CN104058777A - 一种炭纤维硬质保温毡的半连续化生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于保温材料生产方法技术领域，具体涉及一种炭纤维硬质保温毡的半连续化生产方法。本发明主要解决了现有的硬质碳纤维保温材料存在生产工艺难控制、粘结剂涂刷分布不均匀、强度低和生产效率低的技术问题。本发明采用的技术方案为：一种炭纤维硬质保温毡的半连续化生产方法，其经过表层浸渍毡的制备、撒粉热熔毡的制备、堆叠、热压成型、固化、低温炭化、表面处理、高温炭化和石墨化步骤制成。本发明具有生产工艺易控制、保温毡粘结效果好、产品强度高和生产效率高的优点。
Description
技术领域
本发明属于保温材料生产方法技术领域，具体涉及一种炭纤维硬质保温毡的半连续化生产方法。
背景技术
随着工业的发展，国内的单晶硅炉、多晶硅铸锭炉、高温真空炉等高温冶炼炉与日增多，这些高温炉在工作时温度能达到2000℃以上。传统的高温炉大多采用碳纤维软毡进行保温，但是碳纤维软毡存在安装拆卸不方便和使用过程中产生较多碳粉尘污染环境的缺点。
公告号为CN101948327B的专利介绍了一种高温炉用可加工硬化保温毡的制备方法，该专利的操作工艺是将液体的树脂粘结剂涂刷在软毡上，然后将炭毡压制粘结制得硬化保温毡，制得的硬化保温毡具有良好的机械性能、良好的高温尺寸稳定性和优异的可加工性能，但是存在涂刷树脂粘结剂工艺难控制、树脂粘结剂涂刷分布不均匀和生产效率低的缺点。
公开号为CN103009698A的专利申请介绍了一种硬质合金真空炉用碳纤维复合材料制备方法，该专利将粘结剂配置成胶状，通过自动喷胶设备喷涂胶水，然后采用模压设备制成硬质保温材料。喷胶相对于涂胶来说自动化程度提高，生产效率也增加，但是自动喷胶装置在使用过程中喷头的出气孔容易被堵死，导致喷出来的胶水都往一边喷洒，造成粘结剂分布不均匀，从而使制得的硬质保温材料强度低。
发明内容
本发明的目的是解决现有的硬质碳纤维保温材料存在生产工艺难控制、粘结剂涂刷分布不均匀、强度低和生产效率低的技术问题，提供一种炭纤维硬质保温毡的半连续化生产方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种炭纤维硬质保温毡的半连续化生产方法，其包括以下步骤：
1)表层浸渍毡的制备：
a、裁边：将炭纤维毡放卷并裁去边缘；
b、浸渍：把裁边后的炭纤维毡连续通过设有热固性树脂浸渍液的浸渍槽进行浸渍处理，再通过压辊去除表面多余的热固性树脂浸渍液；
c、撒粉：通过撒粉设备对浸渍后的炭纤维毡的上表面撒热固性树脂粉末，热固性树脂粉末的用量50-500g/m2；
d、干燥：在40-100℃的温度下，将撒粉后的炭纤维毡干燥1-20h，使炭纤维毡上的热固性树脂浸渍液的溶剂含量小于20％；
e、冷却、裁切：将干燥后的炭纤维毡冷却至常温并裁去边缘；
2)撒粉热熔毡的制备：
a、裁边：将炭纤维毡放卷并裁去边缘；
b、浸渍：把裁边后的炭纤维毡连续通过设有热固性树脂浸渍液的浸渍槽进行浸渍处理，再通过压辊去除表面多余的热固性树脂浸渍液；
c、撒粉：通过撒粉设备对浸渍后的炭纤维毡的上表面撒热固性树脂粉末，热固性树脂粉末的用量为50-500g/m2；
d、干燥热熔：在60-120℃的温度下，将撒粉后的炭纤维毡干燥1-20h，使炭纤维毡上表面的热固性树脂粉末热熔，且使炭纤维毡上的热固性树脂浸渍液的溶剂含量小于20％；
e、冷却、裁切：将干燥热熔后的炭纤维毡冷却至常温并裁去边缘；
