一种超低温导热玄武岩纤维丝制备工艺及系统的制作方法

本发明涉及纤维生产，具体涉及一种超低温导热玄武岩纤维丝制备工艺及系统。

背景技术：

1、玄武岩纤维是一种以天然火山喷发形成的玄武岩矿石为原料，通过选矿、粉碎、熔融、拉丝以及涂覆浸润剂后制成的高性能连续纤维材料。玄武岩纤维由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成，具有强度高、电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能。

2、近年来，玄武岩纤维丝在建筑、汽车、消防、石油化工等多个领域具有广泛的应用。为了提高玄武岩纤维丝的保温隔热性能，通常可以在玄武岩纤维丝的表面形成一层涂层，涂层对玄武岩纤维丝本体结构损伤较小，且涂层类型多样，可设计性强。

3、现有技术中，主要采用浸涂的方式在玄武岩纤维丝表面形成保温涂层，但是浸涂方式需要更多的涂料，生产成本较高。采用静电喷涂的方式能够有效地降低涂料用量，静电喷涂需要使玄武岩纤维丝和涂料微粒分别带正负电荷，利用高压电场使涂料微粒吸附至玄武岩纤维丝表面。但是，由于喷涂过程中作为正极的玄武岩纤维丝持续移动，电场将持续变化，使得这种高电压喷涂方式存在安全隐患，因此不适用于移动玄武岩纤维丝的喷涂。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提供一种超低温导热玄武岩纤维丝制备工艺，该工艺将玄武岩纤维丝移动通过漂浮有涂料微粒的漂浮区，从而使漂浮区的涂料微粒能够粘附至移动的玄武岩纤维丝上形成保温涂层，整个涂覆过程不依靠玄武岩纤维丝和涂料微粒之间形成的高压电场驱动涂料吸附，能够从根源上消除了安全隐患，提高了制备工艺的安全性。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种超低温导热玄武岩纤维丝制备工艺，包括以下步骤：

4、涂料微粒进入至目标区域后漂浮，所述目标区域形成漂浮区；

5、玄武岩纤维丝移动经过所述漂浮区，所述漂浮区内的涂料微粒粘至所述玄武岩纤维丝上，烘干后，所述玄武岩纤维丝表面形成保温层。

6、本技术方案中，玄武岩纤维丝自放丝的丝架向收丝的丝架方向移动，在移动过程中，玄武岩纤维丝经过漂浮区时，漂浮区内漂浮着的若干涂料微粒将粘附在玄武岩纤维丝的表面，形成一层涂料薄膜，涂料薄膜经烘干后即可在玄武岩纤维丝表面包裹一层保温层。

7、本技术方案中，涂料微粒可以是采用现有技术中的油漆喷枪喷出的雾化的涂料微粒。由于涂料微粒质量较轻，其在空气中能够漂浮一定的时间。当玄武岩纤维丝进入漂浮区时，漂浮区内位于玄武岩纤维丝附近的涂料微粒将落至玄武岩纤维丝，并通过涂料微粒中的粘接剂陆续粘接在玄武岩纤维丝上形成薄膜。

8、在部分实施例中，漂浮区可以设置得足够大以延长玄武岩纤维丝穿过漂浮区的时间，进而增加粘附至玄武岩纤维丝表面的涂料微粒量，增厚保温层。在部分实施例中，涂料微粒可以通过一个或多个雾化喷嘴喷入至漂浮区。在一个或多个实施例中，涂料微粒可以在漂浮区内无序的移动，可以在漂浮区内有序移动，也可以几乎静止在漂浮区内。

9、通过上述工艺能够在移动的玄武岩纤维丝表面形成保温层，涂覆过程中无需在玄武岩纤维丝和涂料微粒之间形成高压电场，进而避免了持续移动的玄武岩纤维丝导致的持续变化的电场所引起的安全隐患，提高了制备工艺的安全性。

10、进一步地，所述玄武岩纤维丝进入所述漂浮区之前，打磨所述玄武岩纤维丝表面、并使所述玄武岩纤维丝表面产生静电。

11、本技术方案中，在玄武岩纤维丝与涂料微粒接触前，对玄武岩纤维丝进行预处理。在部分实施例中，可以利用压辊挤压玄武岩纤维丝的表面，减少纤维表面的毛刺、并使玄武岩纤维丝表面具有更加一致的粗糙度，从而使玄武岩纤维丝表面各处粘附涂料微粒的能力相同，有利于获得厚度更加均匀的保温层。

