一種連續(xù)超細玻璃纖維及其離心制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種連續(xù)超細玻璃纖維，所述玻璃纖維按質(zhì)量計由60-67份SiO2，2-6份Al2O3，3-7份CaO，1.5-4.5份MgO，0.1-2份K2O，14-18份Na2O和3-8份B2O3組成；其直徑為1-5μm，長度為150-50000mm。本發(fā)明生產(chǎn)所述連續(xù)超細玻璃纖維的方法，首先選取一定量的選取硼砂、石英砂、鉀長石粉、鈉長石粉、白云石、純堿、方解石并混合熔煉得玻璃液；然后將玻璃液引入轉(zhuǎn)速為3800-4500r/min的離心盤，經(jīng)離心形成玻璃細流；最后用高溫燃氣噴吹拉伸玻璃細流得玻璃纖維成品。本發(fā)明的玻璃纖維纖維直徑為1-5μm，而且長度可達150-50000mm，強度高。
【專利說明】一種連續(xù)超細玻璃纖維及其離心制造方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于無機非金屬材料領域，涉及一種玻璃纖維，特別涉及一種連續(xù)超細玻璃纖維；本發(fā)明還涉及一種離心制造連續(xù)超細玻璃纖維的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無機非金屬材料，按形態(tài)及長度可分為連續(xù)纖維、定長纖維和玻璃棉。連續(xù)纖維又稱紡織纖維，其長度理論上是無限延續(xù)的，經(jīng)紡織加工后，可以制成玻紗、繩、布、帶、無捻粗紗、短切絲等制品；定長纖維長度一般在300~500mm ;玻璃棉長度較短，一般小于150mm,玻璃棉內(nèi)部纖維蓬松交錯,存在大量微小孔隙，可以用作建筑、工業(yè)等領域的保溫隔熱、吸音降噪。
[0003]目前，國內(nèi)普遍采用漏板拉制的方法生產(chǎn)連續(xù)玻璃纖維，中國專利CN101186445A公開了一種漏板拉伸生產(chǎn)連續(xù)玻璃纖維的工藝，首先將玻璃原料投入熔化部熔制，然后通過漏板拉制連續(xù)玻璃纖維。
[0004]離心噴吹法是指將玻璃溶液送入側(cè)壁設有小孔的離心盤進行離心生成初次纖維，然后用高速高溫燃氣噴出拉伸初次纖維得到二次纖維成品。中國專利CN103130410A公開了一種通過離心噴吹生產(chǎn)玻璃纖維棉的方法，該方法成纖穩(wěn)定、產(chǎn)量高、可以同時制備不同直徑的玻璃纖維。但是，目前國內(nèi)尚不能用離心噴吹法生產(chǎn)連續(xù)玻璃微纖維，只能制備長度在150mm以下的玻璃棉及其制品，這一點在《玻璃纖維與礦物棉全書》(ISBN7-5025-3108-4)中有詳細說明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種連續(xù)超細玻璃纖維及離心制造連續(xù)超細玻璃纖維的方法。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:連續(xù)超細玻璃纖維，按質(zhì)量計由60-67 份 SiO2, 2-6 份 Al2O3, 3-7 份 CaO，1.5-4.5 份 MgO，0.1-2 份 K20,14-18 份 Na2O'3-8 份B2O3和不可避免的雜質(zhì)組成；其直徑為1-5 μ m，長度為150-50000mm。
[0007]進一步，所述玻璃纖維的抗拉強度為600_2500MPa。
[0008]進一步，所述玻璃纖維含水率≤0.5%wt0
[0009]進一步，所述超玻璃纖維直徑為1-2.5 μ m，長度為300-50000mm。
[0010]一種生產(chǎn)連續(xù)超細玻璃纖維的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0011]I)、按質(zhì)量計，選取硼砂8-12份、石英砂40-42份、鉀長石粉7_9份、鈉長石粉4_6份、白云石11-13份、純堿18-20份、方解石1-3份；
[0012]2)、將步驟I)所選原材料加熱到1460-150(TC熔煉得玻璃液；
[0013]3)、將步驟2)的玻璃液引入轉(zhuǎn)速為3800-4500r/min的離心盤，玻璃液從離心盤側(cè)壁小孔噴射而出形成玻璃細流；
[0014]4)、用高溫燃氣噴吹拉伸步驟3)的玻璃細流得玻璃纖維成品。[0015]進一步，步驟3)之前還包打磨使離心盤小孔內(nèi)壁光滑的步驟。
[0016]進一步，離心過程中離心盤內(nèi)玻璃液溫度為1200_1480°C。
