[发明专利]基于纤维素的隔热材料及其制造方法

说明书

一种基于纤维素的耐火隔热材料及其相关制造方法。该隔热材料包括多个在该隔热材料中建立空隙的超结构。该隔热材料可以被吹到适当位置，同时这些超结构保持该隔热材料的空隙部分。该隔热材料是用纤维残留物单独地或与其他纤维素材料组合地制造的。制造该隔热材料的方法包括用一种或多种阻燃化学品处理这些纤维素材料以及在这些纤维之间产生结合以形成这些超结构的步骤。

技术领域

本发明涉及隔热材料及其制造方法。更具体地，本发明涉及隔热材料，该隔热材料由纤维素组分制成并且包括用于增强该隔热材料的减少热流动特征的超结构，该隔热材料包括被吹到、被注射到或被喷射到适当位置的隔热材料。

背景技术

隔热材料出于被动热控制的目的而广泛用于大范围的应用中，其中建筑物隔热材料是特别大量的应用。无机玻璃纤维已经是用于制造隔热材料的最常见类型的材料。纤维素隔热材料是隔热材料的替代形式，其通过减少对流和透气性来提供改进的热性能。由聚合物材料(也称作喷射泡沫)制成的就地成形的隔热材料比由玻璃纤维或纤维素材料制成的隔热材料更加昂贵但可以提供最高的耐热性(或R值)。

玻璃纤维隔热材料可以以纤维絮片(batt)或原位(被吹到适当位置)纤维形式提供，其中纤维絮片和该吹制纤维填料的厚度和密度决定了其热性能。纤维素隔热材料通常被吹到阁楼、致密填充到腔体、或用水喷射施用到开放式墙壁腔体中。出于性能和覆盖的目的，希望的是能够将隔热材料吹到适当位置。吹制的隔热材料可以作为吹制的疏松填料(例如在开放式阁楼安装中)或在致密填充的应用中，就像通常在墙壁中的情况一样，其中该材料被以更高密度强制进入腔体内。当吹制的隔热材料被安装时，希望的是在安装后维持该隔热材料的适当的密度，以获得最佳隔热特征。密度过低时，该隔热材料可能沉降，并且气流可能降低该隔热材料的有效性；密度过高时，该隔热材料的热效率降低，并且安装的成本增加。

除了吹制玻璃纤维的有效性能的关注涉及其有限的阻燃特征和环境特征，这些特征现在在联邦国家毒理学标准(Federal National Toxicological standards)的管制下，已经引起了公众和政府对其作为隔热产品的持续使用的关注。有机纤维素隔热材料已经被认为是玻璃纤维的替代物，并且对于那个目的、尤其关于其环境适合性和热效率可能是希望的。当前，纤维素隔热材料是由回收利用的原料制成，其中回收利用的新闻纸是主要原料。已经考虑了其他类型的材料以便增加可用原料的量，例如卡纸板、木结构碎片等。

纤维素隔热材料部分地使用现有的造纸机和方法制造。确切地，纤维素原料(呈用过的纸的形式、通常呈印刷报纸的形式)被机械地减小成小的片并且可以包括纤维素纤维。为了确保该纤维素隔热材料符合阻燃标准，将这些片与阻燃化学品混合或用阻燃化学品涂覆，所述阻燃化学品通常是呈粘附到纤维素片上的粉末(即，固体)形式的化学品。使用的化学品选自硼酸盐(包括含硼的任何化合物或混合物，例如像硼酸和硼砂)、硫酸铵、硫酸镁或这些材料(本文中将被称为阻燃剂)的混合物。然后使经处理的片变松以降低其整体体密度并且改进其应用适合性。将经处理的片装袋并且然后作为吹入式隔热材料安装在适当位置。

造纸厂具有残留纤维(本文中被称为短纤维残留物(“SFR”))，其是生产纸的副产物。这些较短纤维不适合在盒纸板生产中或在其他纸、纸巾或有关材料的生产中使用，并且导致生产工厂的值得注意的废物流。因为这种材料没有足够的商业用途，所以其经常被填埋。

更一般地说，除了造纸厂之外还存在纤维残留物的其他潜在来源。农业的和基于木材的方法经常具有在食品或其他农业或林业来源的产品的生产中可能没用的纤维副产物。最后，纤维残留物可以从纤维素隔热材料自身的生产获得，其中在包装前任何松散的、轻的、小的或细纤维可以从纤维素隔热材料生产线中除去，以避免在输送至纤维素隔热材料安装人员时过多的含尘量。这些方法的任一种产生过量低经济价值的细纤维，下面更一般地将其称为纤维残留物。