【技术实现步骤摘要】
绝热材料的设计和发展是广泛的技术。已发展了许多用不同的纤维和粉末产品作为主要绝热材料的系统。还有许多利用这些材料的方法，包括利用真空壳体和箱，压缩绝热材料，和改变绝热材料的取向。两种应用最广泛的绝热材料是玻璃纤维和聚氨酯泡沫。普遍认为玻璃纤维的绝热质量比聚氨酯泡沫差。但是玻璃纤维的优点之一是可在相当高温度(如高于150°F)的环境下用作绝热材料。另一方面，具有比玻璃纤维更好的绝热特性的聚氨酯泡沫在承受高于150°F的温度时作为绝热材料会受到不利的影响。因此，这些材料各有其优点和缺点。在我们转让给与本专利技术同一受让人的待批申请的申请号第699，930号，1985年2月8日递交(9D-MA-16351)，题为“沉积的二氧化硅绝热体”的申请中，我们已描述了将沉积二氧化硅用作绝缘体以用相当低的成本实现好的绝热特性。根据该申请，沉积的二氧化硅在足以驱除表面水分的温度下干燥，然后压缩，置于真空的气密和水密外壳中，最后密封气密和水密袋。尽管刚刚描述的用沉淀的二氧化硅构成的绝热体是完全合乎要求的，但我们仍非常希望能以更低的成本获得同样的特性。通过本专利技术提供了满足这种所希望的结果的材料，同时具有比玻璃纤维有更好的绝热性质和耐受高得能对聚氨酯泡沫产生有害影响的温度。根据本专利技术，我们发现通过将如在我们以前的申请中描述的沉积二氧化硅和飞灰或飞灰状材料结合起来，可以更显著地低的成本构成具有与由沉淀的二氧化硅单独构成的材料相同的绝热特性的绝热材料。如在说明书和
【技术保护点】
用于绝热的板状材料的板，包括：ａ．沉积的二氧化硅和飞灰材料，在所述沉积二氧化硅和飞灰的总重中有介于３０％和７０％之间的所述飞灰材料；ｂ．装有所述沉积二氧化硅和飞灰材料混合体的气密和水密外套。
【技术特征摘要】
US 1986-7-31 891157书中所用的那样，烟灰和烟灰状材料将总括和分别地被称为“飞灰”或“飞灰材料”。鉴于这些飞灰材料基本上是废弃物并经常不知如何利用，所以上述发展特别重要的。另外，根据本发明创造的材料具有比通常的绝热材料更好的特性。在用于制冷设备的绝热物中，如用在冰箱和冷冻器的壁中，已发现所需绝热性需有0.05BTU-IN/HR。FT2°F(英国热量单位-英寸/小时平方呎·华氏度)或更低的K因子。很明显K因子越低，绝热性越好。使用沉积的二氧化硅与飞灰材料混合(飞灰材料的重量在30%至70%之间)，已得到上述K因子。沉淀的二氧化硅和飞灰材料的重量比最好为60∶40至40∶60。将沉积的二氧化硅和飞灰完全混合。然后加热以驱除表面水分。经常发现，在此加热操作中将二氧化硅-飞灰混合物置入多微孔的袋中以在处理中提供容器是很有利的。在沉淀二氧化硅-飞灰材料混合物干燥了之后，将其置入外壳中，上述外壳的结构被设计成能防止气体的泄漏和/或渗透。在较好的实施方案中，将外壳抽真空并密封。如果沉淀二氧化硅-飞灰混合物在多微孔的袋中已干燥，可将多微孔袋直接置入防气外壳之中。在将外壳抽真空前，或者在其过程中，压缩沉淀二氧化硅-飞灰混合体以提供所需的密度，这可在低成本下获得薄结构的优良绝热性。在压缩和抽真空之后，包含有压缩的沉淀二氧化硅-飞灰混合体的防气外壳基本上为板状结构，所以它们容易地放入需要绝热的结构中。在这种情况下，可单独使用面板或象粘合剂那样将它们贴在需要绝热的表面上。如果需要，可将现场发泡绝热物，如聚氨酯泡沫，加入绝热空间以包围和嵌入沉淀二氧化硅和飞灰混合体构成的面板中。已得到应用的一种方法是将面板用泡沫垫块连到绝热空间的壁上，它使现场发泡绝热物将面板完全密封。本发明的绝热材料是通过完全混合沉淀二氧化硅和飞灰材料制成的，混合体中沉积二氧化硅的重量至少有30份。沉积二氧化硅对飞灰的重量比最好从60∶40至40∶60。本发明的飞灰材料是从煤炭火力发电厂的烟道气体中收集的细微粉末沉积物，其中颗粒的大小在100微米以下，最好在50微米以下。