CN103103695A - 玻璃纤维棉毡及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种玻璃纤维棉毡及其生产方法，该方法由以下步骤组成：将以质量份数计的如下组分混合形成混合料：石英粉：35.0至40.0份，长石：5.0至12.0份，硼砂：9.0至14.0份，方解石：1.0至3.5份，白云石：6.0至8.0份，纯碱：11.0至14.0份，平板玻璃：15.0至25.0份，将混合料进行熔化处理，制得玻璃液；将玻璃液送入离心机中进行纺丝处理，得到玻璃纤维，同时，将水和粘结剂以雾状形式喷射到玻璃纤维表面上；将喷射好粘结剂的玻璃纤维送入集棉机，玻璃纤维在在负压风机的作用下均匀的落到集棉机上形成玻璃棉层；将铺好的玻璃棉层通过输送设备输送到固化炉内，经过固化炉固化后的玻璃棉层即为玻璃纤维棉毡。

Description

玻璃纤维棉毡及其生产方法
技术领域
本发明实施例涉及一种玻璃纤维棉毡及其生产方法。
背景技术
现有玻璃纤维棉毡密度较大（一般为10kg/m3以上），纤维直径较粗（一般为5微米），厚度都在40mm以上，且直径、厚度均匀度低，面密度不均匀，柔软度差，棉毡纤维分布不均匀，且产品的强度性能、燃烧性能、吸音性能均不理想，现有玻璃纤维棉毡的粘结牢度达不到要求，在用于航空等剧烈震动的地方容易把保温材料与被保温的物质震开裂，故现有玻璃纤维棉毡几乎不能运用在高端领域如航空、核电、潜艇上。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术的缺陷，提供一种保温、吸声效果优良的玻璃纤维棉毡及其生产方法。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种玻璃纤维棉毡，其特征在于，包括按重量份数计的以下组分：
SiO2：63.0至66.0份，
Al2O3：1.5至2.0份，
CaO：6.5至7.5份，
MgO：2.5至3.5份，
Na2O：15.5至17.0份，
K2O：0.5至1.0份，
B2O3：6.5至8.0份，
粘结剂：10.0至20.0份，
所述玻璃纤维棉毡的密度为9.3至22千克/立方米，厚度为10至30毫米。
作为本发明的优选方式，在上述玻璃纤维棉毡中，优选的是，包括按重量百分比计的以下组分：
SiO2：64.0份，
Al2O3：1.8份，
CaO：7.0份，
MgO：3.0份，
Na2O：16.0份，
K2O：0.8份，
B2O3：7.3份，
粘结剂：15.0份，
所述玻璃纤维棉毡的密度为9.5千克/立方米，厚度为14毫米。
一种玻璃纤维棉毡的生产方法，其特征在于，该方法由以下步骤组成：
将以质量份数计的如下组分混合形成混合料：
石英粉：35.0至40.0份，
长石：5.0至12.0份，
硼砂：9.0至14.0份，
方解石：1.0至3.5份，
白云石：6.0至8.0份，
纯碱：11.0至14.0份，
平板玻璃：15.0至25.0份，
将混合料加入窑炉的熔化池中进行熔化处理，制得均匀、纯净、透明的玻璃液；
将玻璃液经漏板、离心盘，送入离心机中进行纺丝处理，得到直径均匀的玻璃纤维，同时，设置在离心机出口处的喷雾环均匀地将水和粘结剂以雾状形式喷射到玻璃纤维表面上，所述喷雾环中充满了压力为0.35至0.45兆帕的压缩空气；调整粘结剂和喷雾环水的大小，保证喷雾环粘结剂全部以雾状喷向放好的玻璃纤维，保证每根玻璃纤维表面喷射到尽可能均匀的粘结剂；
将喷射好粘结剂的玻璃纤维送入集棉机，控制集棉机的摆动频率为15至25次/分钟，摆幅为120至150毫米，控制负压风机的转速为800至1200转/分钟，玻璃纤维在负压风机的作用下均匀的落到集棉机上形成玻璃棉层，在玻璃纤维落到集棉机上时，不能有竖起和成条的纤维，所有的玻璃纤维尽可能与集棉机方向一致；
