CN110820160A - 一种利用废玄武岩纤维制备的缝编毡、其制备方法及缝编毡制备装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用废玄武岩纤维制备的缝编毡、其制备方法及缝编毡制备装置，利用废玄武岩纤维制备的缝编毡，包括玄武岩纤维层和将玄武岩纤维层缝合为整体的纱线，玄武岩纤维层由废玄武岩纤维和/或玄武岩纤维均匀铺设形成。利用废玄武岩纤维的缝编毡制备装置，包括依次相接的短切机、均匀成网机、气流成网机、缝编机和收卷机。本申请通过对成网机结构等的改进，可将废玄武岩纤维均匀分散、成网，解决了废玄武岩纤维易团聚、难分散、均匀性差等问题，所制备的缝编毡，均匀性好、强度高，可用于风力发电、船舶、汽车、高速列车、体育用品、防护、建筑等；使得废玄武岩纤维也能得到有效的利用，节约了资源、降低了能耗、降低了成本，实现了真正的变废为宝。

Description

一种利用废玄武岩纤维制备的缝编毡、其制备方法及缝编毡 制备装置
技术领域
本发明涉及一种利用废玄武岩纤维制备的缝编毡、其制备方法及缝编毡制备装置，属于缝编毡领域。
背景技术
玄武岩纤维是天然玄武岩石料在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维。玄武岩纤维是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料，它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成。玄武岩连续纤维不仅强度高，而且还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能,已在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤材料以及防护、航空航天领域等多个方面得到了广泛的应用。
废玄武岩纤维是玄武岩纤维生产或使用过程中，产生的不可避免的工业尾料，一般情况下，废玄武岩纤维的产量占玄武岩纤维总产量的10～15％。由于废玄武岩纤维易团聚、难分散、均匀性差，因此，一直以来多采用土地深埋的处理方式。由于废玄武岩纤维具有可降解的特性，即便采用深埋方法处理，所带来的危害相对也小，但若能将废玄武岩纤维充分用于社会生产、变废为宝，则可以节约资源、降低能耗、降低成本，产生非常重大的社会意义。
发明内容
本发明提供一种利用废玄武岩纤维制备的缝编毡、其制备方法及缝编毡制备装置，利用本申请制作缝编毡的装置，可将废玄武岩纤维均匀分散、成网，制备为高均匀性、高强度的缝编毡，用于风力发电、船舶、汽车、高速列车、体育用品、防护、建筑等。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种利用废玄武岩纤维制作的缝编毡，包括玄武岩纤维层和将玄武岩纤维层缝合为整体的纱线，玄武岩纤维层由废玄武岩纤维和/或玄武岩纤维均匀铺设形成；废玄武岩纤维和/或玄武岩纤维的长度为3～8cm，直径为5～14μm；纱线为涤纶纱线，涤纶纱线的直径为50～150D。
上述缝编毡均匀性好、强度高。
为了兼顾成本和强度的要求，纱线的针刺密度为500～900针/m 2。
为了适于不同的场合需求，缝编毡的厚度为2～6mm，克重为300～800g/m2。
一种利用废玄武岩纤维制作缝编毡的方法，将废玄武岩纤维和/或玄武岩纤维切短，先经均匀成网机均化成网、再经气流成网机无定向均匀分布，然后用涤纶纱线缝编，得玄武岩缝编毡。
上述玄武岩缝编毡作为一种新型基材，可广泛用于：风力发电、船舶、汽车、高速列车、体育用品、防护、建筑等领域。
本申请的缝编毡可以采用废玄武岩纤维制作，也可采用玄武岩纤维制作，当然也可采用废玄武岩纤维和玄武岩纤维的混合物制作。申请人经实践验证，即便全部采用废玄武岩纤维制备，所制得缝编毡的均匀性和强度也均能满足要求。
为了进一步提高缝编毡的均匀性，将废玄武岩纤维和/或玄武岩纤维切成3～8cm的长度。
