CN107553685B - 一种制备多功能硅酸钙绝热制品的工艺方法 - Google Patents
一种制备多功能硅酸钙绝热制品的工艺方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种制备多功能硅酸钙绝热制品的工艺方法，包括如下步骤：1)硅质原料及钙质原料的预处理、2)混合搅拌、3)静态热水合成、4)压滤成型和5)雕刻定制产品。本发明的工艺方法步骤简单，制备出的硅酸钙绝热制品强度高，抗折和抗压能力强，耐高温，适用于各种精密零配件的加工生产，制备的硅酸钙绝热制品保温隔热效果好，导热系数低、减少热量的损失，该工艺不仅减少了生产成本，提高了经济效益，而且节约了能源，实现资源的循环利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备多功能硅酸钙绝热制品的工艺方法。
背景技术
废弃的加气混凝土数量庞大，并占用大量土地，加气混凝土行业的健康发展受到了极大的限制。同时，硅酸钙绝热材料因其密度小，强度高，易加工，保温效果好，可回收利用等特点，在讲究节能减排的同时，其可持续发展也受到越来越多的重视。
现有技术中的硅酸钙绝热制品强度不高，而且抗折和抗压能力较差，不能适用于一些高精密和强度的零配件中。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种制备多功能硅酸钙绝热制品的工艺方法的技术方案，该工艺方法步骤简单，制备出的硅酸钙绝热制品强度高，抗折和抗压能力强，耐高温，适用于各种精密零配件的加工生产。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种制备多功能硅酸钙绝热制品的工艺方法，其特征在于包括以下步骤：
1)硅质原料及钙质原料的预处理
a、首先使用振动磨将硅质原料磨成粉末并进行机械活化处理，再过150～300目筛；
b、然后用温度为80～90℃的水对钙质原料进行消化处理；
2)混合搅拌
按计算好的质量称量硅质原料、钙质原料和水，将各原料混合搅拌均匀，再加入纤维和粘接剂继续搅拌15～20min；
3)静态水热合成
将搅拌好的原料放置在常温常压下2～3h，使其中的钙质原料及硅质原料有一定的预反应，再将混合原料装入高压反应釜内进行水热合成反应，反应过程中停止搅拌；
4)压滤成型
调整反应釜的升温速率为1.5～2℃/min，当温度达到200～250℃时保温8～10h，反应的料浆成型后，在100～120℃条件下干燥，即得硅酸钙样品；
5)雕刻定制产品
通过雕刻机构对硅酸钙样品进行雕刻加工，控制雕刻机构各个运动部件的移动速度，直至形成硅酸钙绝热制品。
进一步，步骤1)中的硅质原料为硅藻土、废弃加气混凝土、锆渣和熔炼石英粉中的一种。
进一步，步骤1)中的钙质原料为氧化钙。
进一步，步骤2)中的纤维为纸纤维，纸纤维为泥粉。
进一步，步骤2)中的粘接剂为聚醋酸乙烯乳胶。
进一步，步骤5)中的雕刻机构包括移动机构、钻孔机构和夹持机构，移动机构和夹持机构分别通过第一底板和第二底板连接在两个支撑杆之间，两个支撑杆相互平行，钻孔机构通过定位板连接在移动机构的上方，夹持机构位于钻孔机构相对的一侧，通过移动机构可以带动钻孔机构来回移动，实现对硅酸钙绝热制品的雕刻加工，夹持机构提高了对硅酸钙制品的夹紧程度，防止在雕刻加工时发生晃动而影响最终的加工质量，同时可以起到保护硅酸钙制品的作用，降低次品率。
进一步，移动机构包括两个相互平行设置的平衡块和一个液压缸，液压缸位于两个平衡块之间，且沿水平方向设置，平衡块的顶面上均设置有导轨，导轨上均滑动连接有滑块，两个滑块之间设置有水平板，水平板的底面中心处通过活塞杆连接液压缸，定位板通过限位块连接水平板，通过液压缸带动活塞杆移动，进而可以带动水平板沿着水平方向来回移动，滑块和导轨提高了水平板在移动时的稳定性和可靠性。
