CN111018358A - 一种无碱超细玻璃纤维配方 - Google Patents
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Abstract
本发明属于玻璃纤维技术领域，具体涉及一种无碱超细玻璃纤维配方，按100Kg计算，包括如下质量百分比的组分：SiO2 50‑65％，Al2O3 10‑16.5％，CaO 17‑28％，MgO 0.2‑4.0％，Na2O与K2O和量0.1‑0.8％，CeO2 0.1‑0.5％，Li2O 0.1‑0.7％，Fe2O3 0.05‑0.6％，TiO2 0.1‑1％，余量为杂质。本发明配方在无碱超细玻璃纤维制备中，无含氟含硼原料，在超细玻璃纤维生产中引入CeO2和Li2O，避免了对环境影响较大的B2O3和F使用，减轻了环境污染，制得的玻璃纤维单丝强度较传统E玻璃纤维提高9％左右，制得的的玻璃纤维产品综合性能比现有E玻璃纤维有明显的提升。
Description
技术领域
本发明属于玻璃纤维技术领域，具体涉及一种无碱超细玻璃纤维配方。
背景技术
现有超细玻璃纤维的生产中，要求玻璃组分B2O3＞5.0％，F＞0.40％，低于此数值，会导致玻璃成型性能的变化，难以拉制出超细玻璃纤维纱，然而在熔制无碱玻璃时由于F2与SiO2结合极易挥发，大约有50％以上的氟化物会在熔化过程中随烟气等挥发掉，含氟废气处理需要耗费大量的人力物力，废气处理给玻璃纤维行业造成沉重的经济负担，而且若处理不当排入大气会造成严重后果，危害民众的身体健康，硼化合物也是一种易挥发的昂贵的成分，若处理不当其挥发物排入大气同样会对植物和人体造成伤害。
CN200810121473.1公开了一种低硼低氟玻璃配方，包括：SiO254％～62％，CaO20％～28％，Al2O312％～18％，B2O30～5％，MgO2％～6％，F0～0.4％，K2O和Na2O共计0～0.8％，TiO20.1％～1％，Fe2O30.1％～0.5％，SO30～0.6％，以及1％以下的杂质。通过减少B2O3、F以及Al2O3的含量，增加SiO2、CaO以及MgO的含量，控制碱金属、Fe2O3以及TiO2的含量，获得了具有E玻璃的优点、低硼低氟、无不合适着色且可以很容易拉丝成型的玻璃组成物。然而上述组分中仍含有微量的氟和硼元素，对环境造成一定影响。
CN201310093103.2公开了一种无氟无硼无碱玻璃纤维及其制备方法，成分及其含量为：SiO258～60％、CaO22～25％、MgO2～3.5％、Al2O313～15.0％、Fe2O30.3～0.45％、R2O0.2～0.8％及Li2O0.1～0.4％；其中，R2O为Na2O和K2O。该专利完全去掉了易挥发性成分含硼原料，并优选了一种工业含锂尾矿作为主要原料之一，降低了熔制温度，大幅度减少了废气排放，其单丝强度明显高于传统的E玻璃纤维的强度，提高8％左右；因此，本发明生产出的玻璃纤维产品性能比现有的E玻璃纤维产品性能有了明显的提高，然而该专利缺陷在于虽然加入了Li2O保证了玻璃的易熔性，但是高温澄清能力不足，玻璃中大量产生的小气泡难以有效排出，影响玻璃纤维的作业连续性，难以拉制成10微米以下的玻璃纤维，即使勉强拉制，也会因为气泡含量多导致中空纤维的产生，影响产品质量，降低作业效率。
发明内容
针对以上技术问题，本发明目的在于一种无碱超细玻璃纤维配方，避免了对环境影响较大的B2O3和F使用，减轻了环境污染，提高了产品质量。
本发明所述的无碱超细玻璃纤维配方，按100Kg计算，包括如下质量百分比的组分：
SiO250-65％，Al2O310-16.5％，CaO17-28％，MgO0.2-4.0％，Na2O与K2O和量0.1-0.8％，CeO20.1-0.5％，Li2O0.1-0.7％，Fe2O30.05-0.6％，TiO20.1-1％，余量为杂质。
作为优选，所述的无碱超细玻璃纤维配方，按100Kg计算，包括如下质量百分比的组分：
SiO250-62％，Al2O312-16.5％，CaO19-25％，MgO0.2-2.0％，Na2O与K2O和量0.1-0.8％，CeO20.1-0.5％，Li2O0.1-0.7％，Fe2O30.05-0.45％，TiO20.1-1％，余量为杂质。
作为优选，所述的无碱超细玻璃纤维配方，按100Kg计算，包括如下质量百分比的组分：
SiO250-55.5％，Al2O314-16.5％，CaO19-25％，MgO0.2-0.5％，Na2O与K2O和量0.1-0.8％，CeO20.1-0.4％，Li2O0.1-0.5％，Fe2O30.05-0.45％，TiO20.1-1％，余量为杂质。
本发明所述的无碱超细玻璃纤维配方组分中不含有B2O3和F。
本发明的组分中，SiO2是形成玻璃骨架的氧化物，起到提升强度和化学稳定性的作用。如果含量过低，会影响玻璃纤维的结构，使应用性能变差，且不利于后续加工；如含量过高，会导致玻璃液粘度升高，影响玻璃的澄清和均化，且造成拉丝成型困难。
