CN112046024A - 一种用于气凝胶隔热毡的注射成型方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于气凝胶隔热毡的注射成型方法，所述注射成型方法包括如下步骤：将玻璃纤维毡平铺按压在一块平板上；提供至少一排注射针，将注射针垂直于平板向下插入到玻璃纤维毡的内部，通过所述注射针向所述玻璃纤维毡的内部注射气凝胶胶体；注射完成之后，抬起注射针，将注射有气凝胶胶体的玻璃纤维毡卷绕起来置入干燥单元中干燥获得气凝胶隔热毡。另外，本发明还公开了一种用于上述方法的设备。本申请通过在注射成型，可以将气凝胶胶体注射到玻璃纤维毡的内部，以此干燥获得的气凝胶隔热毡，气凝胶颗粒大部分都包裹在玻璃纤维毡的内部，掉粉脱落的概率要小很多，有利于形成获得保温隔热效果更优的气凝胶隔热毡。

Description

一种用于气凝胶隔热毡的注射成型方法及设备

技术领域

本申请涉及隔热材料技术领域，尤其涉及包含二氧化硅气凝胶的隔热毡的制造工艺，尤其涉及该制造工艺中的一种用于气凝胶隔热毡的注射成型方法及设备。

背景技术

二氧化硅气凝胶是轻质多孔的隔热性能优异的绝热材料，其由二氧化硅粒子构建而成，具有三维纳米网络结构，属于介孔结构，具有高比表面积、高孔隙率、低密度、低折射系数、低热传导率、低介电常数等优越性能。

现有技术中的气凝胶隔热毡通常由含有二氧化硅气凝胶的玻璃纤维毡干燥制成。例如，CN 104496402 A公开了一种玻纤复合型二氧化硅气凝胶保温毡的制备工艺，该现有技术通过将二氧化硅气凝胶胶液喷淋在玻璃纤维毡上，使玻璃纤维毡饱和吸附胶液，静置后形成玻璃纤维毡气凝胶湿材料。然而通过喷淋方式，气凝胶胶体基本上只会挂在毡子表面，很难渗透到毡子内部。干燥之后附着在表面的气凝胶粒子很容易脱落掉粉。

类似的，CN 110318182 A公开了一种一体式气凝胶保温毡制作设备，包括喷胶密封舱、烘干舱及传送设备，所述喷胶密封舱的内部设置有喷胶组件。该现有技术采用喷胶以及负压方式往毡子中渗透混有气凝胶的溶液，然而毡子混有液体之后就不透气了，气凝胶胶体大部分仍然只会挂在毡子表面，也是很难渗透到毡子内部的。

CN 206751055 U公开了一种气凝胶毡放卷夹胶装置，包括依次连接的放卷装置、粗加工装置、精加工装置；采用粗加工装置、精加工装置通过多次挤压与浸泡使气凝胶毡充分浸泡胶水防止表面掉粉。CN 206996960 U公开了一种气凝胶复合隔热毡生产用浸泡涂覆装置，包括机架，机架的上端设有前后设置的高位支撑面和底位支撑面；低位支撑面上方安装有纤维毡支撑放卷装置，高位支撑面上方安装有前后设置的浸料后用均料对压辊装置和导料辊；机架内位于均料对压辊装置的下方安装有储料槽，在储料槽内设有安装于机架上、且可上下调位的压料辊；均料对压辊装置包括前后设置的主动匀料压辊、随动匀料压辊、设置在两端用于支撑两匀料压辊的两个支撑架，主动匀料压辊与动力源驱动连接，随动匀料压辊以前后可调节的方式支撑于两个支撑架上，两匀料压辊之间留有供浸料后的纤维毡穿过的空间。

