一种玻璃棉真空绝热板芯材的在线干法生产系统及方法与流程

本发明涉及玻璃棉的制造技术，具体涉及玻璃棉真空绝热板芯材的在线干法生产系统及方法。

背景技术：

真空绝热板是将真空绝热原理和传统保温材料结合起来的一种高效新型绝热保温材料，由膜材料、芯材及吸气剂材料组成，通过内部真空处理将气体清除掉，进而消除气体导致的传热途径而隔绝热传导，从而达到保温、隔热及节能的目的。真空绝热板在冰箱，保温箱，建筑墙体，冷藏集装箱等领域有广泛应用。

芯材是真空绝热板的核心，多采用高空隙率，气孔连通，导热系数低的材料，例如玻璃棉毡。其制造方法是采用湿法生产工艺，即把玻璃纤维或玻璃棉，火焰棉等经制浆、上浆、脱水、施胶、烘干、固化等制作芯材。湿法生产工艺是较为成熟的工艺，目前国内厂家基本使用此技术，但生产过程中需要大量的化学助剂和水，能耗高，对环境污染严重，且工艺过程复杂繁琐，成本高。

有鉴于此，玻璃棉真空绝热板芯材的干法制造技术逐渐得到重视。干法制造技术不使用粘合剂，是用离心法生产玻璃棉纤维，集棉形成一定厚度的玻璃棉，切割成一定大小，送入定型设备进行高温热压定型，制成不含粘合剂的玻璃棉毡。相对于湿法工艺，干法工艺无需化学助剂，工艺过程较为简单。然而，由于当前热压定型设备多是由上、下模具加热压合成型，受到模具尺寸的限制，玻璃棉需要切割后离线进行热压，无法实现在线连续作业；此外，在厚度方向上受热不均匀，影响了其绝热性能。这导致了干法工艺作业不连续，人工多，可控性差，效率低，成本高，难以实际生产应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种玻璃棉真空绝热板芯材的在线干法生产系统及生产方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种玻璃棉真空绝热板芯材的在线干法 生产系统，包括:熔炉，用于熔制原材料以形成玻璃液；离心机，用于使玻璃液形成玻璃纤维；集棉机，用于收集玻璃纤维形成玻璃棉层；加热炉，用于加热玻璃棉层，所述加热炉的最高加热温度不低于600℃，其炉腔内设置有传送机构及与之配合的厚度调节压辊，经集棉机形成的玻璃棉层进入炉腔于传送机构上传输并加热，并由厚度调节压辊初步压实；及定型装置，用于热压玻璃棉以形成玻璃棉毡，所述定型装置包括腔室及传送压合系统，所述腔室的温度维持在200-300℃，两端设置有进料口和出料口，传送压合系统包括至少一组上、下链板及链板传动机构，上、下链板平行设置并形成一压合间隙，经加热炉加热的玻璃棉层由进料口进入上、下链板的压合间隙中受压，并在链板传动机构的带动下传送至出料口。

本发明还提供了一种玻璃棉真空绝热板芯材的在线干法生产方法，包括以下步骤：

(1)按成分配比称取原料，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)对玻璃液进行离心操作，制得直径为3-7um、长径比1000-3000的玻璃棉纤维，玻璃棉纤维均匀落入集棉机形成层状玻璃棉；

(3)层状玻璃棉依次经过350-650℃的若干个温区进行多段加热及初步压实；

(4)加热后的玻璃棉直接于200-300℃下连续受压进行热压定型，热压定型时间是1-10分钟；

(5)冷却、裁切形成玻璃棉芯材。

本发明的有益效果是：

1.热压定型装置采用上下链板配合形成压合间隙，玻璃棉于压合间隙中受压，可于传动的过程中进行连续热压，与上下压板瞬时热压相比，本发明可实现在线式连续生产，集棉机形成的层状玻璃棉经高温加热可直接进行热压，中间过程无需裁切或停顿，生产效率高，成本低，适于实际生产应用；

2.高温加热炉与低温热压定型装置结合，玻璃棉首先经过高温加热炉加热至能够产生高温蠕变的温度，后直接进入较低温度的热压定型装置，在保持高温的状态下进行热压定型，热压定型炉只需维持一个较低的温度(200-300℃)而无需实现高温加热(450-600℃)，对腔体 内各部件材料的要求降低，减少了投资成本和技术难度；

3.加热炉内设置有多个温区，最高温度至600℃，玻璃棉在低温区干燥、预热后，在高温下进行应力释放并实现了微结构的平衡，以一个内部受热均匀、结构均一的状态进入成型装置的上下链板压合并发生高温蠕变，成型后内部微结构更为平衡稳定，性能更为均一，不易发生回弹或产生局部差异，绝热性能更好；

4.采用一台集棉机或双集棉机对应多台离心机于一生产线同时生产，玻璃棉纤维分布均匀，层数多，层薄，纤维成水平方向相互交织，尽可能的减少了垂直方向的纤维，进而减少垂直棉板反向的热传递及热桥效应，制作的芯材导热系数低，3.5-4.7微米纤维制得的干法玻璃棉芯材，导热系数0.0015-0.002w/(m.k)。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种玻璃棉真空绝热板芯材的在线干法生产系统和方法不局限于实施例。

