一种喷射气凝胶、纤维与粘结剂混合料的系统装置及方法与流程

本发明属于气凝胶颗粒的应用技术领域，涉及一种用于生产气凝胶毡、气凝胶板及适用于施工现场的一种喷射气凝胶、纤维与粘结剂混合料的系统装置及方法。

背景技术：

气凝胶是一种具有纳米多孔结构的新型材料,导热系数低达0.013w/cm.k,是迄今为止隔热性能最好的材料，但因气凝胶很脆,没有强度，基本上无法单独使用。目前，国内的现有技术是应用气凝胶材料的传统的工艺方法，先将溶胶浸入到成品纤维毡里,然后实现凝胶过程、老化过程和干燥过程而生成气凝胶颗粒，所生成的气凝胶颗粒存在于纤维毡中形成气凝胶毡，采用这种工艺存在：形成到纤维毡中气凝胶颗粒数量有限、生产效率低，并且由于使用超临界高温高压干燥设备,设备投入大,存在安全隐患。经检索中国专利申请公告号103723995a、授权公众号cn204284800u和申请公告号cn105599396a的专利都描述了一种“利用已生产好的气凝胶颗粒与纤维材料用物理方法复合在一起，用于生产气凝胶毡”的方法，但上述方法生产出的气凝胶毡制品中气凝胶颗粒与纤维是分层布置的，没有达到业内希望的气凝胶颗粒与纤维相互之间三维方向的充分均匀地混合。经检索中国专利申请公告号cn105209248a的专利公布了一种气凝胶毡及其生产方法，这种方法首先是将气凝胶颗粒、纤维和粘结剂混合制成浆液,然后把浆液絮凝形成絮凝物,最后絮凝物脱水形成气凝胶毡，这一方法虽然实现了气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三维方向的均匀混合，但存在：气凝胶颗粒的加入量有限，工艺过程较复杂，目前还没有达到批量生产等问题。

技术实现要素：

本发明克服了上述存在的缺陷，目的是通过将干的气凝胶颗粒及纤维与粘结剂充分均匀地混合,形成一种气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三元素混合料,该混合料中气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三种元素均匀分布,该混合料在压力空气的作用下被喷射到一个需要保温隔热部位的平面上,干燥后形成气凝胶毡的隔热层，或在工厂车间里通过生产该混合料,将该混合料用于生产气凝胶毡和气凝胶板制品，提供一种喷射气凝胶、纤维与粘结剂混合料的系统装置及方法。

本发明喷射气凝胶、纤维与粘结剂混合料的系统装置及方法内容简述：

本发明喷射气凝胶、纤维与粘结剂混合料的系统装置，采用喷射气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三元素混合料的系统装置和喷射纤维与粘结剂两元素混合料的系统装置两种结构方式：

喷射气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三元素混合料的系统装置，是由：气凝胶颗粒供给装置、纤维供给装置、风机装置、粘结剂供给装置、气泵装置、混合装置和喷射装置组成，气凝胶颗粒供给装置、纤维料供给装置及风机装置分别与软管连接，并通过软管的另一端与混合装置连接；粘结剂供给装置与粘结剂输入管的一端连接，通过粘结剂输入管的另一端与混合装置连接；气泵装置与压缩空气输入管的一端连接，通过压缩空气输入管的另一端与混合装置连接；在混合装置内设有混合室、气凝胶颗粒及纤维输入管和泡沫粘结剂输入管，气凝胶颗粒及纤维输入管的一端是气凝胶颗粒及纤维输入管进口，另一端是气凝胶颗粒及纤维输入管出口，气凝胶颗粒及纤维输入管出口与混合室相通，气凝胶颗粒及纤维输入管进口与软管连接；泡沫粘结剂输入管出口与混合室相连通，泡沫粘结剂输入管在其出口处是展开向气凝胶颗粒及纤维输入管的周围设置，并环绕在气凝胶颗粒及纤维输入管上，混合室为圆锥形结构，是在混合室处泡沫粘结剂输入管朝向气凝胶颗粒及纤维输入管呈圆锥形状；在泡沫粘结剂输入管内设有增泡器件，混合室出口与混合软管的一端连接，混合软管的另一端与设置在喷射装置中的粗喷射软管的一端连接，粗喷射软管的另一端与细喷射软管连接，细喷射软管的端部是喷射端口，细喷射软管的内径小于粗喷射软管的内径，粗喷射软管的内径小于混合软管的内径。

