玻璃棉
人造无机纤维
玻璃棉(glass wool)是一种采用石英砂、石灰石、白云石等天然矿石为主要原料,配合一些纯碱、硼砂等化工原料熔成玻璃,在融化状态下,借助外力吹制式甩成絮状细纤维,而形成的人造无机纤维。
发展历史
第一次世界大战期间,德国由于进口石棉来源断绝,就大力研制玻璃棉作为替代品。由于玻璃棉绝热、隔音的优异性能,一经问世,各国便争相研制。
第二次世界大战期间,由于石棉的缺乏,迫于战争需要,玻璃棉获得了发展。最初的生产方法是比较简单的机械拉丝法,即玻璃液从一定孔径的漏孔流出,绕制在滚筒上。
1930年,美国发展了蒸气或空气喷吹法,使每个初级玻璃流股受到气流的分裂、牵伸而成为细而短的纤维,此法使得玻璃棉的产量增大,但非纤维杂质较多。
法国圣哥本公司发展了圆盘离心法,1936年获得专利,它的工艺是将熔融的玻璃液落到转速为3500转/分,带有沟槽的耐火材料圆盘表面,由离心力的作用甩成纤维,纤维最大直径25μm,并会有25%的非纤维杂质。
美国欧文思·康宁玻璃纤维公司发明了火焰喷吹法,1949年获得专利。
50年代后期,德国、日本、原苏联等国也相继研究成功,60年代初投入代业性生产。火焰喷吹法的优点是质量好,即纤维直径细。非纤维杂质少,纤维柔软蓬松,其缺点是单机产量低、单位产品能耗高。
1956年,法国圣哥本公司发展了离心喷吹法,并向十几个国家出售专利。火焰喷吹法和离心喷吹法研究成功并投入工业生产之后,玻璃棉以崭新的面貌出现于世,工艺和设备均达到了十分完善的程度,其产品应用于各个领域,在节能、降噪、过滤等方面发挥了重要作用。
1957年10月,北京建材研究院第一次在实验室采用火焰喷吹法试制出玻璃棉,俗称“超细玻璃棉”。
1964年,南京玻璃纤维研究设计院完成第一套火焰喷吹玻璃棉成形机组的设计。
1966年,南京玻璃纤维院与大连玻璃棉厂合作开展离心喷吹玻璃棉探索试验,为离心喷吹玻璃棉工性试验提供理论基础和技术准备。
1979年,在实验室研发的基础上,南京玻璃二厂建成国内第一套微纤维玻璃棉生产机组和超高效空气过滤纸生产线,至此中国微纤维玻璃棉及其制品的雏形初现。
1996年,南京玻璃纤维院成功开发微纤维玻璃棉绝热纸,为当时导热系数最小的绝热材料,并且广泛应用于电加热的家用电器上。
产品介绍
玻璃棉是用离心玻璃棉毡是用欧文斯科宁(简称OC)独有专利离心法技术,将熔融玻璃纤维化并加以热固性树脂为主的环保型配方粘结剂加工而成的制品,是一种由直径只有几微米的玻璃纤维制作而成的有弹性的毡状体,并可根据使用要求选择不同的防潮贴面在线复合。其具有的大量微小的空气孔隙,使其起到保温隔热、吸声降噪及安全防护等作用,是钢结构建筑保温隔热、吸声降噪的最佳材料。
玻璃棉属于玻璃纤维中的一个类别,是一种人造无机纤维。采用石英砂、石灰石、白云石等天然矿石为主要原料,配合一些纯碱、硼砂等化工原料熔成玻璃。在融化状态下,借助外力吹制式甩成絮状细纤维,纤维和纤维之间为立体交叉,互相缠绕在一起,呈现出许多细小的间隙。这种间隙可看作孔隙。因此玻璃棉可视为多孔材料,具有良好的绝热、吸声性能。