12、本技术方案中，在打磨玄武岩纤维丝表面的同时，在玄武岩纤维丝表面产生静电。在一个或多个实施例中，可以在压辊的表面设置若干刷毛，在压辊打磨纤维丝表面时，刷毛摩擦纤维丝表面，使玄武岩纤维丝表面产生静电。玄武岩纤维丝表面产生静电后，在经过漂浮区时，能够更好地捕捉小质量的涂料微粒，使得玄武岩纤维丝周围更宽的范围内的部分涂料微粒能够朝向玄武岩纤维丝定向移动，从而将漂浮区内的一部分无序移动或者静止不动的涂料微粒转变为朝向玄武岩纤维丝的有序移动，进而提高涂覆效率。本技术方案中，玄武岩纤维丝表面依靠较弱的静电捕捉涂料微粒，玄武岩纤维丝表面和涂料微粒之间没有形成强电场，确保了工艺的安全性。

13、作为本发明制备工艺的一种优选实施方式，所述玄武岩纤维丝包括若干束呈圆周阵列分布的玄武岩纤维丝，所述漂浮区中，沿所述玄武岩纤维丝的移动方向的一个或多个截面上形成有圆形的旋转区，所述旋转区内的涂料微粒沿所述旋转区的周向移动。

14、沿玄武岩纤维丝的移动方向上，漂浮区有若干截面。本技术方案中，漂浮区的至少一个截面上具有圆形的旋转区。在旋转区内，涂料微粒能够沿旋转区的周向定向移动，进而使得涂料微粒在进入至漂浮区后的移动更加规律、有序，且圆周移动的涂料微粒能够更好地集中在旋转区，而大幅地减少朝向漂浮区其他非旋转区截面移动的涂料微粒量。通过使旋转区内富集涂料微粒，当玄武岩纤维丝经过旋转区所在截面时，更多地涂料微粒能够粘附在涂料微粒表面上，进而显著地提高涂覆效率，增加涂覆的均匀性。

15、本技术方案中，利用旋转区内涂料微粒的定向移动，能够在旋转区内稳定后，使得质量较小的涂料微粒更多地靠近旋转区的中心，而质量较大的涂料微粒更多地靠近旋转区的边缘，从而使质量较小的涂料微粒更早与玄武岩纤维丝接触以附着玄武岩纤维丝表面较小的孔隙，有利于提高涂料分布的均匀性。

16、本技术方案中，若干束玄武岩纤维丝呈圆周阵列分布进入漂浮区，且圆周阵列与旋转区同轴设置，进而使得玄武岩纤维丝经过旋转区内移动的涂料微粒时，各束玄武岩纤维丝上基本粘附的相同质量的涂料微粒，有利于各束玄武岩纤维丝均具有基本一致的保温层厚度。

17、本技术方案中，涂料微粒沿圆周移动的方式可以是，漂浮区的截面上，利用多个涂料喷嘴向漂浮区内喷出涂料微粒，使得涂料微粒整体沿圆周移动。在一个或多个实施例中，涂料喷嘴可以通过气体搭载涂料微粒进入至漂浮区中定向移动。在部分优选的实施例中，涂料喷嘴可以连接现有的高压无气喷涂机，将涂料微粒压入到漂浮区，以减少气体对涂料微粒移动的影响，使涂料微粒更加有序地漂浮于漂浮区内。

18、作为本发明制备工艺的另一种优选实施方式，进入漂浮区的涂料微粒中，一部分涂料微粒带有正电荷，另一部分涂料微粒带有负电荷，所述带有正电荷的涂料微粒与所述带有负电荷的涂料微粒碰撞后电荷抵消，所述涂料微粒漂浮于所述漂浮区中。

19、本技术方案中，在进入漂浮区之前，可以利用静电发生器的静电发射棒向所述涂料微粒发射正离子或负离子，使得从一部分喷嘴喷出的涂料微粒带有正电荷，从另一部分喷嘴喷出的涂料微粒带有负电荷。

20、本技术方案中，当带有电荷的涂料微粒进入至漂浮区后，电荷不同的涂料微粒相向移动，电荷相同的涂料微粒背向移动，因此，大部分涂料微粒在漂浮区内不再进行无序的移动，而是在电荷的影响下定向移动。当带正电荷的涂料微粒和带有负电荷的涂料微粒碰撞后，正负电荷相抵，涂料微粒动能降低，减少涂料微粒在漂浮区内朝向随机方向的无序移动，且涂料微粒能够在旋转区内更加有序的移动，从而进一步提高玄武岩纤维丝的涂覆效率和均匀性。

