一种气凝胶复合隔热陶瓷纤维纸成型系统的制作方法

本发明涉及纸浆组合物及无机纤维特种纸制备，尤其涉及一种气凝胶复合隔热陶瓷纤维纸成型系统。

背景技术：

1、气凝胶复合隔热陶瓷纤维纸属于无机纤维特种纸，其通常以硅酸铝陶瓷纤维作为主要纤维原料，以二氧化硅气凝胶颗粒作为含硅无机功能性填料，并配合粘结剂、助留剂及水形成复合纸浆，经湿法成页、脱水、压制和干燥制得；陶瓷纤维能够为纸页提供耐高温性能和基本骨架强度，气凝胶颗粒则能够依靠其多孔结构降低纸页的导热性能；由于气凝胶颗粒粒径较小、表观密度低且在水相中的分散和留着性能有限，而陶瓷纤维具有长度较大、易缠结和易沉积的特点，两类无机组分在纸浆中的悬浮状态、迁移速度及过滤留着行为存在差异，容易造成纸浆中气凝胶颗粒与陶瓷纤维的干基质量比发生变化。

2、现有无机纤维纸的生产控制通常侧重于纸浆总固含量、助剂添加量、纸页定量、厚度及脱水性能，难以分别反映气凝胶颗粒和陶瓷纤维在纸浆中的实际含量变化；复合纸浆在配制后经过静置等待、低速循环、停机保持、配方切换或输送支路切换时，气凝胶颗粒可能发生上浮、附壁或随水相迁移，陶瓷纤维可能发生沉积、挂壁或局部富集，使相同配方编号的纸浆也可能形成不同的实际组分状态；若该类组分比例发生变化的纸浆直接用于湿法成页，即使成品纸页的面密度和厚度达到预定要求，仍可能出现气凝胶含量不足或分布不均、纤维骨架比例偏移、孔隙结构变化以及隔热性能波动。因此，需要对复合纸浆中两类主要无机组分的历史残留和实际比例进行控制，以提高气凝胶复合隔热陶瓷纤维纸的组分稳定性和批次一致性。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的复合浆料在停机保持、低速循环、配方切换或输浆支路切换后，气凝胶颗粒与陶瓷纤维因输送滞留差异而产生组分记忆，固定旁路控制难以准确确定浆料稳定放行位置，导致过渡浆料进入纸页成型过程并引起纸页组分比例及隔热性能波动的缺点，而提出的一种气凝胶复合隔热陶瓷纤维纸成型系统。

2、为了解决现有技术存在的问题，本发明采用了如下技术方案：

3、本发明提供了一种气凝胶复合隔热陶瓷纤维纸成型系统，包括稳浆输送单元、历史记录单元、贡献确定单元、组分检测单元、切换单元、定量进浆单元、抽滤成型单元和控制单元；

4、所述稳浆输送单元形成输送路径；所述历史记录单元按浆料进入时间、配方编号和运行状态划分浆料龄单元，并将配方编号不同于当前配方编号或异常运行状态对应的浆料龄单元标记为历史状态单元；所述贡献确定单元根据浆料龄单元、有效滞留容积和累计输送体积，确定气凝胶历史贡献率和陶瓷纤维历史贡献率；所述组分检测单元位于定量进浆单元上游，确定气凝胶颗粒与陶瓷纤维的干基质量比相对目标干基质量比的组分比例偏差；

5、所述切换单元使输送路径连通成型进浆通道或过渡浆料回收通道，所述定量进浆单元包括隔离计量腔；所述控制单元在任一历史贡献率或组分比例偏差超过对应预设值时，将浆料导入所述过渡浆料回收通道；在两项历史贡献率和组分比例偏差均未超过对应预设值，且该状态的累计输送体积达到组分检测位置至隔离计量腔入口之间的有效滞留容积时，确定记忆消退边界，将边界后浆料输入隔离计量腔，达到一次成型所需浆料量后使其与输送路径断开，并将腔内浆料送入抽滤成型单元。

6、进一步地，每一浆料龄单元关联有进入时间、浆料体积、配方编号、总固含量、气凝胶颗粒与陶瓷纤维的目标干基质量比及运行状态标识；所述异常运行状态为静置等待状态、低速循环状态、停机保持状态或输浆支路切换状态。

7、进一步地，所述输送路径包括稳浆槽出口段、循环总管段、缓冲容器段、定量输浆段和进浆支路段；所述贡献确定单元根据各区段预先标定的有效滞留容积和累计输送体积，更新浆料龄单元在所述输送路径中的占据位置，并结合各区段预先标定的气凝胶等效滞留系数和陶瓷纤维等效滞留系数，确定气凝胶历史贡献率和陶瓷纤维历史贡献率。

8、进一步地，所述组分检测单元包括旁路取样管、定容取样组件、依次设置的陶瓷纤维截留组件和气凝胶颗粒截留组件、干基质量检测组件及样品对应组件；

9、所述陶瓷纤维截留组件截留陶瓷纤维并使气凝胶颗粒随液相通过，所述气凝胶颗粒截留组件截留通过的气凝胶颗粒，所述干基质量检测组件分别确定两种截留组分的干基质量；

10、所述样品对应组件根据取样至检测完成期间的累计输送体积，将检测结果关联至对应浆料龄单元；当浆料含有其他颗粒状固体组分时，根据所述其他颗粒状固体组分的预先标定校正量修正气凝胶颗粒的检测结果。