进一步，钻孔机构包括伺服电机、枪管和钻头，钻头转动连接在枪管的前端，枪管的后端固定连接在伺服电机上，伺服电机通过第一夹紧板和第二夹紧板固定连接在定位板的顶面上，通过伺服电机带动钻头旋转，实现对硅酸钙制品的加工，第一夹紧板和第二夹紧板提高了伺服电机与定位板之间连接的稳定性，减小因伺服电机产生的振动对硅酸钙制品的加工造成影响。
进一步，夹持机构包括夹具和支撑板，夹具位于支撑板的侧面上，支撑板固定连接在第二底板的顶面上，夹具可以对硅酸钙制品进行夹紧，防止在雕刻加工时发生移动。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
1、该工艺方法步骤简单，制备出的硅酸钙绝热制品强度高，抗折和抗压能力强，耐高温，适用于各种精密零配件的加工生产；
2、该工艺方法制备的硅酸钙绝热制品保温隔热效果好，导热系数低、减少热量的损失；
3、该工艺不仅减少了生产成本，提高了经济效益，而且节约了能源，实现资源的循环利用。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明一种制备多功能硅酸钙绝热制品的工艺方法中雕刻机构的结构示意图；
图中：1-支撑杆；2-第一底板；3-第二底板；4-液压缸；5-平衡块；6-水平板；7-导轨；8-滑块；9-定位板；10-第一夹紧板；11-第二夹紧板；12-伺服电机；13-限位块；14-钻头；15-枪管；16-支撑板；17-夹具。
具体实施方式
本发明一种制备多功能硅酸钙绝热制品的工艺方法，包括以下步骤：
1)硅质原料及钙质原料的预处理
a、首先使用振动磨将硅质原料磨成粉末并进行机械活化处理，再过150～300目筛，硅质原料为硅藻土、废弃加气混凝土、锆渣和熔炼石英粉中的一种；
b、然后用温度为80～90℃的水对钙质原料进行消化处理，钙质原料为氧化钙；
2)混合搅拌
按计算好的质量称量硅质原料、钙质原料和水，将各原料混合搅拌均匀，再加入纤维和粘接剂继续搅拌15～20min，纤维为纸纤维，纸纤维为泥粉，掺加泥粉试样抗折强度测试如表1所示，粘接剂为聚醋酸乙烯乳胶；
表1掺加泥粉试样抗折强度测试
从表1中可以看出，当泥粉掺量为50％时，试样的平均抗折强度达到了0.35MPa，随着泥粉掺量的进一步增加，试样的抗折强度反而下降，这是因为随着泥粉含量的增多，作为基体的托贝莫来石硅酸钙减少，基体和增强体之间的相互作用减弱，抗折强度降低。在选择纤维时，需考虑：(1)纤维作为增强体，它的强度和模量都应高于基体，因为多数情况下承载主要作用在纤维上；(2)基体和纤维之间要有紧密的粘结，并要保证材料所受载荷能够通过界面传递给增强体纤维；(3)基体和纤维的热膨胀系数相差不能过大，保证在材料的热胀冷缩过程中，纤维性能会降低而失去强化作用；(5)纤维占的体积、纤维的尺寸及分布对纤维增强效果影响较大。当基体中纤维的体积所占比例较大时，其增强效果显著；纤维直径小时，则缺陷少，纤维强度也高，并且连续纤维的增强作用远远高于短纤维。
在选择粘接剂时，随着聚醋酸乙烯乳胶的增加，试样的抗折强度逐渐增加，但是聚醋酸乙烯乳胶含量过多时，试样的成型将会变得困难。
3)静态水热合成
将搅拌好的原料放置在常温常压下2～3h，使其中的钙质原料及硅质原料有一定的预反应，再将混合原料装入高压反应釜内进行水热合成反应，反应过程中停止搅拌；
4)压滤成型
调整反应釜的升温速率为1.5～2℃/min，当温度达到200～250℃时保温8～10h，反应的料浆成型后，在100～120℃条件下干燥，即得硅酸钙样品；
5)雕刻定制产品
通过雕刻机构对硅酸钙样品进行雕刻加工，控制雕刻机构各个运动部件的移动速度，直至形成硅酸钙绝热制品。
如图1所示，雕刻机构包括移动机构、钻孔机构和夹持机构，移动机构和夹持机构分别通过第一底板2和第二底板3连接在两个支撑杆1之间，两个支撑杆1相互平行，钻孔机构通过定位板9连接在移动机构的上方，夹持机构位于钻孔机构相对的一侧，通过移动机构可以带动钻孔机构来回移动，实现对硅酸钙绝热制品的雕刻加工，夹持机构提高了对硅酸钙制品的夹紧程度，防止在雕刻加工时发生晃动而影响最终的加工质量，同时可以起到保护硅酸钙制品的作用，降低次品率。