21、本技术方案中，由于涂料微粒上携带的不同电荷意在使涂料微粒之间相向或背向移动以减少涂料微粒朝向其他截面的无序移动，而非使涂料微粒朝向玄武岩纤维丝移动，因此，涂料微粒携带的电荷同样较弱，无需与玄武岩纤维丝之间形成高压电场。

22、本发明的另一个目的在于提供一种超低温导热玄武岩纤维丝制备系统，其能够持续地在移动的玄武岩纤维丝上粘附涂料微粒形成保温层，由于整个过程不依靠涂料微粒和玄武岩纤维丝之间的高压电场使涂料微粒朝向玄武岩纤维丝移动，整个系统更加安全。

23、本发明通过下述技术方案实现：

24、一种超低温导热玄武岩纤维丝制备系统，包括用于放丝的第一丝架和用于收丝的第二丝架，所述第一丝架和第二丝架之间依次设置有喷涂装置和第二加热装置，其中，所述喷涂装置包括涂料喷嘴，所述涂料喷嘴用于向所述喷涂装置内输入涂料微粒，所述涂料微粒漂浮于所述喷涂装置内形成漂浮区，所述漂浮区内的涂料微粒用于在玄武岩纤维丝移动经过所述漂浮区时粘至所述玄武岩纤维丝上；所述第二加热装置用于烘干所述玄武岩纤维丝上的涂料微粒形成保温层。

25、本技术方案中，玄武岩纤维丝自第一丝架朝向第二丝架移动，先后经过喷涂装置、第二加热装置。其中，在经过喷涂装置时，玄武岩纤维丝表面粘附涂料微粒，之后第二加热装置烘干粘附的涂料微粒，得到包裹在玄武岩纤维丝表面的保温层。在一个或多个实施例中，第二加热装置的加热温度为100～150℃。

26、本技术方案中，喷涂装置上设置有一个或多个喷嘴。喷嘴连接有外部的喷涂机或者高压无气喷涂机，以向喷涂装置内输入雾化的涂料微粒。涂料微粒进入喷涂装置后进行无序或者有序的移动，以漂浮在喷涂装置内形成漂浮区。当玄武岩纤维丝经过喷涂装置的漂浮区时，涂料微粒粘附在玄武岩纤维丝上移入第二加热装置烘干形成保温层。

27、进一步地，沿所述玄武岩纤维丝的移动方向，所述喷涂装置的至少一个截面上设置有由四个涂料喷嘴构成的涂料喷嘴组，所述涂料喷嘴包括用于连通外部涂料源的主流道、以及连通喷涂装置内部的主喷口，所述四个涂料喷嘴的主喷口的位置被配置为，四个涂料喷嘴分别位于所在截面的四条边上、且四个涂料喷嘴分别靠近所在截面的四个角。

28、本技术方案中，喷涂装置的一个截面上设置的四个涂料喷嘴沿喷涂装置的周向分布。其中，每个涂料喷嘴均包括主流道和主喷口。其中，主流道位于喷涂装置的壳体中、且与外部的喷涂机连通，从而将喷涂机的涂料微粒引入、并经主喷口喷出至涂料喷嘴内。

29、本技术方案中，为了形成有序的、规律的流动，各涂料喷嘴的主喷口的位置经过设计。具体地，四个主喷口分别位于截面的四条边上，并且四个主喷口分别靠近截面的四个顶点。这样，当四个涂料喷嘴喷出涂料微粒后，涂料微粒能够在截面上沿着顺时针或者逆时针方向定向流动，从而在截面上形成旋转区。

30、本技术方案中，旋转区内涂料微粒的流动速度受涂料喷嘴的喷出速度影响。涂料微粒的移动速度可根据需要进行调节。但设置的移动速度需要使涂料微粒能够平稳地沿着顺时针或逆时针方向定向移动，从而将漂浮区内大部分的涂料微粒的无序移动转变为有序的移动。不同于使玄武岩纤维丝上带有静电，旋转区内有序移动的涂料微粒一方面可以使漂浮区内大部分涂料微粒沿周向移动而非轴向移动，减少向非旋转区截面移动的涂料微粒，使旋转区内富集涂料微粒；另一方面，有序移动的涂料微粒能够使涂料微粒按照质量从小到大分布于旋转区，质量更小的涂料微粒更靠近旋转区中心，质量更大的涂料微粒更靠近旋转区边缘，从而能够通过调整玄武岩纤维丝的移动位置来使质量较小的涂料微粒更早与玄武岩纤维丝接触以附着玄武岩纤维丝表面较小的孔隙，有利于提高涂料分布的均匀性。

