[发明专利]规模化生产玻璃棉的玻璃棉粉料及生产方法和玻璃棉

说明书

本发明公开了一种规模化生产玻璃棉的玻璃棉粉料及生产方法和玻璃棉，玻璃棉粉料包括下述质量份的组分：废玻璃75～85份；五水硼砂5～10份；纯碱1～3份；白云石1～3份；钾长石1～3份；碳酸钾1～2份；硝酸钠0.5～1.5份；食盐0.3～1份；硫酸钠0.5～1份。生产成本低，资源综合利用，利于环保：主要原料为废玻璃，成本低，从而大幅度降低了玻璃棉的价格，提升其产品竞争力，同时处理了大量的废玻璃，有益于环保；玻璃棉的压缩回弹率≥96.1％；玻璃棉的纤维平均直径为3.5μm；含水量≤0.3％；导热系数≤0.032W/(m·K)；质量损失率≤4.8％，炉内温升≤3℃，持续火焰时间为0s。

技术领域

本发明涉及一种规模化生产玻璃棉的玻璃棉粉料，以及玻璃棉的生产方法和玻璃棉。

背景技术

受产品特性及成本等因素影响，玻璃棉对玻璃液的要求远不如平板玻璃。在行业内，为了提高窑炉的熔化率，降低成本，粉料配方中一般加入60％以上的废玻璃。玻璃液经过离心机高速旋转拉丝形成直径8μm以下的玻璃纤维，规模化生产的离心玻璃纤维制品，纤维的韧性不足，纤维发脆，玻璃棉回弹不足，粉尘率偏高。

随着社会的发展，玻璃棉的应用范围从传统的建筑领域迅速拓宽到航空、航天、家电、汽车等领域。大部分企业既要依靠大量生产传统的中低端产品维持企业的生存也要生产高精尖产品以提高企业的核心竞争力，因此纤维韧性不足、发脆、回弹不足、粉尘率高等问题急需解决。

具体的主要需要考虑以下几个问题：

1、如图1所示的三相图，当玻璃成分位于相图中的相界线上，特别是在低共熔点处时，因系统要析出两种以上的晶体，在初期形成晶核结构时相互产生干扰，从而降低玻璃的析晶倾向，难以析晶。因此从降低熔制温度和防止析晶的角度出发，玻璃成分应当选择在相界线或共熔点附近。

2、排出气泡，避免玻璃纤维存在气泡的缺陷。在液相形成之前释放的气体可以经松散的配合料层排出，配合料堆的表面积愈大(薄层投料法)，该气体在窑炉中的分压愈小，气体愈容易排出。除此之外有以下方法：a、降低玻璃液的黏度；b、使气泡的体积增大加速上升，漂浮于玻璃液表面，而后破裂消失；c、使小气泡的气体组分溶解于玻璃液中，气泡被吸收而消失。

3、降低玻璃液的黏度，除提升熔制温度外，适当加入澄清剂与添加剂。

传统玻璃棉粉料配方中，除了一定剂量的长石、硼砂、白云石、纯碱以外，通常加入大量废玻璃。虽然能够降低粉料单位成本，提升熔化率。但是存在以下缺陷：

1、加入大量废玻璃最直接的影响是废玻璃的化学成分不稳定，其主要化学成分：SiO₂72.5％、CaO9.53％、MgO4.28％、Al₂O₃0.7％、(Na₂O和K₂O)11.8％，不同的玻璃有一定的波动，对配料熔制过程中熔化、澄清、均化产生极大影响；

2、碱金属氧化物含量偏低，碱金属氧化物能够提供游离氧使玻璃结构中O/Si比值增加，发生断键，从而降低玻璃的黏度，使玻璃易于熔融，是良好的助溶剂；

3、碱土金属氧化物含量偏高，以氧化钙为例，Ca²⁺有极化桥氧和减弱硅氧键的作用，这可能是它降低玻璃液高温黏度的原因之一。但玻璃中氧化钙含量过多，一般使玻璃的料性变短，脆性增大，这与Ca²⁺对结构的积聚作用有关，料性变短直接导致玻璃液经离心机拉丝成形的过程中，无法很好的控制玻璃纤维的直径以及长度，对后续的玻璃棉制品的产品性能产生极大影响。

4、配合料的分解、部分组分的挥发、氧化物的氧化还原反应、玻璃与气体介质及耐火材料的相互作用等原因都会产生大量气体，这些气体会形成无数的气泡。而大多数玻璃棉企业最常用的方法是采取升高温度降低黏度加速澄清企图达到排除气泡的作用，但是效果十分微小。

发明内容