一种玄武岩纤维薄毡、制备方法及其设备
技术领域
本发明涉及玄武岩纤维的技术领域，具体而言，涉及一种玄武岩纤维薄毡、制备方法及其应用。
背景技术
玄武岩纤维是通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料。
交通出行安全以及航空火箭等高科技领域对材料性能要求越来越高，既要求材料具有较高的强度、韧性，又要保证材料质量轻，以提高性能、节约成本，目前轻质外壳广泛使用纤维布作为增强材料，其中包括玻璃纤维、碳纤维布、芳纶纤维布等，其中碳纤维布性能较佳，但是价格昂贵、生产成本高，制备过程复杂。
现有采用玄武岩纤维薄毡用以替换碳纤维布，现有专利CN107268179A-一种玄武岩纤维表面毡及其制备方法，将短切后的玄武岩纤维加入到分散液中分散得到纤维浆料，将所述纤维浆料成型得到薄毡，向所述薄毡施加第一粘结剂后进行固化。上述制得玄武岩纤维表面毡制备过程简单，能耗大，且上述制备的表面毡存在着性能较差、不稳定、质量不均匀等缺陷。
发明内容
本发明目的之一在于提供一种用于制备玄武岩纤维薄毡的设备，用以实现制备玄武岩纤维薄毡，该设备结构简单，操作容易，且成本低的技术效果。
本发明通过以下技术方案实现：一种用于制备玄武岩纤维薄毡的设备，其特征在于，
包括输送机构，所述输送机构包括传输带，所述传输带连接有网带；所述输送机构分为输送机构前段、输送机构中段和输送机构后段；
所述输送机构前段的上方设有盛放玄武岩浆料的网前箱，所述网前箱的底部设有开口，以使盛放的玄武岩浆料均匀的洒在网带上；
所述输送机构中段的下方设有抽吸组件，用于抽出附着有玄武岩浆料的网带上多余的水分；
所述输送机构后段的上方设有用于喷洒粘结剂的喷洒组件；
所述输送机构的后方依次设有用于烘干玄武岩纤维薄毡的烘干组件和用于收卷玄武岩纤维薄毡的收卷辊。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述传输带的传输路径呈直角梯形，所述输送机构前段位于直角梯形斜腰处，所述输送机构中段和输送机构后段位于所述直角梯形上顶边处。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述抽吸组件包括真空吸盘和接水盘，所述真空吸盘位于所述输送机构中段的下方，所述接水盘一端与所述真空吸盘底部连接，所述接水盘另一端与所述输送机构前端的底部连接。
为了更好的实现本发明，进一步的，还包括分散罐，所述分散罐与所述网前箱连接，在所述分散罐与所述网前箱之间设有压力泵，所述分散罐与所述接水盘之间通过连接管连接。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述喷洒组件包括喷洒箱，所述喷洒箱内放置粘结剂，所述喷洒箱底部设有多个喷头；
所述烘干组件包括烘干室，所述烘干室上部设有用于烘干的加热器，所述烘干室中部设有用于输送玄武岩纤维薄毡的输送带。
本发明目的之二在于提供一种用于制备玄武岩纤维薄毡的制备方法，用以制备高质量、高性能的玄武岩纤维薄毡。
本发明通过以下技术方案实现：包括以下制备步骤：
S1：将原料玄武岩矿石通过高温熔融、漏板拉丝和表面处理后得到玄武岩长纤维；
S2：将玄武岩长纤维集束短切制得玄武岩短纤维；
S3：将玄武岩短纤维、水和分散剂按比例投入分散罐，经连续搅拌制得均匀化的玄武岩纤维浆料；
S4：将均匀化的玄武岩纤维浆料输送至网前箱，并将玄武岩纤维浆料喷洒在输送机构前段的网带上；
S5：随着网带的匀速移动，到达所述输送机构中段，通过所述抽吸组件的真空吸盘对附着有玄武岩浆料的网带进行多余水分的抽取，随后通过抽吸组件的接水盘将输送机构前段的水分和输送机构中段的水分进行收集，接水盘收集的水分通过导管注入所述分散罐中；
S6：随着网带的均匀移动，到达所述输送机构后段，通过所述输送机构后段的喷洒组件将粘结剂均匀的喷洒在网带上，形成玄武岩纤维薄毡。
为了更好的实现本发明，进一步的，在所述步骤S3制备玄武岩纤维浆料中，还加入增稠剂，用于增强或稳定所述玄武岩浆料的粘度；
所述步骤S3中具体操作步骤如下：
