一种玄武岩纤维单体炉拉丝工艺的制作方法

2021-01-30 22:01:09|

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本发明涉及玄武岩纤维技术领域，具体涉及一种玄武岩纤维单体炉拉丝工艺。

背景技术：

玄武岩是地球分布最广的岩石之一，我国的玄武岩资源非常丰富但利用却很少，常用于修路和建筑，工业原料仅用于铸石和岩棉。用玄武岩制成连续纤维并能纺纱织布却鲜为人知。由于玄武岩属于闲置资源，来源广泛、储量大、价格低、无污染、产品性能好、用途广，吸引了大批有识之士进行研究和开发。

纯天然玄武岩纤维的颜色一般为褐色，有金属光泽。玄武岩纤维是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料，它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成。玄武岩连续纤维不仅强度高，而且还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能。此外，玄武岩纤维的生产工艺决定了产生的废弃物少，对环境污染小，且产品废弃后可直接在环境中降解，无任何危害，因此是一种名副其实的绿色、环保材料。我国已把玄武岩纤维列为重点发展的四大纤维(碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯、玄武岩纤维)之一，实现了工业化生产。玄武岩连续纤维已在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤织物以及防护领域等多个方面得到了广泛的应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种玄武岩纤维单体炉拉丝工艺。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种玄武岩纤维单体炉拉丝工艺如下：将粉状原料与助剂输送到单体炉窑头料仓，经螺旋投料机将其投入单元熔窑中熔化成玄武岩溶液，熔融好的玄武岩溶液经单元熔窑熔化部流出后进入主通路进行进一步澄清均化和温度调理，然后经过由多排多孔铂金漏板流出形成半月型液滴，将液滴引下形成粗丝，粗丝经过单丝涂油器涂覆浸润剂，再绕到拉丝机的绕丝筒上，绕丝筒高速旋转把粗丝拉制成细纤维，当一个绕丝筒绕满纤维后拉丝机自动换上另一个空绕丝筒继续绕丝，拉满纤维的绕丝筒用人工卸下同时换上空绕丝筒，如此循环往复实现玄武岩纤维的连续拉制，绕满纤维的绕丝筒送到退火炉中进行退火处理，退火处理后退绕最后通过捻线机加工成有捻的合股纱即可。

进一步地，所述粉状原料为纯天然玄武岩矿石经过粉碎后过80-200目筛网后，且经过氧化物检测合格。

进一步地，所述氧化物检测合格标准需满足k≤2

其中，k＝(wt(sio2)％+wt(al2o3)％+wt(tio2)％)/(wt(cao)％+wt(mgo)％+wt(na2o)％+wt(k2o)％+wt(feo)％+wt(fe2o3)％)。

进一步地，所述助剂为锆英石和碎玻璃，所述粉状原料、锆英石和碎玻璃的质量比为50:1：1-5。

进一步地，澄清均化时间为20-40h。

进一步地，温度调理时温度为1320-1340℃。

进一步地，绕丝筒的旋转速度为3000-3500r/min。

进一步地，所述浸润剂包括以下重量份数的组成成分：

环氧乳液40-50份、聚氨酯乳液10-20份、冰醋酸2-3份、微晶石蜡3-6份、油酸0.1-1份、asa-150抗静电剂1-2份、偶联剂5600.5-1.5份、去离子水30-40份。

进一步地，退火处理时先由室温升至400-600℃，保温2-10h后再降至室温即可。

本发明的工作原理和优点是：

本发明在玄武岩熔化时加入廉价易得的碎玻璃，可以拓宽成型温度，降低熔化温度，还可破坏玄武岩的析晶性能，避免在溶液中提前析出纤维，添加锆英石可以提高玄武岩溶液的高温粘度和纤维的耐碱性，实践证明碎玻璃和锆英石的加入完全适合拉制玄武岩纤维需要，实现了玄武岩纤维连续生产，而且通过复合还可以制造性能更好的玄武岩纤维，通过退火处理可以消除玄武岩纤维的内部应力，使强度更高，而且本发明工艺简单，易操作，成本低，适合大规模推广。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1：

一种玄武岩纤维单体炉拉丝工艺如下：将纯天然玄武岩矿石经过粉碎过80-200目筛网后，且经过氧化物检测合格k≤2与锆英石和碎玻璃按质量比为50:1：2混合输送到单体炉窑头料仓，经螺旋投料机将其投入单元熔窑中熔化成玄武岩溶液，熔融好的玄武岩溶液经单元熔窑熔化部流出后进入主通路进行进一步澄清均化30h，将温度调理至1330℃，然后经过由多排多孔铂金漏板流出形成半月型液滴，将液滴引下形成粗丝，粗丝经过单丝涂油器涂覆浸润剂。

