CN114919058A - 陶瓷纤维管的湿法制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷纤维管的湿法制备工艺，涉及陶瓷纤维管的制备技术领域。本方法将陶瓷纤维棉、硅溶胶和水搅拌混合制成浆液，浆液注入低速旋转的离心成型机中，直到模具型腔充满浆液并完整成型，成型后停止注浆，提高离心成型机的旋转速度，实现离心脱水，注浆与脱水时模具转速不同，保证产品成型质量好的同时降低了坯体的含水率，缩短了成型时间和烘干时间，提高了生产效率，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷纤维管的制备技术领域，尤其涉及一种陶瓷纤维管的湿法制备工艺。
背景技术
现有无机纤维陶瓷管的制备流程为打浆-真空成型-烘干。公开号为CN113134893A的中国专利公开了一种高温烟气净化陶瓷纤维滤管的制备方法，将添加剂与陶瓷纤维搅拌混合得到浆料，浆料注入抽滤磨具中进行真空抽滤，预成型后湿脱模得到陶瓷纤维坯体，干燥固化得到陶瓷纤维滤管。该方法中采用真空抽滤方式进行坯体成型，成型后湿态产品含水率高，湿强度低，烘干时间长，导致生产效率低、生产成本高。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种陶瓷纤维管的湿法制备工艺及制备系统，产品湿强度大，产品湿态含水率低，可以大幅度提高生产效率。
为实现此技术目的，本发明工艺采用如下方案：
陶瓷纤维管的湿法制备工艺，按如下步骤进行：
S1、水力制浆：将陶瓷纤维棉及总水量30%~60%的水，加入到水力制浆桶内，通过水力制浆桶打散陶瓷棉散棉，得到陶瓷纤维棉初级浆液；
S2、加胶搅拌：把硅溶胶、剩余水按比例加入到陶瓷纤维棉初级浆液中混合搅拌制浆，得到浆料，并存放在缓冲箱中，缓冲箱保持低速搅拌；
S3、离心成型：启动离心成型机，使模具整体低速缓慢旋转，同时通过注浆管将缓冲箱中的浆料连续注入模具型腔中，直至模具型腔充满并完整成型；
S4、离心脱水：成型后停止注浆，并提高离心机转速，进行离心脱水，得到陶瓷纤维管坯体；
S5、烘干：将陶瓷纤维管坯由模具上脱出分离，脱模后的陶瓷纤维管坯体置于烘干炉内烘干，得到陶瓷纤维管。
进一步地，陶瓷纤维棉、硅溶胶和总水量的质量比为1:0.3:300。
进一步地，硅溶胶为碱性硅溶胶。
进一步地，S2中加入添加剂，添加剂与陶瓷纤维棉的质量比为0.2:1。
进一步地，添加剂为淀粉或纤维素。
进一步地，S2中缓冲箱的搅拌为20r/min~30r/min。
进一步地，S3注浆时模具转速为10r/min~50r/min，S4成型后脱水时模具转速为300r/min~500r/min。
进一步地，S3注浆时，浆料流量是0.3m³/min~2m³/min。
进一步地，烘干炉为微波烘干炉，烘干温度为110℃~120℃，烘干时间1h~2h。
与现有技术相比，本发明工艺的有益效果在于：本方法将陶瓷纤维棉、硅溶胶和水搅拌混合制成浆液，浆液注入低速旋转的离心成型机中，直到模具型腔充满浆液并完整成型，成型后停止注浆，提高离心成型机的旋转速度，实现离心脱水，注浆与脱水时模具转速不同，保证产品成型质量好的同时降低了坯体的含水率，缩短了成型时间和烘干时间，提高了生产效率，降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明实施例提供的陶瓷纤维管的湿法制备系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的水力制浆桶的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的水力制浆桶的俯视结构示意图；
图4为本发明实施例提供的流槽的剖面图；
图5为本发明实施例提供的离心成型机的结构示意图；
图中标记为：1、桶体；2、筛网；3、旋转轴；4、螺旋叶片；5、转刀；6、扰流板；7、中间箱；8、出浆管；9、驱动电机；10、支架；11、第一皮带轮；12、第二皮带轮；13、传动皮带；14、流槽；15、缓冲箱；16、搅拌桨叶；17、注浆管；18、机架；19、护罩；20、模具安装盘；21、成型模具；22、回水管；23、集水箱；24、排水管；25、挡板。
具体实施方式
