本發(fā)明涉及一種在線干法玻璃棉真空絕熱板芯材的生產(chǎn)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

真空絕熱板是將真空絕熱原理和傳統(tǒng)保溫材料結(jié)合起來的一種高效新型絕熱保溫材料，由膜材料、芯材及吸氣劑材料組成，通過內(nèi)部真空處理將氣體清除掉，進(jìn)而消除氣體導(dǎo)致的傳熱途徑而隔絕熱傳導(dǎo)，從而達(dá)到保溫、隔熱及節(jié)能的目的。真空絕熱板在冰箱，保溫箱，建筑墻體，冷藏集裝箱等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

芯材是真空絕熱板的核心，多采用高空隙率，氣孔連通，導(dǎo)熱系數(shù)低的材料，例如玻璃棉氈。其制造方法是采用濕法生產(chǎn)工藝，即把玻璃纖維或玻璃棉，火焰棉等經(jīng)制漿、上漿、脫水、施膠、烘干、固化等制作芯材。濕法生產(chǎn)工藝是較為成熟的工藝，目前國(guó)內(nèi)廠家基本使用此技術(shù)，但生產(chǎn)過程中需要大量的化學(xué)助劑和水，能耗高，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，且工藝過程復(fù)雜繁瑣，成本高。

有鑒于此，玻璃棉真空絕熱板芯材的干法制造技術(shù)逐漸得到重視。干法制造技術(shù)不使用粘合劑，是用離心法生產(chǎn)玻璃棉纖維，集棉形成一定厚度的玻璃棉，切割成一定大小，送入定型設(shè)備進(jìn)行高溫?zé)釅憾ㄐ?，制成不含粘合劑的玻璃棉氈。相?duì)于濕法工藝，干法工藝無需化學(xué)助劑，工藝過程較為簡(jiǎn)單。然而，由于當(dāng)前熱壓定型設(shè)備多是由上下模具加熱壓合成型，受到模具尺寸的限制，玻璃棉需要切割后離線進(jìn)行熱壓，無法實(shí)現(xiàn)在線連續(xù)作業(yè)；此外，在厚度方向上受熱不均勻，影響了其絕熱性能。這導(dǎo)致了干法工藝作業(yè)不連續(xù)，人工多，可控性差，效率低，成本高，難以實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種在線干法玻璃棉真空絕熱板芯材的生產(chǎn)系統(tǒng)及生產(chǎn)方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種在線干法玻璃棉真空絕熱板芯材的生產(chǎn)系統(tǒng)，包括有用于熔制原材料以形成玻璃液的熔爐、用于使玻璃液成纖的離心機(jī)、用于 收集玻璃纖維形成玻璃棉的集棉機(jī)、用于熱壓玻璃棉以形成玻璃棉氈的熱壓定型裝置，所述熱壓定型裝置包括有腔室、傳送壓合系統(tǒng)及供熱系統(tǒng)，所述供熱系統(tǒng)用于向所述腔室供熱，并使所述腔室的最高溫度不低于550℃；所述腔室的兩端設(shè)置有進(jìn)料口和出料口，傳送壓合系統(tǒng)包括有至少一組上、下鏈板及鏈板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，上、下鏈板平行設(shè)置并形成一壓合間隙，由集棉裝置形成的玻璃棉層經(jīng)由進(jìn)料口進(jìn)入上、下鏈板的壓合間隙中受壓，并在鏈板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下傳送至出料口。

優(yōu)選的，所述供熱系統(tǒng)包括有燃燒爐和循環(huán)風(fēng)機(jī)，所述腔室上設(shè)置有熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)口和熱風(fēng)出風(fēng)口，所述燃燒爐產(chǎn)生的熱量在循環(huán)風(fēng)機(jī)的帶動(dòng)下，經(jīng)由進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口形成腔室內(nèi)熱風(fēng)的循環(huán)。

優(yōu)選的，所述腔室進(jìn)料口至出料口的長(zhǎng)度是30-36米，沿長(zhǎng)度方向設(shè)置有5-8個(gè)溫區(qū)。

優(yōu)選的，還包括一設(shè)置于所述集棉機(jī)和熱壓定型裝置之間的固化爐，所述固化爐的最高溫度不高于250℃；所述腔室進(jìn)料口至出料口的長(zhǎng)度是12到18米，沿長(zhǎng)度方向設(shè)置有2-4個(gè)溫區(qū)。