离心玻璃棉属于多孔吸声材料,具有良好的吸声性能。离心玻璃棉能够吸声的原因不是由于表面粗糙,而是因为具有大量的内外连通的微小孔隙和孔洞。当声波入射到离心玻璃棉上时,声波能顺着孔隙进入材料内部,引起空隙中空气分子的振动。由于空气的粘滞阻力和空气分子与孔隙壁的摩擦,声能转化为热能而损耗。
1.吸声性能
离心玻璃棉对声音中高频有较好的吸声性能。影响离心玻璃棉吸声性能的主要因素是厚度、密度和空气流阻等。密度是每立方米材料的重量。空气流阻是单位厚度时材料两侧空气气压和空气流速之比。空气流阻是影响离心玻璃棉吸声性能最重要的因素。流阻太小,说明材料稀疏,空气振动容易穿过,吸声性能下降;流阻太大,说明材料密实,空气振动难于传入,吸声性能亦下降。对于离心玻璃棉来讲,吸声性能存在最佳流阻。
在实际工程中,测定空气流阻比较困难,但可以通过厚度和容重粗略估计和控制。
(1)随着厚度增加,中低频吸声系数显著地增加,但高频变化不大(高频吸收总是较大的)。
(2)厚度不变,容重增加,中低频吸声系数亦增加;但当容重增加到一定程度时,材料变得密实,流阻大于最佳流阻,吸声系数反而下降。对于厚度超过5cm的容重为16Kg/m3的离心玻璃棉,低频125Hz约为0.2,中高频(>500Hz)的吸声系数已经接近于1了。当厚度由5cm继续增大时,低频的吸声系数逐渐提高,当厚度大于1m以上时,低频125Hz的吸声系数也将接近于1。当厚度不变,容重增大时,离心玻璃棉的低频吸声系数也将不断提高,当容重接近110kg/m3时吸声性能达到最大值,50mm厚、频率125Hz处接近0.6-0.7。容重超过120kg/m3时,吸声性能反而下降,是因为材料变得致密,中高频吸声性能受到很大影响,当容重超过300kg/m3时,吸声性能减小很多。建筑声学中常用的吸声玻璃棉的厚度有2.5cm、5cm、10cm,容重有16、24、32、48、80、96、112kg/m3。通常使用5cm厚,12-48kg/m3的离心玻璃棉。
离心玻璃棉的吸声性能还与安装条件有着密切的关系。当玻璃棉板背后有空气层时,与相同厚度无空气层的玻璃棉板吸声效果类似。尤其是中低频吸声性能比材料实贴在硬底面上会有较大提高,吸声系数将随空气层的厚度增加而增加,但增加到一定值后效果就不明显了。
2.叠加使用
使用不同容重的玻璃棉叠和在一起,形成容重逐渐增大的形式,可以获得更大的吸声效果。例如将一层2.5cm厚24kg/m3的棉板与一层2.5cm厚32kg/m3的棉板叠和在一起的吸声效果要好于一层5cm厚32kg/m3的棉板。将24kg/m3的玻璃棉板制成1m长的断面为三角型的尖劈,材料面密度逐渐增大,平均吸声系数可接近于1。玻璃棉是用独有的离心技术,将熔融玻璃纤维化并加以热固性树脂为主的环保型配方粘结剂加工而成的制品,是一种由直径只有几微米的玻璃纤维制作而成的有弹性的玻璃纤维制品,并可根据客户不同的使用要求选择防潮贴面在线复合. 因其具有大量微小的空气空隙,使其起到保温隔热、吸声降噪及安全防护等作用,是建筑保温隔热、吸声降躁的最佳材料。独特优点, 独特技术,压缩包装后回弹率为99.2% 。 柔软细长的玻璃纤维最大限度减少施工中产生飞絮。
内部结构
