CN104418500A - 一种直径2～4μm离心玻璃纤维棉的拉丝方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种玻璃纤维棉的拉丝方法，尤其是涉及一种直径2～4μm离心玻璃纤维棉的拉丝方法。目前国内的离心玻璃纤维直径普遍在7μm以上，并且含有较多渣球杂质。纤维直径越细，离心玻璃纤维制品导热系数越低，强度越高，产品质量越好，因此离心玻璃纤维直径的细化至关重要。本发明将玻璃原料在1300℃～1700℃的窑炉中熔融成玻璃液，玻璃液经过1100～1300℃料道澄清和均化后，以玻璃液流股形式流到高速旋转的离心盘中，先经过1000℃～1400℃高速高温垂直气流拉丝形成玻璃态纤维，再经过5～30℃冷气流低温处理形成2～4μm离心玻璃纤维，制备工艺可控性好，纤维直径稳定，无渣球杂质。

Description

一种直径2～4μm离心玻璃纤维棉的拉丝方法
技术领域
本发明涉及一种玻璃纤维棉的拉丝方法，尤其是涉及一种直径2～4μm离心玻璃纤维棉的拉丝方法。
背景技术
离心玻璃纤维是指按一定配比混合的化工原料熔融并经过漏板引流后，通过离心喷吹工艺拉丝成型的玻璃纤维。高温液体经离心喷吹工艺拉丝成纤后，纤维直径细，内部纤维蓬松交错，并存在大量的微小孔隙，具有导热系数低、吸声性能好、弹性系数高等特点，被广泛的应用于机电、冶金、石油、化工、建筑和航空航天领域。
美国专利US3696904早在1972年就提出以离心方式制造纤维的方法。
中国专利CN103130410A公开了一种离心玻璃棉絮状纤维的生产方法。该发明所述的离心玻璃棉经过选料、配料、送炉熔融、离心成纤得到玻璃棉。
中国专利CN1087610A公开了一种矿物棉生产的方法和设备以及由此生产的矿物棉。该发明所述的矿物棉由高温熔体喂入离心器熔体经过离心器周边壁上的小孔喷射到一股热气流中被拉成纤维。
美国专利US2005/0086977A1公开了一种玻璃纤维的制造设备及其制备方法。该发明所述的玻璃纤维经过原料熔融高温玻璃液、料道均化、漏板引流、离心盘一次离心拉丝、燃烧器二次拉丝成纤工艺制备出直径6.5μm～7.5μm的离心玻璃纤维。
文献Platinum/rhodium Alloy Bushing for Drawing Glass Fibers in Centrifugal-spinneret-blowProcess(Precious Metals，33(2012)66-70)提出，在离心喷吹高温玻璃液制备纤维过程中，离心器拉丝工艺参数对于离心玻璃纤维质量及其纤维制品的性能起决定性作用。目前国内的离心玻璃纤维直径普遍在7μm以上，并且含有较多渣球杂质。纤维直径越细，离心玻璃纤维制品导热系数越低，强度越高，产品质量越好，因此离心玻璃纤维直径的细化至关重要。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术的不足，提供了一种直径2～4μm离心玻璃纤维棉的拉丝方法，该方法能有效克服现有技术中离心玻璃纤维直径粗，渣球杂质含量高等缺点，并且可以稳定纤维生产工艺，提高产品质量。
为实现本发明的目的采用的技术方案是：本发明所述的一种直径2～4μm离心玻璃纤维棉的拉丝方法，其特征在于玻璃原料在1300℃～1700℃的窑炉中熔融成玻璃液，玻璃液经过1100～1300℃料道澄清和均化后，以玻璃液流股形式流到到高速旋转的离心盘中，先经过1000℃～1400℃高速高温垂直气流拉丝形成玻璃态纤维，再经过5～30℃冷气流低温处理形成2～4μm离心玻璃纤维。
本发明提供的是一种直径2～4μm离心玻璃纤维棉的拉丝方法，包括下述顺序步骤：
(1)在窑炉中熔融成分为SiO260％～66％，A12O31％～3.5％，CaO4％～1O％，MgO1％～5％，K2O0.5％～2％，Na2O15％～18％，B2O34.5％～9％，并且CaO与MgO之和为8％～12％，K2O与Na2O之和小于17％的玻璃液，熔融温度为1300℃～1700℃；
(2)上述玻璃液经过料道1100～1300℃澄清和均化后，以流股形式流出，流股流量为40kg/h～280kg/h，流股顶端温度为1150℃～1000℃；
(3)上述玻璃液流股流入高速旋转的离心盘中，离心盘直径为50mm～400mm，侧壁孔数为2000孔～16000孔，侧壁孔径为0.4mm～0.8mm，离心盘温度为850℃～1000℃，离心盘以2400md/min～3000rad/min的速度将玻璃液通过侧壁孔隙离心甩出，此时玻璃液粘度控制在104pa·s～105.5Pa·s；
(4)采用高速高温垂直气流拉丝上述甩出的玻璃液，顶端气流温度为1000℃～1400℃，顶端气流速度为150m/s～300m/s，携带高能量的气流与玻璃液相遇后，进行能量交换，使玻璃液粘度降低至1018pa·s～1035pa·s；
℃5)上述粘度101.8pa·s～103.5pa·s的玻璃液被高速高温气流垂直拉伸，一直达到玻璃熔体软化粘度107.6pa·s，转变为玻璃态纤维。
(6)采用冷气流低温处理上述玻璃态纤维，气流温度为5～30℃，流量为0.1～1.0Nm3/h，玻璃态纤维由于没有达到脆性固化状态，在冷气流牵伸下完全细化定形，形成2～4μm离心玻璃纤维。
应用效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：
