專利名稱：耐火纖維層的噴涂方法和由此制得的耐火層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴涂表面的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說是涉及到將耐火纖維材料和使纖維相粘結(jié)的結(jié)合劑通過噴涂的方法在表面上形成耐火層。
耐火纖維以其顯著的節(jié)能效果和良好的使用性能，已廣泛地應(yīng)用于冶金、機(jī)械、石化和電子輕工等行業(yè)。而耐火纖維爐襯已廣泛地應(yīng)用于金屬加工及熱處理、化工和陶瓷等行業(yè)的窯爐的熱工設(shè)備，既可用作爐襯材料，也可作為隔熱材料，目前作為耐火纖維層爐襯的施工方法國內(nèi)是層鋪法、疊加法、貼面法等等手工操作方法進(jìn)行現(xiàn)場施工。這些方法皆存在施工周期長、制得的耐火層表面和耐火層與襯底之間有縫隙、對異形復(fù)雜曲面難以施工、整體性差，未能充分發(fā)揮耐火纖維層的優(yōu)點。國外近年來逐漸開發(fā)出噴涂施工耐火纖維層的技術(shù)，如美國專利US4，547，403，該技術(shù)中公開了采用噴涂設(shè)備將耐火纖維和適宜的結(jié)合劑噴射到所需耐火層的表面上。美國專利US4，664，969中公開了一種噴涂施工耐火纖維的方法，該方法中記載由于采用了α氧化鋁的粘合劑，從而解決了耐火層與襯底之間結(jié)合力問題。美國專利US4，770，707中公開了一種噴涂施工耐火纖維層的方法和裝置，其中的結(jié)合劑中滲混了一些有粘性作用的介質(zhì)。但在上述的有關(guān)耐火纖維噴涂施工方法的文獻(xiàn)中普遍存在這樣的缺點，即施工環(huán)境差，勞動強(qiáng)度高，由于輕質(zhì)的纖維細(xì)絨易于在空氣中飛揚，施工環(huán)境中微小纖維濃度高污染嚴(yán)重。從上述專利說明書和附圖
中也可看出，由于施工環(huán)境惡劣，噴涂施工操作人員現(xiàn)場作業(yè)時必須穿上全封閉式的保護(hù)衣裝和笨重的呼吸設(shè)備進(jìn)行操作。因為耐火纖維是由Al2O3、SiO2、TiO2等無機(jī)物組成，當(dāng)吸入體內(nèi)后不易排泄，依附于呼吸道系統(tǒng)易于得呼吸道系統(tǒng)疾病，如矽肺病。現(xiàn)在，人們對健康、衛(wèi)生要求日益重視，對勞動防護(hù)提出要求越來越高，如何改善噴涂施工環(huán)境，降低勞動強(qiáng)度，減少作業(yè)環(huán)境中的纖維絨的濃度是急等解決的問題;另外，在上述現(xiàn)有技術(shù)中的結(jié)合劑存在著成本高、用量大的特點，過量的結(jié)合劑在耐火纖維中的存在影響了耐火纖維本身的隔熱、保溫性能。
本發(fā)明人針對上述問題進(jìn)行了研究，通過對耐火纖維在噴涂前進(jìn)行預(yù)處理，改善了耐火纖維層的表面性能;同時研究出一種新的結(jié)合劑與上述預(yù)處理過的耐火纖維結(jié)合作用，使得噴涂施工環(huán)境改善，環(huán)境中的微纖維濃度低于勞保要求;另外的結(jié)合劑的使用，使得成本降低、施工速度加快，施工簡便，施工后期無需進(jìn)行后續(xù)處理即完成整個施工過程。
因而本發(fā)明的目的就是提供一種改進(jìn)的耐火纖維層的噴涂施工方法，本發(fā)明還提供了一種使耐火纖維有良好結(jié)合的結(jié)合劑;進(jìn)而，本發(fā)明還制得由本發(fā)明的施工方法制得的耐火纖維層。
下面是對本發(fā)明的詳細(xì)說明。
本發(fā)明的將耐火纖維和與之相配合使用的結(jié)合劑，噴涂到表面襯里上的噴涂施工方法由以下工藝步驟組成1、將待噴涂的纖維進(jìn)行預(yù)處理;
2、將本發(fā)明的結(jié)合劑均勻噴射到上述預(yù)處理過的纖維中，然后將被結(jié)合劑均勻涂覆的耐火纖維束上射向待噴涂表面。
3、對已噴得的耐火層進(jìn)行固化。
可采用本發(fā)明的噴涂方法進(jìn)行噴涂的纖維包括各種類纖維，如保溫、隔熱、耐火，具體例如礦棉、巖棉、玻璃纖維、普通硅酸鋁纖維、高純、高鋁纖維等材料，這都在本發(fā)明噴涂方法要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。下面對整個噴涂施工方法進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
