一種多孔巖棉板及其製作方法與流程

2023-06-12 07:42:16

本發明涉及建材、建築保溫以及設備隔熱領域，具體來說，涉及一種多孔巖棉板及其製作方法。

背景技術：

巖棉板是一種新型保溫材料，具有導熱係數小、隔音性能好、阻燃等優點。目前，巖棉板被廣泛應用於建築外牆保溫以及牆體隔音等領域，獲得了顯著的節能效果。

巖棉板的製作原料通常為玄武巖，製作過程是首先將玄武巖在高溫下熔化成巖漿，然後將巖漿滴澆在快速旋轉的飛輪上，結合風環的作用，將巖棉製成巖棉絲。在成絲室內，巖棉在吹離風、誘導風和被壓抽氣的共同作用下，巖棉絲飛向集棉輪的表面並被捕集。為了增加棉絲間的粘合性，在巖棉成絲後還需要向棉絲表面噴粘結劑。制絲過程中集棉輪緩慢勻速旋轉，輪上所收集到的薄薄棉絮經過後續擺錘機械進行多層覆蓋摺疊而形成一定厚度的巖棉層，再通過輥壓、固化、切割等工序，最終製成巖棉板。如何進一步提高巖棉保溫性能，是本領域技術人員面臨的一技術問題。

技術實現要素：

本發明提出了一種多孔巖棉板及其製作方法，可以進一步提高巖棉保溫性能，同時還可以降低製作巖棉板的原料消耗和生產能耗，降低成本。

為解決上述技術問題，本發明實施例採用的技術方案是：

一方面，本實施例提供一種多孔巖棉板，包括巖棉板本體和空心體，空心體位於巖棉板本體中，且空心體與巖棉板本體固定連接呈一體結構。

作為優選例，所述的空心體為內部封有空氣的塑料制殼體。

作為優選例，所述的空心體為空心球體、空心橢圓球體或空心柱體。

另一方面，本實施例還提供一種多孔巖棉板的製作方法，該方法包括：在疊棉過程中，將空心體置於棉絮層間，然後通過壓棉固化成型工藝，使棉絮層和空心體呈一體，製成多孔巖棉板。

作為優選例，所述的空心體均勻布設在相鄰的棉絮層間。

作為優選例，所述的空心體為內部封有空氣的塑料制殼體。

作為優選例，所述的空心體為空心球體、空心橢圓球體或者空心柱體。

作為優選例，所述的空心體為空心球體時，空心體的球徑為5～10毫米；所述的空心體為空心柱體時，空心柱體的端面直徑為5～10毫米。

與現有技術相比，本發明實施例的多孔巖棉板及其製作方法，可以進一步提高棉層中空氣的鎖定量，從而增加了巖棉板的保溫性能。同時，降低了巖棉板單位面積的巖棉消耗量，降低了原料消耗和生產過程的能耗。另外，也降低了單位面積巖棉板的重量，具有顯著的經濟效益和環保效益。巖棉板的製作原料是玄武巖，其之所以有很好的保溫、隔音等性能，主要是由於棉層中鎖定了大量不流動的空氣，例如在30℃時，空氣的導熱係數僅有2.67×10-2W/(m·K)，因此，空氣是一種非常理想的保溫材料。本實施例，通過在巖棉板中添加空心體，空心體為內部封有空氣的塑料制殼體。這就增加巖棉板中所鎖定的空氣量，將能夠進一步提高巖棉保溫性能。

附圖說明

圖1為本發明實施例的巖棉板剖面示意圖；

圖2為本發明實施例的空心體示意圖；

圖3為本發明實施例方法中鋪設空心球體疊棉示意圖；

圖4為本發明仿真實驗中仿真模型1的溫度分布雲圖；

圖5為本發明仿真實驗中仿真模型2的溫度分布雲圖。

圖中有：1、傳送帶，2、巖棉初層，3、曲柄，4、連杆，5、擺錘，6、主傳送帶，7、空心球體，8、摺疊後的棉層，11、巖棉板本體，12、空心體，21、殼體；22、空氣。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用來限定本發明。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語「及/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

如圖1所示，本發明實施例的一種多孔巖棉板，包括巖棉板本體11和空心體12，空心體12位於巖棉板本體11中，且空心體12與巖棉板本體11固定連接呈一體結構。

在巖棉板本體11中設置空心體12，利用空心體12來提高巖棉板的保溫性能。

在上述實施例中，作為優選，如圖2所示，所述的空心體12為內部封有空氣22的塑料制殼體21。通過在空心體12中封裝空氣22，利用空心體12進一步提高巖棉板中空氣含量，從而提高巖棉板的保溫性能。同時空心體12會佔用原先的巖棉空間，進而減少巖棉用料，降低成本。空心體12可以為多種不同形狀或結構。例如，所述的空心體12為空心球體、空心橢圓球體或空心柱體。