上述现有技术采用了挤压与浸泡的方式往纤维毡上挂胶，相对前述喷射挂胶方案挂胶效率要高一些，但是毡子内部的气凝胶含量仍然不够高。

发明内容

本申请要解决的技术问题是提供一种用于气凝胶隔热毡的注射成型方法及设备，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本申请提出了一种用于气凝胶隔热毡的注射成型方法，所述注射成型方法包括如下步骤：将玻璃纤维毡平铺按压在一块平板上；提供至少一排注射针，将注射针垂直于平板向下插入到玻璃纤维毡的内部，通过所述注射针向所述玻璃纤维毡的内部注射气凝胶胶体；注射完成之后，抬起注射针，将注射有气凝胶胶体的玻璃纤维毡卷绕起来置入干燥单元中干燥获得气凝胶隔热毡。

优选地，至少一排注射针的排列宽度大于等于所述玻璃纤维毡的宽度。

优选地，所述注射针的尖端插入玻璃纤维毡的深度为玻璃纤维毡的厚度的1/3～1/2。

优选地，所述注射针的外径为2～5毫米，注射孔的内径为0.5～3.5毫米。

优选地，所述注射针的尖端具有斜切面，斜切面与注射针的长度方向的锐角夹角为45～60度。

另外，本申请还提出了一种用于上述注射成型方法的设备，所述设备包括机架，机架上支撑有一块平板，平板的上方平行设置有前压辊和后压辊，玻璃纤维毡通过前压辊和后压辊平铺按压在平板上。

优选地，所述平板的上方可升降地支撑有注射腔，注射针安装在注射腔的底部，注射针的注射孔与注射腔的内部连通，注射腔中装有气凝胶胶体。

优选地，注射腔设有调整注射腔的内部气压的压力调整装置。

优选地，注射腔的侧壁安装有透明观察窗。

优选地，注射腔的两端通过液压导向杆可升降地支撑在机架上。

本申请通过在注射成型，可以将气凝胶胶体注射到玻璃纤维毡的内部，以此干燥获得的气凝胶隔热毡，气凝胶颗粒大部分都包裹在玻璃纤维毡的内部，掉粉脱落的概率要小很多，有利于形成获得保温隔热效果更优的气凝胶隔热毡。

附图说明

以下附图仅旨在于对本申请做示意性说明和解释，并不限定本申请的范围。其中，

图1显示的是根据本申请的一个具体实施例的气凝胶隔热毡的制造流程结构示意图；

图2显示了根据本申请的一个具体实施例的用于气凝胶隔热毡的注射成型设备的立体结构示意图；

图3显示了注射针的安装结构的局部剖视结构放大示意图；

图4a和4b分别显示的是通过挤压挂胶后的玻璃纤维毡的表面和横截面电镜扫描图；

图5a和5b分别显示的通过本申请的注射成型设备注胶后的玻璃纤维毡的表面和横截面电镜扫描图。

具体实施方式

为了对本申请的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本申请的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

如图1所示，本申请提供了一种涉及包含二氧化硅气凝胶的隔热毡的制造工艺和设备，尤其涉及该制造工艺和设备中的一种用于气凝胶隔热毡的注射成型方法及注射成型设备。具体如图1所示，本申请的气凝胶隔热毡的制造设备可以依次包括挂胶单元200、注射成型设备500以及干燥单元400。

其中，挂胶单元200的浸胶槽中装有气凝胶胶体，玻璃纤维毡1通过挂胶单元200的浸胶槽等挤压挂胶工序，可以将气凝胶胶体挤压涂挂到玻璃纤维毡1上去。之后，可以将挂有气凝胶胶体的玻璃纤维毡1置于干燥单元400中进行干燥，从而可以获得包含二氧化硅气凝胶的隔热毡。亦即，本申请的气凝胶隔热毡是由含有气凝胶胶体的玻璃纤维毡1通过干燥单元400干燥获得的。另外，本申请还可以在挂胶单元200和干燥单元400之间设置注射成型设备500，用于在玻璃纤维毡1内部注射气凝胶胶体，以提高玻璃纤维毡1的内部的气凝胶胶体的含量，进而提高气凝胶隔热毡的保温隔热效果。应当说明的是，根据实际需要，也可以不设置挂胶单元200，仅通过注射成型设备500也可以达到提高气凝胶隔热毡的气凝胶含量的目的。后面将对此进一步详细说明。

