ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2018 года по МПК F16L59/02 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001]

Изобретение предлагает теплоизоляционный материал и способ его изготовления.

Уровень техники

[0002]

Теплоизоляционный материал, изготовленный посредством связывания порошка талька и целлюлозы с использованием портландцемента, и аналогичные материалы известны в качестве теплоизоляционных материалов, которые разрезаются перед использованием таким образом, что они имеют форму, соответствующую форме устройства или другого предмета, и должны проявлять высокую прочность в процессе использование (например, теплоизоляционные материалы, которые используются для горячего пресса, аппарата для вулканизации каучука, аппарата для инжекционного формования, обшивки индукционной печи и т. д.) (см. патентный документ 1).

[0003]

Однако поскольку вышеупомянутый теплоизоляционный материал включает только целлюлозу в качестве армирующих волокон, вышеупомянутый теплоизоляционный материал претерпевает значительное уменьшение механической прочности и изменение размеров вследствие нагревания. Кроме того, поскольку вышеупомянутый теплоизоляционный материал имеет недостаточную жесткость, трещины, разломы и другие дефекты легко возникают, когда прилагается высокая нагрузка или ударная нагрузка, хотя получается хорошая пригодность к обработке путем резания.

[0004]

Таким образом, оказывается желательным теплоизоляционный материал, который проявляет превосходную жесткость, повышенную прочность и превосходную точность измерения толщины.

Список цитируемой литературы

Патентная литература

[0005]

Патентный документ 1: японская патентная заявка № JP-A-S61-109205 (1986 г.).

Сущность изобретения

[0006]

Учитывая вышеупомянутую технологию, авторы настоящего изобретения предложили теплоизоляционный материал, который проявляет превосходную пригодность к обработке, проявляет превосходное термическое сопротивление, превосходную механическую прочность и превосходную жесткость, а также проявляет превосходную точность обработки и превосходную точность измерения толщины (японская патентная заявка № 2013-117843). Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить теплоизоляционный материал, который проявляет дополнительно улучшенное термическое сопротивление и сопротивление истиранию, а также способ его изготовления.

[0007]

Авторы настоящего изобретения провели всесторонние исследования, чтобы решить вышеупомянутую техническую проблему. В результате этого авторы настоящего изобретения обнаружили, что термическое сопротивление и сопротивление истиранию могут улучшаться посредством уменьшения содержания термопластического полимера в теплоизоляционном материале. Обнаружение данного факта привело к выполнению настоящего изобретения.

[0008]

В частности, настоящее изобретение предлагает следующий теплоизоляционный материал и способ его изготовления.

1. Теплоизоляционный материал, включающий многослойный материал, получаемый посредством укладки волокнистых слоев, которые включают термостойкие волокна, причем данные волокнистые слои соединяются посредством термоотверждающегося полимера, где многослойный материал не включает термопластический полимер, который имеет менее высокую температуру термической устойчивости, чем термоотверждающийся полимер, или включает лишь небольшое количество термопластического полимера, который имеет менее высокую температуру термической устойчивости, чем термоотверждающийся полимер.

2. Теплоизоляционный материал по п. 1, причем данный многослойный материал включает небольшое количество термопластического полимера, и содержание термопластического полимера в многослойном материале составляет 7 мас.% или менее.

3. Способ изготовления теплоизоляционного материала, включающий:

стадию изготовления препрега, на которой лист, который включает термостойкие волокна, пропитывается термоотверждающимся полимером, и получается препрег, причем данный препрег не включает термопластический полимер, который имеет менее высокую температуру термической устойчивости, чем термоотверждающийся полимер, или включает лишь небольшое количество термопластического полимера, который имеет менее высокую температуру термической устойчивости, чем термоотверждающийся полимер;

стадию изготовления многослойного материала, на которой укладывается множество препрегов, и получается многослойный материал; и

стадию прессования, на которой многослойный материал прессуется при равной или более высокой температуре, чем температура отверждения термоотверждающегося полимера.

4. Способ по п. 3, в котором препрег включает небольшое количество термопластического полимера, и содержание термопластического полимера в препреге составляет 7 мас.% или менее.

5. Теплоизоляционный материал, включающий многослойный материал, получаемый посредством укладки волокнистых слоев, которые включают термостойкие волокна, причем данные волокнистые слои соединяются посредством термоотверждающегося полимера, причем

многослойный материал не включает термопластический полимер, или включает лишь небольшое количество термопластического полимера,

термоотверждающийся полимер представляет собой один или несколько термоотверждающихся полимеров, в качестве которых выбираются термоотверждающиеся фенольные полимеры, эпоксидные полимеры, меламиновые полимеры, карбамидные полимеры, ненасыщенные сложнополиэфирные полимеры, алкидные полимеры, полиуретановые полимеры, термоотверждающиеся полиимидные полимеры и кремнийорганические полимеры, и

термопластический полимер представляет собой один или несколько термопластических полимеров, в качестве которых выбираются акриловые полимеры, поливиниловый спирт, поливинилхлорид, полистирол, полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефталатные полимеры и полибутилентерефталатные полимеры.

