔助粘合功能。
固化控制劑固化控制劑的加入是為了能快速製造具有阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物。固化控制劑被區分為固化加速劑和固化遲延劑。通常，通過加入固化加速劑加速固化。而固化遲延劑可以被用在會快速固化的無機不燃燒材料中，例如石膏或者石灰。固化加速劑包括一種具有至少一種選自由硫酸鉀、硫酸鋁、硫酸鎂、氯化鎂、明礬、三乙醇胺、石膏、鋁酸鈉、矽酸鈉和矽酸鉀、矽酸鹽或者矽酸鈉和改性的壓克力樹脂的混合物以及CO2氣組成的組的混合物。固化遲延劑包含乙烯乙二醇。加入的固化控制劑的種類和量是根據無機不燃燒材料的種類的變化而變化的。
輔助粘合劑當泡沫聚苯乙烯碎屑的量增加或者使用不能水淬固化的無機不燃燒材料時，組合物內碎屑之間的粘合力顯著下降。因此，需要增強碎屑之間的粘合力。為了加強組合物的粘合力，可以加入0-15重量百分比的輔助粘合劑。輔助粘合劑至少包含尿素、三聚氰胺、環氧化物、聚氨脂、石碳酸、凝膠和阿拉伯膠的其中之一。
防水材料由於無機不燃燒材料薄薄地塗敷在具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物的表面上，其防水特性可能被降低。為了改善組合物的防水特性，下面的至少一種材料被加入到組合物中波特蘭水泥防水材料、石膏防水材料、壓克力、醋酸乙烯、三聚氰胺、環氧化物和聚氨脂。
添加劑當組合物被用作內裝飾目的時，按照本發明的具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物可以通過添加染料和顏料被賦予各種顏色。較理想的是，使用無機顏料代替有機顏料，從而改善阻熱特性。
下面，將通過和一種標準絕緣材料的比較詳細說明具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物的一個優選實施方式。
實施方式1在本實施方式中，石膏被用來作為無機不燃燒材料。
包含6重量百分比的粉碎成粒度小於3mm的泡沫聚苯乙烯碎屑，25重量百分比的石膏，60重量百分比的水，1.7重量百分比的甲基纖維素，2.4重量百分比的硫酸鋁，2.6重量百分比的硼酸，2重量百分比的三聚氰胺，和0.3重量百分比的氧化鈦的一個測試樣品在一個壓縮捏合機中被捏合。然後，該測試樣品需要經過一個壓制裝置進行振動加壓處理，從而獲得具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物。該超輕型絕緣材料組合物的特性被測試並且其結果顯示在表1中。
該超輕型絕緣材料組合物的測試基於礦毛絕緣纖維製成的板狀絕熱材料的KS(韓國標準)L 9106標準。
表1
如表1中所示，本發明的超輕型絕緣材料組合物和常規泡沫聚苯乙烯組合物相比體現出高阻燃和阻熱特性。測試結果表明本發明的組合物要優於礦毛絕緣纖維製成的板狀絕熱材料。本發明使用1-30重量百分比的泡沫聚苯乙烯碎屑，從而使組合物具有超輕重量並且具有高絕熱和阻熱特性。因此，使用本發明的組合物製成的絕熱物品具有超輕重量並且具有包括強度在內的良好物理性質。
如上所述，用作無機不燃燒材料的水泥優選地包含水淬硬化材料，例如波特蘭水泥，快幹水泥，鎂氧水泥，磷酸鹽水泥，矽酸鹽膠，石膏和石灰。除了那些無機不燃燒材料，當通過使用具有高於200目細顆粒的不燃燒粉末形成不燃燒層時，需要加入輔助粘合劑，以便於能獲得具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物。
