一种用于超细玻璃棉生产的玻纤大丝束展宽的方法与流程

1.本发明涉及一种玻纤大丝束均匀分散展宽的方法，特别涉及到温度、流速、喷距等参数对玻璃棉纤维尺寸和分散性的影响。
技术背景
2.玻璃纤维比有机纤维耐温高，不燃，抗腐，隔热、隔音性好，抗拉强度高，电绝缘性好；但性脆，耐磨性较差，尤其在玻璃纤维生产中需要使其在水中分散。现有玻璃纤维材料在水中分散，都是通过传统的搅拌设备进行简单搅拌，由于传统的搅拌设备功能比较单一，造成玻璃纤维在水中的分散程度大大降低，也不能实现玻璃纤维在水中均匀且高效的分散，从而极大影响了玻璃纤维整体的生产效率。
3.目前国内企业所生产的玻璃纤维棉毡的平均纤维直径普遍大于5μm，产品容重在30kg/m3以上，隔音、隔热、憎水、阻燃等性能较差，仅能应用于建筑、管道等低端保温领域，远未达到航空级的使用标准，无法供给国产大飞机c919、c929使用，而美国johns manville公司产品平均纤维直径为1～4μm，容重为6～15kg/m3，具有较高的吸声绝热性能。
4.专利cn 104746235 a公开了一种低容重隔音隔热玻璃纤维棉毡及其制备方法，其制备工艺包括原料熔化、拉丝、燃烧喷吹，通过采用楔形结构的导棉通道，然后经集棉、喷胶、固化制备低容重隔音隔热玻璃纤维棉毡。该方法制备的玻璃纤维棉毡虽已初步具有层状结构，可有效改善玻璃纤维棉毡的隔音隔热性能；但仍有较多玻璃纤维立体交叉分布，影响玻璃纤维棉毡的隔热隔音性能，迫切需要进一步改进制备工艺，实现真正意义上的层状结构，从而提高玻璃纤维棉毡绝热吸声性能。
5.专利cn 104626666 a公开了一种超层结构超细玻璃棉毡，该棉毡是由表面涂覆树脂粘结剂的超细离心玻璃纤维层间堆叠后，经高温固化而成。该超层结构超细玻璃棉毡纤维直径细，并且纤维直径呈正态分布，层与层之间距离10μm-100μm的超层结构，各层之间接近平行排布，棉毡具有很高的强度，导热系数较小。该专利首次提出超层结构可有效改善超细玻璃棉毡的强度、隔热隔音等性能，却没有提出如何制备这种超层结构。
6.因此，本发明从改进超细玻璃棉微观结构出发，采用超声驻波悬浮原理来控制纤维取向分布，通过控制温度、流速、喷距、纤维丝束跨距及张力等参数探究对射流展纤效果的影响。使其原本立体交叉分布的纤维容易沿水平方向分布，经喷胶固化后制成具有超层结构的超细玻璃棉。这种超层结构不同于多孔型结构，可理解为将玻璃纤维一层一层紧密叠在一起。这种结构可有效降低通过热对流途径散失的热量，同时避免了多孔结构中通过立体交叉的纤维进行传热使热量散失这个过程。