一种利用废玄武岩纤维的缝编毡制备装置，包括依次相接的短切机、均匀成网机、气流成网机、缝编机和收卷机；
均匀成网机包括成网室，成网室内安装有依次相接的第一输送帘、输送角钉帘和第二输送帘；输送角钉帘由三个传输辊带动、形成循环传输，并使得输送角钉帘呈三角环状，构成三角环状的三条边依次为第一角钉帘、第二角钉帘和第三角钉帘，第一角钉帘从起始端到末端为斜向上结构、第二角钉帘从起始端到末端为斜向下结构，第二角钉帘的末端位于第二输送帘的正上方、且第二角钉帘的末端与第二输送帘之间的高度差不小于60cm；第二角钉帘末端正对面设有剥料辊，剥料辊表面沿周向均布有四排剥料钉，剥料辊转动时，剥料钉会将第二角钉帘上的物料打落在第二输送帘上；第一角钉帘正对面，从上游到下游的方向依次安装有第一压辊和均料辊，均料辊表面沿周向均设有四排均料钉，均料辊的逆时针转动，均料钉对第一角钉帘上的废玄武岩纤维和/或玄武岩纤维起到均化的作用；短切机与第一输送帘的始端相接，第一输送帘的末端与第一角钉帘起始端相接，第二输送帘的末端与气流成网机相接。
第二角钉帘的末端与第二输送帘之间的高度差的设置，便于纤维在落料过程中形成无定向交叉的均匀排列，能更好地保证纤维的均匀性；第一角钉帘斜向上运行，均料辊的逆时针转动，均料辊上的均料钉对第一角钉帘上的废玄武岩纤维和/或玄武岩纤维起到均化的作用；第一压辊的设置可以对斜向上的第一角钉帘上的物料厚度起到均化的作用。
当然短切机的位置设定并没有严格的限制，也可将切好的物料先打包，用的时候根据需要运送到指定场合，然后短切后的物料依次经过均匀成网机、气流成网机和缝编机制备缝编毡。
本申请各种辊的安装方式、及运行所需的电机等的安装，均参照现有技术。
输送角钉帘电机采用变频控制，可根据实际生产需要角钉帘的速度。
为了能对废玄武岩纤维起到更好的均化作用，上述输送角钉帘上角钉与输送角钉帘所在平面的夹角为45°。第一角钉帘上的角钉斜向上设置，且角钉与竖直方向的夹角为20～40°，第二角钉帘的角钉斜向下设置，且角钉与竖直方向的夹角为60～85°。将输送角钉帘分为第一角钉帘、第二角钉帘和第三角钉帘，是为了描述方便，实质为整体，且形成循环传输，各角钉帘上胶钉的设置方向和角度可通过调整三个传输辊的位置实现。
为了进一步确保物料分布的均匀性，输送角钉帘上的角钉有沿传输方向设置的两排以上，且相邻两排角钉之间均相错设置，相邻两排角钉之间的间距为2～4cm，同一排角钉之间的间距为2～3cm，角钉长度均为3～4cm。
为了进一步提高均化效果，第一角钉帘正对面，从上游到下游的方向依次设有结构相同的两个均料辊；第二输送帘的正上方设有第二压辊，第二压辊表面设有网纹滚花。
上述第二压辊高度可调，便于不同规格缝编毡的生产。第二压辊使喂入的纤维处于加持状态，提高成网的均匀度，压辊表面滚花处理，提高了摩檫力，而又不沾纤维，第二压辊与第二输送帘同步传动。
为了减少物料损失，减少生产污染，第二角钉帘的末端和第二输送帘之间设有落料通道。第二角钉帘上的物料顺着落料通道落在第二输送帘上。
为了提高成网均匀性，优选，剥料辊上剥料钉的长度为6～8cm；均料辊上均料钉的长度为5～6cm。
为了对纤维起到进一步均化的效果，气流成网机包括机架，机架上设有依次相接的第三输送帘、喂入罗拉、主锡林、均料腔室、风辊和第四输送帘，风辊包括抽吸腔和设在抽吸腔外围的尘笼，尘笼正上方设有密封压辊；均料腔室一端设有进料口、另一端设有出料口，且均料腔室的进料口高于出料口，均料腔室的进料口与喂入罗拉和主锡林之间的间距相接，均料腔室的出料口与风辊和密封压辊之间的间隙相接；风辊的抽吸腔上正对着均料腔室的一侧设有出风口，抽吸腔与抽吸风机连通，为均料腔室内提供风量；均匀成网机第二输送帘的末端与第三输送帘的始端相接，第四输送帘的末端与缝编机相接。
抽吸风机通过抽吸腔上的出风口向均料腔室内提供气流，使得均料腔室内的在输送过程中，有足够的空气包容每一根纤维，使得纤维之间不相互缠结；气流主要对纤维起输送、扩散、无定向交叉排布的作用。在传输过程中，风辊抽吸腔外围的尘笼是转动的，进而同时对物料起到输送作用。