上述多孔巖棉板的製作方法，包括：在疊棉過程中，將空心體12置於棉絮層間，然後通過壓棉固化成型工藝，使棉絮層和空心體12呈一體，製成多孔巖棉板。

在上述多孔巖棉板的製作方法中，在疊棉過程中，添加空心體12，然後利用固化成型工藝，使得棉絮層和空心體12呈一體結構。

作為優選方案，所述的空心體12均勻布設在相鄰的棉絮層間。這樣有利於提高巖棉板各部分的保溫性能均勻性。所述的空心體12為內部封有空氣的塑料制殼體。由於在空心體中封裝空氣，利用空心體進一步提高巖棉板中空氣含量，從而提高巖棉板的保溫性能。所述的空心體為空心球體、空心橢圓球體或者空心柱體。

在上述實施例中，空心體的大小通常取決於巖棉板的厚度。空心體的直徑較大，能夠增加巖棉板中的空氣鎖定量，但空心體內部的對流傳熱因素增加，對保溫不利；空心體直徑較小，對提高巖棉板的強度有利，也可削弱空心體內部的水流傳熱因素，但不利之處是空心體外殼的導熱影響增加。作為優選，所述的空心體為空心球體時，空心體的球徑為5～10毫米；所述的空心體為空心柱體時，空心柱體的端面直徑為5～10毫米。

為解決巖棉板普遍存在的導熱係數與其它類型保溫材料相比偏高等缺陷，上述實施例的多孔巖棉板的製作方法，在疊棉過程中在棉絮層間均勻摻入空心體，空心體是預先製備的內部封有空氣的塑料外殼球(如同桌球)。通過隨後的壓棉固化成型等工藝，最終獲得內部具有多孔的巖棉板。需要說明的是，此處空心體尺寸可以根據需要進行調整，可以是單一尺寸，也可以是多種尺寸的混合；其形狀不限定為球體，也可以為其他形狀，如橢球，圓柱等。

參見圖3，本發明實施例的多孔巖棉板的製作方法，主要創新體現在巖棉在打摺機裡通過擺錘法疊成多層的過程中。所示過程中包含了傳送帶1，巖棉初層2，曲柄3，連杆4，擺錘5，主傳送帶6，空心體7和摺疊後的棉層8。如圖3所示，巖棉初層2經過傳送帶1，向前運動，穿過擺錘5兩側的傳送帶夾層，向下落於主傳送帶6上。擺錘5在曲柄3和連杆4的帶動下，做來回往復運動，將巖棉初層2均勻層疊在主傳送帶6上。在巖棉初層2層疊前，將空心體7均勻布置在巖棉初層2上，經過摺疊和主傳送帶的運動，形成摺疊後的棉層8。所述的摺疊後的棉層8經過壓制和固化成型後，形成中間帶有多孔結構的巖棉板，

下面通過仿真實驗，來驗證本發明實施例製備的多孔巖棉板具有良好的保溫性能。

仿真模型1：採用了長寬100mm*100mm厚度40mm的多孔巖棉板物理模型。該模型中，空心球體的直徑為5mm，數量分布按照12*12*4的順排分布，即在長度方向，每行布設12個；在寬度方向，每行布設12個；在高度方向，每列布設4個。總空心球體體積佔多孔巖棉板體積的9.42％。

仿真模型2：採用了長寬100mm*100mm厚度40mm的巖棉板物理模型，其內部沒有設置空心球體。

數值模擬：採用fluent14.5(計算流體力學CFD商用軟體)進行模型傳熱計算。

其中，材料的物性參數為：

巖棉板物性參數：密度：150kg/m3，比熱：750J/kg*k，導熱係數：0.045w/m*k；

空氣物性參數：密度：1.24kg/m3，比熱：1005J/kg*k，導熱係數：0.023w/m*k；

計算邊界條件：巖棉板上壁面採取定溫邊界條件，溫度設定為275k，巖棉板下壁面則設為定熱流密度邊界條件，熱流密度設定為12w/m2，巖棉板側壁邊緣壁面定為絕熱條件。

模擬計算結果，仿真模型1的溫度分布雲圖如圖4所示。從圖4可以看出：12w/m2的熱流密度下，上下壁面溫差為12.3k。根據導熱公式可以換算出熱阻為1.025k*m2/w，整體導熱係數為0.039w/m*k。

仿真模型2的溫度分布雲圖如圖5所示。從圖5可以看出：12w/m2的熱流密度下，上下壁面溫差為10.8度。根據導熱公式可以換算出熱阻為0.9k*m2/w，整體導熱係數為0.044w/m*k。

由此，相比仿真模型2，仿真模型1的導熱係數下降了11.4％。

以上對本發明所提供的一種多孔結構的巖棉板進行詳細介紹。以上說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現有技術加以實現。