为充分了解本发明之目的、特征及功效，借由下述具体的实施方式，对本发明做详细说明，但本发明并不仅仅限于此。
请参阅图1，本发明提供的一种陶瓷纤维管的湿法制备系统，由水力制浆桶、流槽14、缓冲箱15、注浆管17和离心成型机等组成。
如图2和图3所示，水力制浆桶由桶体1、碎棉搅拌机构、筛网2、中间箱7、驱动电机9、第一皮带轮11、第二皮带轮12、传动皮带13和支架10等组成，桶体1的上端为敞口结构，桶体1的底面固定有筛网2，起到过滤浆液的作用。筛网2下方的桶体1与中间箱7连接，中间箱7侧壁连接有出浆管8。中间箱7的下端固定在支架10上。
支架10上还装有驱动电机9，驱动电机9的输出轴穿过支架10与第二皮带轮12键链接，第二皮带轮12通过传动皮带13与第一皮带轮11连接，第一皮带轮11与碎棉搅拌机构连接。
碎棉搅拌机构由螺旋叶片4、转刀5和旋转轴3组成，旋转轴3一端与第一皮带轮11键链接，旋转轴3的另一端穿过支架10、中间箱7和筛网2延伸至桶体1中上部，位于桶体1内的旋转轴3侧壁由上至下固定有螺旋叶片4，螺旋叶片4下方的旋转轴3侧壁环向均布有若干个转刀5，转刀5位于筛网2的上侧。鉴于浆液中含有陶瓷纤维棉容易发生缠绕，因此选用螺旋叶片4搅拌效果更好，螺旋叶片转动的同时，转刀5将底部浆液中颗粒物进一步打碎，保证浆液浓度均匀。桶体1的内壁环向均布有若干个扰流板6，以便与螺旋叶片4形成逆向水流，扰流板6为长条板结构。
如图4所示，流槽14为上端敞口的长方体槽结构，长方体槽的内侧槽壁固定有对称设置的竖直插槽，竖直插槽中插装有挡板25。挡板25为多级挡板，长方体槽上插装有多块挡板，沿着浆液流动方向，挡板25的下端面逐渐降低，起到限流和稳流的作用。长方体槽的一端固定有封堵板，水力制浆桶的出浆管8位于长方体槽的封端板内部；长方体槽的另一端为开口结构，该端架设在缓冲箱的上方，浆液由端部敞口直接下落至缓冲箱15中。
缓冲箱15上端为敞口结构，缓冲箱15的上端面固定有电机支撑架，电机支撑架上固定有搅拌电机，搅拌电机的输出轴朝下设置，输出轴与搅拌桨叶16连接，搅拌桨叶16位于缓冲箱15的中心轴线处，使用搅拌桨叶16对缓冲箱内的浆液进行缓慢搅，保证浆液中固体物料不沉积。缓冲箱15的底部侧壁开设有出浆孔，出浆孔与注浆管17一端连通，注浆管17另一端架设在离心成型机的注浆口或模具夹层中。
如图5所示，离心成型机由机架18、护罩19、模具安装盘20和成型模具21等组成，机架18顶面上设置有圆筒状的护罩19，机架18顶面上且位于护罩19内部转动设置有模具安装盘20，模具安装盘20上设置有成型模具21，机架18的底面上设置有电机，电机的输出端与模具安装盘20驱动连接，机架18上且位于护罩19内设置有回水孔，回水孔处向下设置有回水管22，位于回水管22的下方机架18中设置有集水箱23，集水箱23一侧面的底部连接有排水管24。
模具安装盘20底面轴线位置竖向设置转轴，机架18上设置轴承座，转轴向下穿过轴承座后与电机的输出端连接，实现电机带动模具安装盘20转动。
成型模具21由内模滤筒和外模滤筒组成，内模滤筒的一端设置有内膜法兰，外模滤筒的一端设置有外模法兰，外模滤筒同轴套设在内模滤筒外侧，且外模滤筒与内模滤筒通过外模法兰和内膜法兰固定。
模具安装盘20包括圆盘本体，圆盘本体上沿径向方向间隔设置有多个定位长孔，定位长孔内活动设置有定位螺栓，定位螺栓上设置有定位块；圆盘本体上沿径向方向间隔设置有多组螺栓孔。定位块可以为矩形金属块，矩形金属块上开设长孔，定位螺栓依次穿过定位长孔和矩形金属块上的长孔将两者连接。成型模具21在进行安装时，放置到模具安装盘上，定位块抵在外模法兰外周上，通过轻敲定位块来调整成型模具的位置，使得外模法兰上的法兰孔与螺栓孔对准后通过螺栓固定安装。
实施例1
按1kg陶瓷纤维棉、0.3kg碱性硅溶胶、300kg水比例在水力制浆桶中制浆，然后启动离心机，使离心成型机以10r/min转速旋转，同时通过注浆管向成型模具型腔内连续匀速注浆，直至型腔充满并完整成型，成型后停止注浆，并提高离心成型机转速至300r/min，达到离心脱水的目的，脱水后将模具整体从离心机转盘上取下，经脱模后获得陶瓷纤维管状坯体，再经110℃微波烘干1.5h获得成品。
实施例2