(1)預(yù)處理過程耐火纖維是一種輕質(zhì)細(xì)絨，通常直徑在2-4μm，長度在50-200mm，容重在20kg/m3以下，在以往的噴涂施工方法中，由于這些微纖維本身質(zhì)量輕，又加之噴射過程中的高速氣流沖擊，這些細(xì)纖維飛揚彌散于施工環(huán)境中，由于細(xì)絨纖維本身質(zhì)量輕，又加之噴射過程中的速氣流沖擊，這些細(xì)纖維飛揚彌散于施工環(huán)境中，由于細(xì)絨纖維在空氣中的懸浮及本身纖維的細(xì)小，必須帶防護(hù)面具，否則對操作者身體極為不利。本發(fā)明人研究的纖維的預(yù)處理方法是采用本發(fā)明的含有非離子表面活性劑的預(yù)處理液噴入到纖維中進(jìn)行預(yù)處理，所述的預(yù)處理液是由具有水溶性，對纖維具有潤濕力和分散力好的表面活性劑水溶液組成?？捎玫姆请x子表面活性劑，如(1)聚氧乙烯醇醚類，如聚氧乙烯脂肪醇醚，平平加OS-15，平平加OS-20，平平加A-20;(2)聚氧乙烯烷基酚醚類，如OP-4，O-7，OP-10;(3)聚氧乙烯醚類，如span-80，span60;(4)聚乙二醇類，如聚乙二醇(300)單油酸酯，聚乙二醇(400)單硬脂酸酯。該預(yù)處理液是采用上述非離子型表面活性劑一種或由一種以上的物質(zhì)組成的混合物，其含量為0.1-5%的重量百分含量。
對纖維的預(yù)處理方法是將上述制得的預(yù)處理液與纖維的重量比例為1∶5-30的比例均勻地噴淋到等處理的纖維上，靜置5-10分鐘即可。
通過對待噴涂的耐火纖維進(jìn)行上述處理，使得經(jīng)預(yù)處理后的纖維有極好潤濕和分散性能，在噴涂過程中易于與結(jié)合劑充分均勻混合，被結(jié)合劑捕集，因而大大降低了纖維在噴涂施工過程中的逸出量，進(jìn)而降低了纖維在環(huán)境中的濃度，使得操作者可在一般的施工環(huán)境中作業(yè)，無需任何特殊勞保裝備即可施工;此外經(jīng)預(yù)處理纖維強(qiáng)度增加，試驗表明經(jīng)預(yù)處理后的制得耐火層整體性提高、強(qiáng)度好、氣密性好。
(2)噴涂施工過程本發(fā)明的結(jié)合劑是一種由有機(jī)物、無機(jī)物和添加劑復(fù)合而成的復(fù)合懸浮液，此結(jié)合劑由(A)無機(jī)物，即溶膠，占總重量的0.5-10%;此溶膠可為水玻璃、硅溶膠和Al2O3之中的一種溶膠或多種的混合物;(B)有機(jī)物，是一種或一種以上的下列物質(zhì)丙烯酰胺、羥乙基纖維素、羥甲基纖維素和羧乙基纖維素;其占總重量的0.1-5%;另一種(C)氟硅酸鈉添加劑，其加入量為0.01-0.5%，其余為水。
將結(jié)合劑與纖維的重量比例為1∶0.3-2.0，優(yōu)選的為1∶0.6-1.2范圍使用。采用噴涂機(jī)將結(jié)合劑均勻地噴涂到耐火纖維上。然后將涂覆有結(jié)合劑的耐火纖維噴射到作業(yè)面上，達(dá)到預(yù)定的噴涂厚度，即完成噴涂過程。
本發(fā)明的結(jié)合劑與經(jīng)預(yù)處理后的纖維有極好滲透力，當(dāng)結(jié)合劑與預(yù)處理后的纖維相遇，結(jié)合劑可均勻分散于纖維中，使纖維與纖維之間良好交結(jié)，減少纖維細(xì)絨飛揚，纖維之間及纖維與噴涂面之間向結(jié)合良好。由結(jié)合劑與纖維的用量比例可見，在本發(fā)明的結(jié)合劑具有用量少特點。
(3)對已制得的耐火層固化由于采用了本發(fā)明的預(yù)處理后的纖維以及結(jié)合劑配合使用，結(jié)合劑的用量少，而結(jié)合劑與能均勻分布于纖維中，與使纖維之間結(jié)合力強(qiáng)，在常溫條件下自然干燥后就可使用，無需特殊的凝固結(jié)殼階段;在高濕度在和低溫環(huán)境，可先將已噴得的耐火層預(yù)先加熱到450℃，保溫8小時后再自由升溫則效果更佳。
采用本發(fā)明的噴涂施工耐火層的方法所得的耐火層與其他耐火纖維爐襯相比，外觀平整致密;由于采用了預(yù)處理步驟和結(jié)合劑整體強(qiáng)度好;由于一次性噴涂施工作業(yè)，因而形成的爐襯無接縫、氣密性好。成本降低10%-20%，下表給出了普通硅酸鋁纖維，高鋁纖維和巖棉的噴涂耐火層的性能。
本發(fā)明方法制得噴涂耐火層的性能
以下以具體實施例說明本發(fā)明。
對錦州石油化工公司的加氫加熱爐上進(jìn)行噴涂耐火纖維施工，采用美國Unisil公司的0-200噴涂機(jī)進(jìn)行噴涂施工，所用耐火纖維為高鋁纖維，直徑2-4μm，纖維長度50-100mm，用含4%的OP-4(聚氧乙烯脂肪醇醚)的處理液纖維的比例以1∶20進(jìn)行預(yù)處理纖維。由硅溶膠5%(重量)，羧甲基纖維素2%(重量)和氟硅酸鈉0.2%(重量)的配制而成的結(jié)合劑水溶液以1∶1與纖維混合噴涂，爐頂面積30m2，噴涂厚度180mm;爐端壁面積22m2，噴涂厚度80mm，將噴涂后表面進(jìn)行整平、壓光即完成整個爐襯的施工，自然干燥，隨后可隨爐子升溫曲線升溫。