優(yōu)選的，所述腔室于各個(gè)溫區(qū)分別設(shè)置有熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)口及熱風(fēng)出風(fēng)口。

優(yōu)選的，所述上、下鏈板上設(shè)有若干便于熱風(fēng)循環(huán)氣體通過穿透玻璃棉層的鉆孔。

優(yōu)選的，所述熱壓定型裝置還設(shè)置有用于調(diào)節(jié)所述上、下鏈板高度的上下調(diào)節(jié)系統(tǒng)，及用于調(diào)節(jié)所述上、下鏈板水平張緊度的鏈板張緊系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)置有一字排列的多臺(tái)所述離心機(jī)，所述集棉機(jī)位于所述離心機(jī)下方，其中3-4臺(tái)離心機(jī)對(duì)應(yīng)1臺(tái)單向運(yùn)動(dòng)的集棉機(jī)或6-8臺(tái)離心機(jī)對(duì)應(yīng)2臺(tái)雙向運(yùn)動(dòng)的集棉機(jī)；所述離心機(jī)形成的玻璃纖維經(jīng)由布棉裝置均勻分布于所述集棉機(jī)上。

一種應(yīng)用上述生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行在線干法玻璃棉真空絕熱板芯材生產(chǎn)的方法，包括以下步驟：

(1)按成分配比稱取原料，混合后于1350-1460℃下熔制，形成玻璃液，其中所述成分配比是：SiO₂:60-65％、Al₂O₃:1.5-2.5％、B₂O₃:4.5-6.5％、Na₂O+K₂O:16-17％、CaO:6-8％、MgO:2.5-3.5％；

(2)對(duì)玻璃液進(jìn)行離心操作，制得直徑為3-7um、長(zhǎng)徑比1000-3000的玻璃棉纖維，玻璃 棉纖維均勻落入集棉機(jī)形成層狀玻璃棉；

(3)層狀玻璃棉在連續(xù)受壓狀態(tài)下依次經(jīng)過200-600℃的若干個(gè)溫區(qū)的多段加熱進(jìn)行熱壓定型，熱壓定型時(shí)間是1-10分鐘；

(4)冷卻、裁切形成玻璃棉芯材。

優(yōu)選的，步驟(3)具體包括:將層狀玻璃棉于200-250℃下進(jìn)行烘干加熱；在連續(xù)受壓狀態(tài)下依次經(jīng)過三個(gè)溫區(qū)，其中第一溫區(qū)是300-375℃，第二溫區(qū)是400-550℃，第三溫區(qū)是500-600℃。

優(yōu)選的，第一溫區(qū)200-250℃，第二溫區(qū)280-400℃，第三溫區(qū)450-550℃，第四溫區(qū)500-600℃，第五溫區(qū)400-450℃。

本發(fā)明的有益效果是：

1.熱壓定型裝置采用上下鏈板配合形成壓合間隙，玻璃棉于壓合間隙中受壓，可于傳動(dòng)的過程中進(jìn)行連續(xù)熱壓，與上下壓板瞬時(shí)熱壓相比，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)在線式連續(xù)生產(chǎn)，集棉機(jī)形成的層狀玻璃棉可直接進(jìn)行熱壓，中間過程無需裁切或停頓，生產(chǎn)效率高，成本低，適于實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用；

2.熱壓定型裝置采用熱風(fēng)循環(huán)，高溫氣體上下穿過玻璃棉層，玻璃棉層的厚度方向上溫度均勻，棉層中的水分和有機(jī)氣體能夠溢出，制得的真空絕熱板芯材的導(dǎo)熱系數(shù)低，絕熱性能更好；