附图说明

图1为本发明的生产系统结构示意图；

图2为本发明的加热炉结构示意图；

图3为图2中A区域的局部放大示意图；

图4为本发明的定型装置结构示意图；

图5为图4中B区域的局部放大示意图，其中箭头指示热风流动路径。

具体实施方式

参考图1，本实施例的一种玻璃棉真空绝热板芯材的在线干法生产系统，包括有熔炉1、离心机2、集棉机3、加热炉4、传送装置5和定型装置6。熔炉1用于熔制原材料以形成玻璃液；离心机2用于将玻璃液纺成玻璃纤维；集棉机3设置于离心机下方，用于收集玻璃纤维形成玻璃棉层；加热炉4用于加热玻璃棉层至脆延转变温度以上，定型装置6用于热压加热过的玻璃棉层以形成玻璃棉毡；传送装置5连接于加热炉4和定型装置6之间，可以是例如传送带、传送链等习知的传输设备，其上可设置有活动保温罩，以维持加热后的玻璃棉的温度，减少热量的扩散。

参考图2，加热炉4具体可以是隧道窑结构，长度是10-30米，采用电加热系统进行加热并设置有2-4个温区，最高加热温度不低于600℃。其炉腔内由进料口至出料口设置有传送机构41，传送机构41上方的两端分别设置有之配合的厚度调节压辊42，集棉机形成的较为松散的玻璃棉层进入炉腔于传送机构41上传输加热至600℃以上，并由厚度调节压辊初步压实。

参考图3，定型装置6包括有腔室61、传送压合系统62及供热系统(图未示)。腔室61靠近加热炉4的一端设置有进料口611，另一端设置有出料口612，侧面上设置有热风进风口613和热风出风口614。传送压合系统62包括有上链板621，下链板622及链板传动机构623。链板传动机构623包括有设置于腔室61两端的两组滚轮，上链板621和下链板622分别套接在两端的滚轮上，并在滚轮的带动下转动，从而实现传动。参考图4至图5，上链板621和下链板622平行设置，并形成一压合间隙，高温状态的玻璃棉层由进料口611进入压合间隙中受压，并在链板传动机构623的带动下传送至出料口612，在此期间处于持续受压的状态。上链板621和下链板622上分别设置有开口621a及622a，以便于热气穿透玻璃棉层，使其内部受热均匀。定型装置6还设置有用于调节上、下链板高度的上下调节系统63，及用于调节上、下链板水平张紧度的链板张紧系统64，上下调节系统63和链板张紧系统64例如可通过调整滚轮的位置，来调整压合间隙的高度，从而调整制得的玻璃棉毡的厚度。

供热系统用于向腔室61供热，可以是热风循环系统，包括有燃烧炉和循环风机，燃烧炉通过燃烧天然气、石油气等燃料产生热量，在循环风机的带动下形成热风，并经由进风口613和出风口614形成腔室61内的热风循环，并维持腔室61内在200～300℃的温度区间内，用以维持加热炉4出来的玻璃棉的温度以进行热压定型。腔室61由进料口611至出料口612的长度是10-15米，沿长度方向亦可设置有若干个温区，每个区的燃烧系统和热风循环风机都是独立运行且分别设置有进风口613和出风口614，通过各温区循环热风的控制实现不同的温度，各区循环热风风向可自由调节。通过控制上下链板的运行速度，可以控制玻璃棉通过腔室内的时间，即控制热压的时间。

本实施例中，可设置有呈一字排列的6台离心机2，对应2台可双向移动的双向集棉机 3。窑炉1混合熔制形成的玻璃液经由前炉、漏板分别进入6台离心机2，在离心盘高速旋转并在离心机外炉燃烧室高温气流作用下形成玻璃纤维细丝，并经由布棉装置改变纤维的自由下落位置，形成水平均匀的棉层。布棉装置可以是例如摇摆筒或空气刀。双向集棉机3于离心机2下做循环反复的横向移动，各离心机2形成的玻璃纤维叠加在前一离心机2形成的棉层上，从而形成多层状的效果，离心机越多，则棉层越多，分层越明显，棉分布越均匀，可以达到一对一所无法达到的层数及均匀效果。

采用本实施例的生产系统制备玻璃棉真空绝热板芯材的方法，具体包括以下步骤：

(1)按成分配比称取原料，混合后于熔炉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)玻璃液送入离心机2中，控制离心机2的转速在2400-3600r/min，玻璃液的温度在1053℃，玻璃液在离心机2内高速旋转并在高温气流的作用下形成直径为3-7um、长径比1000-3000的玻璃棉纤维，玻璃棉纤维均匀落入集棉机形成层状玻璃棉。

(3)层状玻璃棉直接进入加热炉4的炉腔中并于传送机构41上传输依次经过350-650℃的3个温区进行多段加热，并由厚度调节压辊42初步压实，其中第一温区350-450℃、第二温区450-570℃、第三温区550-650℃；由低温区至高温区，玻璃棉首先进行干燥并去除挥发性物质，加热至脆延转变温度以上时，具有黏弹性，玻璃内部的结构基团在内应力的作用下产生位移和形变，玻璃内部质点达到微结构平衡状态，使得内应力得以消失。

(4)加热后的高温玻璃棉经由带保温罩的传送装置5送向定型装置6，由进料口611进入上链板621和下链板622的压合间隙中受压进行热压定型，并在连续受压的状态下传送至出料口612；定型装置6内维持200-300℃，优选的可为250℃，热压定型时间是1-10分钟。由于高温玻璃棉仍然维持600℃左右的高温状态，在受压状态下发生高温蠕变，棉层被压密实，应力松弛的速率低，恢复性差，反弹很少，上下链板之间的间隙高度即为成型后玻璃棉的厚度。

(5)冷却至室温，通过切边、裁切、包装等常规工艺形成玻璃棉真空绝热板芯材。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种玻璃棉真空绝热板芯材的在线干法生产系 统及方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。