浸润剂包括以下重量份数的组成成分：

环氧乳液45份、聚氨酯乳液10份、冰醋酸3份、微晶石蜡5份、油酸0.2份、asa-150抗静电剂2份、偶联剂5601.5份、去离子水40份。

再绕到拉丝机的绕丝筒上，绕丝筒以3500r/min的转速高速旋转把粗丝拉制成细纤维，当一个绕丝筒绕满纤维后拉丝机自动换上另一个空绕丝筒继续绕丝，拉满纤维的绕丝筒用人工卸下同时换上空绕丝筒，如此循环往复实现玄武岩纤维的连续拉制，绕满纤维的绕丝筒送到退火炉中进行退火处理，先由室温升至500℃，保温6h后再降至室温即可，退火处理后退绕最后通过捻线机加工成有捻的合股纱即可。

实施例2：

一种玄武岩纤维单体炉拉丝工艺如下：将纯天然玄武岩矿石经过粉碎过80-200目筛网后，且经过氧化物检测合格k≤2与锆英石和碎玻璃按质量比为50:1：5混合输送到单体炉窑头料仓，经螺旋投料机将其投入单元熔窑中熔化成玄武岩溶液，熔融好的玄武岩溶液经单元熔窑熔化部流出后进入主通路进行进一步澄清均化40h，将温度调理至1340℃，然后经过由多排多孔铂金漏板流出形成半月型液滴，将液滴引下形成粗丝，粗丝经过单丝涂油器涂覆浸润剂。

浸润剂包括以下重量份数的组成成分：

环氧乳液40份、聚氨酯乳液12份、冰醋酸3份、微晶石蜡5份、油酸0.2份、asa-150抗静电剂2份、偶联剂5601.5份、去离子水40份。

再绕到拉丝机的绕丝筒上，绕丝筒以3500r/min的转速高速旋转把粗丝拉制成细纤维，当一个绕丝筒绕满纤维后拉丝机自动换上另一个空绕丝筒继续绕丝，拉满纤维的绕丝筒用人工卸下同时换上空绕丝筒，如此循环往复实现玄武岩纤维的连续拉制，绕满纤维的绕丝筒送到退火炉中进行退火处理，先由室温升至600℃，保温6h后再降至室温即可，退火处理后退绕最后通过捻线机加工成有捻的合股纱即可。

实施例3：

一种玄武岩纤维单体炉拉丝工艺如下：将纯天然玄武岩矿石经过粉碎过80-200目筛网后，且经过氧化物检测合格k≤2与锆英石和碎玻璃按质量比为50:1：3混合输送到单体炉窑头料仓，经螺旋投料机将其投入单元熔窑中熔化成玄武岩溶液，熔融好的玄武岩溶液经单元熔窑熔化部流出后进入主通路进行进一步澄清均化40h，将温度调理至1340℃，然后经过由多排多孔铂金漏板流出形成半月型液滴，将液滴引下形成粗丝，粗丝经过单丝涂油器涂覆浸润剂。

浸润剂包括以下重量份数的组成成分：

环氧乳液50份、聚氨酯乳液13份、冰醋酸2份、微晶石蜡5份、油酸0.5份、asa-150抗静电剂2份、偶联剂5600.5份、去离子水40份。

再绕到拉丝机的绕丝筒上，绕丝筒以3200r/min的转速高速旋转把粗丝拉制成细纤维，当一个绕丝筒绕满纤维后拉丝机自动换上另一个空绕丝筒继续绕丝，拉满纤维的绕丝筒用人工卸下同时换上空绕丝筒，如此循环往复实现玄武岩纤维的连续拉制，绕满纤维的绕丝筒送到退火炉中进行退火处理，先由室温升至450℃，保温8h后再降至室温即可，退火处理后退绕最后通过捻线机加工成有捻的合股纱即可。

实施例4：

一种玄武岩纤维单体炉拉丝工艺如下：将纯天然玄武岩矿石经过粉碎过80-200目筛网后，且经过氧化物检测合格k≤2与锆英石和碎玻璃按质量比为50:1：4混合输送到单体炉窑头料仓，经螺旋投料机将其投入单元熔窑中熔化成玄武岩溶液，熔融好的玄武岩溶液经单元熔窑熔化部流出后进入主通路进行进一步澄清均化30h，将温度调理至1340℃，然后经过由多排多孔铂金漏板流出形成半月型液滴，将液滴引下形成粗丝，粗丝经过单丝涂油器涂覆浸润剂。

浸润剂包括以下重量份数的组成成分：

环氧乳液42份、聚氨酯乳液20份、冰醋酸3份、微晶石蜡5份、油酸0.1份、asa-150抗静电剂1份、偶联剂5601.5份、去离子水35份。

实施例5：

一种玄武岩纤维单体炉拉丝工艺如下：将纯天然玄武岩矿石经过粉碎过80-200目筛网后，且经过氧化物检测合格k≤2与锆英石和碎玻璃按质量比为50:1：1混合输送到单体炉窑头料仓，经螺旋投料机将其投入单元熔窑中熔化成玄武岩溶液，熔融好的玄武岩溶液经单元熔窑熔化部流出后进入主通路进行进一步澄清均化20h，将温度调理至1340℃，然后经过由多排多孔铂金漏板流出形成半月型液滴，将液滴引下形成粗丝，粗丝经过单丝涂油器涂覆浸润剂。

