CN112573817A - 一种低气泡低介电玻璃纤维丝生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及玻璃纤维技术领域，尤其是涉及一种低气泡低介电玻璃纤维丝生产工艺；该低气泡低介电玻璃纤维生产工艺，包括如下步骤：S1、玻璃原料制作；S2、将步骤S1中制作好的玻璃原料在熔炉本体中进行熔融和澄清；其中：熔融采用的是电极加热，澄清采用的是气体加热和电极加热混合进行的；S3、将S2中澄清后的玻璃液流经通路后使用拉丝机进行拉丝，拉丝机的速度设定为2.5‑3.2m/min；本发明提供的低气泡低介电玻璃纤维丝生产工艺，能够对玻璃液的温度进行准确的控制，加快玻璃熔制过程中气泡的析出，防止玻璃原料在熔化过程中因受气泡影响而无法满足低气泡低介电玻璃纤维丝生产的要求。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃纤维技术领域，尤其是涉及一种低气泡低介电玻璃纤维丝生产工艺。
背景技术
玻璃纤维丝是一种性能优异的无机非金属材料，通常作为复材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等，广泛应用于国民经济各个领域。
玻璃纤维丝通常是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺。最后形成各类产品，玻璃纤维单丝的直径从几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都有数百根甚至上千根单丝组成。
介电常数是衡量印刷线路板性能优异的一个重要参数，如玻璃纤维的介电常数越低，电路板中信号的传输速度就越快，传输过程中的能量损失就越低。
随着人们生活水平的提高，对环保的要求越来越高，加之我国具有丰富的水电资源，且长期在发展核电，为此，在产业化低气泡低介电玻璃纤维丝生产过程中，由于我国廉价的电能为玻璃纤维生产提供了坚实的基础，因此，现有技术中，通常生产低气泡低介电玻璃纤维丝时均采用电加热的方式以熔化玻璃原料；然而由于单一的电加热方式对玻璃液温度的把控非常不均匀，最终导致玻璃液中产生有大量气泡，由于气泡的影响导致电熔窑炉熔化的玻璃液不仅质量较差，而且气泡还会影响后续玻璃纤维使用的阻抗性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低气泡低介电玻璃纤维丝生产工艺，该低气泡低介电玻璃纤维丝生产工艺能够对玻璃液的温度进行准确的控制，加快玻璃熔制过程中气泡的析出，防止玻璃原料在熔化过程中因受气泡影响而无法满足低气泡低介电玻璃纤维丝生产的要求；
本发明提供一种低气泡低介电玻璃纤维丝生产工艺，包括如下步骤：
S1、玻璃原料制作；
S2、将步骤S1中制作好的玻璃原料在熔炉本体中进行熔融和澄清；其中：
熔融采用的是电极加热，澄清采用的是气体加热和电极加热混合进行的；
S3、将S2中澄清后的玻璃液流经通路后使用拉丝机进行拉丝，拉丝机的速度设定为2.5-3.2m/min。
根据另外的实施方式，步骤S1中的玻璃原料制作为对玻璃原料进行粉碎、清洗、烘干和混合，其中：
玻璃原料为石英、硼酸、氧化铝、碳酸钙、氧化镁、芒硝和氧化锌。
根据另外的实施方式，步骤S1中还包括旁料添加步骤，旁料的组分按重量份为澄清剂0.7份、硫酸盐0.9份。
根据另外的实施方式，步骤S2中，熔融是指将步骤S1混合均匀的配合料倒入铂金坩埚中，在高温电炉中进行熔化，熔化温度控制在1650℃。
根据另外的实施方式，气体加热为纯氧加热，纯氧加热是通过纯氧燃烧器进行的。
根据另外的实施方式，步骤S2中的电极加热是通过钼电极进行加热的。
根据另外的实施方式，步骤S3中的通路的温度设定为1400至1445℃，漏板温度设定为1350至1370℃。
根据另外的实施方式，漏板为2块或多块，每块漏板设置若个漏孔，融熔的玻璃流经各漏板的各漏孔冷却后分别拉丝成型为若干玻璃纤维，若干玻璃纤维在拉丝机驱动丝筒的牵引下分别经过多个上集束器整理汇集成玻璃纤维丝，各上集束器的后面分别设置一个转向集束器，经过各上集束器整理和/或汇集后的玻璃纤维丝，先经过各转向集束器调整方向，再经过一个集合集束器整理汇集成完成的玻璃纤维丝并缠绕在丝筒上成为成品玻璃纤维丝。
本发明的有益效果：
