一种湿法玻璃纤维掺杂热熔纤维复合毡的制备方法与流程

1.本发明涉及一种湿法玻璃纤维掺杂热熔纤维复合毡的制备方法，尤其是一种具有高力学性能、轻质的湿法玻璃纤维复合毡的制备方法，属于无机隔音材料领域和建筑材料领域。


背景技术：

2.噪声污染对人体健康的损害:噪音污染早已成为城市环境的一大公害。国外早就有“噪音病”一词。科学研究表明，噪音会损害健康，人长时间工作、生活在噪声大的环境中，对中枢神经系统的刺激大，严重者会导致中枢神经系统功能紊乱。噪音对人体健康的危害是多方面的。最容易受到关注的是它对听力的损害，噪音会引起耳部不适，导致听力下降。
3.常规的湿法玻璃纤维毡具有优异的隔音系数和轻质等特点，但是未加粘结剂的毡体拉伸断裂强力较低，容易被撕破、顶破等，毡体的力学性能比较的差，机械强度较差。粘结剂的大量使用会带来毡体成本的增加和环境污染等问题，限制了湿法玻璃纤维毡在建筑等领域的使用。因此本发明主要是使用传统的、绿色环保、可再生的纤维来代替湿法玻璃纤维毡的粘结剂，热熔纤维同样可以起到粘结剂的效果。