經壓縮-捏合處理捏合的組合物通過振動、壓制和擠壓處理製造成絕熱物品。如果需要，可以加入染料和顏料以使組合物具有各種顏色。另外，可以根據其用途，通過使用熱固樹膠、抗熱膜、和鐵板處理組合物的表面，從而增強組合物的阻熱特性。此外，由於在捏合處理進行之後再在組合物表面形成阻燃層，因而組合物的阻熱性得到改善，從而使組合物可以被用作絕熱材料。另外，組合物的阻熱特性可以通過再捏合組合物得到進一步的改善。
下面將對一種製造具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物的設備和一種通過使用該設備製造該組合物的方法進行詳細的說明。
圖1所示為按照本發明的一個實施方式的用於製造具有高阻燃性和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物的一種設備的示意圖，圖2所示為用於製造該超輕型絕緣材料組合物的一種壓縮-捏合機和一種壓制裝置的透視圖，和圖3所示為一種壓制裝置和通過使用該壓制裝置所獲得的一件物品的透視圖。
如圖1至圖3所示，用於製造具有高阻燃性和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物的設備包括一個第一粉碎裝置10，用於粉碎泡沫聚苯乙烯碎屑；一個第二粉碎裝置30，用於二次粉碎經由所述第一粉碎裝置10粉碎了的泡沫聚苯乙烯碎屑；一個收集裝置50，用於收集由所述第二粉碎裝置30粉碎了的碎屑並具有一個用於注入高壓空氣以快速輸出收集的碎屑的鼓風機53；多個存儲裝置70，具有多個通過用於傳送碎屑的導管(未示出)連接到收集裝置50的表面蓋罩並且在其外壁上由細孔篩製成；以及一個壓縮-捏和裝置80，用於將從所述存儲裝置70提供來的碎屑和無機不燃燒材料、增稠劑、阻燃劑、輔助粘合劑和添加劑捏合在一起。此外，緊接著壓縮-捏和裝置80放置一個壓制裝置90，以便於從所述壓縮-捏合裝置80接收混合物。該壓制裝置90振動、壓制或者擠壓混合物，從而製成一件物品。
第一粉碎裝置10，在其上部形成有一個進口15，用於輸入泡沫聚苯乙烯。一個用於卸出粉碎的聚苯乙烯碎屑的出口16形成在第一粉碎裝置10的下部。能對從上部輸入的泡沫聚苯乙烯施壓從而有效地粉碎泡沫聚苯乙烯的一個壓板17被置於第一粉碎裝置10內。一個液壓缸連接在壓板17的上部，從而使壓板17上下往復運動。另外，為了把泡沫聚苯乙烯粉碎成碎屑，第一到第四粉碎器11、12、13和14被安裝在第一粉碎裝置10的壓板17的下方。多個葉片21按螺旋形整體形成於每一粉碎器的外圍部分。第一和第三粉碎器11和13沿順時針方向旋轉，而第二和第四粉碎器12和14沿逆時針方向旋轉。
另外，第二粉碎裝置30從第一粉碎裝置10接收粉碎了的碎屑，從而進一步把已粉碎的碎屑粉碎地更細。第二粉碎裝置30包括一條上傳送帶39和一條下傳送帶49。上傳送帶39具有一個第一連續帶31，其表面形成有許多突起38和一對第一輥輪33，輥輪33旋轉同時支撐第一連續帶31的兩邊。另外，上下傳送帶39和40之間的距離可以調整，從而使聚苯乙烯碎屑的顆粒粒度可以被調整。一個第一推擠板35安裝在第一連續帶31內，用於向下推擠第一連續帶31。
下傳送帶49具有一個第二連續帶41，其表面形成有許多突起，和一對第二輥輪43，輥輪43旋轉同時支撐第二連續帶41的兩邊。一個第二推擠板45安裝在第二連續帶41內，用於向上推擠第二連續帶41。第二連續帶41比第一連續帶31長。
