一种连续化生产气凝胶毡的设备及工业化方法技术

本发明专利技术公开了一种连续化生产气凝胶毡的设备及工业化方法，涉及气凝胶生产设备技术领域，连续化生产气凝胶毡的设备，包括从前到后依次设置的第一升降平台、双工位放卷装置、纤维毡送料装置、金属检测装置、浸渍装置、微波固化装置、疏水改性装置、孔结构保护装置、溶剂清洗装置、干燥装置、收卷装置和包装装置。本发明专利技术提供的一种连续化生产气凝胶毡的设备及工业化方法，同时考虑了设备安全方面，溶剂有效利用方面和环保方面的要求，实现了放卷、成型、改性、收卷及包装的连续化，能实现将原材料经该装置直接生产成为气凝胶毡产品，并完成包装的过程。

【技术实现步骤摘要】
一种连续化生产气凝胶毡的设备及工业化方法
本专利技术涉及气凝胶生产设备
，尤其是涉及一种连续化生产气凝胶毡的设备及工业化方法。
技术介绍
在以往气凝胶毡生产过程中气凝胶毡的生产往往以间歇式的方法生产，生产周期长，人工成本高，单条生产线生产效率低，生产车间内面临着大量有机溶剂泄露的风险，增加了安全生产隐患，且产品质量不稳定。现阶段，国内外普遍的生产气凝胶的方式为一步酸或碱法或先酸后碱两步法，采用有机硅源和无机硅源来制备溶胶溶液再与纤维毡进行复固化成型，其中湿凝胶毡的固化方式有浸泡罐直接浸泡固化和采用传送加热设备进行连续固化两种方式。两种方法各有优缺点，采用浸泡成型方法设备投资小，凝胶时间可控性强，相对来说可以根据需要对孔径分布进行调整，但是生产凝胶过程消耗时间长，固化后的纤维毡需要复卷加入隔垫以便后期浸泡和干燥的进行。目前国内气凝胶连续化成型尚处于起步阶段，工艺和设备方面的改进也在不断的完善，如专利CN109529735A介绍了一种波成型连续化生产气凝胶毡的方法，但其收放卷装置难以做到连续化，且微波设备本身难以做到防爆设备，大量的有机溶剂在蒸发上升过程中无法与微波设备有效的分开，湿凝胶浸泡改性时间短，因此该设备需要较多的生产工人参与，危险性较高。湿凝胶的干燥方式通常有常压干燥、超临界干燥、冷冻干燥等，而超临界干燥又分为高温超临界干燥和低温超临界干燥。其中干燥效果以超临界干燥效果最好，但超临界干燥气凝胶毡无法做到连续化生产，设备投资成本高。高温超临界干燥危险性较大，加热方式采用导热油或直接电加热，导热油换热效率低下，直接电加热对干燥釜性能要求高，由于高温超临界对干燥釜密封要求非常高，现阶段仍然较少应用；冷冻干燥，由于冷冻工程耗能较大，且溶剂相变过程中由于体积的变化会对凝胶空隙结构造成一定的破坏，投资成本大，目前工业上基本没有应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种连续化生产气凝胶毡的设备及工业化方法，同时考虑了设备安全方面，溶剂有效利用方面和环保方面的要求，实现了放卷、成型、改性、收卷及包装的连续化，能实现将原材料经该装置直接生产成为气凝胶毡产品，并完成包装的过程。本专利技术的技术方案是：一种连续化生产气凝胶毡的设备，包括从前到后依次设置的第一升降平台、双工位放卷装置、纤维毡送料装置、金属检测装置、浸渍装置、微波固化装置、疏水改性装置、孔结构保护装置、溶剂清洗装置、干燥装置、收卷装置和包装装置；双工位放卷装置底部设有纠偏电机；金属检测装置位于纤维毡送料装置之间；浸渍装置包括水解液输送管道、稀碱液输送管道、管道混合器、浸渍密封箱体、液位计、胶料循环收集装置、氧气和可燃气体检测装置，水解液输送管道和稀碱液输送管道分别与管道混合器连通，管道混合器通过管道与浸渍密封箱体的顶部连通，浸渍密封箱体的底部设置胶料循环收集装置，浸渍密封箱体后安装氧气和可燃气体检测装置；微波固化装置包括防爆风机、微波消协设备、微波固化箱体、传送电机、传送带、进气管道、出气管道、温度检测仪和观察口，微波消协设备位于微波固化箱体两端，传送电机为传送带提供动力，进气管道和出气管道位于微波固化箱体上部，并与微波固化箱体连通，温度检测仪和观察口位于微波固化装置末端；疏水改性装置、孔结构保护装置、溶剂清洗装置共用一套传送设备，疏水改性装置包括第一浸泡槽、第一输送泵、第一气体收集管道、疏水改性储液罐、疏水加热换热器和管状多孔喷洒装置，第一浸泡槽与疏水改性储液罐通过管道连接，第一输送泵位于第一浸泡槽的底部，并与第一浸泡槽的排液管道连接，第一气体收集管道位于第一浸泡槽的上