一种氧化锆纤维针刺毯的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种氧化锆纤维针刺毯的制备方法。整个工艺路线由纺丝液制备、甩丝铺棉成毯、连续热处理、喷浸润剂、针刺、切割打卷六步构成，形成连续化生产线。通过多台甩丝机的横向往复移动和集棉输送网带的纵向向前运动，实现前驱体纤维毯的甩丝铺棉；采用网带输送式连续热处理炉，实现氧化锆纤维毯的连续化热处理；通过喷涂浸润剂，提高纤维柔韧性，实现针刺目的。本发明专利技术所制备的氧化锆纤维针刺毯与现有技术所得散棉相比，具有良好的机械强度和质地均匀性，施工方便性大大提高，应用范围更为广泛；与现有硅酸铝纤维针刺毯相比，耐温性能大大提高，可以满足诸多超高温领域对更高耐温隔热纤维针刺毯的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机耐火纤维材料领域，涉及。
技术介绍
耐火保温纤维针刺毯是一种由对应品种耐纤散棉经针刺、热处理、切割、打卷等工序制成的层层铺叠、针刺缝合、厚度一致、宽长一定的毯状制品，具有良好的机械强度和质地均匀性，与散棉相比，其施工方便性大大提高，应用范围更为广泛，不仅可直接满足卷包缠绕施工的需要，还可进一步制成折叠模块，用于炉顶吊挂施工。氧化锆纤维是一种新型耐火保温纤维材料，具有耐温高(2200°C)、隔热好、不挥发、无污染、轻质、节能等优点。然而，现有的氧化锆纤维制备技术通常只能制得散棉，不具备针刺毯的质地均匀性和施工方便性，限制了其应用范围。目前，氧化锆纤维针刺毯的制备技术在国际上尚属空白，虽然现已有多项专利技术(CN200410024264. 7、CN200810020648. X 和 CN200910013781. 7 等)实现了氧化锆纤维的制备，但制备出的氧化锆纤维都是以散棉形态存在，还不能制得纤维毯，更未能制得针刺毯。从氧化锆纤维散棉到针刺毯，事实上还有诸多技术难题需要解决，难度极大。首先，需要解决的第一个技术难题就是如何先制得氧化锆纤维毯，这就涉及到甩丝和热处理两个环节工艺技术的创新。散棉的制备通常只要解决好单台甩丝设备的甩丝技术，采用间歇式热处理炉进行热解煅烧即可实现；而纤维毯的制备则必须解决甩丝环节层层均匀铺毯的难题，并且必须配套采用连续化热处理煅烧工艺才能有望实现。而现有技术(CN200410024264. 7、CN200810020648. X 和 CN200910013781. 7 等)尚未涉及并解决甩丝过程纤维层层均匀铺毯的问题，并且热处理时采用水蒸气气氛，热处理炉需要封闭，闷住水蒸气才能起到好的效果，导致难以实现进出口敞开式的连续化热处理炉的设计制作。其次，即使获得了氧化锆纤维毯以后，还需要解决如何实现针刺的难题。针刺毯对耐火纤维本身品质要求极高，如直径细而均匀、强度高、柔韧性好等，才能实现针刺不断的目的。与容易实施针刺的硅酸铝纤维相比，氧化锆纤维的针刺难度极大，这是因为氧化锆纤维为多晶陶瓷质结构，与玻璃态结构的硅酸铝纤维相比，本身脆性就大，况且现有技术所制得的氧化锆纤维直径较粗、强度和柔韧性尚不能满足针刺要求，实施针刺时通常会被刺断。若直接将氧化锆纤维毯应用到已有的常规针刺毯工艺中，还是无法制备出氧化锆纤维针刺毯。必须考虑对氧化锆纤维进行后续表面处理，增强柔韧性，方可有望解决针刺不断的难题。 专利技术人前期的专利技术专利“细直径氧化锆纤维及其纤维板的制备方法”(CN201010503092. 7)，采用碱式碳酸锆、冰乙酸、水、硝酸钇为原料制备聚锆溶胶纺丝液，经超高速离心甩丝和高速热气流喷吹牵伸获得细直径聚锆凝胶纤维，再经热处理烧结获得细直径氧化锆纤维。虽然制得的氧化锆纤维仍为散棉形态，但是纤维直径细、强度高、柔韧性好，并且采用空气气氛热处理，无需考虑通入水蒸气气氛带来的电炉设计难题。
技术实现思路