3.熱壓定型裝置設(shè)置有多個(gè)溫區(qū)，最高溫度至600℃。玻璃棉在低溫區(qū)干燥、預(yù)熱后，在400-600℃下，玻璃棉層在上下鏈板夾帶作用下，纖維處于受壓力狀態(tài)，產(chǎn)生高溫蠕變，內(nèi)部的基團(tuán)自動(dòng)向平衡結(jié)構(gòu)狀態(tài)調(diào)整，促使結(jié)構(gòu)應(yīng)力與結(jié)構(gòu)應(yīng)變消失，再快速冷卻使應(yīng)力松弛在低溫下速率低而難以進(jìn)行，棉層離開熱壓定型裝置后，壓制成的玻璃棉氈保持原來形狀，不會(huì)膨脹和回彈，使用過程中性能穩(wěn)定；

4.采用一臺(tái)集棉機(jī)對(duì)應(yīng)多臺(tái)離心機(jī)于一生產(chǎn)線同時(shí)生產(chǎn)，玻璃棉纖維分布均勻，層數(shù)多，層薄，纖維成水平方向相互交織，盡可能的減少了垂直方向的纖維，進(jìn)而減少垂直棉板反向的熱傳遞及熱橋效應(yīng)，制作的芯材導(dǎo)熱系數(shù)低，3.5-4.7微米纖維制得的干法玻璃棉芯材，導(dǎo)熱系數(shù)0.0015-0.002w/(m.k)。

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明；但本發(fā)明的一種在線干法玻璃棉真空絕熱板芯材的生產(chǎn)系統(tǒng)和方法不局限于實(shí)施例。

附圖說明

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例的熱壓定型裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中A區(qū)域的局部放大示意圖，其中箭頭指示熱風(fēng)流動(dòng)路徑；

圖4為圖3的俯視圖；

圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例的生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

參考圖1，本實(shí)施例的一種在線干法玻璃棉真空絕熱板芯材的生產(chǎn)系統(tǒng)，包括有熔爐1、離心機(jī)2、集棉機(jī)3、熱壓定型裝置4和傳輸裝置5。熔爐1用于熔制原材料以形成玻璃液；離心機(jī)2用于將玻璃液紡成玻璃纖維；集棉機(jī)3設(shè)置于離心機(jī)下方，用于收集玻璃纖維形成玻璃棉；熱壓定型裝置4與集棉機(jī)3通過傳輸裝置5銜接，用于熱壓玻璃棉以形成玻璃棉氈；傳輸裝置5可以是例如傳送帶、傳送鏈等習(xí)知的傳輸設(shè)備。

參考圖2，熱壓定型裝置4包括有腔室41、傳送壓合系統(tǒng)42及供熱系統(tǒng)(圖未示)。腔室41靠近集棉機(jī)3的一端設(shè)置有進(jìn)料口411，另一端設(shè)置有出料口412，側(cè)面上設(shè)置有熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)口413和熱風(fēng)出風(fēng)口414。傳送壓合系統(tǒng)42包括有上鏈板421，下鏈板422及鏈板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)423。鏈板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)423包括有設(shè)置于腔室41兩端的兩組滾輪，上鏈板421和下鏈板422分別套接在兩端的滾輪上，并在滾輪的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。參考圖3至圖4，上鏈板421和下鏈板422平行設(shè)置，并形成一壓合間隙，玻璃棉層由進(jìn)料口411進(jìn)入壓合間隙中受壓，并在鏈板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)423的帶動(dòng)下傳送至出料口412，在此期間處于持續(xù)受壓的狀態(tài)。上鏈板421和下鏈板422上分別設(shè)置有鉆孔421a及422a，作為熱氣流通的通道，同時(shí)用于水分及揮發(fā)性物質(zhì)的發(fā)散通道。熱風(fēng)經(jīng)由下方的熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)口413進(jìn)入腔室41內(nèi)，由于熱氣上升，由下鏈板422的鉆孔422a經(jīng)由上鏈板421的鉆孔421a穿透玻璃棉層，再由上方 的熱風(fēng)出風(fēng)口414流出，使玻璃棉層內(nèi)部充分且均勻的受熱。熱壓定型裝置4還設(shè)置有用于調(diào)節(jié)上、下鏈板高度的上下調(diào)節(jié)系統(tǒng)43，及用于調(diào)節(jié)上、下鏈板水平張緊度的鏈板張緊系統(tǒng)44，上下調(diào)節(jié)系統(tǒng)43和鏈板張緊系統(tǒng)44例如可通過調(diào)整滾輪的位置，來調(diào)整壓合間隙的高度，從而調(diào)整制得的玻璃棉氈的厚度。