S31：玄武岩纤维质量分数为0.1～4％、分散剂质量分数为0.01～0.3％和水加入分散罐中，并通过搅拌器不断搅拌，直到搅拌均匀；
S32：再向分散罐中继续加入增稠剂，并不断搅拌，得到玄武岩纤维浆料。
为了更好的实现本发明，进一步的，所述步骤S6中，玄武岩纤维薄毡中玄武岩纤维的质量分数90～97％，粘结剂的质量分数3～10％。
为了更好的实现本发明，进一步的，还包括步骤S7：将步骤S6制得的玄武岩纤维薄毡继续输送至烘干组件进行烘干；
步骤S8：将步骤S7烘干后的玄武岩纤维薄毡通过收卷辊进行收集。
本发明目的之三在于提供一种用于制备玄武岩纤维薄毡，该玄武岩纤维薄毡的厚度为0.5～2.5mm，克重为30～150g/m2。
反应机理：
本发明利用上述设备来制备玄武岩纤维薄毡，先将玄武岩矿石通过高温熔融、漏板拉丝和表面处理得到玄武岩长纤维，通过对玄武岩矿石原料进行成分控制、均质化等矿物处理工序，将矿物处理后的矿石原料送入至池窑中，在池窑中将矿石原料在1450～1800℃条件下高温熔融得到玄武岩熔体，并采用含有多孔的铂铑合金漏板快速将玄武岩熔体拉撑直径为6～18微米的纤维，在拉丝成纤后使用表面处理剂对玄武岩纤维表面进行处理，表面处理剂主要为润滑剂、偶联剂、成膜剂和抗静电剂等。
通过对表面处理后的玄武岩长纤维收集整理，具体是将多根表面处理后的玄武岩长纤维集成一个单元束，将多个单元束的玄武岩长纤维短切成5～20mm的短切玄武岩纤维，既制得玄武岩短纤维。
将玄武岩短纤维、分散剂和水进行混合，其中玄武岩纤维质量分数为0.1～4％，分散剂的质量分数为0.01～0.3％，在不断搅拌过程中，分散剂使玄武岩短纤维相互分散，分散剂的主要作用在于避免玄武岩短纤维交联在一起，影响后续制成玄武岩纤维薄毡的效果，在调和玄武岩纤维浆料的过程中，为了使其玄武岩纤维浆料粘稠，不会因停放时间变长而出现玄武岩短纤维沉降的问题，因此在分散罐中还加入了增稠剂。
将上述调稠的玄武岩纤维浆料转入至网前箱，通过网前箱底部的开口将玄武岩纤维浆料晒至输送机构上移动的网带上，使其网带上均有附着有玄武岩纤维浆料。
输送机构主要是由输送机构前段、输送机构中段和输送机构后段组成，在输送机构的作用下，附着有玄武岩纤维浆料的网带继续传输，到达输送机构中段，通过输送机构中段下方的抽吸组件，将其网带上附着的多余水分抽出。
抽出多余水分后，附着玄武岩纤维浆料的网带继续传输，到达输送机构后段，通过喷洒粘结剂将玄武岩浆料固化在网带上，得到玄武岩纤维薄毡，该玄武岩纤维薄毡中玄武岩纤维的质量分数90～97％，粘结剂的质量分数3～10％，该步骤进一步加强玄武岩纤维薄毡的结构，从而提高玄武岩纤维薄毡的性能。
上述抽出多余的水分是通过抽吸组件进行的，具体是在输送机构中段下方设置了抽吸组件，该抽吸组件的接水盘可以与吸盘底部连接，抽水盘的另一端与输送机构前段底部连接，该接水盘可以接住输送机构前段和输送机构中段的水分，并将此进行收集利用，具体是将收集的水输送至分散罐中，用于分散，这样设置有利于节约水资源，除此之外，还可以节约分散剂、增稠剂等成分的投入，有利于减少制作成本。
上述得到的玄武岩纤维薄毡，将其通过烘干组件进行烘干，然后再通过收卷辊进行收卷。最终制得的玄武岩纤维薄毡的厚度为0.5～2.5mm，克重为30～150g/m2。
本发明的有益效果是：
本发明所提供一种用于制备玄武岩纤维薄毡的设备，该设备简单，可以连续性生产玄武岩纤维薄毡，提高工作效率；
本发明所提供的一种用于制备玄武岩纤维薄毡的设备，通过将传输带的传输路径设置为直角梯形，并将输送机构前段设于直角梯形斜腰处，以及在输送机构的中部设有抽吸组件，通过抽吸组件的接水盘将输送机构前段和输送机构中段中的水进行收集，最终通过连接管将收集的水回收至分散罐中进行二次的利用，从而达到节约用水和节约用分散剂等的量，从而节约企业的生产成本。
本发明所提供的玄武岩纤维薄毡的制备方法制得的玄武岩纤维薄毡质量更加稳定，性能更加优异，更适用于电子、汽车制造、轨道交通、车船、飞机、航空器壳体及内部结构等领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提供的一种用于制备玄武岩纤维薄毡的设备的结构示意图；