3)堆叠：将1-49张的撒粉热熔毡堆叠，并在最上面一张撒粉热熔毡的上表面上堆叠1张表层浸渍毡，且使其撒热固性树脂粉末的一面朝上；
4)热压成型：将步骤3)制得的堆叠毡在130-180℃的温度下，以1KPa-500KPa的压力进行热压3-30min；
5)固化：将热压成型后的堆叠毡在150-300℃的温度和0.2KPa-100KPa的压力下进行热处理2-15h；
6)低温炭化：在真空或惰性气体环境中，将固化后的堆叠毡在450-700℃的温度下进行热处理0.5-3h；
7)表面处理：将炭化后的堆叠毡裁成所需尺寸，并将边缘打磨，且在其上表面和下表面粘贴柔性石墨纸、炭布或涂刷一层石墨粉与粘结剂的混合物；
8)高温炭化：在真空或惰性气体环境中，将表面处理后的堆叠毡在850-1500℃的温度下进行热处理0.5-3h；
9)石墨化：在惰性气体环境中，将炭化后的堆叠毡在1800-2500℃的温度下进行热处理0.5-3h即得炭纤维硬质保温毡。
所述炭纤维毡为沥青基炭纤维毡、聚丙烯腈炭纤维毡、粘胶基炭纤维毡或聚酰亚胺基炭纤维毡中的任意一种。
所述热固性树脂浸渍液为浓度为5％～50％的醇溶性或水溶性的酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂或乙烯基树脂中的任意一种稀释液。
所述热固性树脂粉末为粒度小于200目的酚醛树脂粉末、环氧树脂粉末、呋喃树脂粉末或乙烯基树脂粉末中的一种或几种混合物。
本发明采用以上技术方案，采用自动化设备浸渍、撒粘结剂粉末的形式制备硬质保温毡的，解决了现有的硬质碳纤维保温材料存在生产工艺难控制、粘结剂涂刷分布不均匀、强度低和生产效率低的技术问题。因此，与背景技术相比，本发明具有生产工艺易控制、保温毡粘结效果好、产品强度高和生产效率高的优点。
具体实施方式
实施例1
本实施例中的一种炭纤维硬质保温毡的半连续化生产方法，其包括以下步骤：
1)表层浸渍毡的制备：
a、裁边：将沥青基炭纤维毡放卷并裁去边缘；
b、浸渍：把裁边后的沥青基炭纤维毡连续通过设有浓度为5％的醇溶性酚醛树脂稀释液的浸渍槽进行浸渍处理，再通过压辊去除表面多余的醇溶性酚醛树脂浸渍液；
c、撒粉：通过撒粉设备对浸渍后的沥青基炭纤维毡的上表面撒粒度小于200目的酚醛树脂粉末，酚醛树脂粉末的用量为50g/m2；
d、干燥：在40℃的温度下，将撒粉后的沥青基炭纤维毡干燥20h，使沥青基炭纤维毡上的醇溶性酚醛树脂浸渍液的溶剂含量小于20％；
e、冷却、裁切：将干燥后的沥青基炭纤维毡冷却至常温并裁去边缘；
2)撒粉热熔毡的制备：
a、裁边：将沥青基炭纤维毡放卷并裁去边缘；
b、浸渍：把裁边后的沥青基炭纤维毡连续通过设有浓度为5％的醇溶性酚醛树脂稀释液的浸渍槽进行浸渍处理，再通过压辊去除表面多余的醇溶性酚醛树脂浸渍液；
c、撒粉：通过撒粉设备对浸渍后的沥青基炭纤维毡的上表面撒粒度小于200目的酚醛树脂粉末，酚醛树脂粉末的用量为50g/m2；
d、干燥热熔：在60℃的温度下，将撒粉后的沥青基炭纤维毡干燥20h，使沥青基炭纤维毡上表面的酚醛树脂粉末热熔，且使沥青基炭纤维毡上的醇溶性酚醛树脂浸渍液的溶剂含量小于20％；
e、冷却、裁切：将干燥热熔后的沥青基炭纤维毡冷却至常温并裁去边缘；
3)堆叠：将1张的撒粉热熔毡堆叠，并在最上面一张撒粉热熔毡的上表面上堆叠1张表层浸渍毡，且使其撒酚醛树脂粉末的一面朝上；
4)热压成型：将步骤3)制得的堆叠毡在130℃的温度下，以1KPa的压力进行热压3min；
5)固化：将热压成型后的堆叠毡在150℃的温度和0.2KPa的压力下进行热处理15h；