移动机构包括两个相互平行设置的平衡块5和一个液压缸4，液压缸4位于两个平衡块5之间，且沿水平方向设置，平衡块5的顶面上均设置有导轨7，导轨7上均滑动连接有滑块8，两个滑块8之间设置有水平板6，水平板6的底面中心处通过活塞杆连接液压缸4，定位板9通过限位块13连接水平板6，通过液压缸4带动活塞杆移动，进而可以带动水平板6沿着水平方向来回移动，滑块8和导轨7提高了水平板6在移动时的稳定性和可靠性。
钻孔机构包括伺服电机12、枪管15和钻头14，钻头14转动连接在枪管15的前端，枪管15的后端固定连接在伺服电机12上，伺服电机12通过第一夹紧板10和第二夹紧板11固定连接在定位板9的顶面上，通过伺服电机12带动钻头14旋转，实现对硅酸钙制品的加工，第一夹紧板10和第二夹紧板11提高了伺服电机12与定位板9之间连接的稳定性，减小因伺服电机12产生的振动对硅酸钙制品的加工造成影响。
夹持机构包括夹具17和支撑板16，夹具17位于支撑板16的侧面上，支撑板16固定连接在第二底板3的顶面上，夹具17可以对硅酸钙制品进行夹紧，防止在雕刻加工时发生移动。
实施例1
一种制备多功能硅酸钙绝热制品的工艺方法，包括以下步骤：
1)硅质原料及钙质原料的预处理
a、首先使用振动磨将硅质原料磨成粉末并进行机械活化处理，再过150目筛，硅质原料为硅藻土、废弃加气混凝土、锆渣和熔炼石英粉中的一种；
b、然后用温度为80℃的水对钙质原料进行消化处理，钙质原料为氧化钙；
2)混合搅拌
按计算好的质量称量硅质原料、钙质原料和水，将各原料混合搅拌均匀，再加入纤维和粘接剂继续搅拌15min，纤维为纸纤维，纸纤维为泥粉，粘接剂为聚醋酸乙烯乳胶；
3)静态水热合成
将搅拌好的原料放置在常温常压下2h，使其中的钙质原料及硅质原料有一定的预反应，再将混合原料装入高压反应釜内进行水热合成反应，反应过程中停止搅拌；
4)压滤成型
调整反应釜的升温速率为1.5℃/min，当温度达到200℃时保温8h，反应的料浆成型后，在100℃条件下干燥，即得硅酸钙样品；
5)雕刻定制产品
通过雕刻机构对硅酸钙样品进行雕刻加工，控制雕刻机构各个运动部件的移动速度，直至形成硅酸钙绝热制品。
如图1所示，雕刻机构包括移动机构、钻孔机构和夹持机构，移动机构和夹持机构分别通过第一底板2和第二底板3连接在两个支撑杆1之间，两个支撑杆1相互平行，钻孔机构通过定位板9连接在移动机构的上方，夹持机构位于钻孔机构相对的一侧，通过移动机构可以带动钻孔机构来回移动，实现对硅酸钙绝热制品的雕刻加工，夹持机构提高了对硅酸钙制品的夹紧程度，防止在雕刻加工时发生晃动而影响最终的加工质量，同时可以起到保护硅酸钙制品的作用，降低次品率。
移动机构包括两个相互平行设置的平衡块5和一个液压缸4，液压缸4位于两个平衡块5之间，且沿水平方向设置，平衡块5的顶面上均设置有导轨7，导轨7上均滑动连接有滑块8，两个滑块8之间设置有水平板6，水平板6的底面中心处通过活塞杆连接液压缸4，定位板9通过限位块13连接水平板6，通过液压缸4带动活塞杆移动，进而可以带动水平板6沿着水平方向来回移动，滑块8和导轨7提高了水平板6在移动时的稳定性和可靠性。
钻孔机构包括伺服电机12、枪管15和钻头14，钻头14转动连接在枪管15的前端，枪管15的后端固定连接在伺服电机12上，伺服电机12通过第一夹紧板10和第二夹紧板11固定连接在定位板9的顶面上，通过伺服电机12带动钻头14旋转，实现对硅酸钙制品的加工，第一夹紧板10和第二夹紧板11提高了伺服电机12与定位板9之间连接的稳定性，减小因伺服电机12产生的振动对硅酸钙制品的加工造成影响。
夹持机构包括夹具17和支撑板16，夹具17位于支撑板16的侧面上，支撑板16固定连接在第二底板3的顶面上，夹具17可以对硅酸钙制品进行夹紧，防止在雕刻加工时发生移动。