技术问题本专利技术针对现有技术只能制得氧化锆纤维散棉及其应用范围受限的现状，提供了。 技术方案本专利技术的氧化锆纤维针刺毯的制备方法，包括以下步骤 1)采用碱式碳酸锆、冰乙酸、水、硝酸钇为原料，制备纺丝液； 2)将制备得到的纺丝液甩丝铺棉成毯，制备得到前驱体纤维毯，具体方法为 将多台甩丝机相互平行间隔排列，组合成甩丝机阵列，每台甩丝机在各自的轨道上独立往复移动，甩丝机阵列下方设置有集棉输送网带，集棉输送网带的输送方向与甩丝机的往复移动方向垂直； 将制备得到的纺丝液连续注入甩丝机，调整好甩丝工艺参数，每台甩丝机连续化甩丝，甩出的前驱体纤维下落至集棉输送网带上，交叠铺成一层面网，随着集棉输送网带向前运动，后面一台甩丝机甩出纤维形成的面网覆盖在前面一台甩丝机甩出纤维形成的面网上，多层纤维面网均匀铺叠，获得前驱体纤维毯； 3)将前驱体纤维毯直接输送至连续热处理炉的输送网带上进行热处理，连续热处理炉采用多节电炉首尾连接的组合设计，每节电炉独立控制温度，且根据网带输送速率和加热升温速率确定每节电炉的温度，保证前驱体纤维毯输送入电炉后，逐步受热，使乙酸根氧化分解、纤维析晶烧结，获得 四方相氧化锆纤维毯； 4)在连续热处理炉的输送网带上输送出的四方相氧化锆纤维毯上均匀喷涂浸润剂，并借助出炉余温实现烘干； 5)将喷涂过浸润剂的四方相氧化锆纤维毯由网带输送至针刺机，布有刺针的平板上下往复运动，刺针刺入纤维毯时，挂拉纤维丝束向下穿引，将层层纤维交织缝合在一起，形成氧化锆纤维针刺毯。本专利技术的步骤2)中，甩丝机阵列中设置有10台 20台的甩丝机，两相邻甩丝机的轨道间距为O. 5nTlm，每台甩丝机在各自轨道上作独立往复移动的速率为lm/mirT2m/min，移动行程为1πΓ2ηι,集棉输送网带的前进速率为lcm/min 5cm/min ； 本专利技术的优选方案中，步骤2)中，甩丝机的甩丝转速为2万转/min 3万转/min，甩丝孔径为O. 2mm O. 5mm，热气流喷吹速度为10m/s 50m/s、温度为80°C 100°C，以保证获得细直径、连续不断的乙酸聚锆凝胶前驱体纤维。本专利技术的优选方案中，步骤3)中，连续热处理炉的电炉总节数为10节 20节，总节数的前2/3节为升温加热段，炉温从100°C逐节升至900°C，总节数的后1/3节为自然降温段。本专利技术的优选方案中，步骤3)中，连续热处理网带的前进速率为lcm/min5cm/min,与集棉输送网带的前进速率保持一致。本专利技术中，步骤4)中的在四方相氧化锆纤维毯上均匀喷涂浸润剂的时机，是在纤维毯出炉后降温至100°c 200°C之间时。本专利技术中，步骤4)中的浸润剂是石蜡乳剂、聚醋酸乙烯酯乳液、环氧树脂乳液、水性聚氨酯树脂乳液或水溶性醇酸不饱和聚酯树脂，各组分的质量浓度为19Γ5%。本专利技术的一个优选方案中，步骤5)中的针刺密度为9针/cnT25针/cm2，针刺频率为3次/mirT5次/min，针刺厚度为10mnT30mm。在氧化锆纤维针刺毯制备完成后，进行切割打卷，该步工序是为规范产品规格，去除毛边，切割成一定尺寸，以满足客户需求及便于储运。有益效果本专利技术与现有技术相比，具有以下优点 (1)创新性采用甩丝机阵列和集棉输送网带的配套组合设计，通过多台甩丝机的横向往复移动和集棉输送网带的纵向向前运动，解决了前驱体纤维毯的甩丝铺棉难题，实现了层层纤维、均匀铺叠的氧化锆前驱体纤维毯的制备； (2)首次采用网带输送式连续热处理炉的独特设计，实现了氧化锆纤维毯的连续化热处理； (3)创新性采用喷涂浸润剂的方法，提高氧化锆纤维的柔韧性，满足了针刺不断的要求，克服了现有技术制备的氧化锆纤维柔韧性差、无法实施针刺的不足，实现了氧化锆纤维毯的针刺工艺和成功制备； (4)本专利技术所制备的氧化锆纤维针刺毯与现有技术制备的氧化锆纤维散棉相比，具有良好的机械强度和质地均匀性，其施工方便性大大提高，应用范围更为广泛；与现有硅酸铝纤维针刺毯相比，耐温性能大大提高，可以满足诸多超高温领域对更高耐温隔热纤维针刺毯的需求。