6)低温炭化：在真空或惰性气体环境中，将固化后的堆叠毡在450℃的温度下进行热处理3h；
7)表面处理：将炭化后的堆叠毡裁成所需尺寸，并将边缘打磨，且在其上表面和下表面粘贴柔性石墨纸；
8)高温炭化：在真空或惰性气体环境中，将表面处理后的堆叠毡在850℃的温度下进行热处理3h；
9)石墨化：在惰性气体环境中，将炭化后的堆叠毡在1800℃的温度下进行热处理3h即得炭纤维硬质保温毡。
实施例2
本实施例中的一种炭纤维硬质保温毡的半连续化生产方法，其包括以下步骤：
1)表层浸渍毡的制备：
a、裁边：将聚丙烯腈炭纤维毡放卷并裁去边缘；
b、浸渍：把裁边后的聚丙烯腈炭纤维毡连续通过设有浓度为50％的醇溶性的环氧树脂稀释液的浸渍槽进行浸渍处理，再通过压辊去除表面多余的醇溶性环氧树脂浸渍液；
c、撒粉：通过撒粉设备对浸渍后的炭纤维毡的上表面撒粒度小于200目的环氧树脂粉末，环氧树脂粉末的用量为500g/m2；
d、干燥：在100℃的温度下，将撒粉后的聚丙烯腈炭纤维毡干燥1h，使聚丙烯腈炭纤维毡上的醇溶性环氧树脂浸渍液的溶剂含量小于20％；
e、冷却、裁切：将干燥后的聚丙烯腈炭纤维毡冷却至常温并裁去边缘；
2)撒粉热熔毡的制备：
a、裁边：将聚丙烯腈炭纤维毡放卷并裁去边缘；
b、浸渍：把裁边后的聚丙烯腈炭纤维毡连续通过设有浓度为50％的醇溶性的环氧树脂稀释液的浸渍槽进行浸渍处理，再通过压辊去除表面多余的醇溶性环氧树脂浸渍液；
c、撒粉：通过撒粉设备对浸渍后的聚丙烯腈炭纤维毡的上表面撒粒度小于200目的环氧树脂粉末，环氧树脂粉末的用量为500g/m2；
d、干燥热熔：在120℃的温度下，将撒粉后的聚丙烯腈炭纤维毡干燥1h，使聚丙烯腈炭纤维毡上表面的环氧树脂粉末热熔，且使聚丙烯腈炭纤维毡上的醇溶性环氧树脂浸渍液的溶剂含量小于20％；
e、冷却、裁切：将干燥热熔后的聚丙烯腈炭纤维毡冷却至常温并裁去边缘；
3)堆叠：将49张的撒粉热熔毡堆叠，并在最上面一张撒粉热熔毡的上表面上堆叠1张表层浸渍毡，且使其撒环氧树脂粉末的一面朝上；
4)热压成型：将步骤3)制得的堆叠毡在180℃的温度下，以500KPa的压力进行热压30min；
5)固化：将热压成型后的堆叠毡在300℃的温度和100KPa的压力下进行热处理2h；
6)低温炭化：在真空或惰性气体环境中，将固化后的堆叠毡在700℃的温度下进行热处理0.5h；
7)表面处理：将炭化后的堆叠毡裁成所需尺寸，并将边缘打磨，且在其上表面和下表面粘贴炭布；
8)高温炭化：在真空或惰性气体环境中，将表面处理后的堆叠毡在1500℃的温度下进行热处理0.5h；
9)石墨化：在惰性气体环境中，将炭化后的堆叠毡在2500℃的温度下进行热处理0.5h即得炭纤维硬质保温毡。
实施例3
本实施例中的一种炭纤维硬质保温毡的半连续化生产方法，其包括以下步骤：
1)表层浸渍毡的制备：
a、裁边：将粘胶基炭纤维毡放卷并裁去边缘；
b、浸渍：把裁边后的粘胶基炭纤维毡连续通过设有浓度为25％的醇溶性呋喃树脂稀释液的浸渍槽进行浸渍处理，再通过压辊去除表面多余的醇溶性呋喃树脂浸渍液；
c、撒粉：通过撒粉设备对浸渍后的粘胶基炭纤维毡的上表面撒粒度小于200目的呋喃树脂粉末，呋喃树脂粉末的用量为250g/m2；
d、干燥：在60℃的温度下，将撒粉后的粘胶基炭纤维毡干燥10h，使粘胶基炭纤维毡上的醇溶性呋喃树脂浸渍液的溶剂含量小于20％；
e、冷却、裁切：将干燥后的粘胶基炭纤维毡冷却至常温并裁去边缘；
2)撒粉热熔毡的制备：
a、裁边：将粘胶基炭纤维毡放卷并裁去边缘；