31、进一步地，所述主流道上还连通有与所述喷涂装置内部连通的辅喷口，所述辅喷口朝向所述主喷口倾斜设置，所述辅喷口的倾斜角为15～45°。不同于主喷口沿旋转区的切向喷入涂料微粒，所述辅喷口主要用于向旋转区斜向喷入少量的涂料微粒，以使喷涂装置的截面上能够更快地形成旋转区，并提高旋转区的稳定性。

32、进一步地，所述四个涂料喷嘴的相邻两个涂料喷嘴中，一个涂料喷嘴输出的涂料微粒带正电荷，另一个涂料喷嘴输出的涂料微粒带负电荷。涂料微粒进入旋转区后，电荷相同的涂料微粒相互远离，电荷不同的涂料微粒相互靠近，在碰撞后形成质量更大的涂料微粒且动能降低，从而进一步减少涂料微粒在漂浮区朝向随机方向的无序移动，在其他涂料微粒的影响下，更快地形成稳定的旋转区，进一步提高玄武岩纤维丝的涂覆效率和均匀性。

33、进一步地，所述喷涂装置上连接有导丝盘，所述导丝盘上设置有沿周向分布的若干导丝孔，所述导丝孔用于玄武岩纤维丝活动穿过并进入至喷涂装置中。

34、本技术方案中，在进入导丝盘之前，各玄武岩纤维丝可以并排经过浸泡装置、第一加热装置和打磨装置。自打磨装置输出后，各玄武岩纤维丝分别穿过导丝盘上呈圆周阵列分布的导丝孔，之后各玄武岩纤维丝便以圆周阵列的排布方式进入至喷涂装置中。

35、本技术方案中，利用导丝盘使各玄武岩纤维丝呈圆周阵列分布进入漂浮区，使得玄武岩纤维丝经过旋转区内移动的涂料微粒时，各束玄武岩纤维丝上基本粘附的相同质量的涂料微粒，有利于各束玄武岩纤维丝均具有基本一致的保温层厚度。

36、进一步地，所述导丝盘上连接有转轴，所述转轴上设置有驱动齿，所述转轴活动连接至所述喷涂装置上，所述喷涂装置上设置有直线驱动装置，所述直线驱动装置的输出端上设置有与所述驱动齿啮合的齿条。

37、本技术方案中，直线驱动装置可以是直线电机或者液压泵，其输出端，例如活塞杆上可以直接设置齿条，也可以间接地在输出端上连接的驱动杆上设置齿条。导丝盘的转轴可以通过轴承安装于喷涂装置的进丝侧。通过在转轴上设置与齿条相啮合的驱动齿，能够利用直线驱动装置带动转轴旋转一定的角度，进而将穿过导丝孔内玄武岩纤维丝偏转一定角度，例如2～5°，使玄武岩纤维丝在移动的过程中能够产生小幅度的晃动，从而使玄武岩纤维丝能够接触更多的涂料微粒，使得涂料微粒能够更加均匀地粘附在玄武岩纤维丝上。

38、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

39、1、本发明能够在移动的玄武岩纤维丝表面形成保温层，涂覆过程中无需在玄武岩纤维丝和涂料微粒之间形成高压电场，进而避免了持续移动的玄武岩纤维丝导致的持续变化的电场所引起的安全隐患，提高了制备工艺的安全性；

40、2、本发明通过在漂浮区内的一个或多个截面上形成旋转区，不仅可以使涂料微粒在进入至漂浮区后的移动更加规律、有序，且圆周移动的涂料微粒能够更好地集中在旋转区，而大幅地减少朝向漂浮区其他非旋转区截面移动的涂料微粒量；

41、3、本发明通过旋转区内的有序移动，能够使涂料微粒按照质量从小到大分布于旋转区，从而能够通过调整玄武岩纤维丝的移动位置来使质量较小的涂料微粒更早与玄武岩纤维丝接触以附着玄武岩纤维丝表面较小的孔隙，有利于提高涂料分布的均匀性；

42、4、本发明通过将喷入的涂料微粒带上不同的电荷，使得大部分涂料微粒在漂浮区内不再进行无序的移动，而是在电荷的影响下定向移动，减少涂料微粒在漂浮区内朝向随机方向的无序移动，进一步提高玄武岩纤维丝的涂覆效率和均匀性；

43、5、本发明通过打磨玄武岩纤维丝表面，能够减少纤维表面的毛刺、并使玄武岩纤维丝表面具有更加一致的粗糙度，同时，利用压辊上的刷毛使玄武岩纤维丝表面产生静电，从而将漂浮区内的一部分无序移动或者静止不动的涂料微粒转变为朝向玄武岩纤维丝的有序移动，进而提高涂覆效率。