CN108249753A - 一种以废旧玻璃为原料生产的玻璃纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以废旧玻璃为原料生产的玻璃纤维及其制备方法，具体涉及玻璃回收利用技术领域，包括以下重量份计的原料：废旧玻璃30‑50份、石英砂10‑15份、硫酸钠10‑12份、方解石5‑10份、锆英砂5‑12份、纯碱2‑20份；制备方法包括以下步骤：(1)废旧玻璃的前处理；(2)配制混合料；(3)熔制；(4)澄清、制备玻璃纤维；本发明以废旧玻璃为原料生产玻璃纤维，既能减少废旧玻璃对环境产生的不良影响，又能资源循环利用，获得良好的经济和社会效益，并且制备方法简单，适合推广应用。

Description

一种以废旧玻璃为原料生产的玻璃纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及废旧玻璃回收利用领域，具体涉及一种以废旧玻璃为原料生产的玻璃纤维及其制备方法。
背景技术
玻璃是人类现代生活中常用的一种物质，可以做成器具、器皿和平板玻璃等。因而废弃物也较多，中国每年有1200多万吨废旧破碎玻璃没有得到科学、高端的再生产品利用。一般处理模式是制成低品位、低价值的玻璃制品。更有甚者直接将废旧玻璃露天堆放或深埋，占用可大量的耕地，既严重污染环境，又浪费了宝贵的资源。从经济和环境的角度考虑，最好的办法就是将废旧的玻璃回收利用。
因此，如何做到，废旧玻璃资源合理高效利用成为当今研究和发展的重点。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种以废旧玻璃为原料生产的玻璃纤维及其制备方法，既能减少废旧玻璃对环境产生的不良影响，又能资源循环利用，获得良好的经济和社会效益，并且制备方法简单，适合推广应用。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种以废旧玻璃为原料生产的玻璃纤维，包括以下按重量份计的原料：废旧玻璃30-50份、石英砂10-15份、硫酸钠10-12份、方解石5-10份、锆英砂5-12份、纯碱2-20份。
优选地，一种以废旧玻璃为原料生产的玻璃纤维，包括以下按重量份计的原料：废旧玻璃46份、石英砂13份、硫酸钠11份、方解石7份、锆英砂9份、纯碱8份。
本发明还提供一种以废旧玻璃为原料生产玻璃纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)废旧玻璃的前处理
(a)按照上述重量份称取废旧玻璃进行表面去污清洗，并将清洗后的废旧玻璃切割成2-15cm的块状后，在100-210℃下置于有机溶剂中，溶胀12-48h；
(b)将溶胀后的废旧玻璃在80-120℃温度下，烘干4-10h，蒸发脱除有机溶剂；
(c)将脱除有机溶剂后的废旧玻璃块进行粉碎，得到40-180目的废旧玻璃粉，备用；
(2)配制混合料：按照上述配比称取各物料，启动搅拌器，依次向搅拌器中加入上述物料和步骤(1)中制得的废旧玻璃粉，以200-500r/min搅拌3-10min，使物料混合均匀后，向混合物料中加入一定量的水，以600-1000r/min搅拌30-60min，混合料中的水分控制在1.5％-2.6％；
(3)熔制：将上述配制好的混合料运送到熔化池中熔制，熔制温度控制在1450-1580℃范围内，时间为4-8h；
(4)澄清、制备玻璃纤维：将熔制成的高温玻璃液，经熔化池流液洞流入到澄清池内，经澄清、均化后，流入作业池内，该澄清池和作业池内均设有钼电极加温装置，经800-2400孔的铂金漏板中流出，从铂金漏板中流出的温度控制在1350-1460℃，表面再涂覆一层高分子乳液，最后缠绕在车头上，制成直径为4-15μm的玻璃纤维。
优选地，所述步骤(a)中的有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、三氯乙烯和四氯乙烯中的一种或几种结合。