根据燃烧室的进料、煤炭来源、工厂的操业条件和采用的收集方法，飞灰材料的化学和物理性质是不同的。飞灰中二氧化硅、氧化铝和氧化铁的总和最好不少于40%，且其中ρ的氧化镁低于10%。更好地，二氧化硅，氧化铝和氧化铁的总和高于80%，而氧化镁的总量低于5%。因为飞灰材料固有的成分变化，在本发明的例子中采用了不同来源的几种材料。在此所举的例子表明，具有由高效煤炭火电厂到由空气悬浮床燃烧过程得到的灰的成分的飞灰材料都可用于本发明，上述燃烧过程利用煤和石灰石混合进料。飞灰是碎煤或粉状煤燃烧后得到的细的残渣，因为它的分成很细的状态，被废气由燃烧室带入沉积器。飞灰通常由静电或机械沉积器从煤炭火力发电厂的烟道气体中收集。因此，它们主要包括硅的，铝的和铁的氧化物，同时带有数量不等的未燃烧的碳。也可存在其它微量元素，如钾、磷、钴、钼、硼和镁。飞灰的不可燃的、无机的颗粒通常为球形，且大小和密度都不相同，且大部分为实心的并含有铁质。飞灰的颜色从浅棕黄色和从灰色到黑色变化。飞灰的化学和物理性质根据获得飞灰的电厂和采用的发电机组而变化。然而，正象所指出的那样，已发现满足前述标准的飞灰对本发明是有用的。飞灰的颗粒形状和大小也根据电厂和发电机组而不同，虽然它们一般包括球形的实心和空心颗粒。颗粒为硅质的和含铝的，并包括一些石英，小针形富铝红柱石碎块，极少量的赤铁和磁铁及不等量的碳。飞灰中等颗粒的大小主要取决于收集系统和工厂操作的效率。我们发现当根据在此描述的过程使用时，具有100微米的中等颗粒尺寸或更小并且最好小于50微米的飞灰可获得所需的低导热率。飞灰中空心和实心圆颗粒的比例也根据采用的收集系统，煤的来源，工厂的作业条件和燃烧的温度而变化。空心颗粒被称为煤胞，是由充满氧化氮和碳的硅酸盐圆颗粒构成的轻颗粒，其直径在20到200微米之间变化。煤胞可占飞灰重量的5%或体积的20%。高含量通常起因于Fe2O3含量高的煤和超过2，600°F(1，400℃)的熔化温度。为了根据本发明使用沉积二氧化硅和飞灰的混合物，这两种材料首先完全混合。然后将混合物放入基本气密封和水密封的袋中，在其中加压和抽真空，以形成板状坚实材料。这种材料一般为半至一吋厚，且为平的。处理后得到的面板的长度和宽度只受到它要插入的设备，如冷藏箱或冰箱尺寸的限态。当用刚刚所述的方法制成本发明的绝热材料时，可发现面板的K值大约为0.05BTU-IN/HRFT2°F(英国热量单位-吋/小时。呎2·华氏度)或更低。前面我们已经知道在此范围中的K值是生产冰箱和冷藏箱所需要的。在制作本发明的绝热面板时，首先干燥沉积二氧化硅和飞灰的混合体。如果需要，二氧化硅和飞灰的混合体放在多微孔袋中，此袋只用来帮助在干燥操作中容纳粉末状的二氧化硅和飞灰。如果需要使用这样的多微孔材料，其中可用的材料是Celanese以“Celgard”为名出售的聚丙烯。另外，可用作为滤纸的那类纸。总之，任何允许空气和水汽通过但可保留细微的二氧化硅和飞灰的材料都可采用。在干燥操作中，不管用不用多微孔袋，温度必须足以驱除表面的水份。一般地，在使用多微孔袋时，这意味着大约100℃的温度，而其上限为使多微孔材料不会烧焦，熔化或分解。在干燥操作之后，对干燥的二氧化硅和飞灰的混合体加压以形成密度在10至35磅/立方呎之间的饼，其密度最好在10至25磅/立方呎之间。根据本发明所使用的具有上述密度的材料提供了所需的0.05BTU-IN/HR。FT2°F或更低的K因子。干燥的二氧化硅和飞灰的混合体再放入气密的袋中，此袋以防止气体的泄漏的方式构成。如果二氧化硅和飞灰的混合体已在多微孔袋中干燥，只需将多微孔袋放入气密外套。通常，在外套中通过使用包括一层或多层聚合物，镀金属聚合物或金属箔层阻挡膜来防止气体泄漏。例如，根据本发明已知有用的一类外套是由五层聚合物，包括在五个表面上的提供气密性的镀金属的四个聚酯层和一个可热封的聚合物内层构成的。外套的总厚度必须足够小，使通过边缘的热传导小。通常，总厚度大约为0.003至0.020吋。