玻璃纤维制备工艺设计

一．生产用原料技术要求

其主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等，根据玻璃中碱含量的多少，可分为无碱玻璃纤维（氧化钠0%～2%，属铝硼硅酸盐玻璃）、中碱玻璃纤维（氧化钠8%～12%,属含硼或不含硼的钠钙硅酸盐玻璃）和高碱玻璃纤维（氧化钠13%以上，属钠钙硅酸盐玻璃）。 E-玻璃

亦称无碱玻璃，是一种硼硅酸盐玻璃。目前是应用最广泛的一种玻璃纤维用玻璃成分，具有良好的电气绝缘性及机械性能，广泛用于生产电绝缘用玻璃纤维，也大量用于生产玻璃钢用玻璃纤维，它的缺点是易被无机酸侵蚀，故不适于用在酸性环境。

无碱玻璃纤维R2O含量小于0.8%，是一种铝硼硅酸盐成分。它的化学稳定性、电绝缘性能、强度都很好。主要用作电绝缘材料、玻璃钢的增强材料和轮胎帘子线。用于复合电缆支架。

中碱璃纤维R2O的含量为11.9%-16.4%，是一种钠钙硅酸盐成分，因其含碱量高，不能作电绝缘材料，但其化学稳定性和强度尚好。一般作乳胶布、方格布基材、酸性过滤布、窗纱基材等，也可作对电性能和强度要求不很严格的玻璃钢增强材料。

高碱玻璃纤维自身存在的强度低、耐水和耐碱性差的缺陷，这种缺陷是无法克服的。用它作增强制品，最终只会损害用户的利益。 玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料。英文原名为：glass fiber或fiberglass。成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、

氧化钠等。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。最后形成各类产品，玻璃纤维单丝的直径从 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 ，每束纤维原丝都有数百根甚至上千根单丝组成，通常作为复材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等，广泛应用于国民经济各个领域。

生产玻璃纤维的主要原料是：石英砂、氧化铝和叶蜡石、石灰石、白云石、硼酸、纯碱、芒硝、萤石等。 无碱玻璃纤维原料 1、主要原料 石英石引入二氧化硅SiO2 叶腊石引入氧化铝Ai2O3 石灰石引入氧化钙CaO 纯碱 引入氧化钠Na2O 2、辅助原料 澄清剂 硫酸盐 卤化物 复合澄清剂。生产方法大致分两类：一类是将熔融玻璃直接制成纤维；一类是将熔融玻璃先制成直径20mm的玻璃球或棒，再以多种方式加热重熔后制成直径为 3～80μm的甚细纤维。通过铂合金板以机械拉丝方法拉制的无限长的纤维，称为连续玻璃纤维，通称长纤维。通过辊筒或气流制成的非连续纤维，称为定长玻璃纤维，通称短纤维。借离心力或高速气流制成的细、短、絮状纤维，称为玻璃棉。玻璃纤维经加工，可制成多种形态的制品，如纱、无捻粗纱、短切原丝、布、带、毡、板、管等。

无碱玻璃池窑用原料的质量要求 品 种 外 观 化 学 成 份 粒 度 叶腊石 白色细粉不含任何结块和杂质 Ai2O320-25土5R2O0.6Fe2O30.3土0.1TiO2≤0.8SO30.6水分 0.5 200目全通过325目筛1 高岭土 接近白色的细粉不含任何团块和杂质 SiO246.0土

0.6Ai2O338.0土0.5 Fe2O30.5R2O0.5 TiO2≤0.1.5C0.05水分0.5 200目全通过325目筛余1 石英沙 白色细粉不含结块和杂质 SiO2≥98Ai2O30.5R2O≤0.2水分0.5 200目全通过325目筛余1 硼钙石 白色粉状无结块和杂质 B2O3 42土0.5CaO 29土1Fe2O3≤0.3SAS 微量水分1.0 30目全通过50目筛余1200目筛余30 硼镁石 白色粉状无结块和杂质 B2O332土1MgO17土1 Fe2O30.1R2O≤0.2水分1.0 30目全通过50目筛余1200目筛余30 硼酸 H2BO399.5R2O0.1Fe2O3 0.1 20目筛余1200目筛余90 萤石 浅黄浅灰色粉状无结块和杂质 CaO≥85SiO25 Fe2O30.2水分1.0 50目全通过200目筛余30 芒硝 白色细粉不含任何团块和杂质 Na2SO4≥98水分1.0 化工产品 硝酸钠 白色细粉不含团块和杂质 NaNO3≥98水分≤1.0 30目筛余1100目筛余30 4、原料的质量管理 1建立原料质量技术规范 在供销合同上注明原料的质量要求统一双方的检测方法和质量仲裁单位。 2建立原矿加工前的质量检测包括化学分析矿相分析避免有害矿物杂质的混入粒度、水分的分析碳、有机特的污染防止必要时测定原料的化学氧需要值即COD值控制它的波动范围。 原料矿石加工一定要有批量每批至少500T以上才能保证其质量的稳定性。 块矿进厂要分堆码放每堆矿石插上标牌标明品名、产地、批量、进货日期等等。堆场必须是水泥混凝土地防止泥土等其它杂质混入。 5、原料的均化 1 原料均化的必要性 玻璃纤维生产过程中要获得优质稳定的玻璃液时首先要对其原料的质量稳定性、原料化学成分的均匀性提出更高的要求。天然矿物原料的氧化物含量不可能很纯波动也很大而且常常带些有害

