一种用于啤酒、饮料行业洗瓶机、杀菌机的保温方法

摘要

本发明是关于一种用于啤酒、饮料行业洗瓶机、杀菌机的保温方法，采用喷涂底漆、粘贴工业隔热卷材，喷涂工业隔热涂料和面漆，使洗瓶机、杀菌机表面形成厚度为4.35～5mm的低导热系数的保温层。本发明适用于潮湿的工作环境，保温层薄、保温效果好、质量轻、操作方便、节能效果显著，投资回收期短。

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业设备保温方法，具体涉及一种用于啤酒、饮料行业洗瓶机、杀菌机的保温方法。

背景技术

目前啤酒厂中大多数灌装车间的节能设施配备不完备，热效率低。洗瓶机、杀菌机的工作温度在100℃左右，正常工作时，其外表面温度在60～80℃，大量的热能从设备表面散失掉，大大增加了蒸汽的消耗量。同时，容易发生烫伤事故，且增加了车间的环境温度。

啤酒行业洗瓶机、杀菌机所采用的传统保温方法是用岩棉、矿渣棉、硅酸钙、硅酸铝、玻璃棉、硬质聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料等绝热材料包覆在设备表面，再在材料外部包裹镀锌铁皮，最后用铆钉将镀锌铁皮铆合起来。这种传统的保温方法，保温层厚度一般至少在30mm以上，且受保温材料导热性能的影响明显，导热系数越大，保温层越厚。同时，由于洗瓶机、杀菌机在高度潮湿的环境中，传统导热材料多数含亲水性物质，受潮后会提高导热能力，从而降低保温效果。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种适用于潮湿的工作环境，隔热保温节能效果显著，保温层厚度薄，施工方便的用于啤酒、饮料行业洗瓶机、杀菌机的保温方法。

为实现上述目的，本发明包括如下技术方案：

一种用于啤酒、饮料行业洗瓶机、杀菌机的保温方法，包括如下步骤：

(1)清除洗瓶机、杀菌机表面的锈迹、各种油渍和污渍；

(2)采用高压无气喷涂机将防腐防锈漆喷涂于设备表面，形成致密的封闭底漆，防腐防锈漆厚度为0.05～0.07mm；

(3)将工业隔热卷材粘贴于喷涂底漆后的设备表面，其中，该工业隔热卷材由硅酸铝纸和硅酸铝针刺纤维卷材层相互粘结而成；该硅酸铝纸的厚度为0.2mm～0.25mm，该硅酸铝针刺纤维卷材层厚度为2.5mm～3.0mm；该硅酸铝针刺纤维卷材层含有水性无机粘结剂和孔径为50～60nm纳米陶瓷中空微球，并经硅烷偶联剂进行了整体疏水改性；

(4)采用高压无气喷涂机将工业隔热涂料分4次喷涂于工业隔热卷材表面形成保护层，涂层总厚度为0.8～1mm；其中，工业隔热保温涂料包括：

水性聚合物粘合剂          40～55重量份，

10～50微米陶瓷中空微球    0～35重量份，

10～50微米有机中空微球    0～25重量份，

片状颜填料                2～3重量份，

锯齿状颜填料              4～5重量份，

阻燃剂                    0～7重量份，

助剂                      1～6重量份，

陶瓷中空微球和有机中空微球的总量不小于20重量份；

(5)采用高压无气喷涂机将面漆喷涂于干燥后的工业隔热涂料层表面。

如上所述的方法，其中，该防腐防锈漆优选为环氧防锈底漆。

如上所述的方法，其中，每平方米硅酸铝针刺纤维卷材层中优选含有纳米陶瓷中空微球0.9～1.1kg。

如上所述的方法，其中，该水性无机粘结剂优选为二氧化硅硅溶胶，水性无机粘结剂与纳米陶瓷中空微球的重量比优选为0.8～1.0∶1.8～2.2。

如上所述的方法，其中，该硅烷偶联剂可选自三甲基氯硅烷和六甲基二硅氮烷。

如上所述的方法，其中，该工业隔热卷材优选为北京兴通力得科技有限公司生产的LEADER^TM工业隔热卷材。

如上所述的方法，其中，该水性聚合物粘合剂可选自苯丙无皂乳液聚合物、纯丙无皂乳液聚合物、硅丙无皂乳液聚合物、有机硅改性丙烯酸乳液聚合物和水性环氧聚合物中的一种或多种。