尽管可以用更薄的材料提供足够的强度以容纳二氧化硅和飞灰的混合体并允不作所需的进一步处理，但它们要放入的装置的期望寿命会降低。然而，甚至0.003吋厚的外套也可期望有五年或更长的期望寿命。在将干燥的二氧化硅和飞灰装入气密外套之后，将外壳抽真空并用适当的方法密封，例如热封或粘合。最好需要低于10毫米汞柱的内部压强，但是，根据填充材料，略高的压强，如15毫米汞柱内是容许的。所需的真空度的大小取决于K因子，象已表明的那样，K因子不能高于0.05。如果需要，可在抽真空之前用惰性气体如二氧化碳或氮气驱除外套内的空气。如果需要，可将现场发泡的绝热物(如聚氨酯泡沫)加入绝热空间以包围和嵌入由沉积二氧化硅和飞灰构成的面板。已采用的一种方法为用泡沫垫块将面板连到绝热空间壁上，用现场发泡绝热物将面板完全密封。绝热块可用粘合法贴到壁和面板上。在面板就位后，在绝热室中形成绝热体以填充室从而密封面板。下面是本发明的实例，它们只可看成为示范，而不作为任何形式的对本发明全部范围的限制。例1绝热面板是由飞灰和PPG以牌号T-690出售的沉积二氧化硅的各种混合体制备的。这种T-690沉积二氧化硅具有BET法所测的表面积150m2/g(平方米/克)，其中等团块大小为1.3微米，密度为4磅/立方呎，PH值为7，DBP吸收为150。这种沉淀二氧化硅与来自肯塔基能源研究实验室中心的称为PFA I的飞灰完全混合。表1显示了PFA I分析结果表1性质 重量百分比水分 0.10灰 98.43挥发物质 1.00固定碳 0.50烧失量 2.50飞灰的中间颗粒大小为21.76微米，最大颗粒大小为176微米。表2中显示了灰中的主要元素。表2成分 重量百分比SiO251.50TiO22.23Al2O327.01Fe2O33.98CaO 1.43MgO 0.78K2O 2.62Na2O ＜0.1在将沉淀二氧化硅和名为PFA I的飞灰按后面所示的不同比例完全混合之后，每种混合体都放入多微孔袋中。多微孔袋是由以“Celgard”为名出售的材料制造的。在将混合体放入多微孔袋后，将袋的第四边热封，并将面板放入炉中在105℃下保持16小时。将多微孔袋中的干燥混合体压至所需的密度，然后放入镀有金属的塑料外壳。所用外壳与前面所述的结构相同，为气密外壳，外壳材料的厚度为0.004时。在将多微孔袋放入镀有金属的塑料外壳后，将外壳抽真空至2乇并密封。根据所述步骤制做了一些沉淀二氧化硅和PFA I飞灰的混合体，其结果如表3所示。表3沉积二氧化硅/ K因子PFA I的重量比密度 (BTU-IN/HR FT2°F)40/60 24.1 0.03650/50 21.3 0.03570/30 16.7 0.03180/20 14.2 0.02990/10 12.8 0.032由此知道所有由这些沉淀二氧化硅和飞灰混合体制做的绝热面板显示的K因子都是允许值，即小于0.05。图1显示了K因子对沉积二氧化硅和飞灰不同的比的曲线图。例2绝热面板是采用与例1中相同的沉积二氧化硅和相同的步骤，但采用来自TVA Shawnee工厂并名为PFA Ⅱ的沉积飞灰制造的。在此飞灰中的中等颗粒大小为7.32，最大为88微米。在表4中显示了PFA Ⅱ的分析结果表4性质 重量百分比水分 0.31灰 91.47挥发物质 2.40固定碳 5.80烧失量 0.22下面的表5显示了PFA Ⅱ的元素的分析结果表5成分 重量百分比SiO255.16TiO21.86Al2O333.27Fe2O34.87CaO 1.01MgO 0.84K2O 2.00Na2O 0....
【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特威廉巴里托，肯尼斯路易斯唐斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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