将铺好的玻璃棉层通过输送设备输送到固化炉内，控制固化炉内的温度为200至270度，固化时间为4至8分钟，因为玻璃棉超细超轻，因此固化炉温度宜采用低温控制，保证玻璃棉上下两面固化完成后不能有硬的烤焦状，经过固化炉固化后的玻璃棉层即为玻璃纤维棉毡，然后根据客户要求对玻璃纤维棉毡进行切边。
作为本发明的优选方式，在上述玻璃纤维棉毡中，优选的是，所述混合料中各组分的质量份数为：
石英粉：38.0份，
长石：8.0份，
硼砂：12.0份，
方解石：2.0份，
白云石：7.0份，
纯碱：13.0份，
平板玻璃：20.0份，
作为本发明的优选方式，在上述玻璃纤维棉毡中，优选的是，所述混合料的熔化处理包括5个阶段：硅酸盐形成阶段、玻璃液形成阶段、玻璃液澄清阶段、玻璃液均化阶段和玻璃液成纤阶段，
所述硅酸盐形成阶段为：混合料在800℃至1000℃温度下进行固相反应，生成的气体逸出，混合料变为由硅酸盐和二氧化硅组成不透明烧结物，
所述玻璃液形成阶段为：在1200℃至1300℃温度下，硅酸盐与的二氧化硅相互熔化，烧结物变成透明体，但存在着大量的气泡和条纹，化学组成和性质尚未一致，
所述玻璃液澄清阶段为：在1400℃至1500℃温度下，玻璃液的粘度为9至11pa.s，去除玻璃液的可见气泡，玻璃液的粘度降低，玻璃液的可见气泡慢慢溢出玻璃进入炉气
所述玻璃液均化阶段为：在1350℃至1500℃温度下，玻璃液的热运动及相互扩散逐渐降低，相互之间的条纹也逐渐消失，最后成为镜面，此时玻璃液各处的化学组成和折射率逐渐趋向一致，玻璃液的均化过程在玻璃形成时就已经开始，但主要均化过程是在澄清阶段的后期开始，可以认为澄清与均化同时进行，但均化结束是在澄清阶段结束后才能完成。
所述玻璃液成纤阶段为：将玻璃液的温度冷却到1140℃至至1170℃，玻璃液的粘度为100至1000pa.s。
作为本发明的优选方式，在上述玻璃纤维棉毡中，优选的是，所述硅酸盐形成阶段为：混合料在900℃温度下进行固相反应，
所述玻璃液形成阶段为：在1250℃温度下，硅酸盐与的二氧化硅相互熔化，烧结物变成透明体，
所述玻璃液澄清阶段为：在1450℃温度下，玻璃液的粘度为10pa.s，
所述玻璃液均化阶段为；在1400℃温度下，玻璃液的热运动及相互扩散，条纹逐渐消失，
所述玻璃液成纤阶段为：将玻璃液的温度冷却到1155℃，玻璃液的粘度为500pa.s。
作为本发明的优选方式，在上述玻璃纤维棉毡中，优选的是，所述纺丝过程为：控制运送玻璃液的通道温度为1140℃至1170℃，
控制玻璃液的温度为1035℃至1080℃，
控制离心盘的温度为940至980℃，将玻璃液送入旋转的离心机，所述离心机的直径为300至400毫米，所述离心机的转速为2400至3800转/分钟，玻璃液在离心盘中形成玻璃膜，在气流的作用下经离心机拉成直径范围在2.0至4.0微米的玻璃纤维。
作为本发明的优选方式，在上述玻璃纤维棉毡中，优选的是，所述纺丝过程为：控制运送玻璃液的通道温度为1155℃，
控制玻璃液的温度为1057℃，
控制离心盘的温度为960℃，将玻璃液送入旋转的离心机。
本发明的效果和优点如下：
1、本发明的玻璃纤维棉毡直径均匀度≥80%，棉分布均匀性≤10%，撕裂强度长度方向298至500N/m、宽度方向≥140N/m；
2、本发明的玻璃纤维棉毡有多种规格型号，其中最低厚度规格为13毫米、面密度最轻规格120克/平方米，最低密度9.3千克/立方米，填补了国内该领域的空白；
3、本发明的玻璃纤维棉毡是一种质轻、粘结性强，剥离性高、耐火极限大、隔热性能好、憎水率高的A级不燃材料，可以应用于飞机、航空、航海、潜艇等尖端领域，特别适用于飞机外壳使用；