b、浸渍：把裁边后的粘胶基炭纤维毡连续通过设有浓度为25％的醇溶性呋喃树脂稀释液的浸渍槽进行浸渍处理，再通过压辊去除表面多余的醇溶性呋喃树脂浸渍液；
c、撒粉：通过撒粉设备对浸渍后的粘胶基炭纤维毡的上表面撒粒度小于200目的呋喃树脂粉末，呋喃树脂粉末的用量为250g/m2；
d、干燥热熔：在100℃的温度下，将撒粉后的粘胶基炭纤维毡干燥10h，使粘胶基炭纤维毡上表面的呋喃树脂粉末热熔，且使粘胶基炭纤维毡上的醇溶性呋喃树脂浸渍液的溶剂含量小于20％；
e、冷却、裁切：将干燥热熔后的粘胶基炭纤维毡冷却至常温并裁去边缘；
3)堆叠：将20张的撒粉热熔毡堆叠，并在最上面一张撒粉热熔毡的上表面上堆叠1张表层浸渍毡，且使其撒呋喃树脂粉末的一面朝上；
4)热压成型：将步骤3)制得的堆叠毡在150℃的温度下，以250KPa的压力进行热压20min；
5)固化：将热压成型后的堆叠毡在220℃的温度和50KPa的压力下进行热处理9h；
6)低温炭化：在真空或惰性气体环境中，将固化后的堆叠毡在600℃的温度下进行热处理2h；
7)表面处理：将炭化后的堆叠毡裁成所需尺寸，并将边缘打磨，且在其上表面和下表面涂刷一层石墨粉与粘结剂的混合物；
8)高温炭化：在真空或惰性气体环境中，将表面处理后的堆叠毡在1100℃的温度下进行热处理1.5h；
9)石墨化：在惰性气体环境中，将炭化后的堆叠毡在2100℃的温度下进行热处理1.5h即得炭纤维硬质保温毡。
上述实施例1中的沥青基炭纤维毡还可以用聚丙烯腈炭纤维毡、粘胶基炭纤维毡或聚酰亚胺基炭纤维毡代替。
上述实施例2中的聚丙烯腈炭纤维毡还可以用沥青基炭纤维毡、粘胶基炭纤维毡或聚酰亚胺基炭纤维毡代替。
上述实施例3中的粘胶基炭纤维毡还可以用沥青基炭纤维毡、聚丙烯腈炭纤维毡或聚酰亚胺基炭纤维毡代替。
上述实施例1中的浓度为5％的醇溶性酚醛树脂稀释液还可以用浓度为5％～50％的醇溶性或水溶性的酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂或乙烯基树脂中的任意一种稀释液代替。
上述实施例2中的浓度为50％的醇溶性的环氧树脂稀释液还可以用浓度为5％～50％的醇溶性或水溶性的酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂或乙烯基树脂中的任意一种稀释液代替。
上述实施例3中的浓度为25％的醇溶性呋喃树脂稀释液还可以用浓度为5％～50％的醇溶性或水溶性的酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂或乙烯基树脂中的任意一种稀释液代替。
上述实施例1中粒度小于200目的酚醛树脂粉末还可以用粒度小于200目的环氧树脂粉末、呋喃树脂粉末或乙烯基树脂粉末代替。
上述实施例2中粒度小于200目的环氧树脂粉末还可以用粒度小于200目的酚醛树脂粉末、呋喃树脂粉末或乙烯基树脂粉末代替。
上述实施例3中粒度小于200目的呋喃树脂粉末还可以用粒度小于200目的酚醛树脂粉末、环氧树脂粉末或乙烯基树脂粉末代替。
Claims (4)
1.一种炭纤维硬质保温毡的半连续化生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)表层浸渍毡的制备：
a、裁边：将炭纤维毡放卷并裁去边缘；
b、浸渍：把裁边后的炭纤维毡连续通过设有热固性树脂浸渍液的浸渍槽进行浸渍处理，再通过压辊去除表面多余的热固性树脂浸渍液；
c、撒粉：通过撒粉设备对浸渍后的炭纤维毡的上表面撒热固性树脂粉末，热固性树脂粉末的用量为50-500g/m2；