上述气流成网机喂入为钢制罗拉结构。
为了提高风量的均匀性，出风口的长度方向与风辊轴向一致。出风口的宽度与均料腔室出料口的宽度相适应，以更好地确保物料分布的均匀性。
为了进一步提高纤维的均匀性，均料腔室为从上到下渐扩的喇叭形状，也即均料腔室从进料口到出料口的方向为渐扩的喇叭形状；均料腔室的顶面呈下凹的弓形状。这样可以减弱气流冲力，有利于纤维均匀吸附。
为了进一步确保纤维的均匀性，优选，抽吸风机的抽吸风量为10314～17692m3/h。
为了进一步提高纤维混合的均匀性，尘笼上网眼孔径为3±0.1mm，相邻两网眼的间距为9～11mm，网眼中气流风速为2～3m/s。
本申请上下、左右、顶部、底部等方位词均指装置正常使用的相对位置，上游到下游的方向也物料流动的方向，也是各装置从始端到末端的方向。
本发明未提及的技术均参照现有技术。
本发明利用废玄武岩纤维制作的缝编毡，均匀性好、强度高，可用于风力发电、船舶、汽车、高速列车、体育用品、防护、建筑等；利用本申请制作缝编毡的装置，可将废玄武岩纤维均匀分散、成网，解决了废玄武岩纤维易团聚、难分散、均匀性差等问题，使得废玄武岩纤维也能得到有效的利用，节约了资源、降低了能耗、降低了成本，实现了真正的变废为宝。
附图说明
图1为本发明利用废玄武岩纤维的缝编毡制备装置的结构示意图；
图2为本发明均匀成网机结构示意图；
图3为本发明气流成网机结构示意图；
图4为图3中气流成网机上喂入罗拉与主锡林的放大示意图；
图中，1为均匀成网机，11为第一输送帘，12为输送角钉帘，121为第一角钉帘，122为第二角钉帘，123为第三角钉帘，13为第二输送帘，14为第一压辊，15为均料辊，16为剥料辊，17为落料通道，18为第二压辊，19为成网室，2为气流成网机，21为第三输送帘，22为喂入罗拉，23为主锡林，24为均料腔室，241为均料腔室的顶面，25为风辊，251为抽吸腔，252为尘笼，26为第四输送帘，27为抽吸风机，28为密封压辊，29为机架，3为缝编机，4为收卷机。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
如图1所示，一种利用废玄武岩纤维的缝编毡制备装置，包括依次相接的短切机、均匀成网机、气流成网机、缝编机和收卷机；
如图2所示，均匀成网机包括成网室，成网室内安装有依次相接的第一输送帘、输送角钉帘和第二输送帘；输送角钉帘由三个传输辊带动、形成循环传输，并使得输送角钉帘呈三角环状，构成三角环状的三条边依次为第一角钉帘、第二角钉帘和第三角钉帘，第一角钉帘从起始端到末端为斜向上结构、第二角钉帘从起始端到末端为斜向下结构，第二角钉帘的末端位于第二输送帘的正上方、且第二角钉帘的末端与第二输送帘之间的高度差不小于60cm，第二角钉帘的末端和第二输送帘之间设有落料通道；第二角钉帘末端正对面设有剥料辊，剥料辊表面沿周向均布有四排剥料钉，通过剥料辊上的剥料钉将第二角钉帘上的物料打落在第二输送帘上；第一角钉帘正对面，从上游到下游的方向依次安装有第一压辊和两个均料辊，均料辊表面沿周向均设有四排均料钉，均料辊的逆时针转动，均料辊上的均料钉对第一角钉帘上的废玄武岩纤维和/或玄武岩纤维起到均化的作用；第二输送帘的正上方设有第二压辊，第二压辊表面设有网纹滚花，第二压辊高度可调，使喂入的纤维处于加持状态，提高成网的均匀度，压辊表面滚花处理，提高摩檫力，而又不沾纤维，压辊与第二输送帘同步传动；短切机与第一输送帘的始端相接，第一输送帘的末端与第一角钉帘起始端相接，第二输送帘的末端与气流成网机相接；
输送角钉帘上角钉与输送角钉帘所在平面的夹角为45°；第一角钉帘上的角钉斜向上设置，且角钉与竖直方向的夹角为25°，第二角钉帘的角钉斜向下设置，且角钉与竖直方向的夹角为80°；将输送角钉帘分为第一角钉帘、第二角钉帘和第三角钉帘，是为了描述方便，实质为整体，且形成循环传输，输送角钉帘电机采用变频控制，可根据实际生产需要角钉帘的速度，各角钉帘上角钉的设置方向和角度可通过调整三个传输辊的位置实现。