供熱系統(tǒng)用于向腔室41供熱，可以是熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，包括有燃燒爐和循環(huán)風(fēng)機(jī)，燃燒爐通過燃燒天然氣、石油氣等燃料產(chǎn)生熱量，在循環(huán)風(fēng)機(jī)的帶動(dòng)下形成熱風(fēng)，并經(jīng)由熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)口413和熱風(fēng)出風(fēng)口414形成腔室41內(nèi)的熱風(fēng)循環(huán)，每個(gè)區(qū)的燃燒系統(tǒng)和熱風(fēng)循環(huán)風(fēng)機(jī)都是獨(dú)立運(yùn)行，以控制腔室41內(nèi)最高溫度不低于600℃，適用于進(jìn)行玻璃棉纖維的熱壓。本實(shí)施例中，腔室41由進(jìn)料口411至出料口412的長(zhǎng)度是30-36米，沿長(zhǎng)度方向設(shè)置有5個(gè)溫區(qū)，每個(gè)溫區(qū)分別設(shè)置有熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)口413和熱風(fēng)出風(fēng)口414，通過各溫區(qū)循環(huán)熱風(fēng)的控制實(shí)現(xiàn)不同的溫度。通過控制上下鏈板的運(yùn)行速度，可以控制玻璃棉通過腔室內(nèi)的時(shí)間，即控制加熱的時(shí)間。

本實(shí)施例中，可設(shè)置有呈一字排列的6臺(tái)離心機(jī)2，對(duì)應(yīng)2臺(tái)可雙向移動(dòng)的雙向集棉機(jī)3。窯爐1混合熔制形成的玻璃液經(jīng)由前爐、漏板分別進(jìn)入6臺(tái)離心機(jī)2，在離心盤高速旋轉(zhuǎn)并在離心機(jī)外爐燃燒室高溫氣流作用下形成玻璃纖維細(xì)絲，并經(jīng)由布棉裝置改變纖維的自由下落位置，形成水平均勻的棉層。布棉裝置可以是例如搖擺筒或空氣刀。雙向集棉機(jī)3于離心機(jī)2下做循環(huán)反復(fù)的橫向移動(dòng)，各離心機(jī)2形成的玻璃纖維疊加在前一離心機(jī)2形成的棉層上，從而形成多層狀的效果，離心機(jī)越多，則棉層越多，分層越明顯，棉分布越均勻，可以達(dá)到一對(duì)一所無法達(dá)到的層數(shù)及均勻效果。

采用本實(shí)施例的生產(chǎn)系統(tǒng)制備玻璃棉真空絕熱板芯材的方法，具體包括以下步驟：

(1)按成分配比稱取原料，混合后于熔爐1中1350-1460℃下熔制，形成玻璃液，其中成分配比是：SiO₂:60-65％、Al₂O₃:1.5-2.5％、B₂O₃:4.5-6.5％、Na₂O+K₂O:16-17％、CaO:6-8％、MgO:2.5-3.5％。

(2)玻璃液送入離心機(jī)2中，控制離心機(jī)2的轉(zhuǎn)速在2400-3600r/min，玻璃液的溫度在1053℃，玻璃液在離心機(jī)2內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)并在高溫氣流的作用下形成直徑為3-7um、長(zhǎng)徑比1000-3000的玻璃棉纖維，玻璃棉纖維均勻落入集棉機(jī)形成層狀玻璃棉。

