CN105130183A - 一种耐高温超细石英玻璃纤维棉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温超细石英玻璃纤维棉及其制备方法，涉及石英玻璃纤维棉的制备领域。该制备方法包括：选取3至9根直径为1.6～2.0mm、二氧化硅含量≥99.95％的石英玻璃棒；石英玻璃棒经电加热装置加热至熔融后，经线速度为25～40mm/min的初级滚筒拉制成0.8～1.0mm的石英玻璃细棒；石英玻璃细棒在1900～2300℃的初级火头装置中加热至熔融状态后，经线速度为6000～16000mm/min的次级滚筒拉制成50～80μm的石英玻璃丝；石英玻璃丝在温度为1900～2300℃、喷射气流速度为200～400m/s的次级火头装置中喷吹成直径为1～3μm的石英玻璃纤维棉。本发明不但能耐1100℃的超高温，而且单丝直径较细、直径均匀性更好，产品质量高。
Description
技术领域
本发明涉及石英玻璃纤维棉的制备技术领域，具体涉及一种耐高温超细石英玻璃纤维棉及其制备方法。
背景技术
普通玻璃纤维棉的纤维长度一般为50～150mm，纤维直径为12μm，外观洁白，形态蓬松，类似棉絮，故又称短棉。普通玻璃纤维棉由相互交错的玻璃纤维构成多孔结构，具有质量轻(表观密度仅为矿棉表观密度的一半)、吸声性能好、过滤效率高、不易燃烧等优点，广泛应用于国防、石油化工、建筑、冶金、冷藏、交通运输等行业，是各种管道、锅炉、热交换器、风机和车船等工业设备的优良保温、绝热、隔冷、吸声材料。但普通玻璃纤维棉的使用温度在600℃以下，不能适用于一些高温的特殊使用环境。
为了解决普通玻璃纤维棉无法适用于高温使用环境的问题，目前的替代产品是一种石英玻璃棉，该石英玻璃棉由石英玻璃棒先经高温火焰熔融、拉制成丝后，再经超高温火焰二次熔融而成，具有比普通玻璃纤维棉更好的耐热性能。
但在实际使用过程中发现，采用两级熔融方式拉制而成的石英玻璃棉，存在单丝直径较粗且生产过程中直径均匀性较难控制的问题，使得制成的石英玻璃棉的孔密度较疏松，保温隔热性能不够理想，影响了使用效果。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种耐高温超细石英玻璃纤维棉及其制备方法，不但能耐1100℃的超高温，而且单丝直径较细、直径均匀性更好，产品质量高。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：提供一种耐高温超细石英玻璃纤维棉的制备方法，该制备方法需要采用的制备装置包括移动夹棒装置、电加热装置、初级火头装置、次级火头装置、初级滚筒和次级滚筒，该制备方法包括以下步骤：
A、准备原料：选取3至9根直径为1.6～2.0mm、二氧化硅含量≥99.95％的石英玻璃棒；将所有的石英玻璃棒并齐装入移动夹棒装置内，转到步骤B；
B、一级熔融：开启移动夹棒装置，将其线速度调至7～10mm/min；移动夹棒装置带动所有石英玻璃棒匀速通过1800～2000℃的电加热装置，所有石英玻璃棒经电加热装置加热至熔融状态后，进入到线速度为25～40mm/min的初级滚筒内；初级滚筒将熔融的石英玻璃棒拉制成直径为0.8～1.0mm的石英玻璃细棒，转到步骤C；
C、二级熔融：将石英玻璃细棒在温度为1900～2300℃的初级火头装置中加热至熔融状态；将熔融状态的石英玻璃细棒在线速度为6000～16000mm/min的次级滚筒中，拉制成直径为50～80μm的石英玻璃丝，转到步骤D；
D、三级熔融：将石英玻璃丝在温度为1900～2300℃、喷射气流速度为200～400m/s的次级火头装置中喷吹成直径为1～3μm的石英玻璃纤维棉。
在上述技术方案的基础上，步骤A中所述石英玻璃棒的数量为6根，直径为1.85mm。
在上述技术方案的基础上，步骤B中所述电加热装置的温度为1850℃；所述移动夹棒装置的线速度为10mm/min；所述初级滚筒的线速度为35mm/min；所述石英玻璃细棒的直径为1.0mm。
在上述技术方案的基础上，步骤C中所述初级火头装置的温度为1950℃；所述次级滚筒的线速度为6500mm/min；所述石英玻璃丝的直径为73μm。
在上述技术方案的基础上，步骤D中所述次级火头装置的温度为2250℃、喷射气流速度为230m/s。