上傳送帶31沿材料供應方向或者反方向旋轉，而下傳送帶41沿材料供應方向旋轉。另外，上傳送帶31以低速旋轉而下傳送帶41以高速旋轉。
另外，一個淨氣器37安裝在第二粉碎裝置30的一個上端，(在此處粉碎後的碎屑掉入收集裝置50內，)使得碎屑可以準確地掉入收集裝置50內而不會和傳送帶一起通過收集裝置50。
存儲裝置70具有一個表面蓋罩，一個由細網篩製成的主體75，以及一個與主體75下部形成一體的用於卸出碎屑的卸料口71。一個螺旋輸送機73安裝在卸料口71內，用於使碎屑可以流暢地卸出。
另外，壓縮-捏合裝置80包括一個用於將粉碎了的碎屑和無機不燃燒材料、增稠劑、阻燃劑、固化控制劑、輔助粘合劑和添加劑捏合在一起的外殼81，和一個位於外殼下部的可以被打開和關閉的門83。一個液壓缸85安裝在外殼81內以打開/關閉門83。一個通過外部電源(未示出)進行旋轉的轉軸87安裝在外殼81內。一個螺旋槳89呈螺旋形並連續地沿轉軸87的外圍部分形成，從而可以高效地捏合混合物。螺旋槳89通過外部電源旋轉，於是混合物被送入外殼81的下端同時被壓縮-捏合，並且因對其施加的壓力可以造成被捏合後的混合物沿外殼81的內壁送入外殼81的上部。由於混合物被連續地從外殼81的上部送到下部或者相反方向，所以混合物被充分混合。另外，分散防止裝置86整體形成於轉軸87的上端部，用於向下壓縮粉碎的碎屑。分散防止裝置86和轉軸87一起旋轉。
按照本發明的另一個實施方式，第二粉碎裝置是用一種輥輪類型代替傳送帶類型。舉例說，第二粉碎裝置包括一對在外圍部分形成有葉片形突起諸如鋸條的輥輪。泡沫聚苯乙烯碎屑在輥輪之間通過從而刮擦泡沫聚苯乙烯碎屑。
按照本發明的製造具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物的設備按如下所述進行操作。
首先，泡沫聚苯乙烯或者廢泡沫聚苯乙烯被輸入進第一粉碎裝置10的進口15。然後，輸入的聚苯乙烯被由液壓缸19的壓板17壓縮，滾動粉碎器11、12、13和14旋轉從而將泡沫聚苯乙烯粉碎。此時，第一和第三滾動粉碎器11和13沿順時針方向旋轉，而第二和第四滾動粉碎器12和14沿逆時針方向旋轉，這樣從第一和第三滾動粉碎器11和13之間以及第二和第四滾動粉碎器12和14之間通過的泡沫聚苯乙烯就可以由呈螺旋形沿滾動粉碎器11、12、13和14的外圍安裝的葉片21粉碎成碎屑。
另一方面，粒度小於3mm的粉碎的碎屑表面優選地形成為粗糙表面，以便於使無機不燃燒材料牢固地附著在其上。雖然沒有在圖中表示出，但是具有多個諸如鋸條的葉片的旋轉粉碎器(滾動粉碎器)可以被用於粗糙地形成粉碎碎屑的表面。當泡沫聚苯乙烯通過旋轉粉碎器時，旋轉粉碎器刮擦泡沫聚苯乙烯的表面。
粉碎後的聚苯乙烯碎屑通過出口16掉進第二粉碎裝置30的下傳送帶49。然後，下傳送帶49的旋轉使碎屑沿向右的方向運動。運動的碎屑通過上下傳送帶39和49之間，使得碎屑被進一步粉碎。同時，形成在上下傳送帶39和49表面上的突起38使華夫餅乾樣的圖案形成在碎屑上。此時，由於第一和第二推擠板35和45的作用，華夫餅乾樣的圖案可以被有效地形成並且碎屑可以被有效地粉碎。
另外，因為上傳送帶39以低速旋轉而下傳送帶40以高速旋轉，所以聚苯乙烯碎屑的粉碎操作可以被有效進行。碎屑的顆粒粒度可以通過調整上下傳送帶39和49之間的距離而得到調整。
粉碎的碎屑通過淨氣器37的導引被收集到收集裝置50中，而收集到的碎屑通過鼓風機53輸送到存儲裝置70中。
傳送至存儲裝置70中的碎屑被粉碎成粉末狀並且通過安裝在卸料口71中的螺旋輸送機73送進壓縮-捏合裝置80中。