优选地，所述有机溶剂与废旧玻璃的重量比为0.3-0.8:1。
优选地，步骤(c)中脱除溶剂后的废旧玻璃首先被送入粉碎机进行破碎，再将破碎后的废旧玻璃送入球磨机中进行研磨。
优选地，所述步骤(4)中的高分子乳液包含以下重量份的原料：硅溶胶乳液20-30份、聚氨酯改性环氧树脂分散液10-20份、三聚氰胺甲醛树脂分散液10-15份、消泡剂1.2-6份和阻燃剂1-8份。
优选地，所述消泡剂为有机硅消泡剂、聚醚消泡剂和矿物油消泡剂中的任一种，所述阻燃剂为磷酸三丁酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、氯丹酸酐和环磷酰胺聚合物中一种或几种结合。
本发明以废旧玻璃为原料生产玻璃纤维，既能减少废旧玻璃对环境产生的不良影响，又能资源循环利用，获得良好的经济和社会效益，并且制备方法简单，适合推广应用，具体有益效果如下：
(1)本发明通过控制玻璃的清洁度、含水率、粉碎的均匀性和熔化温度、熔化时间，使得玻璃能够均匀熔化，提高玻璃纤维拉丝作业稳定性，减少断头飞丝，提高了废旧玻璃的利用率，保证了玻璃纤维的拉丝成品率，降低生产成本，使废旧玻璃得到了充分有效地二次再循环利用；
(2)本发明通过将废旧玻璃在有机溶剂中溶胀并膨化，降低了玻璃粉碎时的机械强度，进而降低对粉碎设备的要求，设备造价低，粉碎过程能耗低，减少了废旧玻璃回收利用的成本；
(3)本发明在玻璃纤维外涂布一层高分子乳液，增加了玻璃纤维的韧劲，阻燃性等性能，提高了以废旧玻璃生产的玻璃纤维的质量。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种以废旧玻璃为原料生产的玻璃纤维，包括以下按重量份计的原料：
废旧玻璃30份、石英砂15份、硫酸钠12份、方解石5份、锆英砂12份、纯碱20份。
本实施例中还提供一种以废旧玻璃为原料生产玻璃纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)废旧玻璃的前处理
(a)按照上述重量份称取废旧玻璃进行表面去污清洗，并将清洗后的废旧玻璃切割成2cm的块状后，在100℃下置于有机溶剂中，溶胀48h；
(b)将溶胀后的废旧玻璃在120℃温度下，烘干4h，蒸发脱除有机溶剂；
(c)将脱除有机溶剂后的废旧玻璃块进行粉碎，得到180目的废旧玻璃粉，备用；
(2)配制混合料：按照上述配比称取各物料，启动搅拌器，依次向搅拌器中加入上述物料和步骤(1)中制得的废旧玻璃粉，以500r/min搅拌3min，使物料混合均匀后，向混合物料中加入一定量的水，以600r/min搅拌60min，混合料中的水分控制在2.6％；
(3)熔制：将上述配制好的混合料运送到熔化池中熔制，熔制温度控制在1450℃，时间为8h；
(4)澄清、制备玻璃纤维：将熔制成的高温玻璃液，经熔化池流液洞流入到澄清池内，经澄清、均化后，流入作业池内，该澄清池和作业池内均设有钼电极加温装置，经2400孔的铂金漏板中流出，从铂金漏板中流出的温度控制在1460℃，表面再涂覆一层高分子乳液，最后缠绕在车头上，制成直径为4μm的玻璃纤维。
步骤(a)中的有机溶剂为二氯甲烷和三氯甲烷按照质量比1:1组成。
有机溶剂与废旧玻璃的重量比为0.8:1。
步骤(c)中脱除溶剂后的废旧玻璃首先被送入粉碎机进行破碎，再将破碎后的废旧玻璃送入球磨机中进行研磨。
步骤(4)中的高分子乳液包含以下重量份的原料：硅溶胶乳液30份、聚氨酯改性环氧树脂分散液20份、三聚氰胺甲醛树脂分散液10份、消泡剂6份和阻燃剂1份。
消泡剂为有聚醚消泡剂；
阻燃剂为磷酸三(2-乙基己基)酯。
实施例2
一种以废旧玻璃为原料生产的玻璃纤维，包括以下按重量份计的原料：
废旧玻璃50份、石英砂10份、硫酸钠10份、方解石10份、锆英砂5份、纯碱2份。
本实施例中还提供一种以废旧玻璃为原料生产玻璃纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)废旧玻璃的前处理