在上述技术方案的基础上，步骤A与B之间还包括调试装置的操作：开启电加热装置，使其温度上升至1800～2000℃；开启初级火头装置，通过调节天燃气阀门、氧气阀门，将初级火头装置的火焰温度调为1900～2300℃；开启次级火头装置，通过调节天燃气阀门、氧气阀门，将次级火头装置的火焰温度调为1900～2300℃、喷射气流速度调为200～400m/s。
在上述技术方案的基础上，步骤D中将石英玻璃丝喷吹成石英玻璃纤维棉之前，需将石英玻璃丝从次级滚筒中引出，并固定在石英玻璃分丝器上；步骤D之后还包括以下步骤：用干净的专用石英玻璃棒工具，将石英玻璃纤维棉取下待用。
本发明还提供一种耐高温超细石英玻璃纤维棉，采用所述制备方法制成。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明中，采用二氧化硅含量≥99.95％的石英玻璃棒作为原料，高含量的二氧化硅使得制造出的石英玻璃纤维棉的耐热性更好，能耐1100℃以下高温，满足了适用于高温使用环境的要求。
(2)本发明的石英玻璃纤维棉采用三级熔融方式制备而成。首先，通过电加热装置将石英玻璃棒在1800～2000℃高温下熔融后，再经低速的初级滚筒拉制成直径为0.8～1.0mm的石英玻璃细棒；然后，通过初级火头装置将石英玻璃细棒在1900～2300℃的高温下熔融后，再经高速的次级滚筒拉制成50～80μm石英玻璃丝；最后，通过次级火头装置将石英玻璃丝经1900～2300℃高温熔融后，喷吹成石英玻璃纤维棉。
原料经过三级熔融，由石英玻璃棒制成石英玻璃细棒，再由石英玻璃细棒制成石英玻璃丝，最后制成石英玻璃纤维棉。多级制造过程使得生产过程中单丝直径的均匀性较易控制，且由粗至细的拉制过程使得制造出的石英玻璃纤维棉的直径更细，能达到1～3μm的超细直径；进而使得制成的石英玻璃棉的孔密度较紧实，保温隔热性能更好，产品质量更佳，提高了产品使用效果。
(3)本发明中，初级火头装置、次级火头装置均采用天燃气、氧气作为主要燃料，生产过程无污染，更环保。
附图说明
图1为本发明实施例中耐高温超细石英玻璃纤维棉的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
参见图1所示，本发明提供一种耐高温超细石英玻璃纤维棉的制备方法，该制备方法需要采用的制备装置包括移动夹棒装置、电加热装置、初级火头装置、次级火头装置、初级滚筒、次级滚筒、石英玻璃分丝器和专用石英玻璃棒工具，该制备方法包括以下步骤：
S1：准备原料：选取3至9根直径为1.6～2.0mm、二氧化硅含量≥99.95％的石英玻璃棒；将所有的石英玻璃棒并齐装入移动夹棒装置内，转到S2。
具体操作时，石英玻璃棒的数量优选为6根；石英玻璃棒的直径优选为1.85mm。
S2：调试装置：开启电加热装置，使其温度上升至1800～2000℃；开启初级火头装置，通过调节天燃气阀门、氧气阀门，将初级火头装置的火焰温度调至1900～2300℃；开启次级火头装置，通过调节天燃气阀门、氧气阀门，将次级火头装置的火焰温度调至1900～2300℃、喷射气流速度调至200～400m/s，转到S3。
实际操作时，可将电加热装置的温度上升至1850℃；将初级火头装置的火焰温度调至1950℃；将次级火头装置的火焰温度调至2250℃、喷射气流速度调至230m/s。
S3：一级熔融：开启移动夹棒装置，将其线速度调至7～10mm/min；移动夹棒装置带动所有石英玻璃棒匀速通过1800～2000℃的电加热装置，所有石英玻璃棒经电加热装置加热至熔融状态后，进入到初级滚筒内；将初级滚筒的线速度调至25～40mm/min后，初级滚筒将熔融的石英玻璃棒拉制成直径为0.8～1.0mm的石英玻璃细棒，转到S4。
实际操作时，移动夹棒装置的线速度优选为10mm/min；初级滚筒的线速度优选为35mm/min，拉制成的石英玻璃细棒的直径为1.0mm。
S4：二级熔融：将石英玻璃细棒在温度为1900～2300℃的初级火头装置中加热至熔融状态；将熔融状态的石英玻璃细棒在线速度为6000～16000mm/min的次级滚筒中，拉制成直径为50～80μm的石英玻璃丝，转到S5。
实际操作时，次级滚筒的线速度优选为6500mm/min，拉制成的石英玻璃丝的直径为73μm。