技术效果：本发明的技术方案通过对玻璃原料制作、并将制作好的玻璃原料在熔炉本体中分别通过电极加热和气体与电极混合加热进行熔融和澄清，与现有技术相比，能够确保熔炉内玻璃液的温度稳定和利于精确控制，同时还加快玻璃熔制过程中气泡的析出，防止玻璃原料在熔化过程中因受气泡影响而无法满足低气泡低介电玻璃纤维丝生产的要求，另外，通过将拉丝机的速度控制在2.5-3.2m/min，以得到绝缘性好、耐热性强的玻璃纤维丝。
社会效果：本发明的技术方案通过对玻璃原料制作、气体加热和电极加热的混合加热的澄清并精准的控制拉丝速度等有效提高了玻璃纤维丝的质量，防止因玻璃液气泡等原因而导致拉丝断线等情况进而导致玻璃原料资源的浪费，促进了玻璃纤维制造业的发展。
经济效果：本发明的技术方案通过合理的对玻璃原料制作、气体加热和电极混合加热的澄清并精准的控制拉丝速度等有效减少了玻璃原料的浪费，提高了玻璃纤维丝的出产率，不仅使得玻璃生产的效率有所提高，而且还降低了生产成本。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、" 长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、" 水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、 "第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提出的一种低气泡低介电玻璃纤维丝生产工艺，包括如下步骤：
S1、玻璃原料制作；S2、将步骤S1中制作好的玻璃原料在熔炉本体中进行熔融和澄清；其中：熔融采用的是电极加热，澄清采用的是气体加热和电极加热混合进行的；S3、将S2中澄清后的玻璃液流经通路后使用拉丝机进行拉丝，拉丝机的速度设定为2.5-3.2m/min；
需要说明的是，由于玻璃温度的高低，直接影响着玻璃液的粘度，表面张力，以及气体在玻璃液中的溶解度，在玻璃熔窑内，玻璃澄清过程是在热点高温区域内进行的，大的气泡不断长大而上浮，小的气泡不断缩小而被玻璃液吸收，通过采用混合加热可以对玻璃热点进行控制，在熔窑的纵向形成纵向温度分布曲线以减少玻璃液中的气泡，此外，通过混合加热的方式还能降低熔化池玻璃液深度、池底玻璃液温度、熔化率和玻璃液对流情况对玻璃液中气泡造成的影响；
通过上述技术方案的设置，与现有技术相比，能够确保熔炉内玻璃液的温度稳定和利于精确控制，同时还加快玻璃熔制过程中气泡的析出，防止玻璃原料在熔化过程中因受气泡影响而无法满足低气泡低介电玻璃纤维丝生产的要求，另外，通过将拉丝机的速度控制在2.5-3.2m/min，在保证正常拉丝速度的同时还使得生产出的玻璃纤维丝绝缘性好、耐热性强，其中，
步骤S1中的玻璃原料制作是通过将玻璃原料为石英、硼酸、氧化铝、碳酸钙、氧化镁、芒硝和氧化锌进行粉碎、清洗、烘干和混合；在实际使用中，通过充分利用各个玻璃原料自身的特性对上述玻璃原料进行制作，最终保证了具有较好的耐水、耐酸、耐碱等性能的均衡，同时利用能够降低玻璃液的浓度，便于拉丝，进而适用于大规模、清洁化的工业生产；
其后，步骤S1中还包括旁料(旁料也叫辅料)添加步骤，旁料的组分按重量份为澄清剂0.7份、硫酸盐0.9份；在实际使用中，由于当玻璃液熔至澄清阶段时，硫酸盐利于将残余的石英颗粒溶解，但如果硫酸盐得不到高温下的充分溶解或因熔化工艺制度不合理或因火焰控制不适合便会产生芒硝水、硝水聚集在熔体表面造成如耐火材料的腐蚀和条纹之类的缺陷，另外受温度的影响还难以起到澄清作用，甚至造成大量气泡积存在玻璃液中，为此，在温度得到精准且稳定的控制情况下特采用澄清剂0.7份、硫酸盐0.9份；
在本发明的步骤S2中，熔融是指将步骤S1混合均匀的配合料倒入铂金坩埚中，在高温电炉中进行熔化，熔化温度控制在1650℃；在实际使用中，利用铂的高熔点、高沸点和耐腐蚀的特性，在保证玻璃液的熔化基础上，还便于后续去做分析实验，减少实验中各种变量的数量；
具体的，气体加热为纯氧加热，纯氧加热是通过纯氧燃烧器进行的；在实际使用中，由于纯氧燃烧因氮气含量少，比空气助燃时烟气的黑度大得多，且火焰传播速度快，辐射系数大，对玻璃液辐射加强，对玻璃液的传热量增加，热效率高，熔化率增大且由于烟气量的减少，窑炉火焰空间热点向投料口方向移动，可以加速玻璃原料的熔化，同时纯氧燃烧火焰波长短，穿透性很好，池深方向温度梯度小，可提高窑炉熔化率，加强玻璃液的澄清均化，提高玻璃液的出液量和质量，最大可提高窑炉熔化能力20％左右；另外，实践证明，采用纯氧燃烧可以提高池窑熔化率10％以上，从而可以提高产量。