浸润剂包括以下重量份数的组成成分：

环氧乳液42份、聚氨酯乳液10份、冰醋酸2份、微晶石蜡5份、油酸1份、asa-150抗静电剂2份、偶联剂5601.5份、去离子水35份。

再绕到拉丝机的绕丝筒上，绕丝筒以3500r/min的转速高速旋转把粗丝拉制成细纤维，当一个绕丝筒绕满纤维后拉丝机自动换上另一个空绕丝筒继续绕丝，拉满纤维的绕丝筒用人工卸下同时换上空绕丝筒，如此循环往复实现玄武岩纤维的连续拉制，绕满纤维的绕丝筒送到退火炉中进行退火处理，先由室温升至550℃，保温8h后再降至室温即可，退火处理后退绕最后通过捻线机加工成有捻的合股纱即可。

实施例6：

一种玄武岩纤维单体炉拉丝工艺如下：将纯天然玄武岩矿石经过粉碎过80-200目筛网后，且经过氧化物检测合格k≤2与锆英石和碎玻璃按质量比为50:1：1混合输送到单体炉窑头料仓，经螺旋投料机将其投入单元熔窑中熔化成玄武岩溶液，熔融好的玄武岩溶液经单元熔窑熔化部流出后进入主通路进行进一步澄清均化20h，将温度调理至1320℃，然后经过由多排多孔铂金漏板流出形成半月型液滴，将液滴引下形成粗丝，粗丝经过单丝涂油器涂覆浸润剂。

浸润剂包括以下重量份数的组成成分：

环氧乳液40份、聚氨酯乳液10份、冰醋酸2份、微晶石蜡3份、油酸0.1份、asa-150抗静电剂1份、偶联剂5600.5份、去离子水30份。

再绕到拉丝机的绕丝筒上，绕丝筒以3000r/min的转速高速旋转把粗丝拉制成细纤维，当一个绕丝筒绕满纤维后拉丝机自动换上另一个空绕丝筒继续绕丝，拉满纤维的绕丝筒用人工卸下同时换上空绕丝筒，如此循环往复实现玄武岩纤维的连续拉制，绕满纤维的绕丝筒送到退火炉中进行退火处理，先由室温升至400℃，保温2h后再降至室温即可，退火处理后退绕最后通过捻线机加工成有捻的合股纱即可。

实施例7：

浸润剂包括以下重量份数的组成成分：

环氧乳液50份、聚氨酯乳液20份、冰醋酸3份、微晶石蜡6份、油酸1份、asa-150抗静电剂2份、偶联剂5601.5份、去离子水40份。

再绕到拉丝机的绕丝筒上，绕丝筒以3500r/min的转速高速旋转把粗丝拉制成细纤维，当一个绕丝筒绕满纤维后拉丝机自动换上另一个空绕丝筒继续绕丝，拉满纤维的绕丝筒用人工卸下同时换上空绕丝筒，如此循环往复实现玄武岩纤维的连续拉制，绕满纤维的绕丝筒送到退火炉中进行退火处理，先由室温升至600℃，保温10h后再降至室温即可，退火处理后退绕最后通过捻线机加工成有捻的合股纱即可。

实施例8：

一种玄武岩纤维单体炉拉丝工艺如下：将纯天然玄武岩矿石经过粉碎过80-200目筛网后，且经过氧化物检测合格k≤2与锆英石和碎玻璃按质量比为50:1：3混合输送到单体炉窑头料仓，经螺旋投料机将其投入单元熔窑中熔化成玄武岩溶液，熔融好的玄武岩溶液经单元熔窑熔化部流出后进入主通路进行进一步澄清均化40h，将温度调理至1325℃，然后经过由多排多孔铂金漏板流出形成半月型液滴，将液滴引下形成粗丝，粗丝经过单丝涂油器涂覆浸润剂。

浸润剂包括以下重量份数的组成成分：

环氧乳液45份、聚氨酯乳液20份、冰醋酸2份、微晶石蜡5份、油酸0.1份、asa-150抗静电剂2份、偶联剂5600.8份、去离子水40份。

再绕到拉丝机的绕丝筒上，绕丝筒以3000r/min的转速高速旋转把粗丝拉制成细纤维，当一个绕丝筒绕满纤维后拉丝机自动换上另一个空绕丝筒继续绕丝，拉满纤维的绕丝筒用人工卸下同时换上空绕丝筒，如此循环往复实现玄武岩纤维的连续拉制，绕满纤维的绕丝筒送到退火炉中进行退火处理，先由室温升至600℃，保温8h后再降至室温即可，退火处理后退绕最后通过捻线机加工成有捻的合股纱即可。

性能测试：

下表1为本发明实施例1-3玄武岩纤维的性能测试结果：

表1：

由上表1可知本发明制备的玄武岩纤维密度小，且各项力学性能优异，具有广阔的应用前景。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

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