如上所述的方法，其中，该陶瓷中空微球的孔隙度优选为85％以上，其包括外径为40～50微米的陶瓷中空微球和外径为10～25微米的陶瓷中空微球，两种微球的比例为1～2∶1。

如上所述的方法，其中，该有机中空微球优选为丙烯酸树脂中空微球，孔隙度为85％以上。

如上所述的方法，其中，该有机中空微球优选包括外径为35～50微米的有机中空微球和外径为10～25微米的有机中空微球，两种微球的比例为2～4∶1。

如上所述的方法，其中，该片状颜填料优选为片状氧化锌和/或片状氧化铝。

如上所述的方法，其中，该锯齿状颜填料优选为粒径为50～70μm的蛭石粉和/或粒径为50～70μm的膨胀珍珠岩粉。

如上所述的方法，其中，该工业隔热涂料优选为北京兴通力得科技有限公司生产的LEADER^TM工业隔热涂料。

本发明的有益效果在于：

(1)该工业隔热卷材中含有孔径为50-60纳米陶瓷中空微球。研究表明，当空气受热后，空气分子的平均自由程为70纳米左右，如果将空气密闭在一个70纳米以内的容器内，空气无法进行分子运动，将大大降低其传导热的能力，从而使材料的导热系数低于空气的传导热系数，即可以减少隔热材料的厚度。从热辐射的角度考虑，将该封闭的容器做成球形，在相同体积下可以获得更多的壁表面积，而这些壁表面均可视为辐射的反射面和折射面，很好地阻隔了辐射热。

(2)为提高工业隔热卷材的疏水性，对分布有纳米陶瓷中空微球的硅酸铝针刺纤维卷材进行了硅烷偶联剂改性处理，从而防止因材料吸水而导致的隔热性能下降。

(3)在本发明的优选实施方式中，工业隔热涂料中含有片状氧化锌或片状氧化铝颜填料，可以使涂层形成致密外表面，防止因水分和水蒸气进入涂层内部而降低该涂层的隔热保温性能，适合经常使用高压水清洗的设备及湿度大等比较恶劣的环境。

(4)该工业隔热卷材和涂料均采用环保、无毒、低VOC的材料，适用于工业企业的室内生产设备。

(5)本发明的方法形成的隔热层厚度约为4～5mm，在未考虑对流传热的情况下，实测节能效果超过了60％，设备表面温度小于50℃，车间环境温度下降1～4℃。应用实践表明，本发明的方法能提高设备的升温速度，从而提高了能源利用率；降低高温设备表面温度，改善车间环境温度，杜绝了人员烫伤事故的发生，保护人员安全；可以采用快速的施工方法及工艺，无需工业设备停产施工；同时，涂层表面耐擦洗，外表美观。

附图说明

图1为本发明的工业隔热卷材截面结构示意图。

图2为本发明的工业隔热卷材截面结构放大示意图。

图3为实施本保温方法前后的杀菌机表面实测热流密度对比示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述方法中采用的工业隔热卷材主要由硅酸铝纸1和硅酸铝针刺纤维卷材层2两部分组成。以具有隔热性能且质地较致密的硅酸铝纸作为外层，可以使卷材具有一定的机械强度，而且防潮、耐腐蚀、耐火。硅酸铝纸下部粘附硅酸铝针刺纤维卷材层。硅酸铝针刺纤维卷材是由硅酸铝纤维长丝经特别的双面针刺工艺成型，其具有很高的纤维的交织程度、抗分层性能、抗拉强度和表面的平整度。本发明可使用市售的硅酸铝针刺纤维卷材或纤维毯。硅酸铝纸的厚度优选为0.2mm～0.25mm，该硅酸铝针刺纤维卷材层厚度优选为2.5mm～3.0mm。

如图2所示，该工业隔热卷材以硅酸铝针刺纤维卷材2为载体，在其中分布纳米陶瓷中空微球5。并以无机粘结剂(例如二氧化硅硅溶胶)将纳米陶瓷空心微球固定在硅酸铝针刺纤维卷材上。无机粘结剂，可选用耐火、耐高温的建筑涂料用无机粘结剂，例如二氧化硅硅溶胶。每平方米硅酸铝针刺纤维卷材层中含有纳米陶瓷中空微球0.9～1.1kg，水性无机粘结剂与纳米陶瓷中空微球的重量比为0.8～1.0∶1.8～2.2。

为提高卷材的疏水性，对分布有纳米陶瓷中空微球的硅酸铝针刺纤维卷材进行了硅烷偶联剂改性处理，从而防止因材料吸水而导致的隔热性能下降。硅烷偶联剂可选自三甲基氯硅烷和六甲基二硅氮烷。

此外，为方便黏贴施工，可在硅酸铝针刺纤维卷材表面上涂布耐高温压敏粘结剂3，并附上一层离型纸，使工业隔热卷材具有自粘性。

上述工业隔热卷材的一个应用实例是北京兴通力得科技有限公司生产的LEADER^TM工业隔热卷材，其中含有孔径为50-60纳米陶瓷中空微球，常温下卷材的导热系数为0.015W/m·k，是传统材料的1/4到1/8，相比传统材料，大大降低隔热层的厚度。该材料不含可呼吸纤维，阻燃、质量轻、易于施工，经久耐用。

本发明所述方法采用的工业隔热保温涂料包括水性聚合物粘合剂、10～50微米陶瓷中空微球、10～50微米有机中空微球、片状颜填料、锯齿状颜填料和助剂。

其中，水性聚合物粘接剂是为满足工业企业的生产设备一般是在室内而且设备不能停产或很少停产的连续生产线需要常温固化及带温固化的现场需求，优选水性环保、无毒、低VOC的粘接剂体系，例如苯丙无皂乳液聚合物、纯丙无皂乳液聚合物、硅丙无皂乳液聚合物、有机硅改性丙烯酸乳液聚合物、水性环氧聚合物。

隔热保温涂料的隔热保温性能与涂层中的封闭微孔数量及孔径有关，本发明的陶瓷中空微球和有机中空微球的孔隙度优选为85％以上，为满足在单位涂层体积内拥有更多的封闭微孔，可以选用直径不同的中空微球，以形成大直径(35-50μm)的中空微球排列中的空隙由小直径(10-25μm)的中空微球填充。此外，为提高涂层的机械性能，满足工业设备的温度变化(时常升温、时常降温、高低温交替)，使用无机陶瓷中空微球的同时可掺杂有机中空微球，以提高涂料抗压、抗冲击、耐温度变化特性。本发明涂料中无机陶瓷中空微球与有机中空微球的比例为0～3.5∶0～2.5，无机中空微球的加入量增加将提高隔热涂层的硬度，但是会造成涂层变脆，有机中空微球的加入量增加，可增加涂层的柔韧性，但是会降低涂层的耐温性能，可根据涂层的实际使用需求，调节两者的添加量。为满足快速施工的需要，高固含量、高粘度的涂料一般采用高压无气喷涂设备进行喷涂，因此要求陶瓷中空微球及有机微球的自身抗压强度应大于23Mp。

片状颜填料的选用是考虑到该涂层应用在工业设备生产环境中，高压水清洗设备及高湿度等比较恶劣的环境需要让涂层形成无缝的致密表面，以防止水分和水蒸气进入涂层内部降低涂层的隔热保温性能及破坏涂层。可以选用市售涂料用片状氧化锌或片状氧化铝。