壓縮-捏合裝置80將泡沫聚苯乙烯碎屑和形成本發明組合物的組分諸如無機不燃燒材料捏合在一起。此時，轉軸87的旋轉使容納在壓縮-捏合裝置80中的混合物混合起來。形成在轉軸87外圍的螺旋槳89使混合物呈螺旋形向下運動。然後，混合物沿外殼81的內壁向上運動。另外，分散防止裝置86旋轉以把即將被分散的粉碎的碎屑向下壓。壓縮-捏合裝置80重複上述操作，以使混合物均勻混合。
當混合完成後，安裝在外殼81中的液壓缸85將門83自動打開。然後，混合物被填入壓制裝置90中。在壓制裝置90中混合物受到振動、壓制或者擠壓處理並且在經過一個預定的時間之後進行固化。結果可以獲得具有阻燃和阻熱特性的超輕型絕熱物品。
按照上述設備和方法，在把混合物注入壓制裝置之後通過對混合物加壓就可以很輕易地製造出該物品。另外，物品的重量和表面狀態可以通過調整無機不燃燒材料被加入的量得到調整。如果需要進一步降低物品的重量，則可以加入球形泡沫聚苯乙烯珠粒。因此，物品可以被用作輕體結構的內外裝飾用構材、保險箱防火材料、儀錶盤、防火門以及輪船的壁材。也就是，物品作為一種防火絕緣材料可以被應用於各種工業領域和人類生活。另外，可以使用酚樹脂、三聚氰胺、不飽和聚酯、壓克力、塗料、鐵板、棉紗或者薄膜來修整物品的表面從而獲得非常美觀的外觀。另一方面，其表面形成有無機不燃燒材料的碎屑顆粒呈現出高阻熱特性，因此不需要形成一個物品，顆粒本身就可以被用作具有阻燃特性的超輕型絕熱材料。
另外，根據其用途，在製造物品時可以將網篩型的墊片填入物品中或者附於物品的表面。
進而，根據其用途，物品可以被製成各種形式。也就是，物品可以被製成彎曲形狀或者華夫餅乾圖案。另外，可以在物品中形成各種氣孔。
另一方面，絕熱材料組合物可以通過將組合物再粉碎成各種顆粒重新利用。另外，該組合物可以被用作水泥混凝土的混凝料或者被用作PVC的填充料以及在顆粒上形成吸聲絕熱構材的原料。
儘管本發明已經參照其優選的實施方式進行了詳細地說明，但是本領域的技術人員可以理解，在不脫離如所附權利要求界定的本發明的範圍的前提下，可以對其進行各種改變、替換和變化。
工業實用性如上所述，按照本發明的具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物可以通過向泡沫聚苯乙烯碎屑中添加無機不燃燒材料、增稠劑、阻燃劑、固化控制劑、輔助粘合劑、防水材料和添加劑來獲得，其中，當泡沫聚苯乙烯碎屑被粉碎成粒度小於3mm時，在顆粒表面形成不規則的華夫餅乾圖案，從而使阻燃層形成於碎屑顆粒的每一個表面。因此，當該組合物暴露於火或者熱中時，該組合物不易於變形或者損壞。另外，該組合物甚至在850℃以上的高溫中也不能被點燃或者擴散火焰，因此可以防止絕熱材料產生的火或者有毒氣體。此外，根據其用途，本發明的組合物可以被用作吸聲或者屏蔽聲音的絕緣材料。
另外，本發明的設備和方法可以製造具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物。通過本發明的設備和方法獲得的組合物可以替代會產生汙染問題的礦毛絕緣纖維製造的絕熱材料。從環境的觀點上看，本發明具有一個優勢，即產生環境問題的廢泡沫聚苯乙烯可以被重新利用。
權利要求
1.一種具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物，該組合物包括1-30重量百分比的被粉碎成粒度小於3mm的泡沫聚苯乙烯碎屑、10-30重量百分比的無機不燃燒材料、30-80重量百分比的水、0.5-7重量百分比的用於使組分易於混合且用於增強粘度的增稠劑、3-10重量百分比的阻燃劑、和0-15重量百分比的用於增強粘合力的輔助粘合劑。