S5：三级熔融：将石英玻璃丝从次级滚筒中引出，并固定在石英玻璃分丝器上；将石英玻璃丝在温度为1900～2300℃、喷射气流速度为200～400m/s的次级火头装置中喷吹成直径为1～3μm的石英玻璃纤维棉，转到S6。
S6：取棉待用：用干净的专用石英玻璃棒工具，将石英玻璃纤维棉取下待用。
下面通过5个具体实施例对上述制备方法作进一步详细说明。
实施例1
实施例1提供一种耐高温超细石英玻璃纤维棉的制备方法，包括以下步骤：
S1：选取3根直径为1.6mm、二氧化硅含量≥99.95％的石英玻璃棒；将所有的石英玻璃棒并齐装入移动夹棒装置内，转到S2；
S2：开启电加热装置，使其温度上升至1800℃；开启初级火头装置，通过调节天燃气阀门、氧气阀门，将初级火头装置的火焰温度调至1900℃；开启次级火头装置，通过调节天燃气阀门、氧气阀门，将次级火头装置的火焰温度调至1900℃、喷射气流速度调至200m/s，转到S3；
S3：开启移动夹棒装置，将其线速度调至7mm/min；移动夹棒装置带动所有石英玻璃棒匀速通过1800℃的电加热装置，所有石英玻璃棒经电加热装置加热至熔融后进入到初级滚筒内；将初级滚筒的线速度调至26mm/min后，初级滚筒将熔融的石英玻璃棒拉制成直径为0.8mm的石英玻璃细棒，转到S4；
S4：将石英玻璃细棒牵引至1900℃的初级火头装置处加热，石英玻璃细棒经1900℃高温熔融后进入到次级滚筒内；将次级滚筒的线速度调至6500mm/min后，次级滚筒将熔融的石英玻璃细棒拉制成直径为50μm的石英玻璃丝，转到S5；
S5：将石英玻璃丝引出并固定在石英玻璃分丝器上；利用温度为1900℃、喷射气流速度为350m/s的次级火头装置，将熔融的石英玻璃丝喷吹成直径为1μm的石英玻璃纤维棉；
S6：用干净的专用石英玻璃棒工具，将固定在石英玻璃分丝器上的1μm石英玻璃纤维棉取下待用。
实施例2
实施例2提供一种耐高温超细石英玻璃纤维棉的制备方法，其基本步骤与实施例1相同，不同之处在于：
S1中石英玻璃棒的数量为9根，直径为2.0mm；S2的具体步骤为：开启电加热装置，使其温度上升至2000℃，将初级火头装置的火焰温度调至2300℃，将次级火头装置的火焰温度调至2300℃、喷射气流速度调至250m/s；S3中移动夹棒装置的线速度为10mm/min，初级滚筒的线速度为40mm/min，拉制成的石英玻璃细棒的直径为1.0mm；S4中次级滚筒的线速度为6200mm/min，拉制成的石英玻璃丝的直径为80μm；S5中石英玻璃纤维棉的直径为3μm。
实施例3
实施例3提供一种耐高温超细石英玻璃纤维棉的制备方法，其基本步骤与实施例1相同，不同之处在于：
S1中石英玻璃棒的数量为6根，直径为1.85mm；S2的具体步骤为：开启电加热装置，使其温度上升至1850℃，将初级火头装置的火焰温度调至1950℃，将次级火头装置的火焰温度调至2250℃、喷射气流速度调至230m/s；S3中移动夹棒装置的线速度为10mm/min，初级滚筒的线速度为35mm/min，拉制成的石英玻璃细棒的直径为1.0mm；S4中次级滚筒的线速度为6500mm/min，拉制成的石英玻璃丝的直径为73μm；S5中石英玻璃纤维棉的直径为3μm。
实施例4
实施例4提供一种耐高温超细石英玻璃纤维棉的制备方法，其基本步骤与实施例1相同，不同之处在于：
S1中石英玻璃棒的数量为6根，直径为2.0mm；S2的具体步骤为：开启电加热装置，使其温度上升至1850℃，将初级火头装置的火焰温度调至1950℃，将次级火头装置的火焰温度调至2250℃、喷射气流速度调至200m/s；S3中移动夹棒装置的线速度为10mm/min，初级滚筒的线速度为40mm/min，拉制成的石英玻璃细棒的直径为1.0mm；S4中次级滚筒的线速度为16000mm/min，拉制成的石英玻璃丝的直径为50μm；S5中石英玻璃纤维棉的直径为3μm。
实施例5
实施例5提供一种耐高温超细石英玻璃纤维棉的制备方法，其基本步骤与实施例1相同，不同之处在于：
S1中石英玻璃棒的数量为6根，直径为1.85mm；S2的具体步骤为：开启电加热装置，使其温度上升至1850℃，将初级火头装置的火焰温度调至1950℃，将次级火头装置的火焰温度调至2250℃、喷射气流速度调至400m/s；S3中移动夹棒装置的线速度为7mm/min，初级滚筒的线速度为25mm/min，拉制成的石英玻璃细棒的直径为1.0mm；S4中次级滚筒的线速度为6000mm/min，拉制成的石英玻璃丝的直径为65μm；S5中石英玻璃纤维棉的直径为1μm。
