CN111018358B - 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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