本發(fā)明涉及玻璃棉的制造技術(shù)，具體涉及玻璃棉真空絕熱板芯材的在線干法生產(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，提供一種玻璃棉真空絕熱板芯材的在線干法生產(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：一種玻璃棉真空絕熱板芯材的在線干法 生產(chǎn)系統(tǒng)，包括:熔爐，用于熔制原材料以形成玻璃液；離心機(jī)，用于使玻璃液形成玻璃纖維；集棉機(jī)，用于收集玻璃纖維形成玻璃棉層；加熱爐，用于加熱玻璃棉層，所述加熱爐的最高加熱溫度不低于600℃，其爐腔內(nèi)設(shè)置有傳送機(jī)構(gòu)及與之配合的厚度調(diào)節(jié)壓輥，經(jīng)集棉機(jī)形成的玻璃棉層進(jìn)入爐腔于傳送機(jī)構(gòu)上傳輸并加熱，并由厚度調(diào)節(jié)壓輥初步壓實(shí)；及定型裝置，用于熱壓玻璃棉以形成玻璃棉氈，所述定型裝置包括腔室及傳送壓合系統(tǒng)，所述腔室的溫度維持在200-300℃，兩端設(shè)置有進(jìn)料口和出料口，傳送壓合系統(tǒng)包括至少一組上、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，經(jīng)加熱爐加熱的玻璃棉層由進(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。

本發(fā)明還提供了一種玻璃棉真空絕熱板芯材的在線干法生產(chǎn)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)層狀玻璃棉依次經(jīng)過350-650℃的若干個(gè)溫區(qū)進(jìn)行多段加熱及初步壓實(shí)；

(4)加熱后的玻璃棉直接于200-300℃下連續(xù)受壓進(jìn)行熱壓定型，熱壓定型時(shí)間是1-10分鐘；

(5)冷卻、裁切形成玻璃棉芯材。

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)形成的層狀玻璃棉經(jīng)高溫加熱可直接進(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.高溫加熱爐與低溫?zé)釅憾ㄐ脱b置結(jié)合，玻璃棉首先經(jīng)過高溫加熱爐加熱至能夠產(chǎn)生高溫蠕變的溫度，后直接進(jìn)入較低溫度的熱壓定型裝置，在保持高溫的狀態(tài)下進(jìn)行熱壓定型，熱壓定型爐只需維持一個(gè)較低的溫度(200-300℃)而無需實(shí)現(xiàn)高溫加熱(450-600℃)，對(duì)腔體 內(nèi)各部件材料的要求降低，減少了投資成本和技術(shù)難度；

3.加熱爐內(nèi)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，在高溫下進(jìn)行應(yīng)力釋放并實(shí)現(xiàn)了微結(jié)構(gòu)的平衡，以一個(gè)內(nèi)部受熱均勻、結(jié)構(gòu)均一的狀態(tài)進(jìn)入成型裝置的上下鏈板壓合并發(fā)生高溫蠕變，成型后內(nèi)部微結(jié)構(gòu)更為平衡穩(wěn)定，性能更為均一，不易發(fā)生回彈或產(chǎn)生局部差異，絕熱性能更好；

4.采用一臺(tái)集棉機(jī)或雙集棉機(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)明的一種玻璃棉真空絕熱板芯材的在線干法生產(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)明的生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的加熱爐結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖2中A區(qū)域的局部放大示意圖；

圖4為本發(fā)明的定型裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖4中B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。

具體實(shí)施方式

參考圖1，本實(shí)施例的一種玻璃棉真空絕熱板芯材的在線干法生產(chǎn)系統(tǒng)，包括有熔爐1、離心機(jī)2、集棉機(jī)3、加熱爐4、傳送裝置5和定型裝置6。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層；加熱爐4用于加熱玻璃棉層至脆延轉(zhuǎn)變溫度以上，定型裝置6用于熱壓加熱過的玻璃棉層以形成玻璃棉氈；傳送裝置5連接于加熱爐4和定型裝置6之間，可以是例如傳送帶、傳送鏈等習(xí)知的傳輸設(shè)備，其上可設(shè)置有活動(dòng)保溫罩，以維持加熱后的玻璃棉的溫度，減少熱量的擴(kuò)散。