本发明还提供一种耐高温超细石英玻璃纤维棉，采用上述制备方法制成。其中，耐高温超细石英玻璃纤维棉的直径为1～3μm，能达到超细直径的效果，使得制成的石英玻璃棉的孔密度较紧实，保温隔热性能更好，产品质量更佳，提高了产品使用效果。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (8)
1.一种耐高温超细石英玻璃纤维棉的制备方法，该制备方法需要采用的制备装置包括移动夹棒装置、电加热装置、初级火头装置、次级火头装置、初级滚筒和次级滚筒，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
A、准备原料：选取3至9根直径为1.6～2.0mm、二氧化硅含量≥99.95％的石英玻璃棒；将所有的石英玻璃棒并齐装入移动夹棒装置内，转到步骤B；
B、一级熔融：开启移动夹棒装置，将其线速度调至7～10mm/min；移动夹棒装置带动所有石英玻璃棒匀速通过1800～2000℃的电加热装置，所有石英玻璃棒经电加热装置加热至熔融状态后，进入到线速度为25～40mm/min的初级滚筒内；初级滚筒将熔融的石英玻璃棒拉制成直径为0.8～1.0mm的石英玻璃细棒，转到步骤C；
C、二级熔融：将石英玻璃细棒在温度为1900～2300℃的初级火头装置中加热至熔融状态；将熔融状态的石英玻璃细棒在线速度为6000～16000mm/min的次级滚筒中，拉制成直径为50～80μm的石英玻璃丝，转到步骤D；
D、三级熔融：将石英玻璃丝在温度为1900～2300℃、喷射气流速度为200～400m/s的次级火头装置中喷吹成直径为1～3μm的石英玻璃纤维棉。
2.如权利要求1所述的耐高温超细石英玻璃纤维棉的制备方法，其特征在于：步骤A中所述石英玻璃棒的数量为6根，直径为1.85mm。
3.如权利要求1所述的耐高温超细石英玻璃纤维棉的制备方法，其特征在于：步骤B中所述电加热装置的温度为1850℃；所述移动夹棒装置的线速度为10mm/min；所述初级滚筒的线速度为35mm/min；所述石英玻璃细棒的直径为1.0mm。
4.如权利要求1所述的耐高温超细石英玻璃纤维棉的制备方法，其特征在于：步骤C中所述初级火头装置的温度为1950℃；所述次级滚筒的线速度为6500mm/min；所述石英玻璃丝的直径为73μm。
5.如权利要求1所述的耐高温超细石英玻璃纤维棉的制备方法，其特征在于：步骤D中所述次级火头装置的温度为2250℃、喷射气流速度为230m/s。
6.如权利要求1所述的耐高温超细石英玻璃纤维棉的制备方法，其特征在于：步骤A与B之间还包括调试装置的操作：开启电加热装置，使其温度上升至1800～2000℃；开启初级火头装置，通过调节天燃气阀门、氧气阀门，将初级火头装置的火焰温度调为1900～2300℃；开启次级火头装置，通过调节天燃气阀门、氧气阀门，将次级火头装置的火焰温度调为1900～2300℃、喷射气流速度调为200～400m/s。
7.如权利要求1所述的耐高温超细石英玻璃纤维棉的制备方法，其特征在于：步骤D中将石英玻璃丝喷吹成石英玻璃纤维棉之前，需将石英玻璃丝从次级滚筒中引出，并固定在石英玻璃分丝器上；步骤D之后还包括以下步骤：用干净的专用石英玻璃棒工具，将石英玻璃纤维棉取下待用。
8.一种耐高温超细石英玻璃纤维棉，其特征在于：采用权利要求1至7中任一项所述制备方法制成。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Yang Guoyi Inventor after: Liu Tao Inventor after: Liu Zhengnan Inventor after: Xia Xin Inventor after: Ai Chunsheng Inventor before: Chen Yiping Inventor before: Liu Tao Inventor before: Liu Zhengnan Inventor before: Xia Xin Inventor before: Ai Chunsheng |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |