[发明专利]一种使用离心喷吹工艺制备玻璃微纤维的方法

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃纤维制造技术领域，具体地说，是一种使用离心喷吹工艺制备玻璃微纤维的方法。

背景技术

玻璃纤维（英文原名为：glass fiber或fiberglass）是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为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，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。玻璃纤维产品形态各异，品种用途广泛，按形态和长度可分为连续玻璃纤维和棉状短纤维。其中连续玻璃纤维种类繁多，用途广泛，主要有：制造纺织制品的玻璃纤维原丝，可以用作电气绝缘材料，也可以经涂层处理用于建筑、环保行业；无纺材料市场需求和产量最大，广泛用作为增强塑料基材；特种功能纤维和织物主要应用在高新技术领域，满足对特殊功能的要求。

玻璃纤维生产工艺分为坩埚拉丝法和池窑拉丝法：坩埚拉丝法由于存在能耗高、产量低、质量不稳定、生产效率低、自动化程度低等诸多弊端，现已逐渐被池窑拉丝工艺取代，池窑拉丝工艺把各种原料在窑炉中熔化后，直接经过料道送至专用铂合金漏板，熔化好的玻璃液从漏板流出后通过不同生产工艺可以制成连续纤维和棉絮状短纤维。窑炉熔化部和料道都有合理严格的温度制度控制，这种方法温度制度合理，节省能源消耗，生产工艺稳定，利于实现规模化、自动化生产，已经成为当今的主流技术。

棉状短纤维因外观呈棉絮状，又常称为玻璃棉，其以形成玻璃的石英砂、长石、白云石等硅酸盐矿物为原料，经窑炉熔化后通过供料道和漏板进入拉丝成纤工艺。玻璃棉成纤工艺主要由火焰喷吹法和离心喷吹法。离心喷吹法采用池窑拉丝工艺，玻璃液直接从供料道经漏板流入离心机上高速旋转的离心喷头内，离心喷头带有大量直径小于1mm的小孔，玻璃液在离心力作用下从小孔内挤出并在环形火口喷射出的高温高速气流作用下牵伸成玻璃纤维，经集棉装置收集后进入后道成型工序。离心喷吹法生产的玻璃棉纤维直径一般为5—8μm，经表面喷涂树脂并固化成型后制成制定规格的棉板或棉毡，主要用于对保温、防火要求较高的建筑、工业管网等领域。

火焰喷吹法生产的玻璃纤维平均直径可达0.5—3μm，一般将平均直径小于3μm的玻璃棉称为玻璃微纤维，其纤维直径小，加工成的制品柔软、导热系数更低、吸附能力更强、吸声效果更好，是非常优异的绝热、吸声、过滤材料，目前主要用作过滤材料和生产铅酸蓄电池隔板。火焰喷吹法一般采用坩埚拉丝法，需将玻璃球二次熔化，玻璃液从坩埚漏孔中流出被牵伸成一次丝，进入燃烧室喷出的高温高速火焰区形成微纤维。火焰喷吹法生产的微纤维直径离散度较大，并且其由于生产设备简单，工艺落后，操作环境差，导致其具有产量低、能耗高、成本高的缺陷，限制了其更广泛的应用。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明披露了一种使用离心喷吹工艺制备玻璃纤维的方法，具体技术方案如下：

一种使用离心喷吹工艺制备玻璃微纤维的方法，使用的设备主要包括离心喷吹机，包括以下步骤：

步骤一、原料选择：原料包括石英砂、钠长石、锂长石、白云石、方解石、萤石和化工原料五水硼砂、纯碱和水，其中，各种原料配比为：石英砂240—280kg、钠长石60—85kg、锂长石20—30kg、白云石25—35kg、方解石25—30kg、萤石3.5—5kg、五水硼砂60—72kg、纯碱80—95kg，水的质量占总质量的的2—5%，石英砂中SiO₂的含量不低于99%，五水硼砂中Na₂B₄O₇的含量不低于69%，纯碱中Na₂CO₃的含量不低于99%，钠长石中Al₂O₃的含量不低于18%，白云石中（CaCO₃+MgCO₃）的含量不低于96%，方解石中CaCO₃的含量不低于54%，锂长石中LiO₂的含量介于2%—3%之间；

步骤二、窑炉熔制：将上述原料准确称重，混合均匀，利用往复式自动投料机均匀薄层投入窑炉内，熔制成成分稳定、均匀的玻璃液，用来熔制玻璃液的窑炉温度控制在1380—1400℃之间；