[0009]

Таким образом, настоящее изобретение предлагает теплоизоляционный материал, который проявляет превосходное термическое сопротивление и превосходное сопротивление истиранию, а также способ его изготовления.

Краткое описание чертежей

[0010]

Фиг. 1 представляет схематическое изображение, иллюстрирующее пример изготовления препрега, который используется для изготовления теплоизоляционного материала согласно настоящему изобретению.

Фиг. 2 представляет схематическое изображение, иллюстрирующее пример изготовления, в котором теплоизоляционный материал согласно настоящему изобретению изготавливается с использованием препрега.

Фиг. 3 представляет изображение, иллюстрирующее различное сопротивление истиранию вследствие различного содержания термопластического полимера (экспериментальный пример 1).

Фиг. 4 представляет изображение, иллюстрирующее изменение толщины в процессе нагревания вследствие различного содержания термопластического полимера (экспериментальный пример 1).

Фиг. 5 представляет изображение, иллюстрирующее изменение массы в процессе нагревания вследствие различного содержания термопластического полимера (экспериментальный пример 1).

Описание вариантов осуществления

[0011]

Теплоизоляционный материал согласно настоящему изобретению включает укладку волокнистых слоев, которые включают термостойкие волокна, причем данные волокнистые слои соединяются посредством термоотверждающегося полимера. Волокнистые слои, включенные в теплоизоляционный материал согласно настоящему изобретению, не включают термопластический полимер, который имеет менее высокую температуру термической устойчивости, чем термоотверждающийся полимер, или включают лишь небольшое количество термопластического полимера, который имеет менее высокую температуру термической устойчивости, чем термоотверждающийся полимер. Когда волокнистые слои включают термопластический полимер, содержание термопластического полимера составляет предпочтительно 7 мас.% или менее, предпочтительнее 5 мас.% или менее и еще предпочтительнее 3 мас.% или менее.

[0012]

Термин «температура термической устойчивости», который используется в настоящем документе в связи с полимером, означает верхнюю предельную температуру, вплоть до которой сохраняются физические свойства полимера (например, температура, при которой полимерный материал размягчается и деформируется, или температура, при которой полимерный материал подвергается термическому разложению). В частности термин «температура термической устойчивости», который используется в настоящем документе, означает температуру размягчения, температуру стеклования или аналогичную температуру точки зрения физического термического сопротивления, и означает температуру, при которой происходит потеря массы вследствие нагревания или аналогичное событие с точки зрения химического термического сопротивления. Более конкретно, температура термической устойчивости различается между термопластическим полимером и термоотверждающимся полимером. Температура термической устойчивости термопластического полимера представляет собой температуру размягчения, при которой термопластический полимер размягчается при нагревании в определенных условиях, включая продолжительность нагревания и скорость нагревания, или температуру термического разложения, при которой разрушаются связи между компонентами, и полимер изменяет свои свойства или разрушается (в частности, температура, при которой происходит определенное уменьшение массы, составляющее 5% или 10%, температуру сгибания под нагрузкой, температура, при которой происходит определенное изменение толщины, составляющее, например, 2%, или температура, определяемая на основании внешнего вида, включая форму (набухание, растрескивание и изгиб) и цвет полимерного материала). Температура термической устойчивости термоотверждающегося полимера представляет собой температуру отверждения, при которой термоотверждающийся полимер отверждается при нагревании в определенных условиях, или температуру термического разложения, при которой разрушаются связи между компонентами, и полимер изменяет свои свойства или разрушается (в частности, температура, при которой происходит определенное уменьшение массы, составляющее 5% или 10%, температуру сгибания под нагрузкой, температура, при которой происходит определенное изменение толщины, составляющее, например, 2%, или температура, определяемая на основании внешнего вида, включая форму (набухание, растрескивание и изгиб) и цвет полимерного материала). В частности, температура термической устойчивости термопластического полимера и термоотверждающегося полимера означает температуру, при которой потеря массы составляет 10% или менее, когда полимер нагревается в течение определенного времени.

[0013]

Настоящее изобретение обеспечивает улучшение термического сопротивления, сопротивления истиранию и прочности (прочность при изгибе) посредством использования конфигурации, в которой теплоизоляционный материал не включает термопластический полимер, или включает лишь небольшое количество термопластического полимера.

[0014]

Например, когда волокнистые слои, включенные в теплоизоляционный материал, включают определенное количество термопластического полимера, который имеет менее высокую температуру термической устойчивости, чем термоотверждающийся полимер, в качестве клеящего вещества, связующего вещества или аналогичного вещества, ползучесть (деформация материала) легко происходит при высокой температуре вследствие пластичности термопластического полимера, и уменьшение структурной прочности происходит вследствие совместного действия ползучести и усталости.