11、进一步地，所述切换单元包括切换阀和与所述过渡浆料回收通道连接的过渡浆料回收容器；所述切换阀使所述输送路径选择性连通所述成型进浆通道或过渡浆料回收通道，所述过渡浆料回收容器不与输出当前配方浆料的稳浆槽直接连通。

12、进一步地，所述隔离计量腔设有进浆阀、出浆阀和均化机构；所述控制单元在腔内浆料达到一次成型所需浆料量后关闭所述进浆阀，通过所述均化机构对腔内浆料进行均化，并开启所述出浆阀，将腔内全部浆料送入一个成型模具。

13、进一步地，气凝胶复合隔热陶瓷纤维纸成型系统还包括滤液组分检测单元、湿纸坯检测单元和参数修正单元；

14、所述滤液组分检测单元分别确定一次成型过程中随滤液流失的气凝胶颗粒质量和陶瓷纤维质量，所述湿纸坯检测单元确定湿纸坯干基质量；

15、所述参数修正单元以进浆气凝胶颗粒质量和进浆陶瓷纤维质量分别减去对应的滤液流失质量，得到气凝胶颗粒留着质量和陶瓷纤维留着质量，并利用所述湿纸坯干基质量校验总物料平衡；

16、参数修正单元根据实际干基质量比进入目标允许范围时的累计输送体积与预测累计输送体积之间的偏差，修正对应区段的有效滞留容积，并根据气凝胶颗粒或陶瓷纤维的实际质量分数变化幅度与预测值之间的偏差，修正对应的等效滞留系数。

17、本发明还提供一种气凝胶复合隔热陶瓷纤维纸的成型方法，包括以下步骤：

18、s1、按照浆料进入输送路径的时间、配方编号和运行状态划分浆料龄单元，并将配方编号不同于当前配方编号或异常运行状态对应的浆料龄单元标记为历史状态单元；

19、s2、根据所述浆料龄单元、输送区段的有效滞留容积和累计输送体积，确定待进入一次成型过程的气凝胶历史贡献率和陶瓷纤维历史贡献率；

20、s3、在隔离计量腔上游检测气凝胶颗粒与陶瓷纤维的实际干基质量比，确定所述实际干基质量比相对目标干基质量比的组分比例偏差，并根据取样至检测完成期间的累计输送体积，将检测结果关联至对应浆料龄单元；

21、s4、在任一历史贡献率或组分比例偏差超过对应预设值时，将浆料导入过渡浆料回收通道；在两项历史贡献率和组分比例偏差均未超过对应预设值，且该状态的累计输送体积达到组分检测位置至所述隔离计量腔入口之间的有效滞留容积时，确定记忆消退边界；

22、s5、将所述记忆消退边界之后的浆料输入所述隔离计量腔，达到一次成型所需浆料量后使所述隔离计量腔与输送路径断开，并将腔内全部浆料送入一个成型模具进行真空抽滤成型。

23、进一步地，步骤s1中，每一浆料龄单元记录进入时间、浆料体积、配方编号、总固含量、气凝胶颗粒与陶瓷纤维的目标干基质量比及运行状态；所述异常运行状态为静置等待状态、低速循环状态、停机保持状态或输浆支路切换状态。

24、进一步地，在步骤s5之后还包括：

25、分别确定进浆气凝胶颗粒质量、进浆陶瓷纤维质量、随滤液流失的气凝胶颗粒质量、随滤液流失的陶瓷纤维质量及湿纸坯干基质量；

26、以两种组分的进浆质量分别减去对应的滤液流失质量，得到气凝胶颗粒留着质量和陶瓷纤维留着质量，并利用所述湿纸坯干基质量校验总物料平衡；

27、根据实际干基质量比进入目标允许范围时的累计输送体积与预测累计输送体积之间的偏差，修正对应输送区段的有效滞留容积；根据气凝胶颗粒或陶瓷纤维的实际质量分数变化幅度与预测值之间的偏差，修正对应的等效滞留系数，并将修正结果用于后续成型过程的两项历史贡献率确定。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

29、1、本发明通过对复合浆料按照进入时间、配方编号、实际体积及运行状态划分浆料龄单元，并将配方切换、停机保持、低速循环及输浆支路切换所对应的浆料标记为历史状态单元，分别建立气凝胶颗粒和陶瓷纤维的组分等效输送队列，能够表征两类固体组分在输送路径中的差异化滞留和释放过程。通过将气凝胶历史贡献率、陶瓷纤维历史贡献率与实际干基质量比检测结果结合，确定预测记忆消退边界及实际放行位置，并在检测结果未满足要求时将复合浆料导入过渡浆料回收通道，避免仅依据固定旁路时间或固定旁路体积进行切换所造成的误放行，从而减少停机重启、配方切换等工况下的过渡浆料进入纸页成型过程。

30、2、本发明通过隔离计量腔将记忆消退边界之后的复合浆料按单张纸页所需进浆量进行封闭计量和均化，并将该批复合浆料全部用于一次真空抽滤成型，能够降低不同历史状态浆料在同一纸页中的混入程度，提高气凝胶颗粒与陶瓷纤维干基质量比的一致性。同时，通过对全部滤液及设备冲洗液形成的总损失液进行组分检测，并结合整张纸坯干基质量和转移残留质量建立物料平衡，对路径级有效滞留容积及两类组分的等效滞留系数进行反馈修正，使系统能够适应输送设备状态和浆料工况变化，有利于降低纸页面密度、组分含量及导热性能的波动，提高气凝胶复合隔热陶瓷纤维纸的成型稳定性和批次一致性。