技术实现要素：

7.本发明的目的旨在克服现有技术的不足，提供一种玻璃纤维棉大丝束均匀分散展宽技术，该技术生产的玻璃棉具有超层超细结构，且具有优异的绝热吸声性能。
8.为实现本发明，采用的技术方案是：一种玻璃纤维棉大丝束均匀分散展宽技术，其
特征在于包括以下步骤：首先，将窑炉中的玻璃块原料高温加热至熔融状态，排除玻璃块内部的气泡，经过镍铬合金漏板流出形成一次纤维。其次，将一次纤维经1450℃～1550℃、280m/s～320m/s的高温高速燃气流二次熔融、牵伸，喷射形成亚微米级二次纤维，喷射距离为2.2～2.6m，二次纤维经过集棉通道后均匀分布在安装有超声驻波悬浮装置的集棉机上，同时均匀喷洒树脂粘结剂，后经低温固化制成超细玻璃棉。
9.进一步地，所述制备超细玻璃棉的原料为253#玻璃块。
10.进一步地，所述将玻璃块高温加热至熔融状态的温度为1300℃-1400℃。
11.进一步地，所述一次纤维尺寸在1.9～2.4mm。
12.进一步地，所述树脂粘结剂由水溶性酚醛树脂和去离子水按质量比1∶19组成。
13.进一步地，按照所述超细玻璃棉制备方法可生产出玻璃纤维尺寸在1～3μm，分散度均匀的超层结构的玻璃棉，且导热系数可低至0.026～0.032w/(m
·
k)。
14.有益效果：
15.本发明与现有技术相比，具有以下优点：本发明通过控制纤维熔融温度、喷射速度和喷射距离控制纤维的尺寸，采用超声驻波悬浮技术来控制纤维取向分布，使其呈水平排布形成超层结构玻璃棉，这种小尺寸、超层分布结构可有效减少通过纤维导热、对流等途径散失热量，显著改善超细玻璃棉毡的保温隔热性能，同时也提高了棉毡的抗撕裂强度。
具体实施方式
16.下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
17.实施例1
18.将253#玻璃块放置窑炉上，通电将窑炉加热至1350℃，待玻璃块熔融后，排除气泡后经过210孔镍铬合金漏板，形成直径为2.2mm左右的一次纤维，一次纤维经过线速度为4m/min胶辊抻直，出胶辊后在经1480℃、290m/s的高温高速燃气流二次熔融、喷吹，喷吹距离为2.4m，形成直径为亚微米的二次纤维(纤维平均直径为2.3μm)，二次纤维经过安装有超声驻波悬浮装置的集棉机收集，然后在190℃条件下固化3分钟，得到具有超层结构的超细玻璃棉毡，该棉毡的导热系数为0.032w/(m
·
k)。
19.实施例2
20.将253#玻璃块放置窑炉上，通电将窑炉加热至1380℃，待玻璃块熔融后，排除气泡后经过240孔镍铬合金漏板，形成直径为2.0mm左右的一次纤维，一次纤维经过线速度为4m/min胶辊抻直，出胶辊后在经1500℃、300m/s的高温高速燃气流二次熔融、喷吹，喷吹距离为2.6m，形成直径为亚微米的二次纤维(纤维平均直径为1.8μm)，二次纤维经过安装有超声驻波悬浮装置的集棉机收集，然后在200℃条件下固化4分钟，得到具有超层结构的超细玻璃棉毡，该棉毡的导热系数为0.026w/(m
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k)。
21.上述仅为本发明的两个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。


技术特征：
1.一种玻璃纤维棉大丝束均匀分散展宽技术，其特征在于包括以下步骤：首先，将窑炉中的玻璃块原料高温加热至熔融状态，排除玻璃块内部的气泡，经过镍铬合金漏板流出形成一次纤维。其次，将一次纤维经1450℃～1550℃、280m/s～320m/s的高温高速燃气流二次熔融、牵伸，喷射形成亚微米级二次纤维，喷射距离为2.2～2.6m，从而形成亚微米级二次纤维，二次纤维经过集棉通道后均匀分布在安装有超声驻波悬浮装置的集棉机上，同时均匀喷洒树脂粘结剂，后经低温固化制成超细玻璃棉。2.根据权利要求1所述的一种具有超层结构的超细玻璃棉的制备方法，其特征在于，所述制备超细玻璃棉的原料为253#玻璃块。3.根据权利要求1所述的一种具有超层结构的超细玻璃棉的制备方法，其特征在于，所述高温加热温度为1450℃～1550℃。4.根据权利要求1所述的一种具有超层结构的超细玻璃棉的制备方法，其特征在于，所述树脂粘结剂由水溶性酚醛树脂和去离子水按质量比1∶19组成。5.根据权利要求1所述的一种具有超层结构的超细玻璃棉的制备方法，其特征在于，所述超细玻璃棉制备方法可生产出具有超层结构的玻璃棉，且导热系数可低至0.026～0.032w/(m
·
k)。

技术总结
本发明涉及一种玻纤大丝束均匀分散展宽的方法，特别涉及到温度、流速、喷距等参数对玻璃棉纤维尺寸和分散性的影响。将窑炉中的玻璃块原料高温加热至熔融状态，排除玻璃块内部的气泡，经过镍铬合金漏板流出形成一次纤维。一次纤维经高温高速燃气流二次熔融、牵伸，喷射形成亚微米级二次纤维二次纤维经过集棉通道后均匀分布在安装有超声驻波悬浮装置的集棉机上，同时均匀喷洒树脂粘结剂，后经低温固化制成超细玻璃棉。该产品可用于航空了、高速轨道交通等高端领域内的绝热吸声。道交通等高端领域内的绝热吸声。


技术研发人员：陈照峰 李曼娜
受保护的技术使用者：宿迁空天新材料有限公司
技术研发日：2023.07.09
技术公布日：2023/10/11