杂质。如E玻璃所需的叶腊石同一产地、不同坑口、不同批次的AI2O3含量变化很大不同产地矿石的矿相结构和成分波动更大此外粉料的粒度在进仓时不可避免地会发生一定程度的粒度分层如果料仓内流动形式属于明显的“漏斗流”料仓则会使原料的粒度波动加大粒度与成分的关系密切所造成的成分波动也大因此有必要在加工时进行均化。 2 原料粉体的均化 粉体的均化可由多种形式来进行常用的方法有三种 ① 机械均化② 重力均化③ 气力均化 原料粉体需要控制以下几个要素 ①均匀度②化学成份③ 含水率 三、配合料制备 配合料首先需要解决的问题是各种原料的配比也就是料方设计。 1、玻璃配合料的料方设计依据 1玻璃纤维制品要求的基本性能 2玻璃熔制性能 2、辅助原料含量的确定 以100Kg玻璃为基准分别计算各辅助原料在其中的重量百分比含量。 3、配合料的计算方法 配合料的计算是以玻璃的重量百分数和原料的化学成分为基础计算出熔化100Kg玻璃所需各种原料的用量然后算出每副配合料一般为8001000Kg中各种原料的用量。计算方法一般是算术渐进法和联立方程法通常可以用二者相结合的方法计算。 4、配合料的制备 1配料工艺流程E玻璃粉料特点是干燥的微粉流动性好在配制上要求全密封运行防止粉尘飞扬。物料输送采用气力系统称量采用电子称混合多数采用气力混合输送设备。物料的输送、称量、混合、直至发送到窑头仓可连续、自动完成。 配料生产工艺线主要由上料、称量和混合、输送三部分组成。 2主要配料主设备① 气力发送罐单仓泵② 螺旋给料机③ 气力混合罐④ 双向分配器⑤ 电子称。 5、配合料的质量检测内容 1

配合料均匀性能检测 2配合料中COD值控制 6、配合料控制系统简介 配合料控制系统由PLC可编程控制器加PC个人电脑上位机或触摸屏再配以相应的继电器组成。 PLC控制系统主要功能 1数据存贮 5快速供料预置 9公差检查 2零点误差核对 6慢速供料预置 10成分误差检查 3自动去皮 7自动快加料预置调节 11自动精密送料 二．生产配方要求

无碱玻璃概念 无碱玻璃系指成分中碱金属含量小于0.8的铝硼硅酸盐玻璃。国际上通常叫做“E”玻璃。最初是为电气应用研制的但今天E玻璃的应用范围已远远超出了电气用途成为一种通用配方。国际上玻璃纤维有90以上用的是E玻璃成份。 E玻璃成份的基础是SiO2 、Ai2O3、 CaO三元系统其组成为 SiO2 、 62 、 Ai2O3、 14.7 、 CaO 22.3 在此基础上添加B2O3代替SiO2添加MgO代替部分CaO形成现在通用的E玻璃成份。各国生产的E玻璃大体相仿仅在不大的范围内稍有不同。变动范围大致如下 SiO2 55-57 CaO 12-25 Ai2O3 10-17 MgO 0-8 玻璃中各氧化物的变动会改变玻璃的性能。 三．生产工艺流程要求

玻璃纤维生产工艺有两种：两次成型-坩埚拉丝法，一次成型-池窑拉丝法。

坩埚拉丝法工艺繁多，先把玻璃原料高温熔制成玻璃球，然后将玻璃球二次熔化，高速拉丝制成玻璃纤维原丝。这种工艺有能耗高、成型工艺不稳定、劳动生产率低等种种弊端，基本被大型玻纤生产厂家淘汰。