4、本发明的玻璃纤维棉毡玻璃棉的叩解度最高达到21、纤维直径最低达到2.0微米。
具体实施方式
根据本发明的一个实施例，将以质量份数计的如下组分混合形成混合料：石英粉：38.46份，长石：11.92份，硼砂：9.2份，方解石：3.19份，白云石：6.57份，纯碱：13.0份，平板玻璃：17.01份；
将混合料加入窑炉的熔化池中进行熔化处理，制得玻璃液，所述混合料的熔化处理包括5个阶段：硅酸盐形成阶段、玻璃液形成阶段、玻璃液澄清阶段、玻璃液均化阶段和玻璃液成纤阶段，控制硅酸盐形成阶段混合料的温度为900℃，控制玻璃液形成阶段的温度为1250℃，控制玻璃液澄清阶段的温度为1450℃，玻璃液的粘度为10pa.s，控制玻璃液均化阶段的温度为1430℃，控制玻璃液成纤阶段的温度为1155℃，玻璃液的粘度为500pa.s；
将玻璃液经漏板、离心盘，送入离心机中进行纺丝处理，得到直径均匀的玻璃纤维，同时，设置在离心机出口处的喷雾环将水和粘结剂以雾状形式喷射到玻璃纤维表面上，所述喷雾环中充满了压力为0.4兆帕的压缩空气；所述纺丝过程为：控制运送玻璃液的通道温度为1155℃，控制玻璃液的温度为1057℃，控制离心盘的温度为960℃，将玻璃液送入旋转的离心机，所述离心机的直径为300毫米，所述离心机的转速为2800转/分钟，玻璃液在离心盘中形成玻璃膜，在气流的作用下经离心机拉成直径范围在2微米的玻璃纤维；
将喷射好粘结剂的玻璃纤维送入集棉机，控制集棉机的摆动频率为20次/分钟，摆幅为135毫米，控制负压风机的转速为1000转/分钟，玻璃纤维在负压风机的作用下落到集棉机上形成玻璃棉层；
将铺好的玻璃棉层通过输送设备输送到固化炉内，控制固化炉内的温度为230度，固化时间为6分钟；
经过固化炉固化后的玻璃棉层即为玻璃纤维棉毡。
将制得的玻璃纤维棉毡进行检测（GB/T1549-94钠钙硅铝硼玻璃化学分析方法），包含以质量份数计的以下组分：
SiO2：64.0份，Al2O3：1.8份，CaO：7.0份，MgO：3.0份，Na2O：16.0份，K2O：0.8份，B2O3：7.3份，粘结剂：15.0份，
所述玻璃纤维棉毡的密度为14.3千克/立方米，厚度为18毫米，有害物质达到欧盟ROUS标准。
根据本发明的一个实施例，将以质量份数计的如下组分混合形成混合料：石英粉：36.63份，长石：5.28份，硼砂：13.43份，方解石：1.06份，白云石：7.02份，纯碱：11.72份，平板玻璃：24.86份；
将混合料加入窑炉的熔化池中进行熔化处理，制得玻璃液，所述混合料的熔化处理包括5个阶段：硅酸盐形成阶段、玻璃液形成阶段、玻璃液澄清阶段、玻璃液均化阶段和玻璃液成纤阶段，控制硅酸盐形成阶段混合料的温度为800℃，控制玻璃液形成阶段的温度为1200℃，控制玻璃液澄清阶段的温度为1400℃，玻璃液的粘度为9pa.s，控制玻璃液均化阶段的温度为1350℃，控制玻璃液成纤阶段的温度为1140℃，玻璃液的粘度为300pa.s；
将玻璃液经漏板、离心盘，送入离心机中进行纺丝处理，得到直径均匀的玻璃纤维，同时，设置在离心机出口处的喷雾环将水和粘结剂以雾状形式喷射到玻璃纤维表面上，所述喷雾环中充满了压力为0.35兆帕的压缩空气；所述纺丝过程为：控制运送玻璃液的通道温度为1140℃，控制玻璃液的温度为1035℃，控制离心盘的温度为940℃，将玻璃液送入旋转的离心机，所述离心机的直径为300毫米，所述离心机的转速为3600转/分钟，玻璃液在离心盘中形成玻璃膜，在气流的作用下经离心机拉成直径范围在2.0微米的玻璃纤维；
将喷射好粘结剂的玻璃纤维送入集棉机，控制集棉机的摆动频率为18次/分钟，摆幅为135毫米，控制负压风机的转速为900转/分钟，玻璃纤维在负压风机的作用下落到集棉机上形成玻璃棉层；