图2为本发明提供的一种用于制备玄武岩纤维薄毡的制备方法的工艺流程图。
图标：10-网前箱，21-输送机构前段，22-输送机构中段，23-输送机构后段，30-抽吸组件，31-真空吸盘，32-接水盘，40-喷晒箱，50-烘干室，51-加热器，60-收卷辊。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行描述。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
实施例1
一种用于制备玄武岩纤维薄毡的设备，如图1所示，包括输送机构，该输送机构主要包括传输带，传输带上连接有网带，通过传输带的移动，从而带动网带的移动。
在制备玄武岩纤维薄毡的设备中，将输送机构分为输送机构前段21、输送机构中段22和输送机构后段23，其中输送机构前段21主要的作用是将网前箱10内的玄武岩纤维浆料均匀晒在网带上。
传输带继续传输，到输送机构中段22，通过抽吸组件30将附着有玄武岩纤维浆料的网带上多余的水分抽出，抽吸组件30主要包括真空吸盘31，该真空吸盘31连接有真空发生器，该真空发生器为现有技术，故在此不进行过多的阐述，通过真空吸盘31将输送机构中段22上的附着的水分抽出，并通过吸盘底部的接水盘32收集，该接水盘32还与输送机构前段21底部连接，并进一步收集输送机构前段21上的水分。
进一步，将传输带的传输路径设置为直角梯形的一个重要原因在于，玄武岩纤维浆料喷晒在网带上，由于玄武岩纤维浆料含有一定量的水分，为了使水分能够快速等到处理，因此将输送机构前段21设置在直角梯形斜腰处，这样的好处在于，附着了玄武岩纤维浆料的网带继续传输，主要是呈向上输送的趋势，由于存在一定的斜度，更有利于水分向下滴落，更有利于处于多余的水分，为后续抽吸组件30的抽水部分提供有利的条件，再则，滴落的水分再通过接水盘32进行收集，最后在通过导管将其输送到分散罐中进行重复的利用，这样协同操作可以达到节约能源的目的。
通过抽吸组件30抽出多余的水分后的网带，继续输送至输送机构后段23，通过喷洒组件，将粘结剂均有喷洒在网带上，进行固化，形成玄武岩纤维薄毡。
为了使其得到的玄武岩纤维薄毡的性能更稳定，因此在输送机构的后方设置了烘干组件，用于对玄武岩纤维薄毡进行烘干，最后通过收卷辊60进行收卷。
实施例2
一种制备玄武岩纤维薄毡的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：将原料玄武岩矿石通过高温熔融、漏板拉丝和表面处理后得到玄武岩长纤维；
S2：将玄武岩长纤维集束短切制得玄武岩短纤维；
S3：将玄武岩短纤维0.1％、水和分散剂0.01％按比例投入分散罐，经连续搅拌制得均匀化的玄武岩纤维浆料；
S4：将均匀化的玄武岩纤维浆料输送至网前箱10，并将玄武岩纤维浆料喷洒在输送机构前段21的网带上；
S5：随着网带的匀速移动，到达所述输送机构中段22，通过所述抽吸组件30的真空吸盘31对附着有玄武岩浆料的网带进行多余水分的抽取，随后通过抽吸组件30的接水盘32将输送机构前段21的水分和输送机构中段22的水分进行收集，接水盘32收集的水分通过导管注入所述分散罐中；
S6：随着网带的均匀移动，到达所述输送机构后段23，通过所述输送机构后段23的喷洒组件将粘结剂均匀的喷洒在网带上，形成玄武岩纤维薄毡；
S7：将步骤S6制得的薄毡继续输送至烘干组件进行烘干；
S8：将步骤S7烘干后的玄武岩纤维薄毡通过收卷辊60进行收集。
实施例3
一种制备玄武岩纤维薄毡的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：将原料玄武岩矿石通过高温熔融、漏板拉丝和表面处理后得到玄武岩长纤维；
S2：将玄武岩长纤维集束短切制得玄武岩短纤维；
S3：将玄武岩短纤维3％、水和分散剂0.15％按比例投入分散罐，经连续搅拌制得均匀化的玄武岩纤维浆料；
S4：将均匀化的玄武岩纤维浆料输送至网前箱10，并将玄武岩纤维浆料喷洒在输送机构前段21的网带上；