[0015]

Например, когда теплоизоляционный материал используется в качестве теплоизоляционной плиты формовочного устройства, образуется зазор между теплоизоляционной плитой и крепежной конструкцией формовочного устройства, когда теплоизоляционная плита деформируется следствие нагревание и давления в процессе прессования, и состояние давления формовочного устройства становится неустойчивым. Когда термопластический полимер подвергается термическому разложению вследствие высокой температуры, разложение происходит вследствие теплоты разложения. Когда термопластический полимер подвергается постепенному уменьшению массы вследствие термического разложения, волокнистый слой проявляет уменьшенную адгезию (т. е. волокнистый слой легко расплетается), и в результате этого происходит уменьшение термического сопротивления и сопротивления истирания, а также дополнительное уменьшение прочности.

[0016]

Настоящее изобретение может предотвращать или подавлять ситуацию, в которой у термопластического полимера уменьшается термическое сопротивление, сопротивление истиранию и прочность (прочность при изгибе) теплоизоляционного материала, посредством использования конфигурации, в которой теплоизоляционный материал не включает термопластический полимер, или включает лишь небольшое количество термопластического полимера. Другими словами, настоящее изобретение может улучшать термическое сопротивление, сопротивление истиранию и прочность (прочность при изгибе) теплоизоляционного материала посредством использования конфигурации, в которой теплоизоляционный материал не включает термопластический полимер, или включает лишь небольшое количество термопластического полимера.

[0017]

Неорганические волокна и/или органические волокна, которые проявляют термическое сопротивление, могут использоваться в качестве термостойких волокон. Неорганические волокна могут представлять собой неорганические волокна одного или нескольких типов, в качестве которых выбираются стеклянные волокна, кварцевые волокна, волокна на основе оксида алюминия, муллитовые волокна, волокна на основе карбида кремния, каменная вата и т. д. Органические волокна могут представлять собой органические волокна одного или нескольких типов, в качестве которых выбираются арамидные волокна, сложнополиэфирные волокна, полиэтиленовые волокна, акриловые волокна, вискозные волокна, углеродные волокна и т. д.

[0018]

Термоотверждающийся полимер может представлять собой один или несколько термоотверждающихся полимеров, в качестве которых выбираются термоотверждающийся фенольный полимер, эпоксидный полимер, меламиновый полимер, карбамидный полимер, ненасыщенный сложнополиэфирный полимер, алкидный полимер, полиуретановый полимер, термоотверждающийся полиимидный полимер, кремнийорганический полимер и т. д.

[0019]

Термопластический полимер может представлять собой один или несколько термопластических полимеров, качестве которых выбираются акриловый полимер, поливиниловый спирт, поливинилхлорид, полистирол, полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефлататный (PET) полимер, и полибутилентерефлататный (PBT) полимер и т. д. Эти термопластические полимеры имеют менее высокую температуру термической устойчивости, чем вышеупомянутые термоотверждающиеся полимеры.

[0020]

Принимая во внимание термопластический полимер и термоотверждающийся полимер, которые описаны выше, теплоизоляционный материал согласно настоящему изобретению может включать многослойный материал, получаемый посредством укладки волокнистых слоев, которые включают термостойкие волокна, причем данные волокнистые слои соединяются посредством термоотверждающегося полимера, где многослойный материал не включает термопластический полимер, или включает лишь небольшое количество термопластического полимера, термоотверждающийся полимер представляет собой один или несколько термоотверждающихся полимеров, в качестве которых выбираются термоотверждающийся фенольный полимер, эпоксидный полимер, меламиновый полимер, карбамидный полимер, ненасыщенный сложнополиэфирный полимер, алкидный полимер, полиуретановый полимер, термоотверждающийся полиимидный полимер и кремнийорганический полимер, и термопластический полимер представляет собой один или несколько термопластических полимеров, в качестве которых выбираются акриловый полимер, поливиниловый спирт, поливинилхлорид, полистирол, полиэтилен, полипропилен, полиэтилентерефталатный полимер и полибутилентерефталатный полимер.

[0021]

Количество волокон и термоотверждающегося полимера по отношению к теплоизоляционному материалу может составлять, например, 93 мас.% или более, 95 мас.% или более, 97 мас.% или более, или 99 мас.% или более.

Теплоизоляционный материал согласно настоящему изобретению может включать отверждающее вещество, ускоритель отверждения, неорганический наполнитель, катализатор и другие вещества, которые дополняют волокна и термоотверждающийся полимер.

[0022]

Примерные отверждающие вещества (исключая термоотверждающийся полимер и термопластический полимер) представляют собой амин, такой как гексаметилентетрамин, пероксид, такой как органический пероксид и т. д.