实施例2
一种制备多功能硅酸钙绝热制品的工艺方法，包括以下步骤：
1)硅质原料及钙质原料的预处理
a、首先使用振动磨将硅质原料磨成粉末并进行机械活化处理，再过230目筛，硅质原料为硅藻土、废弃加气混凝土、锆渣和熔炼石英粉中的一种；
b、然后用温度为85℃的水对钙质原料进行消化处理，钙质原料为氧化钙；
2)混合搅拌
按计算好的质量称量硅质原料、钙质原料和水，将各原料混合搅拌均匀，再加入纤维和粘接剂继续搅拌18min，纤维为纸纤维，纸纤维为泥粉，粘接剂为聚醋酸乙烯乳胶；
3)静态水热合成
将搅拌好的原料放置在常温常压下2.5h，使其中的钙质原料及硅质原料有一定的预反应，再将混合原料装入高压反应釜内进行水热合成反应，反应过程中停止搅拌；
4)压滤成型
调整反应釜的升温速率为1.7℃/min，当温度达到230℃时保温9h，反应的料浆成型后，在110℃条件下干燥，即得硅酸钙样品；
5)雕刻定制产品
通过雕刻机构对硅酸钙样品进行雕刻加工，控制雕刻机构各个运动部件的移动速度，直至形成硅酸钙绝热制品。
如图1所示，雕刻机构包括移动机构、钻孔机构和夹持机构，移动机构和夹持机构分别通过第一底板2和第二底板3连接在两个支撑杆1之间，两个支撑杆1相互平行，钻孔机构通过定位板9连接在移动机构的上方，夹持机构位于钻孔机构相对的一侧，通过移动机构可以带动钻孔机构来回移动，实现对硅酸钙绝热制品的雕刻加工，夹持机构提高了对硅酸钙制品的夹紧程度，防止在雕刻加工时发生晃动而影响最终的加工质量，同时可以起到保护硅酸钙制品的作用，降低次品率。
移动机构包括两个相互平行设置的平衡块5和一个液压缸4，液压缸4位于两个平衡块5之间，且沿水平方向设置，平衡块5的顶面上均设置有导轨7，导轨7上均滑动连接有滑块8，两个滑块8之间设置有水平板6，水平板6的底面中心处通过活塞杆连接液压缸4，定位板9通过限位块13连接水平板6，通过液压缸4带动活塞杆移动，进而可以带动水平板6沿着水平方向来回移动，滑块8和导轨7提高了水平板6在移动时的稳定性和可靠性。
钻孔机构包括伺服电机12、枪管15和钻头14，钻头14转动连接在枪管15的前端，枪管15的后端固定连接在伺服电机12上，伺服电机12通过第一夹紧板10和第二夹紧板11固定连接在定位板9的顶面上，通过伺服电机12带动钻头14旋转，实现对硅酸钙制品的加工，第一夹紧板10和第二夹紧板11提高了伺服电机12与定位板9之间连接的稳定性，减小因伺服电机12产生的振动对硅酸钙制品的加工造成影响。
夹持机构包括夹具17和支撑板16，夹具17位于支撑板16的侧面上，支撑板16固定连接在第二底板3的顶面上，夹具17可以对硅酸钙制品进行夹紧，防止在雕刻加工时发生移动。
实施例3
一种制备多功能硅酸钙绝热制品的工艺方法，包括以下步骤：
1)硅质原料及钙质原料的预处理
a、首先使用振动磨将硅质原料磨成粉末并进行机械活化处理，再过300目筛，硅质原料为硅藻土、废弃加气混凝土、锆渣和熔炼石英粉中的一种；
b、然后用温度为90℃的水对钙质原料进行消化处理，钙质原料为氧化钙；
2)混合搅拌
按计算好的质量称量硅质原料、钙质原料和水，将各原料混合搅拌均匀，再加入纤维和粘接剂继续搅拌20min，纤维为纸纤维，纸纤维为泥粉，粘接剂为聚醋酸乙烯乳胶；
3)静态水热合成
将搅拌好的原料放置在常温常压下3h，使其中的钙质原料及硅质原料有一定的预反应，再将混合原料装入高压反应釜内进行水热合成反应，反应过程中停止搅拌；
4)压滤成型
调整反应釜的升温速率为2℃/min，当温度达到250℃时保温10h，反应的料浆成型后，在120℃条件下干燥，即得硅酸钙样品；
5)雕刻定制产品
通过雕刻机构对硅酸钙样品进行雕刻加工，控制雕刻机构各个运动部件的移动速度，直至形成硅酸钙绝热制品。