(1)工艺可控性好，质量稳定，无渣球杂质；
(2)离心玻璃纤维直径达到2～4μm，纤维弯曲强度和韧性高，纤维毡导热系数低，高温绝热性能优异。
附图说明
图1是本发明直径2～4μm离心玻璃纤维棉的照片。
图2是本发明直径2～4μm离心玻璃纤维棉的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
实施例1
将原料平板碎玻璃600kg，长石60kg，纯碱25kg，白云石60kg，方解石1Okg，五水硼砂150kg混合、均化后，加入1450℃窑炉中熔融，获得高温玻璃液，玻璃液成分为：SiO262.5％，A12O33.2％，CaO6.21％，MgO2.16％，K2O1.2％，Na2O15.3％，B2O37.42％。高温玻璃液经过料道1150℃澄清和均化后，以流股形式流入高速旋转的离心盘中，流股流量为210kg/h，流股顶端温度为1080℃，离心盘直径为300mm，侧壁孔数为9800孔，侧壁孔径为0.7mm，离心盘温度为890℃。离心盘以2600rad/min的速度将玻璃液通过侧壁孔隙离心甩出，此时玻璃液粘度控制在105Pa·s。采用高速高温垂直气流拉丝玻璃液，携带高能量的气流与玻璃液相遇后，进行能量交换顶端气流温度为1300℃，顶端气流速度为240m/s，，使玻璃液粘度降低至102pa·s，同时玻璃液被高速高温气流垂直拉伸细化，粘度由102pa·s上升到玻璃熔体软化粘度107.6pa·s，转变为玻璃态纤维。冷气流低温处理玻璃态纤维，使玻璃态纤维完全细化定形，冷气流温度为25℃，流量为0.6Nm3/h，形成2～4μm离心玻璃纤维，纤维平均直径为3.4μm。
实施例2
将原料平板碎玻璃220kg，石英砂340kg，长石60kg，纯碱70kg，白云石70kg，方解石8kg，五水硼砂160kg混合、均化后，加入1490℃窑炉中熔融，获得高温玻璃液，玻璃液成分为：SiO266.5％，A12O31.7％，CaO6.45％，MgO2.86％，K2O0.76％，Na2O15.6％，B2O37.82％。高温玻璃液经过料道1180℃澄清和均化后，以流股形式流入高速旋转的离心盘中，流股流量为160kg/h，流股顶端温度为1090℃，离心盘直径为200mm，侧壁孔数为7600孔，侧壁孔径为0.65mm，离心盘温度为870℃。离心盘以2800rad/min的速度将玻璃液通过侧壁孔隙离心甩出，此时玻璃液粘度控制在104.5pa·s。采用高速高温垂直气流拉丝玻璃液，携带高能量的气流与玻璃液相遇后，进行能量交换顶端气流温度为1250℃，顶端气流速度为250m/s，，使玻璃液粘度降低至102.5pa·s，同时玻璃液被高速高温气流垂直拉伸细化，粘度由103.5pa·s上升到玻璃熔体软化粘度107.6pa·s，转变为玻璃态纤维。冷气流低温处理玻璃态纤维，使玻璃态纤维完全细化定形，冷气流温度为20℃，流量为0.4Nm3/h，形成2～4μm离心玻璃纤维，纤维平均直径为2.8μm。
上述仅为本发明的单个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种直径2～4μm离心玻璃纤维棉的拉丝方法，其特征在于澄清均化后的熔融玻璃液以小流量流股形式流到高速旋转的离心盘中离心甩出后，先经过高速高温垂直气流拉丝形成玻璃态纤维，再经过冷气流低温处理形成2～4μm离心玻璃纤维棉。 
2.根据权利要求1所述的直径2～4μm离心玻璃纤维棉的拉丝方法，其特征在于熔融玻璃液成分配方为：SiO260％～66％，A12O31％～3.5％，CaO4％～10％，MgO1％～5％，K2OO.5％～2％，Na2O15％～18％，B2O34.5％～9％，并且CaO与MgO之和为8％～12％，K2O与Na2O之和小于17％。 
3.根据权利要求1所述的直径2～4μm离心玻璃纤维棉的拉丝方法，其特征在于熔融玻璃液经过澄清和均化后，以小流量流股形式流出，流股流量为40kg/h～280kg/h，流股顶端温度为1150℃～1000℃。 
4.根据权利要求1所述的直径2～4μm离心玻璃纤维棉的拉丝方法，其特征在于离心盘直径为50mm～400mm，侧壁孔数为2000孔～16000孔，侧壁孔径为0.4mm～0.8mm，离心盘温度为850℃～1000℃，离心盘以2400rad/min～3000rad/min的速度将玻璃液通过侧壁孔隙离心甩出，此时玻璃液粘度控制在104pa·s～105.5pa·s。 
5.根据权利要求1所述的直径2～4μm离心玻璃纤维棉的拉丝方法，其特征在于高速高温垂直气流顶端气流温度为1000℃～1400℃，顶端气流速度为150m/s～300m/s，携带高能量的气流与玻璃液相遇后，进行能量交换，使玻璃液粘度降低至101.8pa·s～103.5pa·s。 
6.根据权利要求5所述的粘度1018pa·s～1035pa·s的玻璃液，其特征在于该玻璃液被高速高温气流垂直拉伸，一直达到玻璃熔体软化粘度1076pa·s，转变为玻璃态纤维。 
7.根据权利要求1所述的直径2～4μm离心玻璃纤维棉的拉丝方法，其特征在于冷气流气流温度为5～30℃，流量为0.1～1.0Nm3/h。 
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