2.如權利要求1所述的組合物，其特徵在於，所述無機不燃燒材料是一種混合物，含有從由水泥、粘土、石膏、廢石膏、石灰、硅藻土、氧化鎂、氧化鋁和氧化鈦組成的一組中選擇出的至少一種。
3.如權利要求2所述的組合物，其特徵在於，所述水泥為從由波特蘭水泥(普通水泥)、快幹水泥、矽土水泥、鎂氧水泥、磷酸鹽水泥和矽酸鹽膠組成的一組中選擇出的至少一種。
4.如權利要求1所述的組合物，其特徵在於，所述增稠劑為從由甲基纖維素、澱粉、膨潤土和纖維素纖維組成的一組中選擇出的至少一種。
5.如權利要求1所述的組合物，其特徵在於，所述阻燃劑為從由硼酸、硼砂、磷酸、磷酸銨、焚化材料、膨潤土或者氯化石蠟組成的一組中選擇出的至少一種。
6.如權利要求1所述的組合物，其特徵在於，所述輔助粘合劑為從由尿素、三聚氰胺、環氧化物、聚氨脂、石碳酸、凝膠和阿拉伯膠組成的一組中選擇出的至少一種。
7.如權利要求1所述的組合物，進一步還包括0-10重量百分比的用於促進固化的固化控制劑。
8.如權利要求7所述的組合物，其特徵在於，所述固化控制劑為從由硫酸鉀、硫酸鋁、硫酸鎂、氯化鎂、明礬、三乙醇胺、石膏、鋁酸鈉、矽酸鈉和矽酸鉀組成的一組中選擇出的至少一種。
9.如權利要求1所述的組合物，進一步還包括用於增強防水特性的防水材料。
10.如權利要求9所述的組合物，其特徵在於，所述防水材料為從由波特蘭水泥防水材料、石膏防水材料、壓克力、醋酸乙烯、三聚氰胺、環氧化物和聚氨脂組成的一組中選擇出的至少一種。
11.如權利要求1所述的組合物，其特徵是進一步還包括用於提供顏色的染料和顏料。
12.一種具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物，用於通過在粉碎的泡沫聚苯乙烯碎屑的表面形成阻燃和不燃燒層形成一種超輕型絕緣結構，該組合物包括1-30重量百分比的被粉碎成粒度小於3mm的泡沫聚苯乙烯碎屑、10-30重量百分比的無機不燃燒材料、30-80重量百分比的水、0.5-7重量百分比的用於使組分易於混合且用於增強粘度的增稠劑、3-10重量百分比的阻燃劑、0-10重量百分比的固化控制劑、和0-15重量百分比的用於增強粘合力的輔助粘合劑，其特徵在於，所述組合物以壓縮-捏合技術混合併應用壓力壓制。
13.一種具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物的製造設備，該設備包括一個第一粉碎裝置，用於粉碎泡沫聚苯乙烯碎屑；一個第二粉碎裝置，用於二次粉碎經由所述第一粉碎裝置粉碎了的泡沫聚苯乙烯碎屑；一個收集裝置，用於收集由所述第二粉碎裝置粉碎了的碎屑，具有一個用於注入高壓空氣以快速輸出收集的碎屑的鼓風機；多個存儲裝置，通過用於傳送碎屑的導管連接到所述收集裝置；一個壓縮-捏和裝置，用於將從所述存儲裝置提供來的碎屑和無機不燃燒材料、增稠劑、阻燃劑、輔助粘合劑和添加劑捏合；和一個壓制裝置，從所述壓縮-捏合裝置接受混合物，並且振動、壓制或者擠壓該混合物從而製成物品。
14.如權利要求13所述的設備，其特徵在於，所述第一粉碎裝置包括一個用於輸入泡沫聚苯乙烯的進口；一塊用於從其上部對輸入的泡沫聚苯乙烯加壓的壓板；一個連接到壓板上的液壓缸，使壓板上下往復運動；多個滾動粉碎器，其外圍部分形成有多個葉片，葉片呈螺旋形，用於粉碎泡沫聚苯乙烯；和一個用於輸出通過所述滾動粉碎器的泡沫聚苯乙烯碎屑的出口。