[0017]進一步，所述離心盤側(cè)壁設有8000-15000個直徑為0.7-0.8mm的小孔，其環(huán)形火口的寬度精度小于0.1mm，主軸與火口的同心度精度小于0.1mm。
[0018]進一步，步驟4)噴吹時高溫燃氣溫度為1180_1220°C，噴吹速度為9-llm/s。
[0019]進一步，步驟4)所噴吹的高溫燃氣為天然氣與空氣的混合物，天然氣與空氣體積比為 1:14-1:16o[0020]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的玻璃纖維原材料簡單，制備工藝復雜，纖維直徑為1-5 μ m，而且長度可達150-50000mm，強度遠高于傳統(tǒng)離心法獲得的玻璃纖維，可用于生產(chǎn)玻璃纖維短切絲棉、氈、板或其他制品。本發(fā)明制造玻璃纖維的方法，所選用的原材料中金屬氧化物的含量高，降低了原材料熔化溫度和玻璃液粘度，使得反應過程容易控制；本發(fā)明制備玻璃纖維時在特定的離心盤進行，該離心盤火口寬度精度小于0.1mm，主軸與與火口的同心度精度小于0.1_，而且小孔內(nèi)壁光滑，這使得離心盤高速旋轉(zhuǎn)過程平穩(wěn)無振動，避免振動和小孔粗糙影響玻璃纖維的連續(xù)性，最終得到的玻璃纖維的直徑離散度≤10%(不同根纖維的離散度)；本發(fā)明制備方法離心盤內(nèi)玻璃液溫度控制在1200-1480°C，使得玻璃液粘度適宜，進一步保證玻璃細流的連續(xù)性；本發(fā)明制備方法通過選擇合適的燃氣選用天然氣可空氣，其體積比為1:14-1:16，使得燃料燃燒過程中燃燒均勻，溫度穩(wěn)定；本發(fā)明制備方法嚴格控制燃氣溫度和噴吹速度，有利于控制纖維的拉伸比和冷卻過程；不僅使得玻璃液能夠順利從離心盤的小孔中甩出，而且增強玻璃纖維成品的強度。
【具體實施方式】
[0021 ] 下面對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。
[0022]實施例1:
[0023]本實施例離心法制造的短切連續(xù)超細玻璃纖維的制作方法，包括以下步驟:
[0024]I)、按質(zhì)量計，選取硼砂10份、石英砂41份、鉀長石粉8份、鈉長石粉5份、白云石12份、純堿19份、方解石2份；
[0025]2)、將步驟I)所選原材料加熱到1480°C熔煉得玻璃液；
[0026]3)、用水磨料打磨使離心盤小孔內(nèi)壁光滑，將步驟2)的玻璃液引入轉(zhuǎn)速為4000r/min的離心盤，玻璃液從離心盤側(cè)壁小孔噴射而出形成玻璃細流；控制離心過程中離心盤內(nèi)玻璃液溫度為1300°C ;本實施例所用離心盤側(cè)壁設有10000個直徑為0.75mm的小孔，其環(huán)形火口的寬度精度小于0.1mm,主軸與火口的同心度精度小于0.1mm。
[0027]4)、用高溫燃氣噴吹拉伸步驟3)的玻璃細流得玻璃纖維成品，本實施例所噴吹的高溫燃氣為天然氣與空氣的混合物，天然氣與空氣體積比為1:15，噴吹時高溫燃氣溫度為1200°C，噴吹速度為10m/s。
[0028]5)纖維收集、分切:將步驟4)得到的連續(xù)纖維降落到纖維收集機上進行收集，在分切機上按一定長度切成短切纖維；
[0029]6)檢驗包裝:將步驟5)得到的連續(xù)纖維短切絲經(jīng)檢驗后稱量、包裝。
[0030]經(jīng)檢測，本實施例所制得玻璃纖維主要由60-67份SiO2, 2-6份Al2O3, 3-7份CaO，1.5-4.5 份 MgO, 0.1-2 份 K20,14-18 份 Na2O 和 3-8 份 B2O3 組成。[0031]實施例2:
[0032]本實施例離心法制造的短切連續(xù)超細玻璃纖維的制作方法，包括以下步驟:
[0033]I)、按質(zhì)量計，選取硼砂8份、石英砂42份、鉀長石粉7份、鈉長石粉6份、白云石11份、純堿20份、方解石1份；
[0034]2)、將步驟I)所選原材料加熱到1500°C熔煉得玻璃液；
[0035]3)、用水磨料打磨使離心盤小孔內(nèi)壁光滑，將步驟2)的玻璃液引入轉(zhuǎn)速為3800r/min的離心盤，玻璃液從離心盤側(cè)壁小孔噴射而出形成玻璃細流；控制離心過程中離心盤內(nèi)玻璃液溫度為1480°C ;本實施例所用離心盤側(cè)壁設有8000個直徑為0.8mm的小孔，其環(huán)形火口的寬度精度小于0.1mm,主軸與火口的同心度精度小于0.1mm。