S5：随着网带的匀速移动，到达所述输送机构中段22，通过所述抽吸组件30的真空吸盘31对附着有玄武岩浆料的网带进行多余水分的抽取，随后通过抽吸组件30的接水盘32将输送机构前段21的水分和输送机构中段22的水分进行收集，接水盘32收集的水分通过导管注入所述分散罐中；
S6：随着网带的均匀移动，到达所述输送机构后段23，通过所述输送机构后段23的喷洒组件将粘结剂均匀的喷洒在网带上，形成玄武岩纤维薄毡；
S7：将步骤S6制得的薄毡继续输送至烘干组件进行烘干；
S8：将步骤S7烘干后的玄武岩纤维薄毡通过收卷辊60进行收集。
实施例4
一种制备玄武岩纤维薄毡的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：将原料玄武岩矿石通过高温熔融、漏板拉丝和表面处理后得到玄武岩长纤维；
S2：将玄武岩长纤维集束短切制得玄武岩短纤维；
S3：将玄武岩短纤维4％、水和分散剂0.3％按比例投入分散罐，经连续搅拌制得均匀化的玄武岩纤维浆料；
S4：将均匀化的玄武岩纤维浆料输送至网前箱10，并将玄武岩纤维浆料喷洒在输送机构前段21的网带上；
S5：随着网带的匀速移动，到达所述输送机构中段22，通过所述抽吸组件30的真空吸盘31对附着有玄武岩浆料的网带进行多余水分的抽取，随后通过抽吸组件30的接水盘32将输送机构前段21的水分和输送机构中段22的水分进行收集，接水盘32收集的水分通过导管注入所述分散罐中；
S6：随着网带的均匀移动，到达所述输送机构后段23，通过所述输送机构后段23的喷洒组件将粘结剂均匀的喷洒在网带上，形成玄武岩纤维薄毡；
S7：将步骤S6制得的薄毡继续输送至烘干组件进行烘干；
S8：将步骤S7烘干后的玄武岩纤维薄毡通过收卷辊60进行收集。
对比例1
一种制备玄武岩纤维薄毡的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：将原料玄武岩矿石通过高温熔融、漏板拉丝和表面处理后得到玄武岩长纤维；
S2：将玄武岩长纤维集束短切制得玄武岩短纤维；
S3：将玄武岩短纤维10％、水和分散剂0.01％按比例投入分散罐，经连续搅拌制得均匀化的玄武岩纤维浆料；
S4：将均匀化的玄武岩纤维浆料输送至网前箱10，并将玄武岩纤维浆料喷洒在输送机构前段21的网带上；
S5：随着网带的匀速移动，到达所述输送机构中段22，通过所述抽吸组件30的真空吸盘31对附着有玄武岩浆料的网带进行多余水分的抽取，随后通过抽吸组件30的接水盘32将输送机构前段21的水分和输送机构中段22的水分进行收集，接水盘32收集的水分通过导管注入所述分散罐中；
S6：随着网带的均匀移动，到达所述输送机构后段23，通过所述输送机构后段23的喷洒组件将粘结剂均匀的喷洒在网带上，形成玄武岩纤维薄毡；
S7：将步骤S6制得的薄毡继续输送至烘干组件进行烘干；
S8：将步骤S7烘干后的玄武岩纤维薄毡通过收卷辊60进行收集。
对比例2
一种制备玄武岩纤维薄毡的制备方法，具体包括以下步骤：
S1：将原料玄武岩矿石通过高温熔融、漏板拉丝和表面处理后得到玄武岩长纤维；
S2：将玄武岩长纤维集束短切制得玄武岩短纤维；
S3：将玄武岩短纤维0.1％、水和分散剂2％按比例投入分散罐，经连续搅拌制得均匀化的玄武岩纤维浆料；
S4：将均匀化的玄武岩纤维浆料输送至网前箱10，并将玄武岩纤维浆料喷洒在输送机构前段21的网带上；
S5：随着网带的匀速移动，到达所述输送机构中段22，通过所述抽吸组件30的真空吸盘31对附着有玄武岩浆料的网带进行多余水分的抽取，随后通过抽吸组件30的接水盘32将输送机构前段21的水分和输送机构中段22的水分进行收集，接水盘32收集的水分通过导管注入所述分散罐中；
S6：随着网带的均匀移动，到达所述输送机构后段23，通过所述输送机构后段23的喷洒组件将粘结剂均匀的喷洒在网带上，形成玄武岩纤维薄毡；
S7：将步骤S6制得的薄毡继续输送至烘干组件进行烘干；
S8：将步骤S7烘干后的玄武岩纤维薄毡通过收卷辊60进行收集。
性能测试
将上述实验例和对比例进行性能测试，测试结果如下所示：
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