整體噴涂旗工共用16小時，施工后的爐的外觀均勻平整，一次性噴涂成型，整體性好，經(jīng)裝置運行表明，爐外壁溫度降低，節(jié)能效果明顯。
經(jīng)抽樣檢測后的噴涂耐火層爐襯的性能如下導(dǎo)熱系數(shù)(W/m.k)0.10(℃) 熱面901℃加熱線收縮(％)-1.7℃×h1200×6容重 kg/m3244由于上述對本發(fā)明的說明可見，由于本發(fā)明的獨特預(yù)處理過程和結(jié)合劑，使得本發(fā)明的噴涂耐火纖維的方法與現(xiàn)有方法具有以下幾個顯著優(yōu)點施工速度快、施工簡單、施工環(huán)境好、勞動強(qiáng)度低，整體性提高，氣密性好，可適用于各種異形面的施工。此外由于采用本發(fā)明的噴涂施工方法所制得耐火層整體性能好，使得外殼溫度變化小，隔熱效果顯著，與其他方法制得的耐火層相比，相節(jié)省燃料30%，節(jié)能效果達(dá)10-30%，具有良好的綜合經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求
1.一種將耐火纖維噴涂到表面襯里上形成耐火層的方法，其特征在于該方法由以下步驟組成(1)先將待噴涂的纖維用預(yù)處理液進(jìn)行處理；(2)接著將結(jié)合劑均勻噴入上述預(yù)處理過的耐火纖維中，然后將被結(jié)合劑均勻涂覆的耐火纖維束射向待噴涂的表面上；(3)對已噴得的耐火層進(jìn)行固化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中(1)中所述的處理液是由含有0.1-5%(重量)的非離子表面活性劑的水溶液組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中的非離子表面洗性劑是選自聚氧乙烯醇醚類、聚氧乙烯烷基酚醚類、聚氧乙烯醚類和聚乙二醇類。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中(1)步驟中的預(yù)處理液與待處理的耐火纖維用量重量比例為1∶5-30。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中的結(jié)合劑是由含(A)0.5-10%(重量)的，選自水玻璃、硅溶膠和Al2O3膠的一種或其混合物;(B)0.1-5%重量的選自丙烯酰胺、羥乙基纖維素、羥甲基纖維素和羧乙基纖維素的一種或其至少兩種以上的混合物;(C)0.01-0.5%(重量)的氟硅酸鈉和其余是水組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中步驟(2)中的結(jié)合劑與預(yù)處理后的纖維用量比例(重量)為1∶0.3-2.0，優(yōu)選范圍為1∶0.6-1.2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中(3)步驟是將噴涂后的耐火纖維層自然干燥后，隨襯底升溫曲線一同加熱。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中(3)步驟可采用可先將噴得的耐火層預(yù)先加熱到450℃，保溫8小時后再隨襯底一同升溫。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的耐火纖維還可以是具有保溫、隔熱、耐火性能的礦棉、巖棉、玻璃纖維、普通硅酸鋁纖維、高純、高鋁纖維。
10.一種制品，其特征在于該制品的表面已附著一層由權(quán)利要求1、2或5噴涂方法得到的耐火層。
11.一種制品，其特征在于該制品表面有一層根據(jù)權(quán)利要求9的方法制得的耐火層。
全文摘要
一種將耐火纖維材料噴涂到襯底表面的方法，該方法主要由對耐火纖維的預(yù)處理，然后將經(jīng)預(yù)處理的纖維和本發(fā)明的由溶膠、有機(jī)物和添加劑組成結(jié)合劑噴射到待噴涂的表面。本發(fā)明的方法具有施工速度快、環(huán)境污染小、適用性廣的特點。由該噴涂方法得到的耐火保溫層整體性能好，節(jié)能效果顯著。
文檔編號B05D1/34GK1087844SQ93119438
公開日1994年6月15日 申請日期1993年10月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月29日
發(fā)明者王晶潔, 高捷 申請人:王晶潔, 高捷