[0036]4)、用高溫燃氣噴吹拉伸步驟3)的玻璃細流得玻璃纖維成品，本實施例所噴吹的高溫燃氣為天然氣與空氣的混合物，天然氣與空氣體積比為1:14，噴吹時高溫燃氣溫度為1220°C，噴吹速度為9m/s。
[0037]5)纖維收集、分切:將步驟4)得到的連續(xù)纖維降落到纖維收集機上進行收集，在分切機上按一定長度切成短切纖維；
[0038]6)檢驗包裝:將步驟5)得到的連續(xù)纖維短切絲經(jīng)檢驗后稱量、包裝。
[0039]經(jīng)檢測，本實施例所制得玻璃纖維主要由60-67份SiO2, 2-6份Al2O3, 3-7份CaO，1.5-4.5 份 MgO, 0.1-2 份 K20,14-18 份 Na2O 和 3-8 份 B2O3 組成。
[0040]實施例3: [0041]本實施例離心法制造的短切連續(xù)超細玻璃纖維的制作方法，包括以下步驟:
[0042]I)、按質(zhì)量計，選取硼砂12份、石英砂40份、鉀長石粉9份、鈉長石粉4份、白云石13份、純堿18份、方解石3份；
[0043]2)、將步驟I)所選原材料加熱到1460°C熔煉得玻璃液；
[0044]3)、用水磨料打磨使離心盤小孔內(nèi)壁光滑，將步驟2)的玻璃液引入轉(zhuǎn)速為4500r/min的離心盤，玻璃液從離心盤側(cè)壁小孔噴射而出形成玻璃細流；控制離心過程中離心盤內(nèi)玻璃液溫度為1200°C ;本實施例所用離心盤側(cè)壁設有15000個直徑為0.7mm的小孔，其環(huán)形火口的寬度精度小于0.1mm,主軸與火口的同心度精度小于0.1mm。
[0045]4)、用高溫燃氣噴吹拉伸步驟3)的玻璃細流得玻璃纖維成品，本實施例所噴吹的高溫燃氣為天然氣與空氣的混合物，天然氣與空氣體積比為1:16，噴吹時高溫燃氣溫度為1180°C，噴吹速度為llm/s。
[0046]5)纖維收集、分切:將步驟4)得到的連續(xù)纖維降落到纖維收集機上進行收集，在分切機上按一定長度切成短切纖維；
[0047]6)檢驗包裝:將步驟5)得到的連續(xù)纖維短切絲經(jīng)檢驗后稱量、包裝。
[0048]經(jīng)檢測，本實施例所制得玻璃纖維主要由60-67份SiO2, 2-6份Al2O3, 3-7份CaO，1.5-4.5 份 MgO, 0.1-2 份 K20,14-18 份 Na2O 和 3-8 份 B2O3 組成。
[0049]實施例4:
[0050]本實施例離心法制造的短切連續(xù)超細玻璃纖維的制作方法，包括以下步驟:
[0051]I)、按質(zhì)量計，選取硼砂10份、石英砂40份、鉀長石粉8份、鈉長石粉5份、白云石13份、純堿18份、方解石1.5份；
[0052]2)、將步驟I)所選原材料加熱到1480°C熔煉得玻璃液；[0053]3)、用水磨料打磨使離心盤小孔內(nèi)壁光滑，將步驟2)的玻璃液引入轉(zhuǎn)速為4200r/min的離心盤，玻璃液從離心盤側(cè)壁小孔噴射而出形成玻璃細流；控制離心過程中離心盤內(nèi)玻璃液溫度為1320°C ;本實施例所用離心盤側(cè)壁設有12000個直徑為0.77mm的小孔，其環(huán)形火口的寬度精度小于0.1mm,主軸與火口的同心度精度小于0.1mm。
[0054]4)、用高溫燃氣噴吹拉伸步驟3)的玻璃細流得玻璃纖維成品，本實施例所噴吹的高溫燃氣為天然氣與空氣的混合物，天然氣與空氣體積比為1:15，噴吹時高溫燃氣溫度為1200°C，噴吹速度為9m/s。
[0055]5)纖維收集、分切:將步驟4)得到的連續(xù)纖維降落到纖維收集機上進行收集，在分切機上按一定長度切成短切纖維；
[0056]6)檢驗包裝:將步驟5)得到的連續(xù)纖維短切絲經(jīng)檢驗后稱量、包裝。
[0057]經(jīng)檢測，本實施例所制得玻璃纖維主要由60-67份SiO2, 2-6份Al2O3, 3-7份CaO，1.5-4.5 份 MgO, 0.1-2 份 K20,14-18 份 Na2O 和 3-8 份 B2O3 組成。
[0058]實施例5:
[0059]本實施例離心法制造的短切連續(xù)超細玻璃纖維的制作方法，包括以下步驟:
[0060]I)、按質(zhì)量計，選取硼砂12份、石英砂41份、鉀長石粉8份、鈉長石粉5份、白云石12份、純堿19份、方解石2份；
[0061]2)、將步驟I)所選原材料加熱到1470°C熔煉得玻璃液；
[0062]3)、用水磨料 打磨使離心盤小孔內(nèi)壁光滑，將步驟2)的玻璃液引入轉(zhuǎn)速為4100r/min的離心盤，玻璃液從離心盤側(cè)壁小孔噴射而出形成玻璃細流；控制離心過程中離心盤內(nèi)玻璃液溫度為1400°C ;本實施例所用離心盤側(cè)壁設有11000個直徑為0.72mm的小孔，其環(huán)形火口的寬度精度小于0.1mm,主軸與火口的同心度精度小于0.1mm。