挂胶单元200包括输送玻璃纤维毡1的送料卷201、至少一个装有气凝胶胶体的浸胶槽202、至少一个挤压槽203以及将挂有气凝胶胶体的玻璃纤维毡1卷绕起来的收料卷205。在图示具体实施例中，显示有两个浸胶槽，也就是在挂胶单元200的挤压槽203的后方进一步设置有第二浸胶槽204，第二浸胶槽204中同样装有气凝胶胶体。玻璃纤维毡1通过送料卷201输入到浸胶槽202，通过浸胶槽202中的辊子的挤压，将浸胶槽202中分散的气凝胶胶体尽量挤压到玻璃纤维毡1的内部，避免干燥后掉粉。为了提高玻璃纤维毡1中的气凝胶的含量，在浸胶之后，玻璃纤维毡1进一步经过挤压槽203中的辊子的挤压，以将其中的气凝胶胶体固定到玻璃纤维毡1上避免脱落，同时还可以将其中的液体挤出并加以回收利用。另外，还可以通过设置多个挤压槽203以及浸胶槽(例如第二浸胶槽204)，进一步提高玻璃纤维毡1中的气凝胶的含量。

挂有气凝胶胶体的玻璃纤维毡1卷绕成收料卷205之后，可以将收料卷205直接置入干燥单元400中进行干燥，就形成获得了本申请的气凝胶隔热毡。具体地，本申请的所述干燥装置400可以包括一个密封干燥罐401，收料卷205置于密封干燥罐401中通过真空辅助加温干燥。

如前所述，本申请在通过挂胶单元200进行挂胶操作之后，还可以进一步通过注射成型设备500对收料卷205的玻璃纤维毡1进一步进行注射气凝胶胶体的操作。或者，本申请也可以先通过注射成型设备500对玻璃纤维毡1进行注射气凝胶胶体的操作，然后通过挂胶单元200进行挤压浸泡挂胶操作，也就是可以把图1中的挂胶单元200和注射成型设备500的流程位置关系对调一下。或者，也可以省略挂胶单元200，仅通过注射成型设备500对玻璃纤维毡1进行注射气凝胶胶体的操作。在上述这些可能的改进实施例中，图1中所示的与注射成型设备500配套的玻璃纤维毡1的收料卷205也有可能是前述放料卷201。本领域技术人员在理解本申请的时候，应当灵活理解注射成型设备500两侧的收料卷205的含义，其可以是任何形式的成卷的玻璃纤维毡1，包括已经挂胶或未挂胶的成卷的玻璃纤维毡1。

下面参照附图进一步详细说明本申请的注射成型设备的具体结构。

图2显示了根据本申请的一个具体实施例的用于气凝胶隔热毡的注射成型设备的立体结构示意图，图2中没有显示图1中的玻璃纤维毡，本领域可以结合图1和图2理解本申请的玻璃纤维毡的工作状况。

如前所述，本申请的气凝胶隔热毡是由包含气凝胶胶体的玻璃纤维毡1干燥获得的，因而图2所示注射成型设备即为一种向玻璃纤维毡1的内部注射气凝胶胶体的设备。注射之后，包含有气凝胶胶体的玻璃纤维毡1就可以用来通过干燥单元400干燥获得本申请的气凝胶隔热毡了。

如图，本申请的注射成型设备包括机架501，机架501上支撑有一块平板502，平板502的上方平行设置有前压辊503和后压辊504，玻璃纤维毡1可以通过前压辊503和后压辊504平铺按压在平板502上。前压辊503和后压辊504与平板502之间的缝隙大体上与玻璃纤维毡1的厚度相当，使得注射操作的时候，玻璃纤维毡1可以大体上保持绷紧，而且注射之后玻璃纤维毡1不会被注射的相关结构向上拉扯脱离平板502，以便于后续平整卷绕到料卷上。另外，可以设定玻璃纤维毡1的前进方向是从图1-2中所示的前压辊503向后压辊504移动，当然这只是示意性的表示，也可以设定玻璃纤维毡1的前进方向是从图2中所示的后压辊504向前压辊503移动。另外，为了引导玻璃纤维毡1，便于进一步绷紧玻璃纤维毡1，对应于前压辊503和后压辊504，机架501上还分别设置有前引导辊509和后引导辊510。