技术实现要素：

4.在不使用粘结剂的情况下，湿法玻璃纤维毡存在力学性能差、机械性能差等问题，本发明专利旨在保证毡体轻质的条件下，提高毡体的物理机械性能，同时尽可能的提高毡体的机械性能。
5.针对目前湿法玻璃纤维毡存在的问题，本发明专利设计了湿法玻璃纤维复合毡，该复合毡以玻璃纤维为主要材料，加入一定量的热熔纤维制备而成。该毡体的优点是使得湿法玻璃纤维毡的整体力学性能和机械性能提高，通过对玻璃纤维搭接方式的改变来增加其机械性能，从而扩大毡体的应用领域。
6.本发明提供的一种湿法玻璃纤维复合毡的制备方法，步骤(1)配置白水；步骤(2)将热熔纤维与玻璃纤维按照一定的质量比混合，将其放入白水中，再在纤维解离器中对混合纤维进行分离分散处理；步骤(3)对制备的混合浆液倒入进纸业成型器中，之后进行吹气搅拌、快速排水、真空抽湿和负压成型处理，此时的毡体为湿态毡，再放入鼓风干燥机中进行干燥处理，制得干态玻璃纤维复合毡；步骤(4)，将制得的玻璃纤维复合毡放入马弗炉中进行热熔处理，热压成型处理，待其冷却至室温，制的湿法玻璃纤维复合毡。
7.作为改进，为提高玻璃纤维与熔纤维浆液的分散性能和浆液的稳定性，步骤(1)中，所述的白水是在自来水中加入消泡剂、增稠剂、分散剂的混合溶液，其中分散剂为羟乙基纤维素(hec)、聚氧化乙烯(peo)、六偏磷酸钠(shmp)中任一种，其中分散剂占整个白水的体积比为10～25％。
8.作为改进，步骤(1)中，使用白水时，采用稀盐酸(hcl)或者稀硫酸(h2so4)调节白水的ph在2.5～3.0。
9.作为改进，在传统玻璃纤维毡中加入热熔纤维，热熔纤维的熔融的温度在100℃～220℃之间，其中所述热熔纤维可以是以下单丝：尼龙、氨纶、聚氨酯、人造丝、黏胶、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等。
10.作为改进，步骤(2)中，所述的热熔纤维和玻璃纤维的质量比为0.1
‑
0.3:1，热熔纤维与玻璃纤维的混合浆料的浓度为0.1％wt～0.5％wt。
11.作为改进，步骤(2)中，所述分离处理，在对玻璃纤维和热熔纤维进行分离的速度设置在500r/min～6000r/min，分离时间1～15min，具体分离参数设置需根据热熔纤维的种类和纤维直径而定。
12.作为改进，步骤(3)中，在纸业成型器中的混合浆料需要吹气搅拌10～100s、快速排水、真空抽湿5～100s，负压成型中设置负压大小为1～300pa。
13.作为改进，步骤(3)中，所述干燥处理，鼓风干燥箱的温度为热熔纤维的熔融温度的75％～85％，干燥时间为10～90min。
14.作为改进，步骤(4)中，所述热熔处理的温度是热熔纤维熔融温度的100％～120％，热熔时间为10～90min。
15.作为改进，步骤(4)中，所述热压成型处理的温度与马弗炉的温度相同，同时热压处理是在热熔处理结束后立即进行，负压大小为50～500pa。
16.有益效果：
17.本发明提出了一种湿法玻璃纤维复合毡及其制备方法，利用湿法成型工艺、热熔工艺和负压成型工艺，将热熔纤维充分与玻璃纤维结合，实现改变湿法玻璃纤维毡从物理搭接到物理搭接与化学粘合相结合，来提高毡体的机械性能与力学性能。
18.该湿法玻璃纤维复合毡使用热熔纤维热熔的特性来代替传统的粘结剂，改变玻璃纤维之间的搭接方式。同时也改变纤维之间的搭接方式，从而使得复合毡体整体的力学性能提高。该复合毡具有稳定的结构性能、较强的机械性能，具有良好的经济效益和社会效益，可以广泛的应用在建筑材料和隔音材料领域上。
附图说明
19.图1为本发明湿法玻璃纤维毡截面结构示意图。
20.图2为本发明湿法玻璃纤维复合毡结构示意图。
21.附图中：1、玻璃纤维；2、热熔纤维、3熔融纤维；4、熔融交点；5、毡体截面。
具体实施方式
22.下面对本发明附图结合实施例作出进一步说明。
23.湿法玻璃纤维复合毡的制备方法，配置白水，将热熔纤维与玻璃纤维按照一定的质量比混合，放入白水中，再对混合纤维进行分离处理，对制备的混合浆液进行湿法成型处理，之后对毡体进行干燥处理，对于完全干燥的毡体在进行热熔处理，待其冷却至室温后便制的湿法玻璃纤维复合毡。
24.本发明采用新型的热熔纤维来代替传统的毡用粘结剂，具有绿色环保的生产工艺，同时在一定成度上增强湿法玻璃纤维毡的力学性能，通过热熔纤维热熔后，改变玻璃纤维的粘结方式来增强其机械性能，提高其力学性能。
25.其中，热熔纤维可以是以下单丝：尼龙、氨纶、聚氨酯、人造丝、黏胶、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯，纤维的平均直径设置为1
‑
100μm，优选为1
‑
20μm。
26.聚酯纤维最大的优点是抗皱性和保形性很好，具有较高的强度与弹性恢复能力。进一步地，采用聚酯纤维(聚对苯二甲酸乙二酯纤维)与玻璃纤维热熔制成的毡体具有一定的拉伸性，即拉伸断裂长度较大，同时孔隙率减小，透气性变差。尼龙(pa)具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，采用尼龙与玻璃纤维制成的毡体具有轻质和较好的机械强度，力学强度也所提升。同样的采用不同的热熔纤维具有不同的特性，如氨纶能够大幅度的增加毡体的弹性，聚氨酯可以增加毡体的隔热、隔音效果等。
27.本发明中采用了白水为消泡剂、增稠剂、分散剂的混合溶液。消泡剂可以采用改性聚硅氧烷，改善水的表面张力，来改善玻璃纤维在水中的分散情况。增稠剂采用离子增稠剂，羧甲基纤维素钠，可以提高玻璃纤维与热熔纤维混合浆液黏度，使保持均匀稳定的悬浮状态。