将铺好的玻璃棉层通过输送设备输送到固化炉内，控制固化炉内的温度为200度，固化时间为5分钟；
经过固化炉固化后的玻璃棉层即为玻璃纤维棉毡。
将制得的玻璃纤维棉毡进行检测（GB/T1549-94钠钙硅铝硼玻璃化学分析方法），包含以质量份数计的以下组分：
SiO2：63.0份，Al2O3：1.5份，CaO：6.5份，MgO：2.5份，Na2O：15.5份，K2O：0.5份，B2O3：6.5份，及粘结剂：10.0份，
所述玻璃纤维棉毡的密度为9.5千克/立方米，厚度为12毫米，有害物质达到欧盟ROUS标准。
根据本发明的一个实施例，将以质量份数计的如下组分混合形成混合料：石英粉40.0份，长石：12.0份，硼砂：14.0份，方解石3.0份，白云石：8.0份，纯碱：14.0份，平板玻璃：25.0份；
将混合料加入窑炉的熔化池中进行熔化处理，制得玻璃液，所述混合料的熔化处理包括5个阶段：硅酸盐形成阶段、玻璃液形成阶段、玻璃液澄清阶段、玻璃液均化阶段和玻璃液成纤阶段，控制硅酸盐形成阶段混合料的温度为1000℃，控制玻璃液形成阶段的温度为1300℃，控制玻璃液澄清阶段的温度为1500℃，玻璃液的粘度为11pa.s，控制玻璃液均化阶段的温度为1500℃，控制玻璃液成纤阶段的温度为1170℃，玻璃液的粘度为1000pa.s；
将玻璃液经漏板、离心盘，送入离心机中进行纺丝处理，得到直径均匀的玻璃纤维，同时，设置在离心机出口处的喷雾环将水和粘结剂以雾状形式喷射到玻璃纤维表面上，所述喷雾环中充满了压力为0.45兆帕的压缩空气；所述纺丝过程为：控制运送玻璃液的通道温度为1170℃，控制玻璃液的温度为1080℃，控制离心盘的温度为980℃，将玻璃液送入旋转的离心机，所述离心机的直径为400毫米，所述离心机的转速为2400转/分钟，玻璃液在离心盘中形成玻璃膜，在气流的作用下经离心机拉成直径范围在4.0微米的玻璃纤维；
将喷射好粘结剂的玻璃纤维送入集棉机，控制集棉机的摆动频率为23次/分钟，摆幅为150毫米，控制负压风机的转速为1050转/分钟，玻璃纤维在负压风机的作用下落到集棉机上形成玻璃棉层；
将铺好的玻璃棉层通过输送设备输送到固化炉内，控制固化炉内的温度为260度，固化时间为7分钟；
经过固化炉固化后的玻璃棉层即为玻璃纤维棉毡。
将制得的玻璃纤维棉毡进行检测（GB/T1549-94钠钙硅铝硼玻璃化学分析方法），包含以质量份数计的以下组分：
SiO2：66.0份，Al2O3：2.0份，CaO：7.5份，MgO：3.5份，Na2O：17.0份，K2O：1.0份，B2O3：8.0份，及粘结剂：20.0份，
所述玻璃纤维棉毡的密度为19.0千克/立方米，厚度为26毫米，有害物质达到欧盟ROUS标准。
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (8)

1.一种玻璃纤维棉毡，其特征在于，包括按重量份数计的以下组分： 
SiO2：63.0至66.0份， 
Al2O3：1.5至2.0份， 
CaO：6.5至7.5份， 
MgO：2.5至3.5份， 
Na2O：15.5至17.0份， 
K2O：0.5至1.0份， 
B2O3：6.5至8.0份， 
粘结剂：10.0至20.0份， 
所述玻璃纤维棉毡的密度为9.3至22千克/立方米，厚度为10至30毫米。 
2.一种玻璃纤维棉毡，其特征在于，包括按重量百分比计的以下组分： 
SiO2：64.0份， 
Al2O3：1.8份， 
CaO：7.0份， 
MgO：3.0份， 
Na2O：16.0份， 
K2O：0.8份， 
B2O3：7.3份， 
粘结剂：15.0份， 