方，并与第一浸泡槽连通，疏水加热换热器的一端与疏水改性储液罐连接，另一端与管状多孔喷洒装置连接；孔结构保护装置包括第二输送泵、第二浸泡槽、第二气体收集管道、孔结构保护液储液罐、保护液加热换热器，第二输送泵位于第二浸泡槽的底部，并与第二浸泡槽的排液管道连接，第二浸泡槽、孔结构保护液储液罐和保护液加热换热器通过管道连接，第二气体收集管道位于第二浸泡槽的上方，并与第二浸泡槽连通；溶剂清洗装置包括清洗槽、第三气体收集管道、清洗液储液罐、清洗液加热换热器和第三输送泵，第三气体收集管道位于清洗槽的上方，并与清洗槽连通，清洗槽、清洗液储液罐和清洗液加热换热器通过管道连接，第三输送泵位于清洗槽的底部，并与清洗槽的排液管道连接；干燥装置包括传送装置、干燥箱、混合气体管道、加热装置、惰性气体热风管道、净化后惰性气体排气管道、冷却换热器、分离储罐、干燥吸附装置和补充惰性气体管道，混合气体管道位于干燥箱的上方，一端与干燥箱连接，另一端与冷却换热器连接，冷却换热器、分离储罐、干燥吸附装置和净化后惰性气体排气管道依次连接，惰性气体热风管道位于干燥箱的下方，一端通入干燥箱中，另一端与加热装置连接，加热装置还与补充惰性气体管道连接；收卷装置包括双工位收卷装置、悬垂度检测开关、偏移检测仪器和第二升降平台，双工位收卷装置底部设有纠偏电机，与悬垂度检测开关、偏移检测仪器配合进行纠偏，第二升降平台位于双工位收卷装置后侧；包装装置包括打包带打包设备、薄膜缠绕机、称量设备和打签机。一种连续化生产气凝胶毡的工业化方法，包括以下步骤：步骤1，使用第一升降平台和双工位放卷装置相互配合，将需加工的纤维毡卷材进行连续上料放卷，双工位放卷装置底部设有的纠偏电机可对纤维毡卷进行位置纠偏；步骤2，将需加工的纤维毡送入纤维毡送料装置并通过金属检测装置，若发现金属，则会将装置紧急暂停，清除了金属后，报警解除，恢复装置运行；步骤3，水解液输送管道的水解液和稀碱液输送管道的稀碱液按照比例在管道混合器中混合后进入浸渍密封箱体中对纤维毡进行浸渍，液位计检测并控制水解液和稀碱液的输送泵，防止溢料，多余的浸渍液通过胶料循环收集装置被收集并重复利用；步骤4，传送电机带动传送带将浸渍后的纤维毡送入微波固化箱体中进行加热促进凝胶固化，进气管道将空气通入微波固化箱体内进行降温并保持内部微正压，防止可燃气体进入，微波固化箱体内部的热风通过出气管道排出外部；步骤5，固化后的湿凝胶纤维毡依次经过疏水改性装置、孔结构保护装置进行结构加固后，再经过溶剂清洗装置将湿凝胶纤维毡上未反应的疏水试剂和孔结构保护液进行清洗后进入干燥装置；步骤6，加热装置将惰性气体加热后通过惰性气体热风管道通入干燥箱中对湿凝胶纤维毡进行干燥，含有有机溶剂的混合气体通过混合气体管道集中通入冷却换热器中，冷凝后在分离储罐中进行气液分离，气体经过干燥吸附装置后作为净化后的惰性气体经过净化后惰性气体排气管道收集重新用于干燥湿凝胶纤维毡；步骤7，干燥后的气凝胶毡经过收卷、打包、薄膜缠绕、称量、贴签后直接入库。优选的，步骤3中，水解液为有机物与酸反应生成的产物，有机物选用正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、甲基三乙氧基硅、2-5个聚合量的多聚硅烷、聚硅氧烷甲基、三甲氧基硅中的一种或多种，酸选用盐酸、硫酸、磷酸、草酸或乙酸。优选的，步骤3中，稀碱液为化合物与溶剂混合后的混合液，化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续化生产气凝胶毡的设备，其特征在于，包括从前到后依次设置的第一升降平台(001)、双工位放卷装置(002)、两个纤维毡送料装置(004)、金属检测装置(005)、浸渍装置、微波固化装置、疏水改性装置、孔结构保护装置、溶剂清洗装置、干燥装置、收卷装置和包装装置；所述疏水改性装置、孔结构保护装置、溶剂清洗装置共用一套传送设备；所述金属检测装置(005)位于所述两个纤维毡送料装置(004)之间；/n所述浸渍装置包括水解液输送管道(006)、稀碱液输送管道(007)、管道混合器(008)、浸渍密封箱体(009)、液位计(010)、胶料循环收集装置(011)、氧气和可燃气体检测装置(012)，所述水解液输送管道(006)和稀碱液输送管道(007)分别与管道混合器(008