输送角钉帘上的角钉有沿传输方向设置的两排以上，且相邻两排角钉之间均相错设置，相邻两排角钉之间的间距为3cm，同一排角钉之间的间距为2.5cm，角钉长度均为3.5cm。角钉为尖端向上的钢钉。剥料辊上剥料钉的长度为7cm；均料辊上均料钉的长度为6cm。
如图3-4所示，气流成网机包括机架，机架上设有依次相接的第三输送帘、喂入罗拉、主锡林、均料腔室、风辊和第四输送帘；机架为40mm钢板焊接结构；风辊包括抽吸腔和设在抽吸腔外围的尘笼，尘笼正上方设有密封压辊；均料腔室一端设有进料口、另一端设有出料口，且均料腔室的进料口高于出料口，均料腔室的进料口与喂入罗拉和主锡林之间的间距相接，均料腔室的出料口与风辊和密封压辊之间的间隙相接，均料腔室为从上到下渐扩的喇叭形状；均料腔室的顶面呈下凹的弓形状，减弱气流冲力，有利于纤维均匀吸附；风辊的抽吸腔上正对着均料腔室的一侧设有出风口，出风口的长度方向与风辊轴向一致，抽吸腔与抽吸风机连通，为均料腔室内提供10314～17692m3/h的风量；尘笼上网眼孔径为3mm，相邻两网眼的间距为10mm，网眼中气流风速为2～3m/s；均匀成网机第二输送帘的末端与第三输送帘的始端相接，第四输送帘的末端与缝编机相接。
抽吸风机通过抽吸腔上的出风口向均料腔室内提供气流，使得均料腔室内的在输送过程中，有足够的空气包容每一根纤维，使得纤维之间不相互缠结；气流主要对纤维起输送、扩散、无定向交叉排布的作用。在传输过程中，风辊抽吸腔外围的尘笼是转动的，进而同时对物料起到输送作用。
说明：图中没有画出短切机，对短切机的位置设定并没有严格的限制，也可将切好的物料先打包，用的时候根据需要运送到指定场合，短切后的物料依次经过均匀成网机、气流成网机和缝编机制备缝编毡。
利用上述利用废玄武岩纤维的缝编毡制备装置生产缝编毡：利用短切机将废玄武岩纤维(来源：玄武岩纤维生产中产生的工业尾料，直径为8～12μm)切为5cm左右的长度；短切后的废玄武岩纤维进入均匀成网机，经第一输送帘输送至输送角钉帘，在第一角钉帘依次经过第一压辊碾压、两个均料辊均料后，进入第二角钉帘，由剥料辊剥落，经过落料通道后，落在第二输送帘上，由第二输送帘输送至气流成网机的第三输送帘，再经喂入罗拉喂入，废玄武岩纤维进入均料腔室内，在均料腔室内气流的作用下，无定向交叉排布在风辊的尘笼上，并输出至第四输送帘，并由第四输送帘输送到缝编机，缝编机所用纱线为直径为100D的涤纶纱线；然后由收卷机定长收卷，得到利用废玄武岩纤维制作的缝编毡，包括玄武岩纤维层和将玄武岩纤维层缝合为整体的纱线，玄武岩纤维层由废玄武岩纤维均匀铺设形成。
上述利用废玄武岩纤维的缝编毡制备装置，生产能力：800吨/年(按300g/m2)；产品幅宽：2500毫米；产品规格：300、380、450、550、600或800g/m2；均匀性：不同规格的克重平均值偏差均小于1.2％，平整、无脱丝；收卷方式：定长方式。
表1利用废玄武岩纤维制作的缝编毡的性能表
克重g/m<sup>2</sup> 300 380 450 550 600 800
厚度mm 2 3 3.5 4 5 6
针刺密度针/m<sup>2</sup> 784 784 784 784 784 784
均料腔室内风量m<sup>3</sup>/h 14051 14569 15463 16003 16536 17692
拉伸强度MPa 623 652 689 720 742 806
导电系数W/m.k 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04
由上表，可看出，本申请利用废玄武岩纤维制作的缝编毡，质轻、平整、无脱丝、强度高，规格可调；在1000℃火焰作用下，不变形、耐火在1个小时以上，耐高温，收缩率低，热能损失小，导热系数低，保温效果好，抗酸碱性好，吸湿率低，抗辐射、抗紫外线，抗生物性污染，作为新型基材，可用于：风力发电、船舶、汽车、高速列车、体育用品、防护、建筑等领域。

Claims (10)

1.一种利用废玄武岩纤维制作的缝编毡，其特征在于：包括玄武岩纤维层和将玄武岩纤维层缝合为整体的纱线，玄武岩纤维层由废玄武岩纤维和/或玄武岩纤维均匀铺设形成；废玄武岩纤维和/或玄武岩纤维的长度为3～8cm，直径为5～14μm；纱线为涤纶纱线，涤纶纱线的直径为50～150D。
2.如权利要求1所述的利用废玄武岩纤维制备的缝编毡，其特征在于：纱线的针刺密度为500～900针/m2。
3.如权利要求1或2所述的利用废玄武岩纤维制备的缝编毡，其特征在于：缝编毡的厚度为2～6mm，克重为300～800g/m2。
4.一种利用废玄武岩纤维制作缝编毡的方法，其特征在于：将废玄武岩纤维和/或玄武岩纤维切短，先经均匀成网机均化成网、再经气流成网机无定向均匀分布，然后用涤纶纱线缝编，得玄武岩缝编毡。
5.一种利用废玄武岩纤维的缝编毡制备装置，其特征在于：包括依次相接的短切机、均匀成网机、气流成网机、缝编机和收卷机；
均匀成网机包括成网室，成网室内安装有依次相接的第一输送帘、输送角钉帘和第二输送帘；输送角钉帘由三个传输辊带动、形成循环传输，并使得输送角钉帘呈三角环状，构成三角环状的三条边依次为第一角钉帘、第二角钉帘和第三角钉帘，第一角钉帘从起始端到末端为斜向上结构、第二角钉帘从起始端到末端为斜向下结构，第二角钉帘的末端位于第二输送帘的正上方、且第二角钉帘的末端与第二输送帘之间的高度差不小于60cm；第二角钉帘末端正对面设有剥料辊，剥料辊表面沿周向均布有四排剥料钉，通过剥料辊上的剥料钉将第二角钉帘上的物料打落在第二输送帘上；第一角钉帘正对面，从上游到下游的方向依次安装有第一压辊和均料辊，均料辊表面沿周向均设有四排均料钉，均料辊的逆时针转动；短切机与第一输送帘的始端相接，第一输送帘的末端与第一角钉帘起始端相接，第二输送帘的末端与气流成网机相接。
6.如权利要求5所述的利用废玄武岩纤维的缝编毡制备装置，其特征在于：第一角钉帘上的角钉斜向上设置，且角钉与竖直方向的夹角为20～40°，第二角钉帘的角钉斜向下设置，且角钉与竖直方向的夹角为60～85°。
7.如权利要求5或6所述的利用废玄武岩纤维的缝编毡制备装置，其特征在于：输送角钉帘上的角钉有沿传输方向设置的两排以上，且相邻两排角钉之间均相错设置，相邻两排角钉之间的间距为2～4cm，同一排角钉之间的间距为2～3cm，角钉长度均为3～4cm。
8.如权利要求5或6所述的利用废玄武岩纤维的缝编毡制备装置，其特征在于：第一角钉帘正对面，从上游到下游的方向依次设有结构相同的两个均料辊；第二输送帘的正上方设有第二压辊，第二压辊表面设有网纹滚花；剥料辊上剥料钉的长度为6～8cm；均料辊上均料钉的长度为5～6cm；第二角钉帘的末端和第二输送帘之间设有落料通道。
9.如权利要求5或6所述的利用废玄武岩纤维的缝编毡制备装置，其特征在于：气流成网机包括机架，机架上设有依次相接的第三输送帘、喂入罗拉、主锡林、均料腔室、风辊和第四输送帘，风辊包括抽吸腔和设在抽吸腔外围的尘笼，尘笼正上方设有密封压辊；均料腔室一端设有进料口、另一端设有出料口，且均料腔室的进料口高于出料口，均料腔室的进料口与喂入罗拉和主锡林之间的间距相接，均料腔室的出料口与风辊和密封压辊之间的间隙相接；风辊的抽吸腔上正对着均料腔室的一侧设有出风口，抽吸腔上连接有抽吸风机、为均料腔室内提供风量；均匀成网机第二输送帘的末端与第三输送帘的始端相接，第四输送帘的末端与缝编机相接。
10.如权利要求9所述的利用废玄武岩纤维的缝编毡制备装置，其特征在于：出风口的长度方向与风辊轴向一致；均料腔室为从上到下渐扩的喇叭形状；均料腔室的顶面呈下凹的弓形状；抽吸风机的抽吸风量为10314～17692m3/h；尘笼上网眼孔径为3±0.1mm，相邻两网眼的间距为9～11mm，网眼中气流风速为2～3m/s。
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