(3)層狀玻璃棉由傳輸裝置5送向熱壓定型裝置4，由進(jìn)料口411進(jìn)入上鏈板421和下鏈板422的壓合間隙中受壓，并在連續(xù)受壓的狀態(tài)下依次經(jīng)過5個(gè)溫區(qū)進(jìn)行多段加熱，傳送至出料口；其中第一溫區(qū)200-250℃，第二溫區(qū)280-400℃，第三溫區(qū)450-550℃，第四溫區(qū)500-600℃，第五溫區(qū)400-450℃。第一二溫區(qū)下，玻璃棉進(jìn)行干燥及去除揮發(fā)性物質(zhì)、通過彈性形變初步壓合緊密并達(dá)到均勻受熱；第三四溫區(qū)下，隨著溫度的逐步提高，玻璃棉產(chǎn)生高溫蠕變，通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)的微調(diào)整消除應(yīng)力；在第五溫區(qū)下，玻璃棉急冷150℃，在低溫下應(yīng)力松弛難以進(jìn)行，保持形狀。玻璃棉經(jīng)過五個(gè)溫區(qū)的時(shí)間可控制在5-10分鐘，以確保一個(gè)較好的熱壓效果且不容易發(fā)生回彈變形。

(4)冷卻至室溫，通過切邊、裁切、包裝等常規(guī)工藝形成玻璃棉真空絕熱板芯材。

實(shí)施例2

參考圖5，本實(shí)施例的一種在線干法玻璃棉真空絕熱板芯材的生產(chǎn)系統(tǒng)，包括有熔爐(圖中省略)、離心機(jī)2、集棉機(jī)3、熱壓定型裝置4’、傳輸裝置5、固化爐6及冷卻傳輸端7。熔爐、離心機(jī)2及集棉機(jī)3的設(shè)置及功能與實(shí)施例1相同，在此不加以贅述。固化爐6設(shè)置于集棉機(jī)3和熱壓定型裝置4’之間并通過傳輸裝置5銜接，用于烘干加熱玻璃棉，熱壓定型裝置4’用于熱壓經(jīng)由固化爐6加熱的玻璃棉以形成玻璃棉氈，玻璃棉氈由冷卻傳輸端7冷卻送出。

熱壓定型裝置4’與熱壓定型裝置4的結(jié)構(gòu)大致相同，其差別在于，熱壓定型裝置4’的長(zhǎng)度是12到18米，沿長(zhǎng)度方向設(shè)置有3個(gè)溫區(qū)。

固化爐6可以是普通的250℃玻璃棉固化爐，在此溫度下，玻璃棉的水分及高分子雜質(zhì)氣化揮發(fā)，提高了緊密度。其內(nèi)部亦可設(shè)置有上下鏈板以進(jìn)行玻璃棉的初步壓擠形成氈狀結(jié)構(gòu)。由于干法玻璃棉不含有粘合劑，經(jīng)過固化爐6后會(huì)回彈，棉質(zhì)較為疏松，密度低，需進(jìn)行進(jìn)一步的熱壓。

采用本實(shí)施例的生產(chǎn)系統(tǒng)制備玻璃棉真空絕熱板芯材的方法，具體包括以下步驟：

步驟(1)、(2)：同實(shí)施例1。

(3)層狀玻璃棉由傳輸裝置5送向固化爐6，在250℃下進(jìn)行烘干加熱，形成平整的氈狀結(jié)構(gòu)。(4)進(jìn)入熱壓定型裝置4’，在連續(xù)受壓的狀態(tài)下依次經(jīng)過3個(gè)溫區(qū)進(jìn)行多段加熱，傳送 至冷卻傳輸端7進(jìn)行空冷。其中第一溫區(qū)是300-375℃，第二溫區(qū)是400-550℃，第三溫區(qū)是500-600℃。玻璃棉經(jīng)過三個(gè)溫區(qū)的時(shí)間可控制在3-6分鐘。

(5)冷卻至室溫，通過切邊、裁切、包裝等常規(guī)工藝形成玻璃棉真空絕熱板芯材。

本實(shí)施例將熱壓定型裝置4’與常規(guī)的玻璃棉固化爐結(jié)合，減少了熱壓定型裝置的長(zhǎng)度，降低了生產(chǎn)系統(tǒng)的成本投入，提高生產(chǎn)效益。

上述實(shí)施例僅用來進(jìn)一步說明本發(fā)明的一種在線干法玻璃棉真空絕熱板芯材的生產(chǎn)系統(tǒng)及方法,但本發(fā)明并不局限于實(shí)施例，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均落入本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。