一种用于制造复合碳纤维保温板的抽真空成型装置的制作方法

本实用新型涉及真空成型技术领域，尤其涉及一种用于制造复合碳纤维保温板的抽真空成型装置。

背景技术：

随着科学技术的进步，军事、国防、太阳能、半导体、热处理等领域都在快速发展，这些领域的发展都涉及保温材料的使用；尤其近几年太阳能、半导体的飞速发展，对保温材料的需求显得更加突出，而且对保温材料的要求越来越高，不仅要求节能降耗，并且要求抗氧化性能高，这些要求也不断促进着保温材料领域的快速发展。

曾经在国内高温真空炉上普遍使用的碳纤维保温材料为软碳毡(针刺毡)，软碳毡作为隔热保温材料使用时存在强度低、易变形、易粉化、隔热效果差及拆卸、安装费时费力等缺点。新开发的碳纤维硬毡隔热保温材料可以克服软碳毡的上述缺点，因此作为晶体炉、陶瓷烧结炉、气相沉积炉等高温炉用隔热保温材料得到日益广泛地使用。

目前，国内使用的碳纤维硬毡主要采用PAN基软碳毡浸渍模压的成型工艺。浸渍模压工艺制作碳纤维硬毡存在能耗高，碳纤维硬毡层间强度低、易开裂，寿命低，粘结剂含量高，抗氧化性能差等缺点。为此，我们研发了采用真空抽吸成型制造高性能复合碳纤维保温板的方法，并为此制作了专用的抽真空成型装置。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种用于制造高性能复合碳纤维保温板的抽真空成型装置，能够实现碳纤维保温板的一次抽吸成型，并且产品形状及尺寸可控，后期加工量少，材料利用率高。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种用于制造复合碳纤维保温板的抽真空成型装置，包括成型池、成型模具、成型小车、真空罐和水环真空泵；所述成型池固定在成型小车上并可随之移动，成型模具浸在成型池中盛装的碳纤维混合浆料中；成型模具由平行设置在成型模具本体内的上模具、下模具以及抽吸管组成，上模具和下模具均为平板结构，上、下模具的周边分别与成型模具本 体的围板贴合在一起形成真空成型室，且真空成型室的大小及形状与复合碳纤维保温板相配合；成型模具本体底部设置抽吸管，抽吸管的一端通过软管可拆卸地连接真空罐，真空罐另外连接水环真空泵。

所述下模具由筛板制成，其上表面固定有筛网，筛网的孔径为30～200μm；上模具为网格状结构，网格孔的单边或径向尺寸为30～100mm。

所述成型模具以上、下模具均呈水平状态放置在成型池内，成型池底部具有与成型模具本体底部相配合的锥形结构。

所述抽吸管与软管之间通过快速接头连接。

所述上模具的网格孔形状为圆形、规则多边形或不规则多边形中的一种。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

采用上、下模具配合，经真空抽吸可以一次定型产品的形状及尺寸，成品只需稍经加工即可得到定尺产品，材料利用率可以达到90％以上；而采用常规模具成型的产品尺寸不能精确控制，表面加工量大，产品利用率最多能达到75～80％；因此本实用新型大大提高了材料的利用率，减少了废料的产生，从而大幅度降低了生产成本。

附图说明

图1是本实用新型所述用于制造复合碳纤维保温板的抽真空成型装置的结构示意图。

图2是本实用新型所述成型模具的结构示意图。

图3是本实用新型所述上模具的结构示意图(以菱形网格孔为例)。

图4是采用本实用新型制造的复合碳纤维保温板的结构示意图(以矩形横截面为例)。

图中：1.成型池 2.成型模具 21.上模具 22.下模具 23.围板 24.抽吸管 3.成型小车 4.软管 5.真空罐 6.水环真空泵 7.复合碳纤维保温板

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

如图1所示，本实用新型所述一种用于制造复合碳纤维保温板的抽真空成型装置，包括成型池1、成型模具2、成型小车3、真空罐5和水环真空泵6；所述成型池1固定在成型小车3上并可随之移动，成型模具2浸在成型池1中盛装的碳纤维混合浆料中；如图2所示，成型模具2由平行设置在成型模具本体内的上模具21、下模具22以及抽吸管24组成，上模具21和下模具22均为平板结构，上、下模具21、22的周边分别与成型模具本体的围板23贴合在一起形成真空成型室，且真空成型室的大小及形状与复合碳纤维保 温板相配合；成型模具本体底部设置抽吸管24，抽吸管24的一端通过软管4可拆卸地连接真空罐5，真空罐5另外连接水环真空泵6。

所述下模具22由筛板制成，其上表面固定有筛网，筛网的孔径为30～200μm；上模具21为网格状结构，网格孔的单边或径向尺寸为30～100mm(如图3所示)。

所述成型模具以上、下模具21、22均呈水平状态放置在成型池1内，成型池1底部具有与成型模具本体底部相配合的锥形结构。

所述抽吸管24与软管4之间通过快速接头连接。

所述上模具21的网格孔形状为圆形、规则多边形或不规则多边形中的一种。

采用本实用新型所述一种用于制造复合碳纤维保温板的抽真空成型装置制造复合碳纤维保温板的过程如下：

1)制备短切碳纤维；将碳纤维短切，得到平均长度为1～80mm的短切碳纤维；

2)制备磨碎碳纤维；将碳纤维磨碎，得到平均长度为100～800μm的磨碎碳纤维；

3)将短切碳纤维与磨碎碳纤维按照10～90﹕90～10的重量份比例，采用旋风分离器充分混合均匀，得到混合碳纤维；

4)将混合碳纤维与有机粘结剂、溶剂按100﹕20～230﹕3～920的重量份比例混合，得到碳纤维混合液；将碳纤维混合液放入网袋中，经网孔孔径为1～50μm的网袋初滤后，再采用50～60℃的热空气向网袋内直吹10～30min，使碳纤维混合液中的溶剂完全挥发，得到表面包覆有机粘结剂的复合碳纤维；

5)将表面包覆有机粘结剂的复合碳纤维与水、分散剂按照0.3～6﹕100﹕0.1～2的重量份比例充分混合，形成均匀的碳纤维混合浆料；

6)将碳纤维混合浆料采用真空抽吸成型；将成型池1通过成型小车3运送到真空罐5附近，真空抽吸所用的成型模具2通过吊具浸入成型池1中，抽吸管24通过软管4连接真空罐5和水环真空泵6，在抽吸管24的作用下，碳纤维混合浆料在真空成型室内按规律排列成型，制成复合碳纤维保温板预制品；

7)将复合碳纤维保温板预制品连同成型模具2一起从成型池1中取出，采用100～240℃的热蒸汽或热空气加热2～5小时，使复合碳纤维保温板预制品脱水并完成不熔化、不溶化处理；

8)经脱水及不熔化、不溶化处理后的复合碳纤维保温板预制品脱模，然后放入真空 炉中或在惰性气氛下碳化，碳化温度为800～1800℃；也可根据使用要求进行石墨化处理，石墨化温度为1800～2500℃；经碳化或石墨化处理后即得到高性能的复合碳纤维保温板7(如图4所示)；

9)所制得的复合碳纤维保温板7的密度为0.1～0.35g/cm³，导热系数小于0.35W/m·K。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。