(a)按照上述重量份称取废旧玻璃进行表面去污清洗，并将清洗后的废旧玻璃切割成15cm的块状后，在210℃下置于有机溶剂中，溶胀12h；
(b)将溶胀后的废旧玻璃在80℃温度下，烘干10h，蒸发脱除有机溶剂；
(c)将脱除有机溶剂后的废旧玻璃块进行粉碎，得到40目的废旧玻璃粉，备用；
(2)配制混合料：按照上述配比称取各物料，启动搅拌器，依次向搅拌器中加入上述物料和步骤(1)中制得的废旧玻璃粉，以200r/min搅拌10min，使物料混合均匀后，向混合物料中加入一定量的水，以1000r/min搅拌30min，混合料中的水分控制在1.5％；
(3)熔制：将上述配制好的混合料运送到熔化池中熔制，熔制温度控制在1580℃范围内，时间为4h；
(4)澄清、制备玻璃纤维：将熔制成的高温玻璃液，经熔化池流液洞流入到澄清池内，经澄清、均化后，流入作业池内，该澄清池和作业池内均设有钼电极加温装置，经800孔的铂金漏板中流出，从铂金漏板中流出的温度控制在1350℃，表面再涂覆一层高分子乳液，最后缠绕在车头上，制成直径为15μm的玻璃纤维。
步骤(a)中的有机溶剂为四氯乙烯。
有机溶剂与废旧玻璃的重量比为0.3:1。
步骤(c)中脱除溶剂后的废旧玻璃首先被送入粉碎机进行破碎，再将破碎后的废旧玻璃送入球磨机中进行研磨。
步骤(4)中的高分子乳液包含以下重量份的原料：硅溶胶乳液20份、聚氨酯改性环氧树脂分散液10份、三聚氰胺甲醛树脂分散液15份、消泡剂1.2份和阻燃剂8份。
消泡剂为有机硅消泡剂；
所述阻燃剂为磷酸三丁酯和环磷酰胺聚合物按照质量比1:1组成。
实施例3
一种以废旧玻璃为原料生产的玻璃纤维，包括以下按重量份计的原料：
废旧玻璃46份、石英砂13份、硫酸钠11份、方解石7份、锆英砂9份、纯碱8份。
本实施例中还提供一种以废旧玻璃为原料生产玻璃纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)废旧玻璃的前处理
(a)按照上述重量份称取废旧玻璃进行表面去污清洗，并将清洗后的废旧玻璃切割成8cm的块状后，在160℃下置于有机溶剂中，溶胀36h；
(b)将溶胀后的废旧玻璃在100℃温度下，烘干8h，蒸发脱除有机溶剂；
(c)将脱除有机溶剂后的废旧玻璃块进行粉碎，得到120目的废旧玻璃粉，备用；
(2)配制混合料：按照上述配比称取各物料，启动搅拌器，依次向搅拌器中加入上述物料和步骤(1)中制得的废旧玻璃粉，以450r/min搅拌7min，使物料混合均匀后，向混合物料中加入一定量的水，以850r/min搅拌45min，混合料中的水分控制在2.1％；
(3)熔制：将上述配制好的混合料运送到熔化池中熔制，熔制温度控制在1500℃范围内，时间为6h；
(4)澄清、制备玻璃纤维：将熔制成的高温玻璃液，经熔化池流液洞流入到澄清池内，经澄清、均化后，流入作业池内，该澄清池和作业池内均设有钼电极加温装置，经2000孔的铂金漏板中流出，从铂金漏板中流出的温度控制在1400℃，表面再涂覆一层高分子乳液，最后缠绕在车头上，制成直径为8μm的玻璃纤维。
步骤(a)中的有机溶剂为二氯甲烷和四氯乙烯按照质量比1:1组成。
有机溶剂与废旧玻璃的重量比为0.5:1。
步骤(c)中脱除溶剂后的废旧玻璃首先被送入粉碎机进行破碎，再将破碎后的废旧玻璃送入球磨机中进行研磨。
步骤(4)中的高分子乳液包含以下重量份的原料：硅溶胶乳液28份、聚氨酯改性环氧树脂分散液12份、三聚氰胺甲醛树脂分散液13份、消泡剂4份和阻燃剂5份。
消泡剂为矿物油消泡剂；
阻燃剂为磷酸三丁酯。
应用实施例
将本发明实施例1-3制得的以废旧玻璃为原料生产的玻璃纤维制成相同面积玻璃纤维纸片，进行性能测试，结果如下表1：
表1
项目 单位 实施例1 实施例2 实施例3
拉伸强度 N/25mm宽 8.3 7.8 9.1
延伸率 ％ 6.1 5.8 6.4
韧性 N％/25mm宽 83.1 85.2 91.3
纤维强度 N％/25mm宽 1.48 1.42 1.56