进一步地，平板502的上方可升降地支撑有注射腔505，注射腔505为密封结构，其中装有气凝胶胶体，注射腔505的底部安装有至少一排注射针600，注射针600的注射孔与注射腔505的内部连通，注射针600可垂直于平板502向下插入到玻璃纤维毡1的内部，并通过注射针600向玻璃纤维毡1的内部注射气凝胶胶体。

进一步地，注射腔505设有调整注射腔505的内部气压的压力调整装置506。通过压力调整装置506，可以在需要注射的时候，通过增大注射腔505的内部气压，将气凝胶胶体通过注射针600挤入到玻璃纤维毡1的内部。由于注射腔505是密封结构，通常情况下，腔体内的气凝胶胶体在重力作用下是流不出来的，当然，如果腔体有轻微漏气则气凝胶胶体就会通过注射针600漏出来，此时也可以启动压力调整装置506以减小注射腔505内的气压，避免气凝胶胶体不受控流出。

另外，为了便于观察注射腔505的液面高度以及检查堵塞情况，在注射腔505的侧壁安装有透明观察窗507。

进一步如图所示，注射腔505的两端通过液压导向杆508可升降地支撑在机架501上，通过液压导向杆508，注射腔505可以垂直于水平设置的平板502上下移动。

在一个具体实施例中，优选所述至少一排注射针600的排列宽度等于玻璃纤维毡1的宽度，用以在玻璃纤维毡1的整个宽度方向都可以注入气凝胶胶体。当然，考虑到成本和可靠性，注射针600的排列宽度略大于玻璃纤维毡1的宽度可能会更好一些。另外，就常理而言，注射针600的排数越多，一次可以注射的玻璃纤维毡1的长度会越长，但是注射针600的排数越多，需要的挤出气压越大，注射腔505的体积也会越大，从而对压力调整装置506以及液压升降装置的动力大小和成本都会造成影响，因而本领域技术人员应当根据需要设置注射针600的间距、排数等参数。

图3显示了注射针的安装结构的局部剖视结构放大示意图，图中可见注射针600可以通过焊接或者螺纹连接的方式安装在注射腔505的下部，在图示具体实施例中，优选注射针600的外径为2～5毫米，注射孔的内径为0.5～3.5毫米。

另外，为了获得更优的注射密度以及注射效率，注射时，注射针600的尖端插入玻璃纤维毡1的深度最好在上半部，优选注射针600的尖端插入玻璃纤维毡1的深度为玻璃纤维毡1的厚度的1/3～1/2，这样可以向深处挤压更多的气凝胶胶体，如果插入太深，则上半部分可以获得的胶体会减少，会形成下部胶体多、上部胶体少的状况。在另一个具体实施例中，优选注射针600的尖端设置有斜切面，斜切面与注射针600的长度方向可以形成两个互补的夹角，一个是锐角，另一个是钝角，优选该锐角夹角为45～60度。通过斜切面，注射针600的末端开口面积会变大，气凝胶胶体也可以偏离注射针600的长度方向挤出，有利于在玻璃纤维毡1的内部横向获得更均匀的胶体分布。

通过对注射成型设备的上述描述，本申请还可以归纳总结获得一种用于气凝胶隔热毡的注射成型方法，具体来说，本申请的用于气凝胶隔热毡的注射成型方法可以包括如下步骤：

首先将玻璃纤维毡1平铺按压在一块平板502上。

然后提供至少一排注射针600，将注射针600垂直于平板502向下插入到玻璃纤维毡1的内部，通过注射针600向玻璃纤维毡1的内部注射气凝胶胶体。

注射完成之后，抬起注射针600，将注射有气凝胶胶体的玻璃纤维毡1卷绕起来置入干燥单元400中干燥，即刻获得本申请的气凝胶隔热毡。

本申请的注射成型方法涉及的其它的与结构相关的特征，可以参考前述注射成型设备的说明，也可以根据需要将不同实施例相互组合形成新的技术方案，在此不再一一赘述。

本申请的注射成型工艺获得的玻璃纤维毡的胶体含量分布情况可以通过电镜扫描图直观显示出来。例如，图4a和4b分别显示的是通过挤压挂胶后的玻璃纤维毡的表面和横截面电镜扫描图；图5a和5b分别显示的通过本申请的注射成型设备注胶后的玻璃纤维毡的表面和横截面电镜扫描图

通过图4a～5b的玻璃纤维毡的表面和横截面电镜图可以对比看出，图4a的挤压挂胶方案，在玻璃纤维毡的表面可以含有较多的胶体，但是图4b显示内部的胶体含量很少，这样干燥获得的气凝胶隔热毡，外部的气凝胶颗粒很容易掉粉脱落。而图5a显示注射后的玻璃纤维毡的表面几乎没有什么胶体，但是图5b显示内部的胶体含量比挤压挂胶要多得多，以此干燥获得的气凝胶隔热毡，气凝胶颗粒大部分都会包裹在玻璃纤维毡的内部，掉粉脱落的概率要小很多，有利于形成获得保温隔热效果更优的气凝胶隔热毡。

本领域技术人员应当理解，虽然本申请是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本申请的保护范围。

以上所述仅为本申请示意性的具体实施方式，并非用以限定本申请的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本申请的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本申请保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于气凝胶隔热毡的注射成型方法，其特征在于，所述注射成型方法包括如下步骤：

将玻璃纤维毡(1)平铺按压在一块平板(502)上；

提供至少一排注射针(600)，将注射针(600)垂直于平板(502)向下插入到玻璃纤维毡(1)的内部，通过所述注射针(600)向所述玻璃纤维毡(1)的内部注射气凝胶胶体；

注射完成之后，抬起注射针(600)，将注射有气凝胶胶体的玻璃纤维毡(1)卷绕起来置入干燥单元(400)中干燥获得气凝胶隔热毡。

2.如权利要求1所述的注射成型方法，其特征在于，所述至少一排注射针(600)的排列宽度大于等于所述玻璃纤维毡(1)的宽度。

3.如权利要求1所述的注射成型方法，其特征在于，所述注射针(600)的尖端插入玻璃纤维毡(1)的深度为玻璃纤维毡(1)的厚度的1/3～1/2。

4.如权利要求1所述的注射成型方法，其特征在于，所述注射针(600)的外径为2～5毫米，注射孔的内径为0.5～3.5毫米。

5.如权利要求1所述的注射成型方法，其特征在于，所述注射针(600)的尖端具有斜切面，斜切面与注射针的长度方向的锐角夹角为45～60度。

6.一种用于权利要求1-5之一所述的注射成型方法的设备，其特征在于，所述设备(500)包括机架(501)，机架(501)上支撑有一块平板(502)，平板(502)的上方平行设置有前压辊(503)和后压辊(504)，玻璃纤维毡(1)通过前压辊(503)和后压辊(504)平铺按压在平板(502)上。

7.如权利要求6所述的设备，其特征在于，所述平板(502)的上方可升降地支撑有注射腔(505)，注射针(600)安装在注射腔(505)的底部，注射针(600)的注射孔与注射腔(505)的内部连通，注射腔(505)中装有气凝胶胶体。

8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，注射腔(505)设有调整注射腔(505)的内部气压的压力调整装置(506)。

9.如权利要求7所述的设备，其特征在于，注射腔(505)的侧壁安装有透明观察窗(507)。

10.如权利要求7所述的设备，其特征在于，注射腔(505)的两端通过液压导向杆(508)可升降地支撑在机架(501)上。

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