所述玻璃纤维棉毡的密度为9.5千克/立方米，厚度为14毫米。 
3.一种玻璃纤维棉毡的生产方法，其特征在于，该方法由以下步骤组成： 
将以质量份数计的如下组分混合形成混合料： 
石英粉：35.0至40.0份， 
长石：5.0至12.0份， 
硼砂：9.0至14.0份， 
方解石：1.0至3.5份， 
白云石：6.0至8.0份， 
纯碱：11.0至14.0份，及 
平板玻璃：15.0至25.0份， 
将混合料加入窑炉的熔化池中进行熔化处理，制得玻璃液； 
将玻璃液经漏板、离心盘，送入离心机中进行纺丝处理，得到直径均匀的玻璃纤维，同时，设置在离心机出口处的喷雾环将水和粘结剂以雾状形式喷射到玻璃纤维表面上，所述喷雾环中充满了压力为0.35至0.45兆帕的压缩空气； 
将喷射好粘结剂的玻璃纤维送入集棉机，控制集棉机的摆动频率为15至25次/分钟，摆幅为120至150毫米，控制负压风机的转速为800至1200转/分钟，玻璃纤维在负压风机的作用下落到集棉机上形成玻璃棉层； 
将铺好的玻璃棉层通过输送设备输送到固化炉内，控制固化炉内的温度为200至270度，固化时间为4至8分钟； 
经过固化炉固化后的玻璃棉层即为玻璃纤维棉毡。 
4.根据权利要求3所述玻璃纤维棉毡的生产方法，其特征在于，所述混合料中各组分的质量份数为： 
石英粉：38.0份， 
长石：8.0份， 
硼砂：12.0份， 
方解石：2.0份， 
白云石：7.0份， 
纯碱：13.0份， 
平板玻璃：20.0份。 
5.根据权利要求3或4所述玻璃纤维棉毡的生产方法，其特征在于，所述混合料的熔化处理包括5个阶段：硅酸盐形成阶段、玻璃液形成阶段、玻璃液澄清阶段、玻璃液均化阶段和玻璃液成纤阶段， 
所述硅酸盐形成阶段为：混合料在800℃至1000℃温度下进行固相反应，生成的气体逸出，混合料变为由硅酸盐和二氧化硅组成不透明烧结物， 
所述玻璃液形成阶段为：在1200℃至1300℃温度下，硅酸盐与的二氧化硅相互熔化，烧结物变成透明体， 
所述玻璃液澄清阶段为：在1400℃至1500℃温度下，玻璃液的粘度为9至11pa.s，去除玻璃液的可见气泡， 
所述玻璃液均化阶段为：在1350℃至1500℃温度下，玻璃液成为镜面， 
所述玻璃液成纤阶段为：将玻璃液的温度冷却到1140℃至1170℃，玻璃液的粘度为100至1000pa.s。 
6.根据权利要求5所述玻璃纤维棉毡的生产方法，其特征在于，所述硅酸盐形成阶段为：混合料在900℃温度下进行固相反应， 
所述玻璃液形成阶段为：在1250℃温度下，硅酸盐与的二氧化硅相互熔化，烧结物变成透明体， 
所述玻璃液澄清阶段为：在1450℃温度下，玻璃液的粘度为10pa.s， 
所述玻璃液均化阶段为；在1400℃温度下，玻璃液的热运动及相互扩散，条纹逐渐消失， 
所述玻璃液成纤阶段为：将玻璃液的温度冷却到1155℃，玻璃液的粘度为 500pa.s。 
7.根据权利要求3或4所述玻璃纤维棉毡的生产方法，其特征在于，所述纺丝过程为：控制运送玻璃液的通道温度为1140℃至1170℃， 
控制玻璃液的温度为1035℃至1080℃， 
控制离心盘的温度为940至980℃，将玻璃液送入旋转的离心机，所述离心机的直径为300至400毫米，所述离心机的转速为2400-3800转/分钟，玻璃液在离心盘中形成玻璃膜，在气流的作用下经离心机拉成直径范围在2.0至4.0微米的玻璃纤维。 
8.根据权利要求7所述玻璃纤维棉毡的生产方法，其特征在于，所述纺丝过程为：控制运送玻璃液的通道温度为1155℃， 
控制玻璃液的温度为1057℃， 
控制离心盘的温度为960℃，将玻璃液送入旋转的离心机。 
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