本发明喷射气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三元素混合料的方法，采用下述步骤：

（1）、粘结剂供给装置将含有发泡剂的粘结剂通过粘结剂输入管输入泡沫粘结剂输入管中，气泵装置将压缩空气通过压缩空气输入管输入泡沫粘结剂输入管中，在泡沫粘结剂输入管内部压缩空气与含有发泡剂的粘结剂混合后通过增泡器件产生含有泡沫的粘结剂，含有泡沫的粘结剂通过泡沫粘结剂输入管出口进入混合室内，经混合室出口进入混合软管；

（2）、在气凝胶颗粒供给装置将气凝胶颗粒输入软管的同时，纤维供给装置将纤维输入软管，风机装置产生的压缩空气输入到软管中，通过压缩空气将软管内的气凝胶颗粒和纤维充分的分散混合，再经过气凝胶颗粒及纤维输入管进入混合室和混合软管内，在混合室和混合软管中通过泡沫材料的分散作用气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三者之间实现充分均匀的混合；

（3）、气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三元素混合料在压缩空气的作用下从混合软管输入粗喷射软管后进入细喷射软管，然后从喷射端口喷出，在喷射装置中，气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三元素混合料再次进行混合，气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三元素混合料在压缩空气的作用下从喷射端口喷出，直接喷射到需要保温隔热的部位的表面上，干燥后形成等同气凝胶毡的隔热层，也可以在工厂生产车间将从喷射端口喷出的气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三元素混合料直接用于生产气凝胶毡和气凝胶板等气凝胶制品。

本发明所述的喷射纤维与粘结剂两元素混合料的系统装置，是由：纤维供给装置、风机装置、粘结剂供给装置、气泵装置、混合装置和喷射装置组成，粘结剂供给装置及气泵装置分别通过粘结剂输入管及压缩空气输入管与混合装置连接，风机装置及纤维供给装置通过软管与混合装置连接；在混合装置内设有混合室、气凝胶颗粒及纤维输入管和泡沫粘结剂输入管，气凝胶颗粒及纤维输入管的一端是气凝胶颗粒及纤维输入管进口，另一端是气凝胶颗粒及纤维输入管出口，气凝胶颗粒及纤维输入管出口与混合室相通，气凝胶颗粒及纤维输入管进口与软管连接，软管用于输入纤维；泡沫粘结剂输入管出口与混合室相连通，泡沫粘结剂输入管在其出口处是展开向气凝胶颗粒及纤维输入管的周围设置，并环绕在气凝胶颗粒及纤维输入管上，在混合室处泡沫粘结剂输入管朝向气凝胶颗粒及纤维输入管呈圆锥形状，在泡沫粘结剂输入管内设有增泡器件；混合室出口与混合软管的一端连接，混合软管的另一端与设置在喷射装置中的粗喷射软管的一端连接，粗喷射软管的另一端与细喷射软管连接，细喷射软管的端部是喷射端口，细喷射软管的内径小于粗喷射软管的内径，粗喷射软管的内径小于混合软管的内径。

本发明喷射纤维与粘结剂两元素混合料的方法，采用下述步骤：

（1）、粘结剂供给装置将含有发泡剂的粘结剂通过粘结剂输入管输入泡沫粘结剂输入管中，气泵装置将压缩空气通过压缩空气输入管输入泡沫粘结剂输入管中，在泡沫粘结剂输入管的内部压缩空气与含有发泡剂的粘结剂混合后通过增泡器件，产生含有泡沫的粘结剂，然后含有泡沫的粘结剂通过泡沫粘结剂输入管的出口，进入到混合室中，然后进入混合软管中；

（2）、纤维供给装置将纤维输入到软管中，风机装置产生的压缩空气输入到软管中，通过压缩空气将软管的纤维充分分散后经过气凝胶颗粒及纤维输入管进入混合室和混合软管内，在混合室和混合软管中，通过泡沫材料的分散作用纤维与粘结剂两者之间实现充分均匀的混合；泡沫粘结剂输入管的横截面成锥度减小，能够防止纤维与粘结剂两元素混合料返回到泡沫粘结剂输入管中；

