[发明专利]应用于制备复合材料的垂直烘干固化方式的节能实现方法

说明书

技术领域：

本发明涉及垂直型传统烘干固化烘箱的节能结构，尤其涉及一种应用于制备复合材料的垂直烘干固化方式的节能实现方法。

背景技术：

众所周知，很多复合材料的制造是通过将基材(诸如玻璃纤维、编织材料等)浸渍含有溶剂(如二甲苯等)的热固性树脂(如有机硅树脂等)，再经过垂直的烘干固化炉进行挥发和固化而成。

其中，很多热固性树脂的固化过程必须先经过低温(70-100摄氏度)的挥发过程，先将溶剂挥发掉，然后进入高温(170-220摄氏度)而且洁净不含溶剂气氛的空气中加热固化。然而在饱含挥发溶剂气氛的空气中，固化过程会延长甚至变得不可能。

如图1所示，其为现有技术所采用的一种垂直烘干固化方案的侧面剖视示意图。在该方案中，待加工品102通过浸渍槽101，表面被浸渍一层含有溶剂的树脂，然后从下往上进入内含保温层104的烘箱本体103。并先后通过烘箱本体103内设置的第一挥发段120、第二挥发段130、固化段140，然后向上提升出烘箱本体，成为制成品。每个分段都有由测温探针112、温度控制器113、棒状加热器105组成的闭环温度控制装置控制该段所设定的工艺温度。当然该方案中的挥发段(120、130)和固化段140依据工艺需要，可以任意通过设置由测温探针112、温度控制器113、棒状加热器105组成的闭环温度控制装置来增加分段的数量，并可设置分区隔板111来分隔各段之间的不同温度的气体流动，从而避免干扰各段的温度控制。

通常，各段温度是从下往上逐步提升。由于热空气上升的原理，烘箱本体103内部的空气流是从下往上自然流通的。因此，常温新鲜空气从第一挥发段120下部开口进入，被加热器105加热以后向上流动，同时待加工品表面的树脂中的溶剂逐步受热挥发进入空气中，从而逐步增加溶剂的蒸汽压。含有溶剂蒸汽的空气继续被加热器加热并向上流动，待加工品也继续向上提升。其过程中再在已经含有溶剂蒸汽的气氛中继续挥发剩余的溶剂。待加工品提升到第二挥发段130的上部，其溶剂已经挥发到相当程度，挥发速度显著变慢，此时周围的空气的溶剂蒸汽压已经达到最高值；待加工品已经将进入固化段140。为使固化段140的空气里的溶剂的蒸汽压力降低到一定程度，以便有利于固化过程的进行，通常需要在第二挥发段130的适当位置设置一个抽气管道106，并由活门107或者抽气风机108抽出一定数量的含有溶剂蒸汽的气体通过排气管道109排出设备外；同时新鲜空气由第一挥发段底部的开口114补充，以降低挥发段的溶剂蒸汽压，使其达到降低进入固化段的空气中的溶剂的蒸汽压的目的。这样，才使固化过程得以高效的顺利进行。

但是，由于固化段140的空气来源于第二挥发段130，因此固化段的溶剂蒸汽压的大小取决于第二挥发段130上升气体的溶剂蒸汽压。因此，为降低烘箱本体内，尤其是固化段140的溶剂蒸汽压，需要大量的新鲜空气从烘箱本体103的底部开口114补充，然后从抽气管道106不断的被抽出，散失了大量的热量；同时，位于固化段上部的开口110在增加烘箱本体内的空气流量的同时也散失了大量的热量。这样，为使固化段140的溶剂蒸汽压降到工艺所需要的程度，抽气管道106溢出的气体的溶剂蒸汽压就不能太大，形成了大量低溶剂蒸汽压的空气被抽掉。

从整个挥发段的工作过程来看，最需要洁净空气的地方是第二挥发段130到固化段140的部位，因为经过这段的待加工品希望其溶剂挥发殆尽。但是，实际却相反，第二挥发段130接近固化段140的地方恰恰是溶剂蒸汽压最大的地方，在这样的蒸汽压的气氛中，待加工品表面的溶剂无法挥发完全，因此减慢了固化段进行交联过程的速度。此外，该方案中烘箱本体的这种结构需要自下而上的不断将气体加热，因此需要很多加热器沿高度方向分布在整个烘箱内部。使得设备成本和使用成本相对较高，不经济环保。

发明内容：

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种应用于制备复合材料的垂直烘干固化方式的节能实现方法。该方法通过在烘箱本体内设置风幕风机、轴流风机、加热器或者引入外来风机提高固化段内部的空气压力或者降低第一挥发段内部的空气压力来改变烘箱本体内热空气流通的方向，使得烘箱本体内的热空气自上而下运行，同时利用“逆洗”原理，提高了空气的利用率和溶剂的挥发效率，降低了废气的溢出量，提高了废气中的溶剂蒸汽压，有利于收集废气进行无害化处理。同时，由于合理利用了烘箱本体内已经被加热的空气内的热量，大幅度的降低了排出废气的温度，使得设备的耗能大幅度的降低，实现了设备的节能效果。

本发明的具体技术方案如下：