按1kg陶瓷纤维棉、0.3kg碱性硅溶胶、0.2kg淀粉、300kg水比例制浆，然后启动离心机，使模具以50r/min转速旋转，同时通过注浆管向模具型腔内连续匀速注浆，直至型腔充满并完整成型，成型后停止注浆，并提高离心成型机转速至500r/min，达到离心脱水的目的，脱水后将模具整体从离心机转盘上取下，经脱模后获得陶瓷纤维管状坯体，再经120℃微波烘干1h获得成品。
实施例3
按1kg陶瓷纤维棉、0.3kg碱性硅溶胶、0.2kg羧甲基纤维素、300kg水比例制浆，然后启动离心机，使模具以30r/min转速旋转，同时通过注浆管向模具型腔内连续匀速注浆，直至型腔充满并完整成型，成型后停止注浆，并提高离心成型机转速至400r/min，达到离心脱水的目的，脱水后将模具整体从离心机转盘上取下，经脱模后获得陶瓷纤维管状坯体，再经115℃微波烘干1.4h获得成品。
对比例
使用普通搅拌桶进行制浆，制得的浆料输送至缓冲箱暂存，之后注入真空模具中，利用真空抽滤的方式得到陶瓷纤维管坯体，在电阻丝或化学燃料烘干炉中进行烘干，烘干温度110℃，烘干时间40~45h，得到陶瓷纤维管。
将实施例1-3和对比例得到的陶瓷纤维管进行坯体含水率（坯体质量与烘干后成品的质量差占烘干后产品质量的百分比）和烘干后尺寸变形率（坯体直径与成品直径的差值占坯体直径的百分比）进行测试，结果如下表所示：
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例 | |
| 坯体含水率/% | 61 | 55 | 58 | 360 |
| 成品尺寸变形率/% | 3 | 2.4 | 2.8 | 12 |
| 烘干所需时间/h | 1.5 | 1 | 1.4 | 40~45 |
通过检测结果可知，本发明提供的制备工艺明显降低了坯体的含水率，极大地缩短了烘干时间，提高效率的同时节约能耗；并且成品产品的尺寸变形率很低，保证了成品的质量。
陶瓷纤维管的直径 Φ200~1000mm，长度1000mm，厚度50mm~200mm，密度120~180kg/m³ ，导热系数 0.035 至 0.038 w /(m. k 25℃),最高工作温度 800 ℃ ，长期工作温度500℃。
最后，需要注意的是：以上列举的仅是本发明的优选实施例，当然本领域的技术人员可以对本发明进行改动和变型，倘若这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种陶瓷纤维管的湿法制备工艺，其特征在于，按如下步骤进行：
S1、水力制浆：将陶瓷纤维棉及总水量30%~60%的水，加入到水力制浆桶内，通过水力制浆桶打散陶瓷棉，得到陶瓷纤维棉初级浆液；
S2、加胶搅拌：把硅溶胶、剩余水按比例加入到陶瓷纤维棉初级浆液中混合搅拌制浆，得到浆料，并存放在缓冲箱中，缓冲箱保持低速搅拌；
S3、离心成型：启动离心成型机，使模具整体低速缓慢旋转，同时通过注浆管将缓冲箱中的浆料连续注入模具型腔中，直至模具型腔充满并完整成型；
S4、离心脱水：成型后停止注浆，并提高离心机转速，进行离心脱水，得到陶瓷纤维管坯体；
S5、烘干：将陶瓷纤维管坯由模具上脱出分离，脱模后的陶瓷纤维管坯体置于烘干炉内烘干，得到陶瓷纤维管。
2.根据权利要求1所述的陶瓷纤维管的湿法制备工艺，其特征在于，陶瓷纤维棉、硅溶胶和总水量的质量比为1:0.3:300。
3.根据权利要求1所述的陶瓷纤维管的湿法制备工艺，其特征在于，硅溶胶为碱性硅溶胶。
4.根据权利要求1所述的陶瓷纤维管的湿法制备工艺，其特征在于，S2中加入添加剂，添加剂与陶瓷纤维棉的质量比为0.2:1。
5.根据权利要求4所述的陶瓷纤维管的湿法制备工艺，其特征在于，添加剂为淀粉或纤维素。
6.根据权利要求1所述的陶瓷纤维管的湿法制备工艺，其特征在于，S2中缓冲箱的搅拌为20r/min~30r/min。
7.根据权利要求1所述的陶瓷纤维管的湿法制备工艺，其特征在于，S3注浆时模具转速为10r/min~50r/min，S4成型后脱水时模具转速为300r/min~500r/min。
8.根据权利要求1所述的陶瓷纤维管的湿法制备工艺，其特征在于，S3注浆时，浆料流量是0.3m³/min~2m³/min。
9.根据权利要求1所述的陶瓷纤维管的湿法制备工艺，其特征在于，烘干炉为微波烘干炉，烘干温度为110℃~120℃，烘干时间1h~2h。
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