本发明的组分中，Al2O3是形成玻璃骨架的氧化物，起到减轻玻璃分相和提升化学稳定性的作用。如果含量过低，会导致玻璃分相，形成析晶，难以成为连续纤维；如含量过高，会导致玻璃液粘度升高，影响玻璃的澄清和均化，且造成拉丝成型困难。
本发明玻璃纤维可以按照如下方法来制备，根据选定的组合物成分，按质量比例称量相应所用原料，原料为高岭土、叶蜡石、石英砂、生石灰、石灰石、含锂尾矿、氧化铈等粉料，将原料送入气力均化器中混合均匀形成配合料，将配合料输送至窑头料仓并投入池窑中，经高温熔化后形成玻璃液；玻璃液流入作业通道，经铂铑合金漏板由拉丝机拉制成为玻璃纤维。
本发明组分中，TiO2是玻璃的网络外体，起到提高玻璃电阻率、降低热膨胀系数、提高耐酸性的作用。
本发明的组分中，CaO是玻璃的网络外体，起到降低玻璃粘度、加快成型的作用。如果含量过低，会导致玻璃液粘度升高，拉丝成型困难；如含量过高，会导致玻璃易析晶。可以加0.2-2.0％的MgO与CaO配合使用，以进一步调节成型速度。
本发明的组分中同时加入了具有协同作用的Li2O与CeO2，Li2O是提供非桥氧的氧化物，在组分中具有高温助熔、加速玻璃熔化、降低玻璃粘度的作用，同时，因为Li+离子半径小，电场强度大，在一定程度上会加重玻璃的析晶倾向，高温澄清能力不足，玻璃中大量产生的小气泡难以有效排出，而组分中CeO2是变价氧化物，高温分解出氧，氧的溶解度随温度升高而减小形成气泡，气泡不断长大，浮出玻璃表面；在气泡上浮的过程中，不断吸收玻璃中的微小气泡，从而达到澄清效果，因此，在CeO2和Li2O配合作用下，解决了玻璃熔化和澄清的问题，提高了产品质量。
本发明组分中CeO2分解出氧还可将玻璃中Fe2+氧化为Fe3+，还能起到降低着色的作用。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果。
本发明在无碱超细玻璃纤维制备中，无含氟含硼原料，在无碱超细玻璃纤维生产中引入CeO2和Li2O，避免了对环境影响较大的B2O3和F使用，减轻了环境污染，制得的玻璃纤维单丝强度较传统E玻璃纤维提高9％左右，制得的的玻璃纤维产品综合性能比现有E玻璃纤维有明显的提升。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，本发明内容不受以下实施例的任何制约。其成分总含量略小于或大于100％时，可理解为残余量是杂质或不能分析出的少量成分。本发明实施例1-5根据每个实施例所选定的组合物成分，按质量比例称量相应所用原料，原料为高岭土、叶蜡石、石英砂、生石灰、石灰石、含锂尾矿、氧化铈等粉料，将原料送入气力均化器中混合均匀形成配合料，将配合料输送至窑头料仓并投入池窑中，经高温熔化后形成玻璃液；玻璃液流入作业通道，经铂铑合金漏板由拉丝机拉制成为玻璃纤维，具体原料按100Kg计算，如表1所示。
表1 实施例1-5性能测试数据
由表1中可以看出，在超细玻璃纤维生产中引入CeO2和Li2O，制得的玻璃纤维单丝强度较传统E玻璃纤维提高9％左右，同时含CeO2和Li2O组分的配方较只含Li2O组分的配方制得的超细玻璃纤维气泡含量少，澄清效果好，同时气泡含量低，拉制超细纤维时不容易断丝，更容易拉制出超细纤维。
Claims (4)
1.一种无碱超细玻璃纤维配方，其特征在于：按100Kg计算，包括如下质量百分比的组分：
SiO2 50-65％，Al2O3 10-16.5％，CaO 17-28％，MgO 0.2-4.0％，Na2O与K2O和量0.1-0.8％，CeO2 0.1-0.5％，Li2O 0.1-0.7％，Fe2O3 0.05-0.6％，TiO2 0.1-1％，余量为杂质。
2.根据权利要求1所述的无碱超细玻璃纤维配方，其特征在于：按100Kg计算，包括如下质量百分比的组分：
SiO2 50-62％，Al2O3 12-16.5％，CaO 19-25％，MgO 0.2-2.0％，Na2O与K2O和量0.1-0.8％，CeO2 0.1-0.5％，Li2O 0.1-0.7％，Fe2O3 0.05-0.45％，TiO2 0.1-1％，余量为杂质。
3.根据权利要求1所述的无碱超细玻璃纤维配方，其特征在于：按100Kg计算，包括如下质量百分比的组分：
SiO2 50-55.5％，Al2O3 14-16.5％，CaO 19-25％，MgO 0.2-0.5％，Na2O与K2O和量0.1-0.8％，CeO2 0.1-0.4％，Li2O 0.1-0.5％，Fe2O3 0.05-0.45％，TiO2 0.1-1％，余量为杂质。
4.根据权利要求1-3任一所述的无碱超细玻璃纤维配方，其特征在于：组分中不含有B2O3和F。
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