)连通，所述管道混合器(008)通过管道与所述浸渍密封箱体(009)的顶部连通，所述浸渍密封箱体(009)的底部设置所述胶料循环收集装置(011)，所述浸渍密封箱体(009)后安装所述氧气和可燃气体检测装置(012)；/n所述微波固化装置包括防爆风机(013)、微波消协设备(014)、微波固化箱体(015)、传送电机(016)、传送带(017)、进气管道(018)、出气管道(019)、温度检测仪(020)和观察口(021)，所述微波消协设备(014)位于所述微波固化箱体(015)两端，所述传送电机(016)为所述传送带(017)提供动力，所述进气管道(018)和出气管道(019)位于所述微波固化箱体(015)上部，并与所述微波固化箱体(015)连通，所述温度检测仪(020)和观察口(021)位于所述微波固化装置末端；/n所述疏水改性装置包括第一浸泡槽(022)、第一输送泵(023)、第一气体收集管道(024)、疏水改性储液罐(025)、疏水加热换热器(026)和管状多孔喷洒装置(027)，所述第一浸泡槽(022)与所述疏水改性储液罐(025)通过管道连接，所述第一输送泵(023)位于所述第一浸泡槽(022)的底部，并与所述第一浸泡槽(022)的排液管道连接，所述第一气体收集管道(024)位于所述第一浸泡槽(022)的上方，并与所述第一浸泡槽(022)连通，所述疏水加热换热器(026)的一端与所述疏水改性储液罐(025)连接，另一端与所述管状多孔喷洒装置(027)连接；/n所述孔结构保护装置包括第二输送泵(028)、第二浸泡槽(029)、第二气体收集管道(030)、孔结构保护液储液罐(031)、保护液加热换热器(032)，所述第二输送泵(028)位于所述第二浸泡槽(029)的底部，并与所述第二浸泡槽(029)的排液管道连接，所述第二浸泡槽(029)、孔结构保护液储液罐(031)和保护液加热换热器(032)通过管道连接，所述第二气体收集管道(030)位于所述第二浸泡槽(029)的上方，并与所述第二浸泡槽(029)连通；/n所述溶剂清洗装置包括清洗槽(033)、第三气体收集管道(034)、清洗液储液罐(035)、清洗液加热换热器(036)和第三输送泵(037)，所述第三气体收集管道(034)位于所述清洗槽(033)的上方，并与所述清洗槽(033)连通，所述清洗槽(033)、清洗液储液罐(035)和清洗液加热换热器(036)通过管道连接，所述第三输送泵(037)位于所述清洗槽(033)的底部，并与所述清洗槽(033)的排液管道连接；/n所述干燥装置包括传送装置、干燥箱(038)、混合气体管道(039)、加热装置(040)、惰性气体热风管道(041)、净化后惰性气体排气管道(042)、冷却换热器(043)、分离储罐(044)、干燥吸附装置(045)和补充惰性气体管道(046)，所述混合气体管道(039)位于所述干燥箱(038)的上方，一端与所述干燥箱(038)连接，另一端与所述冷却换热器(043)连接，所述冷却换热器(043)、分离储罐(044)、干燥吸附装置(045)和净化后惰性气体排气管道(042)依次连接，所述惰性气体热风管道(041)位于所述干燥箱(038)的下方，一端通入所述干燥箱(038)中，另一端与加热装置(040)连接，所述加热装置(040)还与所述补充惰性气体管道(046)连接；/n所述收卷装置包括双工位收卷装置(049)、悬垂度检测开关(047)、偏移检测仪器(048)和第二升降平台(050)，所述双工位收卷装置(049)底部设有纠偏电机，与所述悬垂度检测开关(047)、偏移检测仪器(048)配合进行纠偏，所述第二升降平台(050)位于所述双工位收卷装置(049)后侧；/n所述包装装置包括打包带打包设备(051)、薄膜缠绕机(052)、称量设备和打签机(053)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种连续化生产气凝胶毡的设备，其特征在于，包括从前到后依次设置的第一升降平台(001)、双工位放卷装置(002)、两个纤维毡送料装置(004)、金属检测装置(005)、浸渍装置、微波固化装置、疏水改性装置、孔结构保护装置、溶剂清洗装置、干燥装置、收卷装置和包装装置；所述疏水改性装置、孔结构保护装置、溶剂清洗装置共用一套传送设备；所述金属检测装置(005)位于所述两个纤维毡送料装置(004)之间；