參考圖2，加熱爐4具體可以是隧道窯結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度是10-30米，采用電加熱系統(tǒng)進(jìn)行加熱并設(shè)置有2-4個(gè)溫區(qū)，最高加熱溫度不低于600℃。其爐腔內(nèi)由進(jìn)料口至出料口設(shè)置有傳送機(jī)構(gòu)41，傳送機(jī)構(gòu)41上方的兩端分別設(shè)置有之配合的厚度調(diào)節(jié)壓輥42，集棉機(jī)形成的較為松散的玻璃棉層進(jìn)入爐腔于傳送機(jī)構(gòu)41上傳輸加熱至600℃以上，并由厚度調(diào)節(jié)壓輥初步壓實(shí)。

參考圖3，定型裝置6包括有腔室61、傳送壓合系統(tǒng)62及供熱系統(tǒng)(圖未示)。腔室61靠近加熱爐4的一端設(shè)置有進(jìn)料口611，另一端設(shè)置有出料口612，側(cè)面上設(shè)置有熱風(fēng)進(jìn)風(fēng)口613和熱風(fēng)出風(fēng)口614。傳送壓合系統(tǒng)62包括有上鏈板621，下鏈板622及鏈板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)623。鏈板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)623包括有設(shè)置于腔室61兩端的兩組滾輪，上鏈板621和下鏈板622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4至圖5，上鏈板621和下鏈板622平行設(shè)置，并形成一壓合間隙，高溫狀態(tài)的玻璃棉層由進(jìn)料口611進(jìn)入壓合間隙中受壓，并在鏈板傳動(dòng)機(jī)構(gòu)623的帶動(dòng)下傳送至出料口612，在此期間處于持續(xù)受壓的狀態(tài)。上鏈板621和下鏈板622上分別設(shè)置有開口621a及622a，以便于熱氣穿透玻璃棉層，使其內(nèi)部受熱均勻。定型裝置6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)63，及用于調(diào)節(jié)上、下鏈板水平張緊度的鏈板張緊系統(tǒng)64，上下調(diào)節(jié)系統(tǒng)63和鏈板張緊系統(tǒng)64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61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)由進(jìn)風(fēng)口613和出風(fēng)口614形成腔室61內(nèi)的熱風(fēng)循環(huán)，并維持腔室61內(nèi)在200～300℃的溫度區(qū)間內(nèi)，用以維持加熱爐4出來的玻璃棉的溫度以進(jìn)行熱壓定型。腔室61由進(jìn)料口611至出料口612的長(zhǎng)度是10-15米，沿長(zhǎng)度方向亦可設(shè)置有若干個(gè)溫區(qū)，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)行且分別設(shè)置有進(jìn)風(fēng)口613和出風(fēng)口614，通過各溫區(qū)循環(huán)熱風(fēng)的控制實(shí)現(xiàn)不同的溫度，各區(qū)循環(huán)熱風(fēng)風(fēng)向可自由調(diào)節(jié)。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，即控制熱壓的時(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)層狀玻璃棉直接進(jìn)入加熱爐4的爐腔中并于傳送機(jī)構(gòu)41上傳輸依次經(jīng)過350-650℃的3個(gè)溫區(qū)進(jìn)行多段加熱，并由厚度調(diào)節(jié)壓輥42初步壓實(shí)，其中第一溫區(qū)350-450℃、第二溫區(qū)450-570℃、第三溫區(qū)550-650℃；由低溫區(qū)至高溫區(qū)，玻璃棉首先進(jìn)行干燥并去除揮發(fā)性物質(zhì)，加熱至脆延轉(zhuǎn)變溫度以上時(shí)，具有黏彈性，玻璃內(nèi)部的結(jié)構(gòu)基團(tuán)在內(nèi)應(yīng)力的作用下產(chǎn)生位移和形變，玻璃內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)達(dá)到微結(jié)構(gòu)平衡狀態(tài)，使得內(nèi)應(yīng)力得以消失。

(4)加熱后的高溫玻璃棉經(jīng)由帶保溫罩的傳送裝置5送向定型裝置6，由進(jìn)料口611進(jìn)入上鏈板621和下鏈板622的壓合間隙中受壓進(jìn)行熱壓定型，并在連續(xù)受壓的狀態(tài)下傳送至出料口612；定型裝置6內(nèi)維持200-300℃，優(yōu)選的可為250℃，熱壓定型時(shí)間是1-10分鐘。由于高溫玻璃棉仍然維持600℃左右的高溫狀態(tài)，在受壓狀態(tài)下發(fā)生高溫蠕變，棉層被壓密實(shí)，應(yīng)力松弛的速率低，恢復(fù)性差，反彈很少，上下鏈板之間的間隙高度即為成型后玻璃棉的厚度。

(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。

上述實(shí)施例僅用來進(jìn)一步說明本發(fā)明的一種玻璃棉真空絕熱板芯材的在線干法生產(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)。