[发明专利]玻璃纤维捆包体,捆包玻璃纤维的方法及用其制得的玻璃纤维产品

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃纤维捆包体，其中包含含碱玻璃棉纤维的玻璃纤维聚集体捆包成压缩状态从而得到能货运处理的形态，其中所述含碱玻璃棉纤维含5重量％或更多、尤其是10重量％或更多碱金属氧化物组分、具有平均纤维直径不大于5μm或尤其是小于1μm的细小直径、并可有利地用作例如滤纸或铅酸蓄电池隔膜的主要材料；本发明还涉及一种捆包玻璃纤维的方法并还涉及用其得到的玻璃纤维产品。

背景技术

迄今，平均纤维尺寸为5μm或更小的，含5重量％或更多、尤其是10重量％或更多碱金属氧化物组分从而赋予能抵抗硫酸电解溶液的耐酸性的细小直径含碱玻璃棉纤维已经用作铅酸蓄电池隔膜的主要材料。特别是对于阀控铅酸蓄电池隔膜来说，需要将电解溶液保留在隔膜内，因此使用平均纤维尺寸小于1μm的非常细小玻璃纤维(特别是使用平均纤维尺寸最大约0.5μm的纤维)。

在该平均纤维尺寸为5μm或更小或者甚至小于1μm的含碱玻璃棉纤维中，用以制成纤维并且由例如火焰吹拉法(熔融玻璃从熔炉底部的喷嘴中以丝状流出并用高速火焰吹离的方法)或离心法(旋转法或旋转纤维化法；熔融玻璃被供给以高速旋转的称为旋转器的环壁上钻有许多小孔的圆筒状容器中，在离心力作用下拔丝并用高速蒸汽吹离的方法)制造的棉纤维形成玻璃聚集体并且考虑运输时的捆包效率(体积减小率)，其捆包成压缩状态并进行处理。

由于上述玻璃纤维具有细小的纤维尺寸以及不良的弹性，因而存在频发的问题，即当捆包成压缩状态并进行处理时，纤维长度由于例如纤维弯曲引起的断裂而变短并且无法获得玻璃纤维在其制造后应当立即具有的玻璃纤维材料固有的性能。当纤维尺寸细小时，该影响非常明显。

例如，上述阀控铅酸蓄电池的隔膜通常通过只将平均纤维尺寸小于1μm的上述玻璃纤维进行湿造纸处理以形成纸张定量不超过约170g/m²的薄片来制备，并且由于需要只通过玻璃纤维的缠绕作用来充分确保预定的拉伸强度，不便之处在于当玻璃纤维的纤维长度短小时，制成薄片的操作本身是不可能的或者制成薄片后的拉伸强度不足。此外，由于上述阀控铅酸蓄电池的隔膜以下述方式使用：通常隔膜弯成U形以封闭阳极板和阴极板之任意一个，由此安装于阳极板和阴极板之间，不便之处在于当玻璃纤维材料的纤维长度变短时，在隔膜的弯曲部分易于产生裂缝。另外，至于用以估算通过湿造纸方法得到的上述玻璃纤维纸片中玻璃纤维长度变化程度的指标，可以测量上述薄片的延伸率。近年来，使用上述平均纤维尺寸小于1μm的玻璃纤维作为主更材料以形成纸张定量不超过约30g/m²的薄片实施湿造纸而得到的产品已经用作双电荷层电容器的隔膜。

由于玻璃纤维具有高亲水性(接触角为0°)并且其非常细小的纤维具有大比表面积，上述玻璃纤维材料在从制成纤维和制造阶段至用作铅酸蓄电池隔膜等阶段的储存期间等从空气中吸入水分。尽管其程度变化取决于纤维尺寸、捆包状态、储存环境等，在上述平均纤维尺寸小于1μm的玻璃纤维的场合，纤维表面通常吸收约0.5-1.0重量％的水分量。当玻璃纤维表面吸收大量水时，出现玻璃纤维中碱金属氧化物组分(例如Na₂O、K₂O和Li₂O₃)溶出以及玻璃纤维彼此粘附的现象。当玻璃纤维彼此粘附时，纤维尺寸变大并且所产生的不便之处在于不再获得玻璃纤维在制造后立即具有的玻璃纤维材料固有的性能。已经发现这种粘附现象不仅受玻璃纤维尺寸、玻璃纤维中碱金属氧化物含量、储存时间、储存环境等影响，还受压缩捆包中的捆包密度(压缩程度)的影响。因而，已经发现尽管上述碱金属氧化物组分的溶出现象基本上与捆包密度无关地产生，但是上述溶出现象在玻璃纤维彼此接触处引起粘附现象，并且当捆包密度(压缩程度)较高时，玻璃纤维的接触处和接触区域增加，从而易于发生上述粘附现象。

发明内容

鉴于现有技术中的上述问题，本发明的目的是提供一种玻璃纤维捆包体，其中包含平均纤维尺寸为5μm或更小、或者尤其是小于1μm，并含有5重量％或更多、或者尤其是10重量％或更多碱金属氧化物组分的非常小直径的含碱玻璃棉纤维的玻璃纤维聚集体捆包成压缩状态从而得到能货运处理的形态，并且其中即使长时间储存也几乎不产生由压缩捆包引起的纤维断裂(减小纤维长度)和纤维粘附，从而易于保持玻璃纤维在制造后立即具有的固有性能；本发明还提供一种捆包玻璃纤维的方法；以及提供用其制得的玻璃纤维产品。