所述浸渍装置包括水解液输送管道(006)、稀碱液输送管道(007)、管道混合器(008)、浸渍密封箱体(009)、液位计(010)、胶料循环收集装置(011)、氧气和可燃气体检测装置(012)，所述水解液输送管道(006)和稀碱液输送管道(007)分别与管道混合器(008)连通，所述管道混合器(008)通过管道与所述浸渍密封箱体(009)的顶部连通，所述浸渍密封箱体(009)的底部设置所述胶料循环收集装置(011)，所述浸渍密封箱体(009)后安装所述氧气和可燃气体检测装置(012)；
所述微波固化装置包括防爆风机(013)、微波消协设备(014)、微波固化箱体(015)、传送电机(016)、传送带(017)、进气管道(018)、出气管道(019)、温度检测仪(020)和观察口(021)，所述微波消协设备(014)位于所述微波固化箱体(015)两端，所述传送电机(016)为所述传送带(017)提供动力，所述进气管道(018)和出气管道(019)位于所述微波固化箱体(015)上部，并与所述微波固化箱体(015)连通，所述温度检测仪(020)和观察口(021)位于所述微波固化装置末端；
所述疏水改性装置包括第一浸泡槽(022)、第一输送泵(023)、第一气体收集管道(024)、疏水改性储液罐(025)、疏水加热换热器(026)和管状多孔喷洒装置(027)，所述第一浸泡槽(022)与所述疏水改性储液罐(025)通过管道连接，所述第一输送泵(023)位于所述第一浸泡槽(022)的底部，并与所述第一浸泡槽(022)的排液管道连接，所述第一气体收集管道(024)位于所述第一浸泡槽(022)的上方，并与所述第一浸泡槽(022)连通，所述疏水加热换热器(026)的一端与所述疏水改性储液罐(025)连接，另一端与所述管状多孔喷洒装置(027)连接；
所述孔结构保护装置包括第二输送泵(028)、第二浸泡槽(029)、第二气体收集管道(030)、孔结构保护液储液罐(031)、保护液加热换热器(032)，所述第二输送泵(028)位于所述第二浸泡槽(029)的底部，并与所述第二浸泡槽(029)的排液管道连接，所述第二浸泡槽(029)、孔结构保护液储液罐(031)和保护液加热换热器(032)通过管道连接，所述第二气体收集管道(030)位于所述第二浸泡槽(029)的上方，并与所述第二浸泡槽(029)连通；
所述溶剂清洗装置包括清洗槽(033)、第三气体收集管道(034)、清洗液储液罐(035)、清洗液加热换热器(036)和第三输送泵(037)，所述第三气体收集管道(034)位于所述清洗槽(033)的上方，并与所述清洗槽(033)连通，所述清洗槽(033)、清洗液储液罐(035)和清洗液加热换热器(036)通过管道连接，所述第三输送泵(037)位于所述清洗槽(033)的底部，并与所述清洗槽(033)的排液管道连接；
所述干燥装置包括传送装置、干燥箱(038)、混合气体管道(039)、加热装置(040)、惰性气体热风管道(041)、净化后惰性气体排气管道(042)、冷却换热器(043)、分离储罐(044)、干燥吸附装置(045)和补充惰性气体管道(046)，所述混合气体管道(039)位于所述干燥箱(038)的上方，一端与所述干燥箱(038)连接，另一端与所述冷却换热器(043)连接，所述冷却换热器(043)、分离储罐(044)、干燥吸附装置(045)和净化后惰性气体排气管道(042)依次连接，所述惰性气体热风管道(041)位于所述干燥箱(038)的下方，一端通入所述干燥箱(038)中，另一端与加热装置(040)连接，所述加热装置(040)还与所述补充惰性气体管道(046)连接；
所述收卷装置包括双工位收卷装置(049)、悬垂度检测开关(047)、偏移检测仪器(048)和第二升降平台(050)，所述双工位收卷装置(04...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵耀耀，徐妥夫，杨志国，郭卫疆，康程，陈维平，
申请(专利权)人：华陆工程科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61