（3）、纤维与粘结剂两元素的混合料在压缩空气的作用下从混合软管输入粗喷射软管后进入细喷射软管，最后从喷射端口喷出，在喷射装置中纤维与粘结剂两元素混合料经过再次混合，在压缩空气的作用下从喷射端口喷出，可直接喷射到需要保温隔热的部位的表面上，干燥后形成隔热层，也可以在工厂生产车间将从喷射端口喷出的纤维与粘结剂两元素的混合料直接用于生产其他纤维制品。

本发明所述的气凝胶颗粒是指粒径为2μm至5㎜的颗粒料，包括硅粉、氧化铝粉、陶粒、珍珠岩、漂珠及聚苯颗粒。

所述的纤维为：硅酸铝纤维、玻璃纤维、矿物纤维和植物纤维材料。

所述的粘结剂为：溶胶、硅酸盐、磷酸盐、高岭土或膨润土。

所述的发泡剂为：聚乙烯醇缩醛、乙基乙烯醇缩醛。

本发明喷射气凝胶、纤维与粘结剂混合料的系统装置及方法，具有设计合理、结构新颖、生产效率高的特点，其制品具有保温隔热功能。由于气凝胶、纤维与粘结剂的混合是在密闭的混合装置和混合管路里实现的，现场干净无粉尘。

附图说明

图1是喷射气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三元素混合料的系统装置结构示意图；

图2是喷射纤维与粘结剂两元素混合料的系统装置结构示意图；

图中：1是气凝胶颗粒供给装置、2是纤维供给装置、3是风机装置、4是粘结剂供给装置、5是气泵装置、6是混合装置、7是喷射装置、8是混合室、9是气凝胶颗粒及纤维输入管、10是泡沫粘结剂输入管、11是气凝胶颗粒及纤维输入管进口、12是气凝胶颗粒及纤维输入管出口、13是软管、14是粘结剂输入管、15是压缩空气输入管、16是泡沫粘结剂输入管出口、17是增泡器件、18是混合室出口、19是混合软管、20是粗喷射软管、21是细喷射软管、22是喷射端口。

具体实施方式：

本发明喷射气凝胶、纤维与粘结剂混合料的系统装置，采用喷射气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三元素混合料的系统装置和喷射纤维与粘结剂两元素混合料的系统装置两种结构方式实现，下面结合附图做具体说明。

实施例1

本发明涉及一种喷射气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三元素混合料的系统装置及方法，下面结合图1做具体说明。

见图1，本发明喷射气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三元素混合料的系统装置，是由：气凝胶颗粒供给装置1、纤维供给装置2、风机装置3、粘结剂供给装置4、气泵装置5、混合装置6和喷射装置7组成，气凝胶颗粒供给装置1、纤维料供给装置2及风机装置3分别与软管13连接，并通过软管13的另一端与混合装置6连接；粘结剂供给装置4与粘结剂输入管14的一端连接，通过粘结剂输入管14的另一端与混合装置6连接；气泵装置5与压缩空气输入管15的一端连接，通过压缩空气输入管15的另一端与混合装置6连接。

在混合装置6内设有混合室8、气凝胶颗粒及纤维输入管9和泡沫粘结剂输入管10，气凝胶颗粒及纤维输入管9的一端是气凝胶颗粒及纤维输入管进口11，另一端是气凝胶颗粒及纤维输入管出口12，气凝胶颗粒及纤维输入管出口12与混合室8相通，气凝胶颗粒及纤维输入管进口11与软管13连接，软管13用于输入气凝胶颗粒和纤维。

泡沫粘结剂输入管出口16与混合室8相连通，泡沫粘结剂输入管10在其出口16处是展开向气凝胶颗粒及纤维输入管9的周围设置，并环绕在气凝胶颗粒及纤维输入管9上，混合室8为圆锥形结构，是在混合室8处泡沫粘结剂输入管10朝向气凝胶颗粒及纤维输入管9呈圆锥形状。在泡沫粘结剂输入管10内设有增泡器件17，有助于发泡剂产生泡沫，混合室出口18与混合软管19的一端连接，混合软管19的另一端与设置在喷射装置7中的粗喷射软管20的一端连接，粗喷射软管20的另一端与细喷射软管21连接，细喷射软管21的端部是喷射端口22。