锯齿状颜填料可提高涂层的附着性能，在工业设备正常运行期间不会造成涂层脱落，使涂层使用寿命大大提高，加入锯齿状颜填料的涂料使用寿命可达到10年，与一般工业设备固定资产折旧周期相当。具体可以选用粒径为50～70μm的蛭石粉和粒径为50～70μm的膨胀珍珠岩粉体，优选地，该膨胀珍珠岩粉体在使用前经水洗并烘干。

作为工业用的功能性厚涂层涂料(3mm-10mm)，而且是工作在高温环境下的涂料，必须考虑到该涂料的阻燃性能，阻燃效果应达到防火等级A级。可以选用氧化镁、氧化锆、氧化钙、三氧化二铝等阻燃剂。

涂料中的助剂可采用现有技术中通常使用的助剂及用量，优选使用水性涂料专用助剂。在本发明的一个优选实施方案中，消泡剂选用NXZ消泡剂；无机颜填料分散剂选用汉5040分散剂；有机颜填料分散剂选用汉5050分散剂；增稠剂选用ASE-60(广州冠志化工有限公司生产)碱溶胀增稠剂及Gel 0621缔合型增稠剂；润湿剂可以选用汉110润湿剂；防霉杀菌剂选用耐高温BST-20型(浙江衢州百斯特环保科技有限公司生产)防霉杀菌剂；硅烷偶联剂可选用三甲基氯硅烷或六甲基二硅氮烷，例如KHS 550型(石家庄诚和信化工有限公司生产)硅烷偶联剂；pH值调节剂使用例如三乙胺、二甲基乙胺、氨水或氢氧化钠等。

为增加涂层的遮盖能力，本发明的隔热保温涂料中还可包括钛白粉、高岭土、滑石粉等其它颜填料。

上述工业隔热涂料的一个应用实例是北京兴通力得科技有限公司生产的LEADER^TM工业隔热涂料，其是水性、单组分纳米陶瓷涂料，常温下导热系数为0.031W/m·k，采用高压无气喷涂机进行喷涂，操作方便、施工效率高、保温层薄、质量轻、环保。该涂料市场可以购得。

下面通过具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。

实施例1

(一)LEADER^TM工业隔热卷材的制作，其工艺流程如下：

A.制作浆料：首先将二氧化硅硅溶胶、孔径为50-60纳米耐高温无机陶瓷中空微球、去离子水及稀释剂(乙腈)按照重量比为1∶2∶1.5∶0.5加入分散反应釜内进行充分的分散，制作成浆料。

B.卷材基料上浆：将浆料注入浆料池，并将2.5mm～3.0mm厚的硅酸铝针刺纤维卷材基料侵入上浆池的中，同时利用隔膜泵循环吸入浆料并通过喷嘴喷射至硅酸铝针刺纤维基材上，保证每平方米卷材附上浆料5kg。将上浆后的硅酸铝针刺纤维基材切割为15M长，紧密卷在直径50mm的不锈钢靶架上。

C.干燥：将缠在靶架上的卷材送入二氧化碳超临界干燥设备进行干燥处理，去除水分及少量溶剂。具体做法为将二氧化碳超临界高压釜外部通过包围的水浴调节温度。在60min内，二氧化碳超临界高压釜被迅速降低到0℃。在保持约20min后，吸附在卷材浆料中的杂质被驱除。随着温度的升高，液体溶剂变为超临界状态，压强为7.3MPa，温度为40℃。当温度超过40℃时，临界溶液在20min内从二氧化碳超临界高压釜中排除。然后停止加热，冷却至室温。打开二氧化碳超临界高压釜，干燥后的工业隔热卷材可从不锈钢靶架上取出。

D.卷材整体疏水处理：疏水处理步骤为将工业隔热卷材浸入三甲基氯硅烷之中，随后干燥。

E.工业隔热卷材的单面封闭：将干燥后的工业隔热卷材采用涂布设备进行单表面涂布水性无机粘接剂，并覆上一层0.25毫米厚的耐高温的硅酸铝纸进行表面封闭，用连续烘干设备在温度120℃进行烘干3分钟。