d、干燥：在40-100℃的温度下，将撒粉后的炭纤维毡干燥1-20h，使炭纤维毡上的热固性树脂浸渍液的溶剂含量小于20％；
e、冷却、裁切：将干燥后的炭纤维毡冷却至常温并裁去边缘；
2)撒粉热熔毡的制备：
a、裁边：将炭纤维毡放卷并裁去边缘；
b、浸渍：把裁边后的炭纤维毡连续通过设有热固性树脂浸渍液的浸渍槽进行浸渍处理，再通过压辊去除表面多余的热固性树脂浸渍液；
c、撒粉：通过撒粉设备对浸渍后的炭纤维毡的上表面撒热固性树脂粉末，热固性树脂粉末的用量50-500g/m2；
d、干燥热熔：在60-120℃的温度下，将撒粉后的炭纤维毡干燥1-20h，使炭纤维毡上表面的热固性树脂粉末热熔，且使炭纤维毡上的热固性树脂浸渍液的溶剂含量小于20％；
e、冷却、裁切：将干燥热熔后的炭纤维毡冷却至常温并裁去边缘；
3)堆叠：将1-49张的撒粉热熔毡堆叠，并在最上面一张撒粉热熔毡的上表面堆叠1张表层浸渍毡，且使其撒热固性树脂粉末的一面朝上；
4)热压成型：将步骤3)制得的堆叠毡在130-180℃的温度下，以1KPa-500KPa的压力进行热压3-30min；
5)固化：将热压成型后的堆叠毡在150-300℃的温度和0.2KPa-100KPa的压力下进行热处理2-15h；
6)低温炭化：在真空或惰性气体环境中，将固化后的堆叠毡在450-700℃的温度下进行热处理0.5-3h；
7)表面处理：将炭化后的堆叠毡裁成所需尺寸，并将边缘打磨，且在其上表面和下表面粘贴柔性石墨纸、炭布或涂刷一层石墨粉与粘结剂的混合物；
8)高温炭化：在真空或惰性气体环境中，将表面处理后的堆叠毡在850-1500℃的温度下进行热处理0.5-3h；
9)石墨化：在惰性气体环境中，将炭化后的堆叠毡在1800-2500℃的温度下进行热处理0.5-3h即得炭纤维硬质保温毡。
2.根据权利要求1所述的一种炭纤维硬质保温毡的半连续化生产方法，其特征在于：所述炭纤维毡为沥青基炭纤维毡、聚丙烯腈炭纤维毡、粘胶基炭纤维毡或聚酰亚胺基炭纤维毡中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种炭纤维硬质保温毡的半连续化生产方法，其特征在于：所述热固性树脂浸渍液为浓度为5％～50％的醇溶性或水溶性的酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂或乙烯基树脂中的任意一种稀释液。
4.根据权利要求1所述的一种炭纤维硬质保温毡的半连续化生产方法，其特征在于：所述热固性树脂粉末为粒度小于200目的酚醛树脂粉末、环氧树脂粉末、呋喃树脂粉末或乙烯基树脂粉末中的一种或几种混合物。
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Denomination of invention: Semi-continuous production method for carbon fiber hard insulation quilt Effective date of registration: 20161227 Granted publication date: 20150909 Pledgee: Shi Qiang Pledgor: Sichuan Chuangyue Carbon Material Co., Ltd. Registration number: 2016510000078 |
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