通过表1可以看出，本发明以废旧玻璃为原料生产的玻璃纤维，不仅实现了玻璃的回收利用，减少了资源浪费，降低了对环境的污染，而且制成的玻璃纤维的韧性、纤维强度、延伸率和拉伸强度等性能良好，具有很大的利用价值。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种以废旧玻璃为原料生产的玻璃纤维，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：废旧玻璃30-50份、石英砂10-15份、硫酸钠10-12份、方解石5-10份、锆英砂5-12份和纯碱2-20份。
2.根据权利要求1所述的以废旧玻璃为原料生产的玻璃纤维，其特征在于，包括以下按重量份计的原料：废旧玻璃46份、石英砂13份、硫酸钠11份、方解石7份、锆英砂9份和纯碱8份。
3.一种制备如权利要求1-2任意一项所述以废旧玻璃原料生产的玻璃纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)废旧玻璃的前处理
(a)按照上述重量份称取废旧玻璃进行表面去污清洗，并将清洗后的废旧玻璃切割成2-15cm的块状后，在100-210℃下置于有机溶剂中，溶胀12-48h；
(b)将溶胀后的废旧玻璃在80-120℃温度下，烘干4-10h，蒸发脱除有机溶剂；
(c)将脱除有机溶剂后的废旧玻璃块进行粉碎，得到40-180目的废旧玻璃粉，备用；
(2)配制混合料：按照上述配比称取各物料，启动搅拌器，依次向搅拌器中加入上述物料和步骤(1)中制得的废旧玻璃粉，以200-500r/min搅拌3-10min，使物料混合均匀后，向混合物料中加入一定量的水，以600-1000r/min搅拌30-60min，混合料中的水分控制在1.5％-2.6％；
(3)熔制：将上述配制好的混合料运送到熔化池中熔制，熔制温度控制在1450-1580℃范围内，时间为4-8h；
(4)澄清、制备玻璃纤维：将熔制成的高温玻璃液，经熔化池流液洞流入到澄清池内，经澄清、均化后，流入作业池内，该澄清池和作业池内均设有钼电极加温装置，经800-2400孔的铂金漏板中流出，从铂金漏板中流出的温度控制在1350-1460℃，表面再涂覆一层高分子乳液，最后缠绕在车头上，制成直径为4-15μm的玻璃纤维。
4.根据权利要求3所述的以废旧玻璃为原料生产的玻璃纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中的有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、三氯乙烯和四氯乙烯中的一种或几种结合。
5.根据权利要求4所述的以废旧玻璃为原料生产的玻璃纤维的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂与废旧玻璃的重量比为0.3-0.8:1。
6.根据权利要求3所述的以废旧玻璃为原料生产的玻璃纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(c)中脱除溶剂后的废旧玻璃首先被送入粉碎机进行破碎，再将破碎后的废旧玻璃送入球磨机中进行研磨。
7.根据权利要求3所述的以废旧玻璃为原料生产的玻璃纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的高分子乳液包含以下重量份的原料：硅溶胶乳液20-30份、聚氨酯改性环氧树脂分散液10-20份、三聚氰胺甲醛树脂分散液10-15份、消泡剂1.2-6份和阻燃剂1-8份。
8.根据权利要求7所述的以废旧玻璃为原料生产的玻璃纤维的制备方法，其特征在于，所述消泡剂为有机硅消泡剂、聚醚消泡剂和矿物油消泡剂中的任一种，所述阻燃剂为磷酸三丁酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、氯丹酸酐和环磷酰胺聚合物中一种或几种结合。
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