Ускоритель отверждения может представлять собой один или несколько ускорителей отверждения, в качестве которых выбираются соединение на основе фосфора, третичный амин, имидазол, соль металла и органической кислоты, кислота Льюиса (Lewis), комплексная соль амина и т. д.

[0023]

Неорганический наполнитель может представлять собой один или несколько неорганических наполнителей, в качестве которых выбираются диоксид кремния, карбонат кальция и т. д. Когда теплоизоляционный материал включает неорганический наполнитель, теплоизоляционный материал может быть армированным, и свойства плотности, теплопроводности, и ползучести могут легко регулироваться в пределах желательных интервалов. Например, теплоизоляционный материал может предпочтительно включают неорганический наполнитель в количестве, составляющем от 0 до 32 мас.%, предпочтительнее от 5 до 20 мас.% и еще предпочтительнее от 7 до 15 мас.%.

[0024]

Содержание термостойких волокон и содержание термоотверждающегося полимера в теплоизоляционном материале не ограничиваются определенным образом. Например, теплоизоляционный материал может включать термостойкие волокна в количестве, составляющем от 10 до 90 мас.%, от 20 до 80 мас.% или от 30 до 70 мас.%. Теплоизоляционный материал может включать термоотверждающийся полимер в количестве, составляющем от 10 до 90 мас.%, от 20 до 80 мас.% или от 30 до 70 мас.%.

[0025]

Теплоизоляционный материал согласно настоящему изобретению может представлять собой многослойный материал, который включает волокнистый слой и неволокнистый слой (например, металлосодержащий слой). Оказывается предпочтительным, что теплоизоляционный материал согласно настоящему изобретению представляет собой многослойный материал, в котором укладываются только волокнистые слои (т. е. многослойный материал, в котором отсутствует неволокнистый слой). Неволокнистый слой может представлять собой слой, который включает материал (например, армирующий материал, огнеупорный материал или водонепроницаемый материал), например, чтобы защищать теплоизоляционный материал (многослойный материал). Теплоизоляционный материал согласно настоящему изобретению может быть изготовлен без использования декоративной листовой бумаги (например, титановой бумаги), которая обеспечивает хороший внешний вид. Волокнистые слои и неволокнистые слои, включенные в многослойный материал, могут быть идентичными или почти идентичными от отличными друг от друга в отношении толщины.

[0026]

Теплоизоляционный материал согласно настоящему изобретению может быть изготовлен посредством пропитывания термостойкого листа (волокнистого листа) термоотверждающимся полимером для изготовления препрега, укладки множества препрегов для изготовления многослойного материала и прессования многослойного материала при равной или более высокой температуре, чем температура отверждения термоотверждающегося полимера. Термопластический полимер может включаться в лист, или термостойкий лист (волокнистый лист) может пропитываться термоотверждающимся полимер и термопластическим полимером.

[0027]

Фиг. 1 представляет схематическое изображение, иллюстрирующее изготовление примерного препрега, который используется для изготовления теплоизоляционного материала согласно настоящему изобретению.

В примере, проиллюстрированном на фиг. 1, термостойкий лист 1 вытягивается из держателя H, который удерживает термостойкий лист 1 в свернутом состоянии с использованием валика или аналогичного устройства, погружается в термоотверждающийся полимер 2, который содержится в пропитывающем резервуаре T, для пропитывания определенным количеством термоотверждающегося полимера 2, высушивается с использованием сушилки D и разрезается с использованием ножа C таким образом, что получается определенный размер для изготовления желательного препрега 3.

[0028]

Примеры термостойкого листа 1, используемого в связи с настоящим изобретением, представляют собой ткань, бумагу, полотно и т. д. Ткань может быть изготовлена посредством тканья стеклянных волокон.

[0029]

Бумага может быть изготовлена с использованием бумагоделательной машины. Неорганическая бумага может быть изготовлена посредством соответствующего добавления небольшого количества органического связующего вещества в объем неорганические волокна и введения неорганических волокон в процесс бумажного производства с использованием бумагоделательной машины. Термопластический полимер (например, акриловый полимер или поливиниловый спирт) и/или термоотверждающийся полимер могут использоваться в качестве органического связующего вещества. Оказывается предпочтительным использование термоотверждающегося полимера в качестве органического связующего вещества.

[0030]

Содержание неорганических волокон в неорганической бумаге составляет предпочтительно от 45 до 100 мас.%, предпочтительнее от 74 до 94 мас.% и еще предпочтительнее от 82 до 88 мас.%. Содержание органического связующего вещества в неорганической бумаге составляет предпочтительно от 0 до 55 мас.%, предпочтительнее от 6 до 26 мас.% и еще предпочтительнее от 12 до 18 мас.%.

[0031]

Средняя толщина бумаги обычно составляет от 0,2 до 6 мм. Термин «средняя толщина», который используется в настоящем документе, означает среднее арифметическое значение толщины, измеренной в восьми точках с использованием штангенциркуля или микрометра.

Поверхностная плотность бумаги составляет обычно от 20 до 430 г/м². Термин «поверхностная плотность (г/м²)», который используется в настоящем документе, означает величину, вычисленную в соответствии с японским промышленным стандартом JIS P 8124.

[0032]

Полотно изготавливается посредством сплетения волокон. Например, полотно может быть изготовлено посредством сплетения объемных волокон с использованием иглопробивной машины и придания сплетенным волокнам формы полотна. Например, полотно может быть изготовлено только из неорганических волокон (т. е. полотно может иметь содержание неорганических волокон, составляющее 100 мас.%), и полотно может не включать термопластический полимер, который используется в качестве клеящего вещества или аналогичного вещества. Неорганические волокна могут представлять собой, например, стеклянные волокна.

Поскольку полотно имеет неправильную поверхность, полотна соединяются друг с другом с повышенной прочностью, когда они укладываются друг на друга. Поскольку полотно может быть изготовлено без использования связующего вещества, оказывается возможным снижение стоимости.

[0033]

Средняя толщина полотна составляет, например, от 2 до 20 мм. Поверхностная плотность полотна составляет, например, от 100 до 4000 г/м².

[0034]

Термостойкий лист 1 может быть пропитан термоотверждающимся полимером, отверждающим веществом и ускорителем отверждения. Термостойкий лист 1 может быть пропитан термоотверждающимся полимером и неорганическим наполнителем.

[0035]

Когда термостойкий лист 1 представляет собой бумагу, поверхностная плотность препрега, изготовленного с использованием бумаги, может составлять, например, от 30 до 690 г/м².

Когда термостойкий лист 1 представляет собой полотно, поверхностная плотность препрега, изготовленного с использованием полотна, может составлять, например, от 150 до 10000 г/м².

Термин «поверхностная плотность (г/м²)», который используется в настоящем документе в связи с препрегом, означает величину, вычисленную по массе (г) квадратного препрега, имеющего размеры 100 × 100 см.

[0036]

Фиг. 2 представляет схематическое изображение, иллюстрирующее изготовление примера, в котором теплоизоляционный материал согласно настоящему изобретению изготавливается с использованием препрега.

В примере, проиллюстрированном на фиг. 2, желательное число препрегов 3, изготовленных посредством пропитывания термостойкого листа термоотверждающимся полимером, укладывают, чтобы получить пять многослойных материалов L. Полученные в результате пять многослойных материалов L укладывают между прижимными плитами пресса P в состоянии, в котором между многослойными материалами L находится прокладка, и осуществляют горячее прессование при равной или более высокой температуре, чем температура термического отверждения термоотверждающегося полимера, который образует препрег, таким образом, что каждый препрег имеет желательную среднюю толщину для получения желательного теплоизоляционного материала 4.

Хотя фиг. 2 иллюстрирует пример, в котором процесс горячего прессования осуществляется в состоянии, в котором укладываются пять многослойных материалов L, процесс горячего прессования может обычно осуществляться в состоянии, в котором укладываются приблизительно от 1 до 20 многослойных материалов L.

[0037]

Число препрегов, которые укладываются и вводятся в процесс горячего прессования, не ограничивается определенным образом. Когда лист представляет собой бумагу, число укладываемых препрегов составляет, например, от 3 до 200 на 1 мм толщины. Когда лист представляет собой полотно, число укладываемых препрегов составляет, например, от 1 до 20 на 10 мм толщины.

[0038]

Коэффициент сжатия препрега до и после процесса горячего прессования составляет, например, от 15 до 50%, от 15 до 33% или от 21 до 29%. Коэффициент сжатия препрега вычисляется с использованием следующего выражения:

Коэффициент сжатия (%)=(средняя толщина (мм) препрега после процесса горячего прессования/средняя толщина (мм) препрега до введения в процесс горячего прессования) × 100.

[0039]

Температура процесса горячего прессования устанавливается равной или более высокой, чем температура термического отверждения термоотверждающегося полимера, включаемого в препрег. Например, данная температура составляет предпочтительно от 100 до 200°C, предпочтительнее от 130 до 180°C и еще предпочтительнее от 145 до 155°C.

[0040]

Продолжительность прессования в процессе горячего прессования не ограничивается определенным образом, при том условии, что термически отверждается термоотверждающийся полимер, включаемый в препрег. Например, продолжительность прессования составляет предпочтительно 30 минут или более, предпочтительнее 60 минут или более и еще предпочтительнее 120 минут или более.

[0041]

Продукт горячего прессования, получаемый в процессе горячего прессования, может необязательно подвергаться механической обработке, и он может необязательно подвергаться последующему отверждению посредством нагревания продукта горячего прессования до определенной температуры.

[0042]

Поскольку теплоизоляционный материал, получаемый с использованием вышеупомянутого способа, имеет структуру, в которой множество препрегов, которые включают термостойкий лист в качестве основы, подвергаются горячему прессованию в состоянии укладки, считается, что препреги, в которых равномерно распределяется термоотверждающийся полимер, подвергаются горячему прессованию в состоянии, в котором подавляется возникновение неравномерного нагревания (т. е. изменчивость температуры нагревания) в течение процесса горячего прессования.

Таким образом, считается, что теплоизоляционный материал проявляет пригодность к высокоточной обработке, а также проявляет превосходную прочность при изгибе, превосходную жесткость, превосходную точность измерения толщины и т. д. по сравнению с теплоизоляционным материалом, который включает в таких же количествах волокна и термоотверждающийся полимер.

[0043]

Плотность теплоизоляционного материала согласно настоящему изобретению не ограничивается определенным образом. Например, плотность теплоизоляционного материала составляет предпочтительно от 400 до 2000 кг/м³, предпочтительнее от 900 до 1250 кг/м³ и еще предпочтительнее от 1000 до 1100 кг/м³.

Термин «плотность», который используется в настоящем документе в связи с теплоизоляционным материалом, означает величину, вычисленную по объему (м³) и массе (кг) образца, изготовленного посредством разрезания теплоизоляционного материала таким образом, что образец имеет длину 120 мм и ширину 40 мм. Толщина образца является такой же, как толщина теплоизоляционного материала.

[0044]

Оказывается предпочтительным, что теплоизоляционный материал согласно настоящему изобретению имеет такое термическое сопротивление, что в данном теплоизоляционном материале не образуются трещины и разломы, когда он нагревается при 200°C в течение 24 часов на воздухе. Оказывается более предпочтительным, что теплоизоляционный материал согласно настоящему изобретению имеет такое термическое сопротивление, что в данном теплоизоляционном материале не образуются трещины и разломы, когда он нагревается при 260°C в течение 24 часов на воздухе.

[0045]

Оказывается предпочтительным, что теплоизоляционный материал согласно настоящему изобретению имеет теплопроводность, составляющую 0,25 Вт/(м⋅К) или менее, предпочтительнее 0,18 Вт/(м⋅К) или менее и еще предпочтительнее 0,12 Вт/(м⋅К) или менее.

Термин «теплопроводность», который используется в настоящем документе в связи с теплоизоляционным материалом, означает величину, измеряемую в соответствии с японским промышленным стандартом JIS 1412-2:1999 (Метод исследования термического сопротивления и соответствующих свойств теплоизоляционных материалов - часть 2: устройство для измерения теплового потока).

[0046]

Оказывается предпочтительным, что теплоизоляционный материал согласно настоящему изобретению имеет прочность при изгибе, составляющую 30 МПа или более, предпочтительнее 45 МПа или более и еще предпочтительнее 55 МПа или более.

Термин «прочность при изгибе», который используется в настоящем документе в связи с теплоизоляционным материалом, означает величину, измеряемую в соответствии с исследованием на изгиб армированного волокнами полимера согласно японскому промышленному стандарту JIS C 2210-1975.

[0047]

Оказывается предпочтительным, что теплоизоляционный материал согласно настоящему изобретению имеет величину ударной прочности по Шарпи (Charpy), измеряемую в соответствии с японским промышленным стандартом JIS K 6911 и составляющую 10 кДж/м² или более, предпочтительнее 15 кДж/м² или более и еще предпочтительнее 18 кДж/м² или более.

Когда величина ударной прочности по Шарпи находится в пределах вышеупомянутого интервала, теплоизоляционный материал проявляет достаточную жесткость.

[0048]

Оказывается предпочтительным, что теплоизоляционный материал согласно настоящему изобретению имеет такую точность измерения толщины, что разность толщины, когда толщина теплоизоляционного материала измеряется в произвольных восьми точках с использованием штангенциркуля, находится в пределах ±5 мм, предпочтительнее в пределах ±3 мм и еще предпочтительнее в пределах ±2,5 мм.

Примеры

[0049]

Далее настоящее изобретение описывается посредством представленных ниже примеров. Следующие примеры приводятся исключительно для иллюстративных целей, и настоящее изобретение не ограничивается данными примерами.

[0050]

Пример 1

(1) Изготовление препрега

Было использовано устройство, проиллюстрированное на фиг. 1. Термостойкое полотно 1 (средняя толщина: 6 мм, средняя ширина: 1050 мм, средняя длина: 30 мм, плотность: 120 кг/м³), которое было намотано вокруг держателя H, вытягивали с использованием валика и погружали в фенольный полимер резольного типа (температура термического отверждения: 150°C) (термоотверждающийся полимер 2), который содержался в пропитывающем резервуаре T. Термостойкое полотно 1 было получено посредством сплетения стеклянных волокон с использованием иглопробивной машины. Термостойкое полотно 1 высушивали при температуре от 60 до 130°C с использованием сушилки D и разрезали с использованием ножа C, получая множество имеющих форму листа (имеющих форму пластины) препрегов 3, включающих волокна, полученные из стекловолоконного полотна (40 мас.%) и фенольного полимера резольного типа (60 мас.%).