附图说明 图1为本专利技术方法的甩丝铺棉成毯工艺中甩丝机阵列与集棉输送网带配套工作的结构示意图。图中1.甩丝机；2.甩丝机运行轨道；3.集棉输送网带；4.前驱体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化锆纤维针刺毯的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1）采用碱式碳酸锆、冰乙酸、水、硝酸钇为原料，制备纺丝液；2）将制备得到的纺丝液甩丝铺棉成毯，制备得到前驱体纤维毯，具体方法为：将多台甩丝机相互平行间隔排列，组合成甩丝机阵列，每台甩丝机在各自的轨道上独立往复移动，所述甩丝机阵列下方设置有集棉输送网带，所述集棉输送网带的输送方向与甩丝机的往复移动方向垂直；将制备得到的纺丝液连续注入甩丝机，调整好甩丝工艺参数，每台甩丝机连续化甩丝，甩出的前驱体纤维下落至集棉输送网带上，交叠铺成一层面网，随着集棉输送网带向前运动，后面一台甩丝机甩出纤维形成的面网覆盖在前面一台甩丝机甩出纤维形成的面网上，多层纤维面网均匀铺叠，获得前驱体纤维毯；3）将前驱体纤维毯直接输送至连续热处理炉的输送网带上进行热处理，所述连续热处理炉采用多节电炉首尾连接的组合设计，每节电炉独立控制温度，且根据网带输送速率和加热升温速率确定每节电炉的温度，保证前驱体纤维毯输送入电炉后，逐步受热，使乙酸根氧化分解、纤维析晶烧结，获得四方相氧化锆纤维毯；4）在连续热处理炉的输送网带上输送出的四方相氧化锆纤维毯上均匀喷涂浸润剂，并借助余温实现烘干；5）将喷涂过浸润剂的四方相氧化锆纤维毯由网带输送至针刺机，布有刺针的平板上下往复运动，刺针刺入纤维毯时，挂拉纤维丝束向下穿引，将层层纤维交织缝合在一起，形成氧化锆纤维针刺毯。...

【技术特征摘要】
1.一种氧化锆纤维针刺毯的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤1)采用碱式碳酸锆、冰乙酸、水、硝酸钇为原料，制备纺丝液；2)将制备得到的纺丝液甩丝铺棉成毯，制备得到前驱体纤维毯，具体方法为将多台甩丝机相互平行间隔排列，组合成甩丝机阵列，每台甩丝机在各自的轨道上独立往复移动，所述甩丝机阵列下方设置有集棉输送网带，所述集棉输送网带的输送方向与甩丝机的往复移动方向垂直；将制备得到的纺丝液连续注入甩丝机，调整好甩丝工艺参数，每台甩丝机连续化甩丝， 甩出的前驱体纤维下落至集棉输送网带上，交叠铺成一层面网，随着集棉输送网带向前运动，后面一台甩丝机甩出纤维形成的面网覆盖在前面一台甩丝机甩出纤维形成的面网上， 多层纤维面网均匀铺叠，获得前驱体纤维毯；3)将前驱体纤维毯直接输送至连续热处理炉的输送网带上进行热处理，所述连续热处理炉采用多节电炉首尾连接的组合设计，每节电炉独立控制温度，且根据网带输送速率和加热升温速率确定每节电炉的温度，保证前驱体纤维毯输送入电炉后，逐步受热，使乙酸根氧化分解、纤维析晶烧结，获得四方相氧化锆纤维毯；4)在连续热处理炉的输送网带上输送出的四方相氧化锆纤维毯上均匀喷涂浸润剂，并借助余温实现烘干；5)将喷涂过浸润剂的四方相氧化锆纤维毯由网带输送至针刺机，布有刺针的平板上下往复运动，刺针刺入纤维毯时，挂拉纤维丝束向下穿引，将层层纤维交织缝合在一起，形成氧化锆纤维针刺毯。2.根据权利要求1所述的制备氧化锆纤维针刺毯的方法，其特征在于，所述步骤2)中的甩丝机阵列中设置有10台 20台的甩丝机，两相邻甩丝机的轨道间距为O. 5nTlm，每台甩丝机在各自轨道上...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘和义，陈炎，朱玉龙，陈福金，钱松根，
申请(专利权)人：南京理工大学，南京理工宇龙新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：