如图1所示，雕刻机构包括移动机构、钻孔机构和夹持机构，移动机构和夹持机构分别通过第一底板2和第二底板3连接在两个支撑杆1之间，两个支撑杆1相互平行，钻孔机构通过定位板9连接在移动机构的上方，夹持机构位于钻孔机构相对的一侧，通过移动机构可以带动钻孔机构来回移动，实现对硅酸钙绝热制品的雕刻加工，夹持机构提高了对硅酸钙制品的夹紧程度，防止在雕刻加工时发生晃动而影响最终的加工质量，同时可以起到保护硅酸钙制品的作用，降低次品率。
移动机构包括两个相互平行设置的平衡块5和一个液压缸4，液压缸4位于两个平衡块5之间，且沿水平方向设置，平衡块5的顶面上均设置有导轨7，导轨7上均滑动连接有滑块8，两个滑块8之间设置有水平板6，水平板6的底面中心处通过活塞杆连接液压缸4，定位板9通过限位块13连接水平板6，通过液压缸4带动活塞杆移动，进而可以带动水平板6沿着水平方向来回移动，滑块8和导轨7提高了水平板6在移动时的稳定性和可靠性。
钻孔机构包括伺服电机12、枪管15和钻头14，钻头14转动连接在枪管15的前端，枪管15的后端固定连接在伺服电机12上，伺服电机12通过第一夹紧板10和第二夹紧板11固定连接在定位板9的顶面上，通过伺服电机12带动钻头14旋转，实现对硅酸钙制品的加工，第一夹紧板10和第二夹紧板11提高了伺服电机12与定位板9之间连接的稳定性，减小因伺服电机12产生的振动对硅酸钙制品的加工造成影响。
夹持机构包括夹具17和支撑板16，夹具17位于支撑板16的侧面上，支撑板16固定连接在第二底板3的顶面上，夹具17可以对硅酸钙制品进行夹紧，防止在雕刻加工时发生移动。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。
Claims (1)
1.一种制备多功能硅酸钙绝热制品的工艺方法，其特征在于包括以下步骤：
1)硅质原料及钙质原料的预处理
a、首先使用振动磨将硅质原料磨成粉末并进行机械活化处理，再过150～300目筛，所述硅质原料为硅藻土、废弃加气混凝土、锆渣和熔炼石英粉中的一种；
b、然后用温度为80～90℃的水对钙质原料进行消化处理，所述钙质原料为氧化钙；
2)混合搅拌
按计算好的质量称量硅质原料、钙质原料和水，将各原料混合搅拌均匀，再加入纤维和粘接剂继续搅拌15～20min，所述纤维为纸纤维，所述纸纤维为泥粉，所述粘接剂为聚醋酸乙烯乳胶；
3)静态水热合成
将搅拌好的原料放置在常温常压下2～3h，使其中的钙质原料及硅质原料有一定的预反应，再将混合原料装入高压反应釜内进行水热合成反应，反应过程中停止搅拌；
4)压滤成型
调整反应釜的升温速率为1.5～2℃/min，当温度达到200～250℃时保温8～10h，反应的料浆成型后，在100～120℃条件下干燥，即得硅酸钙样品；
5)雕刻定制产品
通过雕刻机构对硅酸钙样品进行雕刻加工，控制雕刻机构各个运动部件的移动速度，直至形成硅酸钙绝热制品，所述雕刻机构包括移动机构、钻孔机构和夹持机构，所述移动机构和所述夹持机构分别通过第一底板和第二底板连接在两个支撑杆之间，两个所述支撑杆相互平行，所述钻孔机构通过定位板连接在所述移动机构的上方，所述夹持机构位于所述钻孔机构相对的一侧，所述移动机构包括两个相互平行设置的平衡块和一个液压缸，所述液压缸位于两个所述平衡块之间，且沿水平方向设置，所述平衡块的顶面上均设置有导轨，所述导轨上均滑动连接有滑块，两个所述滑块之间设置有水平板，所述水平板的底面中心处通过活塞杆连接所述液压缸，所述定位板通过限位块连接所述水平板，所述钻孔机构包括伺服电机、枪管和钻头，所述钻头转动连接在所述枪管的前端，所述枪管的后端固定连接在所述伺服电机上，所述伺服电机通过第一夹紧板和第二夹紧板固定连接在所述定位板的顶面上，所述夹持机构包括夹具和支撑板，所述夹具位于所述支撑板的侧面上，所述支撑板固定连接在所述第二底板的顶面上。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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