[0051]

(2) Изготовление теплоизоляционного материала

Были изготовлены пять многослойные материалы L, в которых укладывали тринадцать препрегов 3, полученных, как описано выше в пункте (1). Как проиллюстрировано на фиг. 2, пять многослойных материалов L укладывали между прижимными плитами пресса P в состоянии, в котором между многослойными материалами L присутствовала прокладка, и подвергали горячему прессованию при 150°C в течение 2 часов (или при 200°C в течение одного часа), получая теплоизоляционный материал 4 в форме листа или пластины (например, длина: 2000 мм, ширина: 1000 мм, толщина: 22 мм). Теплоизоляционный материал 4 имел структуру, в которой стеклянные волокна, включенные в полотно, соединялись посредством термоотверждающегося полимера и не включали термопластический полимер.

[0052]

Теплоизоляционный материал 4 включал 40 мас.% волокон и 60 мас.% фенольного полимера резольного типа, имел плотность 1050 кг/м³, имел такое термическое сопротивление, что в данном теплоизоляционном материале не образовывались трещины и разломы, когда он нагревался при 200°C в течение 24 часов на воздухе, имел теплопроводность 0,12 Вт/(м⋅К), имел прочность при изгибе 60 МПа, имел величину ударной прочности по Шарпи, измеряемую в соответствии с японским промышленным стандартом JIS K 6911 и составляющую 20 кДж/м², имел такую точность измерения толщины, что разность толщины, когда толщина теплоизоляционного материала измеряли в произвольных восьми точках с использованием штангенциркуля, составляла 2 мм или менее, и проявлял превосходную пригодность к обработке и превосходную точность обработки, т. е. теплоизоляционный материал 4 можно было легко разрезать без образования трещин, разломов и других дефектов.

[0053]

Экспериментальный пример 1

Посредством экспериментального примера 1 было продемонстрировано, что теплоизоляционный материал согласно настоящему изобретению проявляет превосходное сопротивление истиранию и превосходное термическое сопротивление вследствие низкий содержание термопластического полимера.

[0054]

(1) Изготовление теплоизоляционного материала B

Множество препрегов (средняя толщина: 0,84 мм, длина: 2110 мм, ширина: 1050 мм) изготавливали таким же способом, как в примере 1, за исключением того, что бумага из стекловолокна (средняя толщина: 0,78 мм, поверхностная плотность: 110 г/м²), включающая синтетический полимер на основе POVAL (термопластический полимер, температура термической устойчивости: менее чем 150°C) и синтетический полимер на акриловой основе (термопластический полимер, температура термической устойчивости: менее чем 150°C) в количестве 16 мас.%, была использована вместо термостойкого полотна 1. Теплоизоляционный материал B (длина: 2070 мм, ширина: 1020 мм, толщина: 12 мм) был получен таким же способом, как в примере 1, за исключением того, что пятьдесят семь препрегов укладывали для получения многослойного материала L.

Теплоизоляционный материал B включал волокна (42 мас.%), фенольный полимер резольного типа (50 мас.%), и термопластический полимер (8 мас.%).

[0055]

(2) Измерение температуры термической устойчивости

Температуру термической устойчивости полимера, используемого для изготовления теплоизоляционного материала, измеряли, как описано ниже. Полимерный материал нагревали в течение определенного времени нагревания с использованием нагревательного устройства общего назначения (например, печи) и гравиметрического прибора общего назначения. Температуру, при которой происходила 10% потеря массы, принимали в качестве температуры термической устойчивости. Кроме того, измерение температуры термической устойчивости может осуществляться с использованием термогравиметра (TG).

[0056]

(3) Оценка сопротивления истиранию

Теплоизоляционный материал, полученный в примере 1, далее в настоящем документе называется термином «теплоизоляционный материал A».

Теплоизоляционные материалы A и B нагревали при 240°C в течение 50 часов или 70 часов. После охлаждения теплоизоляционного материала до комнатной температуры измеряли величину истирания. Более конкретно, теплоизоляционный материал вводили в контакт с абразивным колесом прибора для измерения истирания модели Taber и осуществляли вращение по отношению к абразивному колесу. Теплоизоляционный материал удалялся в той области, в которой теплоизоляционный материал вступал в контакт с абразивным колесом. Величину (г) истирания вычисляли по изменению массы теплоизоляционного материала в процессе испытания. Результаты проиллюстрированы на фиг. 3.