在本发明包含的技术方案中，步骤S2中的电极加热是通过钼电极进行加热的；在实际使用中，为节省生产加工成本，特采用特采用钼电极进行加热；
需要说明的是，在一些实施例中，钼电极的钼板可采取上大下小的形状，如倒三角形状，并以倒三角形状的形式安装至窑炉中，以克服窑炉的电流线分布不理想和炉内温度不均匀等问题的发生；
当然，为使得步骤S3中的通路的温度设定为1400至1445℃，漏板温度设定为1350至1370℃；在实际使用中，为便于后续的拉丝操作，特采用上述温度设置；
需要说明的是，在一些实施例中，通路的温度可以设定为1400℃、1422.5 ℃或者1445℃；漏板温度可以设定为1350℃、1360℃或者1370℃；
具体的，漏板为2块或多块，每块漏板设置若个漏孔，融熔的玻璃流经各漏板的各漏孔冷却后分别拉丝成型为若干玻璃纤维，若干玻璃纤维在拉丝机驱动丝筒的牵引下分别经过多个上集束器整理汇集成玻璃纤维丝，各上集束器的后面分别设置一个转向集束器，经过各上集束器整理和/或汇集后的玻璃纤维丝，先经过各转向集束器调整方向，再经过一个集合集束器整理汇集成完成的玻璃纤维丝并缠绕在丝筒上成为成品玻璃纤维丝；在实际使用中，通过上述技术方案地设置，可以有效降低单位长度内重量较重的玻璃纤维丝的漏板成本，提高玻璃纤维丝的成带性；
上述技术方案通过对玻璃原料制作、并将制作好的玻璃原料在熔炉本体中分别通过电极加热和气体与电极混合加热进行熔融和澄清，与现有技术相比，能够确保熔炉内玻璃液的温度稳定和利于精确控制，同时还加快玻璃熔制过程中气泡的析出，防止玻璃原料在熔化过程中因受气泡影响而无法满足低气泡低介电玻璃纤维丝生产的要求，另外，通过将拉丝机的速度控制在2.5-3.2m/min。以得到绝缘性好、耐热性强的玻璃纤维丝。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种低气泡低介电玻璃纤维生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1、玻璃原料制作；
S2、将步骤S1中制作好的玻璃原料在熔炉本体中进行熔融和澄清；其中：
所述熔融采用的是电极加热，所述澄清采用的是气体加热和电极加热混合进行的；
S3、将S2中澄清后的玻璃液流经通路后使用拉丝机进行拉丝，所述拉丝机的速度设定为2.5-3.2m/min。
2.根据权利要求1所述的低气泡低介电玻璃纤维生产工艺，其特征在于，所述步骤S1中的玻璃原料制作为对玻璃原料进行粉碎、清洗、烘干和混合，其中：
所述玻璃原料为石英、硼酸、氧化铝、碳酸钙、氧化镁、芒硝和氧化锌。
3.根据权利要求1所述的低气泡低介电玻璃纤维生产工艺，其特征在于：所述步骤S1中还包括旁料添加步骤，所述旁料的组分按重量份为澄清剂0.7份、硫酸盐0.9份。
4.根据权利要求1所述的低介电玻璃纤维的制造方法，其特征在于：所述步骤S2中的熔融是指将步骤S1混合均匀的配合料倒入铂金坩埚中，在高温电炉中进行熔化，熔化温度控制在1650℃。
5.根据权利要求1所述的低介电玻璃纤维的制造方法，其特征在于：所述气体加热为纯氧加热，所述纯氧加热是通过纯氧燃烧器进行的。
6.根据权利要求1所述的低介电玻璃纤维的制造方法，其特征在于：所述步骤S2中的电极加热是通过钼电极进行加热的。
7.根据权利要求1所述的低介电玻璃纤维的制造方法，其特征在于：所述步骤S3中的通路的温度设定为1400至1445℃，漏板温度设定为1350至1370℃。
8.根据权利要求7所述的低介电玻璃纤维的制造方法，其特征在于：所述漏板为2块或多块，每块所述漏板设置若个漏孔，融熔的玻璃流经各所述漏板的各所述漏孔冷却后分别拉丝成型为若干玻璃纤维，若干所述玻璃纤维在所述拉丝机驱动丝筒的牵引下分别经过多个上集束器整理汇集成玻璃纤维丝，各所述上集束器的后面分别设置一个转向集束器，经过所述各上集束器整理和/或汇集后的所述玻璃纤维丝，先经过各所述转向集束器调整方向，再经过一个集合集束器整理汇集成完成的玻璃纤维丝并缠绕在所述丝筒上成为成品玻璃纤维丝。
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