(二)LEADER^TM工业隔热保温涂料的制备步骤：

A.LEADER^TM工业隔热保温涂料配方组成如表1所示。

表1

根据配方的比例将10～15重量份的去离子水注入到预混合分散罐内，启动搅拌机，控制转速在150-200转/分钟之间，加入1/2总加入量的无机颜填料分散剂、1/2总加入量的润湿剂进行充分搅拌；

B.将钛白粉、高岭土、滑石粉等其它颜填料和/或阻燃剂，通过加入槽真空进料系统进行吸入；另外将1/3总加入量的消泡剂通过助剂加入槽滴加入分散罐内、调结变频器调高搅拌转速至1000～1200转/分钟，进行充分的分散；

C.将蛭石粉和珍珠岩粉体加入到该分散罐内，将转速调节为650～900转/分钟，进行充分分散，分散时间为15-20分钟；在此期间滴加1/3总加入量的消泡剂；

D.将水性聚合物粘合剂及步骤C分散后的浆料注入至调漆罐内，用框式或浆式搅拌桨进行搅拌，转速控制在300-600转/分钟，采用真空进料系统吸入片状颜填料，搅拌20分钟，并在其间滴加1/3总加入量的消泡剂；转速控制在50-100转/分钟，随后真空进料系统吸入陶瓷中空微球和有机中空微球，随后搅拌1.5-2小时，搅拌期间通过助剂加入槽添加增稠剂、防霉杀菌剂、PH值调节剂等其它助剂及余下的无机颜填料分散剂和润湿剂，控制PH值为9-11；

E.将涂料通过＞80目的过滤器进行过滤后备用。

(三)设置杀菌机保温层，包括以下的步骤：

(1)首先清除杀菌机表面的锈迹、各种油渍和污渍。

(2)采用高压无气喷涂机将武汉现代工业研究院生产的T100-6低表面处理防锈底漆喷涂于设备表面，形成致密的封闭底漆，厚度为0.06mm。

(3)用北京兴通力得科技有限公司生产的XZ-T002耐高温粘合剂均匀涂覆于裁剪好的LEADER^TM工业隔热卷材表面，耐高温粘合剂的厚度为0.25mm。

(4)将LEADER^TM工业隔热卷材涂有耐高温粘合剂的一面粘贴于喷涂底漆后的设备表面，卷材间缝隙用LEADER^TM工业隔热涂料封填。

(5)采用高压无气喷涂机将LEADER^TM工业隔热涂料分4次喷涂于工业隔热卷材表面形成保护层，每次涂层厚度为0.2～0.25mm，在上一道涂层表干后即可喷涂下一道涂层。分层喷涂过程中用测厚仪检测每一道涂层干燥后的厚度，确保每道涂层的厚度均匀，且最大厚度不超过0.5mm，涂层表面不平整处用砂纸打磨。

(6)采用高压无气喷涂机将TS501无溶剂聚氨酯面漆喷涂于干燥后的LEADER^TM工业隔热涂料层表面，厚度为0.1mm。

(四)性能测试

(1)经过厚度仪实际检测，该杀菌机保温层平均厚度为4.41mm。

(2)热流密度

采用DaqPRO5300热流计在设备同一部位在线连续测4000组数据(1组/S)，辐射热流密度为距离设备表面10mm处所测。

图3为使用本保温方法前后的该杀菌机表面实测热流密度对比图。横轴为时间(s)，纵轴为热流密度(W/m²)。曲线1为使用本保温方法前的杀菌机表面实测传导热；曲线2为使用本保温方法后的杀菌机表面实测传导热；曲线3为使用本保温方法前的杀菌机表面实测辐射热；曲线4为使用本保温方法后的杀菌机实测辐射热。图3的结果表明，实施本保温方法后，散失到空气中的热量显著减少，在未考虑对流传热的情况下，实测节能效果超过了60％，设备表面温度小于50℃，车间环境温度下降1～4℃。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式中的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。