15.如權利要求13所述的設備，其特徵在於，所述第二粉碎裝置包括一個上傳送帶，具有一個表面形成有許多突起的第一連續帶；一對第一輥輪，輥輪旋轉同時支撐第一連續帶的兩邊；以及一個安裝於第一連續帶內的第一推擠板，用於向下推擠第一連續帶；和一個下傳送帶，具有一個長於所述第一連續帶並且表面形成有許多突起的第二連續帶；一對第二輥輪，輥輪旋轉同時支撐第二連續帶的兩邊；以及一個安裝於第二連續帶內的第二推擠板，用於向上推擠第二連續帶。
16.如權利要求13所述的設備，其特徵在於，所述第二粉碎裝置包括一對在外圍部分形成有葉片形突起諸如鋸條的輥輪。
17.如權利要求13所述的設備，其特徵在於，每一個存儲裝置包括一個主體，具有一個表面蓋罩並由細孔篩製成；一個卸料口，與所述主體的下部形成一體，用於輸出碎屑；和一個螺旋輸送機，安裝於卸料口內，用於輸出碎屑。
18.如權利要求13所述的設備，其特徵在於，所述壓縮-捏合裝置包括一個用於將粉碎的碎屑和無機不燃燒材料及添加劑捏合在一起的外殼；一個安裝在所述外殼內的旋轉組件；一個沿旋轉組件外圍部分螺旋狀並且連續地形成的螺旋槳；一個一體成形於旋轉組件上端用於防止粉碎的碎屑被分散的分散防止裝置；一個安裝於所述外殼下部可以被打開或者關閉的門；和一個連接到所述門上用於打開/關閉所述門的液壓缸。
19.一種具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物的製造方法，該方法包括以下步驟i)將泡沫聚苯乙烯碎屑輸入進第一粉碎裝置並在其中對泡沫聚苯乙烯碎屑進行初步粉碎；ii)在具有上下傳送帶的第二粉碎裝置中對泡沫聚苯乙烯碎屑進行二次粉碎；iii)收集粉碎的泡沫聚苯乙烯碎屑並通過使用一個鼓風機將粉碎的泡沫聚苯乙烯碎屑輸出到一個存儲裝置中；iv)通過一個螺旋輸送機將均勻粉末狀態的碎屑從所述存儲裝置送入壓縮-捏合裝置；v)在壓縮-捏合裝置中將泡沫聚苯乙烯碎屑和無機不燃燒材料、增稠劑、阻燃劑、輔助粘合劑和添加劑捏合均勻；vi)通過把從壓縮-捏合裝置中供應來的混合物裝入一個壓制裝置中對混合物加壓，從而製造出成品。
20.如權利要求19所述的方法，其特徵在於，在步驟ii)中，所述下傳送帶的速度高於所述上傳送帶的速度。
21.如權利要求19或者20所述的方法，其特徵在於，步驟ii)包括步驟通過使粒度小於3mm的粉碎了的泡沫聚苯乙烯碎屑穿過具有多個葉片形突起諸如鋸條的滾動粉碎器之間來刮擦碎屑的表面，從而粗糙地形成粉碎的碎屑表面。
22.如權利要求21所述的方法，其特徵在於，在步驟vi)中，所述壓制操作包括振動加壓操作、壓力加壓操作和擠壓加壓操作。
全文摘要
本發明公開了一種具有高阻燃和阻熱特性的超輕型絕緣材料組合物、一種製造該組合物的設備、以及一種使用該設備製造該組合物的方法。包含無機不燃燒材料的阻燃層形成於碎屑的表面，而碎屑通過將泡沫聚苯乙烯樹脂粉碎成粒度小於3mm來獲得。通過壓縮－捏合和壓制操作並加入增稠劑、阻燃劑、固化控制劑、輔助粘合劑、染料/顏料以及防水材料。對該絕緣材料組合物進行包括振動加壓操作、壓力加壓操作和擠壓加壓操作的壓制操作，從而可以快速獲得超輕型組合物。廢物資源可以被重新利用，並可以防止絕緣材料導致的火災和有毒氣體。該組合物對於解決汙染問題做出了很大貢獻並能夠使一次性聚苯乙烯被重新利用。
文檔編號C04B16/08GK1500070SQ01821858
公開日2004年5月26日 申請日期2001年12月24日 優先權日2001年1月9日
發明者樸鍾元 申請人:樸鍾元