为了能将从混合室8及混合软管19输出的气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三元素的混合料有效的喷射到需要保温隔热的表面上，喷射装置7通过减小流动横截面面积来提高混合料的速度，既细喷射软管21的内径小于粗喷射软管20的内径，粗喷射软管20的内径小于混合软管19的内径。粗喷射软管20、细喷射软管21的内径和长度都随喷射速度的要求和气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三元素混合料混合程度的要求而变化。

本发明喷射气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三元素混合料的方法：

（1）、粘结剂供给装置4将含有发泡剂的粘结剂通过粘结剂输入管14输入泡沫粘结剂输入管10中，气泵装置5将压缩空气通过压缩空气输入管15输入泡沫粘结剂输入管10中，在泡沫粘结剂输入管10内部压缩空气与含有发泡剂的粘结剂混合后通过增泡器件17产生含有泡沫的粘结剂，含有泡沫的粘结剂通过泡沫粘结剂输入管出口16进入混合室8内，经混合室出口18进入混合软管19；

（2）、在气凝胶颗粒供给装置1将气凝胶颗粒输入软管13的同时，纤维供给装置2将纤维输入软管13，风机装置3产生的压缩空气输入到软管13中，通过压缩空气将软管13内的气凝胶颗粒和纤维充分的分散混合，再经过气凝胶颗粒及纤维输入管9进入混合室8和混合软管19内，在混合室8和混合软管19中通过泡沫材料的分散作用气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三者之间实现充分均匀的混合。泡沫粘结剂输入管10的横截面成锥度减小，这种设计能够防止气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三元素混合料返回到泡沫粘结剂输入管10中；

（3）、气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三元素混合料在压缩空气的作用下从混合软管19输入粗喷射软管20后进入细喷射软管21，然后从喷射端口22喷出，在喷射装置7中，气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三元素混合料再次进行混合，气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三元素混合料在压缩空气的作用下从喷射端口22喷出，可直接喷射到需要保温隔热的部位的表面上，干燥后形成等同气凝胶毡的隔热层，也可以在工厂生产车间将从喷射端口22喷出的气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三元素混合料直接用于生产气凝胶毡和气凝胶板等气凝胶制品。所生产的气凝胶制品中气凝胶颗粒起保温隔热作用，纤维主要起骨架作用，粘结剂起到增加强度的作用。

本发明所述的气凝胶颗粒是指粒径为2μm至5㎜的颗粒料，包括硅粉、氧化铝粉、陶粒、珍珠岩、漂珠及聚苯颗粒。

本发明所述的纤维为：硅酸铝纤维、玻璃纤维、矿物纤维和植物纤维材料。

本发明所述的粘结剂为：溶胶、硅酸盐、磷酸盐、高岭土或膨润土。

本发明所述的发泡剂为：聚乙烯醇缩醛、乙基乙烯醇缩醛发泡剂。

本发明由于气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三元素混合料中各元素均匀分布，其制品能达到非常好的保温隔热功能。由于气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三元素的混合是在密闭的混合装置和混合管路里实现的，现场干净无粉尘。本发明采用呈圆锥形结构的混合装置能有效防止气凝胶颗粒、纤维与粘结剂三元素混合料返回到泡沫粘结剂输入管中。