[0063]4)、用高溫燃氣噴吹拉伸步驟3)的玻璃細流得玻璃纖維成品，本實施例所噴吹的高溫燃氣為天然氣與空氣的混合物，天然氣與空氣體積比為1:15，噴吹時高溫燃氣溫度為1200°C，噴吹速度為10m/s。
[0064]5)纖維收集、分切:將步驟4)得到的連續(xù)纖維降落到纖維收集機上進行收集，在分切機上按一定長度切成短切纖維；
[0065]6)檢驗包裝:將步驟5)得到的連續(xù)纖維短切絲經(jīng)檢驗后稱量、包裝。
[0066]經(jīng)檢測，本實施例所制得玻璃纖維主要由60-67份SiO2, 2-6份Al2O3, 3-7份CaO，
1.5-4.5 份 MgO, 0.1-2 份 K20,14-18 份 Na2O 和 3-8 份 B2O3 組成。
[0067]將實施例1制備的離心法制造的短切連續(xù)超細玻璃纖維與其它離心棉、漏板法C
玻璃纖維進行比較檢測，結(jié)果如下表所示:
[0068]
【權(quán)利要求】
1.一種連續(xù)超細玻璃纖維，其特征在于:所述玻璃纖維按質(zhì)量計由60-67份SiO2, 2-6份 Al2O3, 3-7 份 CaO，1.5-4.5 份 MgO，0.1-2 份 K20,14-18 份 Na2O 和 3-8 份 B2O3 和不可避免的雜質(zhì)組成；其直徑為1-5 μ m，長度為150-50000mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述連續(xù)超細玻璃纖維，其特征在于:所述玻璃纖維的抗拉強度為600-2500MPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述連續(xù)超細玻璃纖維，其特征在于:所述玻璃纖維含水率^ 0.5%wt ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項所述連續(xù)超細玻璃纖維，其特征在于:所述超玻璃纖維直徑為 1-2.5 μ m，長度為 300-50000mm。
5.一種生產(chǎn)連續(xù)超細玻璃纖維的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)、按質(zhì)量計，選取硼砂8-12份、石英砂40-42份、鉀長石粉7-9份、鈉長石粉4_6份、白z?石11-13份、純堿18-20份、方解石1-3份； 2)、將步驟I)所選原材料加熱到1460-150(TC熔煉得玻璃液； 3)、將步驟2)的玻璃液引入轉(zhuǎn)速為3800-4500r/min的離心盤，玻璃液從離心盤側(cè)壁小孔噴射而出形 成玻璃細流； 4)、用高溫燃氣噴吹拉伸步驟3)的玻璃細流得玻璃纖維成品。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述生產(chǎn)連續(xù)超細玻璃纖維的方法，其特征在于:步驟3)之前還包擴打磨使離心盤小孔內(nèi)壁光滑的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述生產(chǎn)連續(xù)超細玻璃纖維的方法，其特征在于:離心過程中離心盤內(nèi)玻璃液溫度為1200-1480°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述生產(chǎn)連續(xù)超細玻璃纖維的方法，其特征在于:所述離心盤側(cè)壁設有8000-15000個直徑為0.7-0.8mm的小孔，其環(huán)形火口的寬度精度小于0.1mm,主軸與火口的同心度精度小于0.1mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述生產(chǎn)連續(xù)超細玻璃纖維的方法，其特征在于:步驟4)噴吹時高溫燃氣溫度為1180-1220°C，噴吹速度為9-llm/s。
10.根據(jù)權(quán)利要求5-9任意一項所述生產(chǎn)連續(xù)超細玻璃纖維的方法，其特征在于:步驟4)所噴吹的高溫燃氣為天然氣與空氣的混合物，天然氣與空氣體積比為1:14-1:16。
【文檔編號】C03B37/04GK103833230SQ201410041892
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】郭茂, 秦大江, 傅小菊 申請人:重慶再升科技股份有限公司