CN108002699A - 一种易打浆分散的超细玻璃微纤维离心喷吹法成纤工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种易打浆分散的玻璃微纤维喷吹法成纤工艺，包括玻璃液制取及玻璃液拉丝成纤步骤，其中玻璃液成分满足SiO2：63‑66%，B2O3：4‑7%，Al2O3：2.5‑3.5%，经过离心一次成纤，环形喷火口二次高温牵伸及压缩空气环二次冷却牵伸，形成易打浆分散的玻璃微纤维。
Description
技术领域
本发明属于玻璃微纤维制造工艺技术领域，具体地说，涉及一种易打浆分散的超细玻璃微纤维离心喷吹法生产工艺。
背景技术
玻璃微纤维是指纤维直径≤5μm的超细玻璃棉，外观呈棉絮状，生产工艺主要有离心喷吹法和火焰喷吹法两种。
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。
离心喷吹法生产超细玻璃棉是将石英砂、长石、石灰石等矿物原料和纯碱、硼砂等化工原料按照一定比例混合，混合料经窑炉熔化成均匀、澄清的玻璃液，玻璃液经供料道从专用漏板均匀稳定的进入离心机上高速旋转的离心盘内，在离心力作用下从离心盘侧壁小孔甩出后在离心机环形火口喷射出的高温高速气流拉伸作用下牵伸成型。
离心喷吹法生产的玻璃微纤维克服了火焰喷吹法的诸多缺点，可以实现规模化、自动化生产，相比火焰喷吹法，具有单机产能高、单位能耗低、纤维直径离散度低等优点，在部分领域逐步代替了火焰喷吹法的应用。同时，由于离心喷吹法生产的玻璃微纤维直径细而均匀、吸声、绝热性能优良，其在需要保温绝热、隔音、防火要求较高的建筑、家电、运输等领域已经具有越来越广泛的应用拓展。
按照常见离心喷吹法工艺生产的玻璃微纤维一般纤维直径均匀、单根纤维强度和纤维韧性高，但是随着离心喷吹法应用领域的拓展，相比传统建材行业离心玻璃棉，不同应用领域对离心喷吹法生产的玻璃微纤维的纤维性能提出了一些特殊要求，其中在部分应用领域需要将玻璃微纤维进行打浆分散，要求玻璃微纤维易于打浆分散。但是普通生产工艺生产的玻璃微纤维在部分用户的应用过程中的打浆造纸工艺过程中出现了打浆时间长影响生产效率、分散性较差降低纸张表面平整度的现象。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明披露了一种生产易打浆分散的玻璃微纤维的离心喷吹工艺。具体来说，本发明所采用的技术方案如下：
一种易打浆分散的超细玻璃微纤维离心喷吹法成纤工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
1）玻璃液制取：根据质量百分比，选取原料成分SiO2：63-66%，B2O3：4-7%，Al2O3：2.5-3.5%，混合并经窑炉充分熔化、澄清、均化后形成成分稳定、均匀的玻璃液；
2）玻璃液拉丝成纤：熔化好的玻璃液通过供料道经过漏板流入离心机的离心喷头内，在离心作用下从出丝孔横向甩出形成一次纤维，横向甩出的一次纤维在离心机的环形喷火口向下喷出的高温高速气流的作用下牵伸，即一次高温牵伸，形成直径≤5μm的玻璃微纤维，在离心喷头下方≤10cm处设置压缩空气环，所述压缩空气环横向喷出高压空气，向下落下的玻璃微纤维进一步经过该高压空气的冷却和牵伸，即二次冷却牵伸，形成直径进一步降低的易打浆分散的玻璃微纤维，
其中，熔化后形成的玻璃液温度为1020-1200℃，玻璃液流量为150-400kg/h，离心喷头内保持温度为850-1020℃，环形喷火口喷出的高温高速气流的流量为500-900m³/h，压缩空气环内的高压空气压力保持在0.1Mpa-0.25Mpa。
优选地，所述压缩空气环的内径比环形喷火口的外环的直径大1-4cm，压缩空气环的出气孔为设置在内面的若干小孔。
另外优选地，环形喷火口的燃烧气为空气与天然气的混合物，其中空气与天然气的混合比例为10:1-13:1。
进一步优选地，所述离心喷头出丝孔径为0.6-0.8mm。
在优选方案中，所获得的易打浆分散的玻璃微纤维的直径为3-4μm。
通过本发明工艺方法制造的玻璃微纤维，具有合适的纤维直径和长度、韧度及强度，打浆和分散性能良好。
具体实施方式
为了制造具有良好打浆和分散性能的玻璃微纤维，本发明开发了一种新的制造工艺，生产具有合适的直径、长度、韧性和强度，具有良好打浆分散性能的玻璃微纤维。
在一个实施例中，所述离心喷吹工艺要求玻璃液成分成分稳定均匀、气泡和杂质较少，所述玻璃液成分满足63%≤SiO2≤66%，4%≤B2O3≤7%，2.5%≤Al2O3≤3.5%，玻璃液经安装在料道下部的漏板流入离心机附带的高速旋转的离心喷头。
在一个实施例中，漏板将料道中的玻璃液定量匀速的送入离心喷头内，所述漏板为带耳圆孔漏板，材质为镍基高温合金，漏嘴孔径为25-32mm、漏嘴长度为70-100mm，采用电加热方式，以达到快速调节并稳定玻璃液流量的目的。
在优选实施例中，玻璃液温度1020-1200℃，玻璃液流量为150-400kg/h。
在一个实施例中，离心喷头安装在专用的喷吹设备离心机的主轴上，通过电机带动离心喷头高速旋转，所述离心喷头外径φ400mm，出丝孔径Φ0.6-0.8mm，从所述漏板流入到离心喷头内的玻璃在离心力作用下从出丝孔横向甩出形成一次纤维。
在优选的实施例中，所述离心喷头材质为镍基高温合金，工作温度850-1020℃，所述离心喷头的热量来源主要为高温玻璃液传热和高温高速气流加热。
在一个实施例中，高温高速气流从所述离心机的环形喷火口向下喷出，将横向甩出的所述一次纤维牵伸成直径≤5μm的玻璃微纤维，即一次高温牵伸。所述环形喷火口内环直径φ404-φ406mm，所述环形喷火口宽度6-9mm。所述环形喷火口喷吹的高温高速气体流量500-900m³/h，燃料气为空气与天然气混合物，其中空气与天然气混合比例为10:1-13:1。
在进一步实施例中，一次高温牵伸的玻璃微纤维经过所述高温高速气流喷吹成型后，在所述离心喷头下部≤10cm处采用压缩空气环喷出的高压空气冷却，促使尚处于熔融状态的玻璃微纤维表面快速硬化成型，即二次冷却牵伸。所述压缩空气环设置在所述环形喷火口外环外部1-4cm处，所述压缩空气环上设置了120-240个直径为φ1-φ2.5mm的小孔，所述高压空气从所述小孔向下喷出。所述压缩空气环内高压空气压力为0.1Mpa-0.25MPa。
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
实施例1：平均直径3-4μm的易打浆分散的玻璃微纤维。
按规定配制混合料，经窑炉充分熔化、澄清、均化后形成成分稳定、均匀的玻璃液，玻璃液成分满足SiO2：64%，B2O3：5.5%，Al2O3：3.5%的要求。熔化好的玻璃液流入供料道调节玻璃液温度至1100±15℃。选择孔径为30mm的漏板，通过调节漏板加热电流控制玻璃液流量为300±20kg/h。采用外径φ400mm、出丝孔径φ0.7mm的镍基高温合金离心喷头，调节离心喷头温度950±20℃。调节环形喷火口内环直径为φ404mm，环形喷火口宽度为8mm。调节喷吹气流的空气量为800m³/h，调节空气、天然气混合比例为12:1。设置压缩空气环的出气小孔数量为200个，小孔直径为φ1.8mm，调节压缩空气压力为0.16MPa。通过上述离心喷吹工艺可获得直径为3-4μm的易于打浆分散的玻璃微纤维。
上面结合具体实施例对本发明的实施方式作了详细的说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (5)
1.一种易打浆分散的超细玻璃微纤维离心喷吹法成纤工艺，其特征在于，所述工艺包括以下步骤：
1）玻璃液制取：根据质量百分比，选取原料成分SiO2：63-66%，B2O3：4-7%，Al2O3：2.5-3.5%，混合并经窑炉充分熔化、澄清、均化后形成成分稳定、均匀的玻璃液；
2）玻璃液拉丝成纤：熔化好的玻璃液通过供料道经过漏板流入离心机的离心喷头内，在离心作用下从出丝孔横向甩出形成一次纤维，横向甩出的一次纤维在离心机的环形喷火口向下喷出的高温高速气流的作用下牵伸，即一次高温牵伸，形成直径≤5μm的玻璃微纤维，在离心喷头下方≤10cm处设置压缩空气环，所述压缩空气环横向喷出高压空气，向下落下的玻璃微纤维进一步经过该高压空气的冷却和牵伸，即二次冷却牵伸，形成直径进一步降低的易打浆分散的玻璃微纤维，
其中，熔化后形成的玻璃液温度为1020-1200℃，玻璃液流量为150-400kg/h，离心喷头内保持温度为850-1020℃，环形喷火口喷出的高温高速气流的流量为500-900m³/h，压缩空气环内的高压空气压力保持在0.1Mpa-0.25Mpa。
2.如权利要求1所述的易打浆分散的超细玻璃微纤维离心喷吹法成纤工艺，其特征在于，所述压缩空气环的内径比环形喷火口的外环的直径大1-4cm，压缩空气环的出气孔为设置在内面的若干小孔。
3.如权利要求1所述的易打浆分散的超细玻璃微纤维离心喷吹法成纤工艺，其特征在于，环形喷火口的燃烧气为空气与天然气的混合物，其中空气与天然气的混合比例为10:1-13:1。
4.如权利要求1所述的易打浆分散的超细玻璃微纤维离心喷吹法成纤工艺，其特征在于，所述离心喷头出丝孔径为0.6-0.8mm。
5.如权利要求1所述的易打浆分散的超细玻璃微纤维离心喷吹法成纤工艺，其特征在于，所获得的易打浆分散的玻璃微纤维的直径为3-4μm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180508 |