28.分散剂为羟乙基纤维素(hec)、聚氧化乙烯(peo)、六偏磷酸钠(shmp)中任一种，分散剂的作用是使用润湿分散剂减少完成分散过程所需要的时间和能量，稳定所分散的混合浆料分散体，改善混合浆料表面性质，同时也能有效减少玻璃纤维的沉降和絮聚，形成稳定的悬浮液，本发明中设置分散剂占整个白水的体积比为10～25％。
29.下面结合具体的实施例和对比例进行说明：
30.实施例1
31.湿法玻璃纤维复合毡的制备方法包括以下步骤：
32.(1)在电子天平上称取55g纤维(热熔纤维5g，玻璃纤维50g)，将两种纤维加入至10l的白水中，在纤维解离器中进行分离，纤维解离器的分离时间为4min，分离转速设置为4500r/min，制备成的混合浆液10l。(2)在纸业成型器中注入15l的白水，将制备的混合浆液加入至纸业成型器中，吹气搅拌30s、快速排水、真空抽湿50s，之后将制备的湿态毡体拿出来进行负压成型，负压大小为10pa。
33.(3)将制备的湿态毡体放入的鼓风干燥箱中进行烘干处理，烘干温度设置为热熔纤维熔融温度的0.75倍，烘干时间为55min。
34.(4)将通过烘干处理的毡体放入马弗炉中进行热熔处理，热熔温度设置为265℃，热熔时间为60min，待其到时间之后立即进行热压处理，压力大小为50pa，之后待其冷却至室温便可，获得玻璃纤维复合毡，进行测量断裂强力和隔音系数。
35.结论：其中热熔纤维为聚酯纤维，通过与未加聚酯纤维的玻璃纤维毡体比较可知，采用聚酯纤维(聚对苯二甲酸乙二酯纤维，平均直径为5
‑
10μm)与玻璃纤维热熔制成的毡体具有一定的拉伸性，拉伸断裂强力增加，拉伸断裂长度增加，机械性能增加。
36.实施例2
37.湿法玻璃纤维复合毡的制备方法包括以下步骤：
38.(1)在电子天平上称取60g纤维(热熔纤维10g，玻璃纤维50g)，将两种纤维加入10l白水中，在纤维解离器中进行分离，纤维解离器的分离时间为4min，分离转速设置为3500r/min。
39.(2)在纸业成型器中注入10l的白水，将制备的混合浆液加入至纸业成型器中，吹气搅拌10s、快速排水、真空抽湿100s，之后将制备的湿态毡体拿出来进行负压成型，负压大小为150pa。
40.(3)将制备的湿态毡体放入的鼓风干燥箱中进行烘干处理，烘干温度设置为为热熔纤维熔融温度的0.85倍，烘干时间为90min。
41.(4)将通过烘干处理的毡体放入马弗炉中进行热熔处理，热熔温度设置为265℃，热熔时间为60min，待其到时间之后立即进行热压处理，压力大小为300pa，之后待其冷却至室温便可，获得玻璃纤维复合毡，进行测量断裂强力和隔音系数。
42.结论：其中热熔纤维为聚酯纤维，通过与未加聚酯纤维的玻璃纤维毡体比较可知，采用聚酯纤维(聚对苯二甲酸乙二酯纤维，平均直径为5
‑
10μm)与玻璃纤维热熔制成的毡体具有一定的拉伸性，即拉伸断裂强力变大，拉伸断裂长度增加，同时孔隙率减小，透气性变差。
43.实施例3
44.湿法玻璃纤维复合毡的制备方法包括以下步骤：
45.(1)在电子天平上称取65g纤维(热熔纤维15g，玻璃纤维50g)，将两种纤维加入到10l水中，在纤维解离器中进行分离，纤维解离器的分离时间为5min，分离转速设置为5500r/min制备成的混合浆液10l；其中热熔纤维为平均5μm的聚酯纤维。
46.(2)在纸业成型器中注入12l的白水，将制备的混合浆液加入至纸业成型器中，吹气搅拌100s、快速排水、真空抽湿5s，之后将制备的湿态毡体拿出来进行负压成型，负压大小为250pa。
47.(3)将制备的湿态毡体放入的鼓风干燥箱中进行烘干处理，烘干温度设置为热熔纤维熔融温度的0.8倍，烘干时间为10min。
48.(4)将通过烘干处理的毡体放入马弗炉中进行热熔处理，热熔温度设置为260℃，热熔时间为60min，待其到时间之后立即进行热压处理，压力大小为100pa，之后待其冷却至室温便可，获得玻璃纤维复合毡，进行测量断裂强力。
49.结论：其中热熔纤维为聚酯纤维，通过与未加聚酯纤维的玻璃纤维毡体比较可知，采用聚酯纤维(聚对苯二甲酸乙二酯纤维，平均直径为5
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10μm)与玻璃纤维热熔制成的毡体具有一定的拉伸性，即拉伸断裂长度较大，力学性能变好。
50.对比组
51.采用纤维为玻璃纤维，作为对比组进行实验，具体步骤为
52.(1)在电子天平上称取50g纤维(玻璃纤维50g)，将纤维加入10l的水中，在纤维解离器中进行分离，纤维解离器的分离时间为4min，分离转速设置为3000r/min，分离两次，制备成的混合浆液10l。
53.(2)将制备的混合浆液加入至纸业成型器中，吹气搅拌10s、快速排水、真空抽湿20s，之后将制备的湿态毡体拿出来进行负压成型，负压大小为50pa。
54.(3)将制备的湿态毡体放入的鼓风干燥箱中进行烘干处理，烘干温度设置为150℃，烘干时间为60min。
55.结论：湿法玻璃纤维毡的力学性能随着分离转速的不同有所变化，在3000r/min时的断裂强力最高，4500r/min时的断裂强度最低。
56.根据实施例1
‑
3中，调整热熔纤维与玻璃纤维的配比，在相同配比下，做多组交叉实验，进行性能测试数据测量，获得如下表1所示。
57.表1不同比例的混合纤维制得复合毡体的数据
[0058][0059][0060]
从表1中，可以得出：通过上述表格的对比发现湿法玻璃纤维毡的力学性能随着分离转速的不同有所变化，在3000r/min时的断裂强力最高，5000r/min时的断裂强度最低。增加热熔纤维(聚酯纤维或者其它纤维)后相对于纯玻璃纤维毡，力学性能提升。改变热熔纤维的量可以发现，其断裂强力都有所增加，力学性能变好。
[0061]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。