实施例2

见图2，本发明喷射纤维与粘结剂两元素混合料的系统装置，是由：纤维供给装置2、风机装置3、粘结剂供给装置4、气泵装置5、混合装置6和喷射装置7组成，粘结剂供给装置4及气泵装置5分别通过粘结剂输入管14及压缩空气输入管15与混合装置6连接，风机装置3及纤维供给装置2通过软管13与混合装置6连接；在混合装置6内设有混合室8、气凝胶颗粒及纤维输入管9和泡沫粘结剂输入管10，气凝胶颗粒及纤维输入管9的一端是气凝胶颗粒及纤维输入管进口11，另一端是气凝胶颗粒及纤维输入管出口12，气凝胶颗粒及纤维输入管出口12与混合室8相通，气凝胶颗粒及纤维输入管进口11与软管13连接，软管13用于输入纤维。泡沫粘结剂输入管出口16与混合室8相连通，泡沫粘结剂输入管10在其出口16处是展开向气凝胶颗粒及纤维输入管9的周围设置，并环绕在气凝胶颗粒及纤维输入管9上，混合室8为圆锥形结构，是在混合室8处泡沫粘结剂输入管10朝向气凝胶颗粒及纤维输入管9呈圆锥形状。在泡沫粘结剂输入管10内设有增泡器件17，有助于发泡剂产生泡沫，混合室出口18与混合软管19的一端连接，混合软管19的另一端与设置在喷射装置7中的粗喷射软管20的一端连接，粗喷射软管20的另一端与细喷射软管21连接，细喷射软管21的端部是喷射端口22。

为了能将从混合室8及混合软管19输出的纤维与粘结剂两元素混合料有效的喷射到需要保温隔热的表面上，喷射装置7通过减小流动横截面面积来提高混合料的速度，既细喷射软管21的内径小于粗喷射软管20的内径，粗喷射软管20的内径小于混合软管19的内径。粗喷射软管20、细喷射软管21的内径和长度都随喷射速度的要求和纤维与粘结剂两元素混合料混合程度的要求而变化。

本发明喷射纤维与粘结剂两元素混合料的方法：

（1）、粘结剂供给装置4将含有发泡剂的粘结剂通过粘结剂输入管14输入泡沫粘结剂输入管10中，气泵装置5将压缩空气通过压缩空气输入管15输入泡沫粘结剂输入管10中，在泡沫粘结剂输入管10的内部压缩空气与含有发泡剂的粘结剂混合后通过增泡器件17，产生含有泡沫的粘结剂，然后含有泡沫的粘结剂通过泡沫粘结剂输入管10的出口16，进入到混合室8中，然后进入混合软管19中；

（2）、纤维供给装置2将纤维输入到软管13中，风机装置3产生的压缩空气输入到软管13中，通过压缩空气将软管13的纤维充分分散后经过气凝胶颗粒及纤维输入管9进入混合室8和混合软管19内，在混合室8和混合软管19中，通过泡沫材料的分散作用纤维与粘结剂两者之间实现充分均匀的混合。泡沫粘结剂输入管10的横截面成锥度减小，能够防止纤维与粘结剂两元素混合料返回到泡沫粘结剂输入管10中；

（3）、纤维与粘结剂两元素的混合料在压缩空气的作用下从混合软管19输入粗喷射软管20后进入细喷射软管21，最后从喷射端口22喷出，在喷射装置7中纤维与粘结剂两元素混合料经过再次混合，在压缩空气的作用下从喷射端口22喷出，可直接喷射到需要保温隔热的部位的表面上，干燥后形成隔热层，也可以在工厂生产车间将从喷射端口22喷出的纤维与粘结剂两元素的混合料直接用于生产其他纤维制品。纤维具有保温隔热作用，粘结剂起到增加强度的作用。

本发明所述的气凝胶颗粒是指粒径为2μm至5㎜的颗粒料，包括硅粉、氧化铝粉、陶粒、珍珠岩、漂珠及聚苯颗粒。

本发明所述的纤维为：硅酸铝纤维、玻璃纤维、矿物纤维和植物纤维材料。

本发明所述的粘结剂为：溶胶、硅酸盐、磷酸盐、高岭土或膨润土。

本发明所述的发泡剂为：聚乙烯醇缩醛、乙基乙烯醇缩醛。

本发明喷射纤维与粘结剂两元素的混合料的方法及系统装置，由于纤维与粘结剂两元素混合料中各元素均匀分布，其制品能达到非常好的强度要求。由于纤维与粘结剂两元素的混合是在密闭的混合装置和混合管路里实现的，现场干净无粉尘。本发明采用呈圆锥形结构的混合装置能有效防止纤维与粘结剂两元素的混合料返回到泡沫粘结剂输入管中。