[0057]

(4) Оценка термического сопротивления

Теплоизоляционные материалы A и B помещали в печь и нагревали при температуре 180°C и давлении 16 МПа, или нагревали при температуре 200°C и давлении 15 МПа, и измеряли изменение толщины. Результаты проиллюстрированы на фиг. 4.

[0058]

Теплоизоляционные материалы A и B нагревали до 450°C, чтобы измерить потерю массы (%). Результаты проиллюстрированы на фиг. 5.

Как проиллюстрировано на фиг. 3-5, когда содержание термопластического полимера в теплоизоляционном материале составляло 8 мас.% или более, сопротивление истиранию и термическое сопротивление (потеря массы и изменение толщины) теплоизоляционного материала значительно уменьшалось. Таким образом, оказывается предпочтительным, что содержание термопластического полимера в теплоизоляционном материале составляет 7 мас.% или менее.

Промышленная применимость

[0059]

Теплоизоляционный материал согласно настоящему изобретению может использоваться в качестве теплоизоляционного материала для горячего пресса, аппарата для вулканизации каучука, аппарата для инжекционного формования, обшивки индукционной печи и т. д.

[0060]

Хотя выше были подробно описаны лишь некоторые примерные варианты осуществления и/или примеры настоящего изобретения, специалисты в данной области техники смогут легко понять, что являются возможными многочисленные модификации примерных вариантов осуществления и/или примеров без существенного отклонения от новых идей и преимуществ настоящего изобретения. Соответственно все такие модификации предназначаются для включения в объем настоящего изобретения.

Документы, упоминаемые в описании, а также описание японской патентной заявки, на которой основан приоритет формулы изобретения настоящей заявки согласно Парижской конвенции, во всей своей полноте включаются в настоящий документ посредством ссылки.

Изобретение относится к теплоизоляционному материалу, отличающемуся улучшенным термическим сопротивлением и сопротивлением к истиранию, а также к способу его изготовления. Теплоизоляционный материал включает многослойный материал, получаемый посредством укладки волокнистых слоев, которые включают термостойкие волокна, причем данные волокнистые слои соединяются посредством термоотверждающегося полимера, где многослойный материал не включает термопластический полимер, который имеет менее высокую температуру термической устойчивости, чем термоотверждающийся полимер, или включает лишь небольшое количество термопластического полимера, который имеет менее высокую температуру термической устойчивости, чем термоотверждающийся полимер. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Теплоизоляционный материал, содержащий многослойный материал, полученный посредством укладки волокнистых слоев, которые содержат термостойкие волокна, причем данные волокнистые слои соединяются посредством термоотверждающегося полимера, где многослойный материал не содержит термопластического полимера, который имеет менее высокую температуру термической устойчивости, чем термоотверждающийся полимер, или содержит лишь небольшое количество термопластического полимера, который имеет менее высокую температуру термической устойчивости, чем термоотверждающийся полимер.

2. Теплоизоляционный материал по п. 1, причем данный многослойный материал содержит небольшое количество термопластического полимера и содержание термопластического полимера в многослойном материале составляет 7 мас.% или менее.

3. Способ изготовления теплоизоляционного материала, включающий:

стадию изготовления препрега, на которой лист, который включает термостойкие волокна, пропитывается термоотверждающимся полимером, и получается препрег, причем данный препрег не содержит термопластического полимера, который имеет менее высокую температуру термической устойчивости, чем термоотверждающийся полимер, или содержит лишь небольшое количество термопластического полимера, который имеет менее высокую температуру термической устойчивости, чем термоотверждающийся полимер;

стадию изготовления многослойного материала, на которой укладывается множество препрегов с получением многослойного материала; и

стадию прессования, на которой многослойный материал прессуется при равной или более высокой температуре, чем температура отверждения термоотверждающегося полимера.

4. Способ по п. 3, в котором препрег содержит небольшое количество термопластического полимера и содержание термопластического полимера в препреге составляет 7 мас.% или менее.

5. Теплоизоляционный материал, содержащий многослойный материал, полученный посредством укладки волокнистых слоев, которые содержат термостойкие волокна, причем данные волокнистые слои соединяются посредством термоотверждающегося полимера, причем

многослойный материал не содержит термопластического полимера или содержит лишь небольшое количество термопластического полимера,

термоотверждающийся полимер представляет собой один или более термоотверждающихся полимеров, выбранных из термоотверждающихся фенольных полимеров, эпоксидных полимеров, меламиновых полимеров, карбамидных полимеров, ненасыщенных сложнополиэфирных полимеров, алкидных полимеров, полиуретановых полимеров, термоотверждающихся полиимидных полимеров и кремнийорганических полимеров, и

термопластический полимер представляет собой один или более термопластических полимеров, выбранных из акриловых полимеров, поливинилового спирта, поливинилхлорида, полистирола, полиэтилена, полипропилена, полиэтилентерефталатных полимеров и полибутилентерефталатных полимеров.