离心玻璃棉内部纤维蓬松交错,存在大量微小的孔隙,是典型的多孔性吸声材料,具有良好的吸声特性。离心玻璃棉可以制成墙板、天花板、空间吸声体等,可以大量吸收房间内的声能,降低混响时间,减少室内噪声。
产品分类
按照纤维直径分类
玻璃短棉
玻璃短棉,亦称普通玻璃棉,其是由熔融状态的玻璃液,流经多孔漏板后,形成一排液流,再用高温气体喷吹而制成的玻璃纤维,并沉积于积棉室。玻璃短棉的纤维一般长为50至150mm,其直径通常是12μm,外观洁白。
超细玻璃棉
超细玻璃棉是由熔融状态的玻璃液从多孔漏板流出来之后,经橡胶辊拉制而成一次纤维,再经高温、高速燃气喷吹而制成的二次玻璃纤维,并沉积于积棉室。普通超细玻璃棉的纤维直径通常比玻璃短棉细的多,通常在4μm以下,外观洁白。
超细玻璃棉可分为三种。
1、普通超细玻璃棉,可简称为超细玻璃棉。其成分含有一定的碱,故又称有碱超细玻璃棉,其不能用于对耐酸有特殊要求之处。
2、无碱超细玻璃棉,其成分含碱量极小(总含碱量小于0.7%),其耐腐蚀、耐高温,最高使用温度是600℃。
3、高硅超细玻璃棉,其是以无碱超细玻璃棉经酸处理与水洗后制成。因为去除了玻璃中的易熔部分,剩下96%以上的二氧化硅,因此其具有耐高温、耐腐蚀的特点,其最高使用温度是1000℃。
中级纤维玻璃棉
中级纤维玻璃棉,其制作过程是将废玻璃熔化后,利用滚筒先拉制成连续纤维,最后再将其切断成具有一定长度的玻璃纤维。
产品特点
生产工艺
火焰法玻璃棉
玻璃棉生产主要采用火焰喷吹法,这种方法是最早的玻璃棉生产方法之一。生产工艺主要包括原料配制、玻璃熔化等工序。
离心法喷吹玻璃棉
该方法的工艺基本原理是,熔融玻璃液经漏板形成的高温玻璃液流股并流入高速旋转的离心器内,离心器的侧壁有万余个小孔,在离心力的作用下,玻璃液通过离心器侧壁小孔而形成辐射状万余条细的玻璃液流股,在环形高温高速火焰喷吹作用下,细流股被牵伸成棉纤维,也就是离心喷吹玻璃棉。成形的棉纤维施加树脂型黏结剂,经过铺毡、固化、切裁可成各种规格尺寸的玻璃棉制品。
蒸汽(或压缩空气)立吹法璃棉
该方法制造玻璃棉的生产过程是连续的,并且其所用的机构及设备组成了一条机械化的传送生产线,从熔化玻璃开始至最后制得成品为止,其间生产过的全部工序都在该条生产线上完成。
性能要求
耐热性
玻璃棉由互相交错的玻璃纤维而构成的多孔结构材料,其导热系数相对较低(约为0.037~0.039W/(m.K)),普通玻璃棉的耐热度通常在300℃以下,而无碱纤维玻璃棉的耐热度通常在600℃以下。
吸声系数
玻璃棉能够吸声的原因是由于内部的玻璃纤维相互交错、结构蓬松,超细玻璃棉内部具有大量内外连通的微小孔隙和孔洞。当声波入射到玻璃棉之上时,声波就可以顺着孔隙进入到材料的内部,这样就能引起空隙中空气分子的振动。因为空气的粘滞阻力,空气分子和孔隙壁间的摩擦力,声能被转化为热能从而损耗。
主要特征
离心玻璃棉的吸声特性不但与厚度和容重有关,也与罩面材料、结构构造等因素有关。在建筑应用中还需同时兼顾造价、美观、防火、防潮、粉尘、耐老化等多方面问题。
随意裁割
抗菌防霉,耐老化、抗腐蚀保证健康环境。
可随意切割随意成型。
物理性质稳定
通过标准澳洲及新西兰 AS/NSZ4859.1认证 SGS认证 MSDS认证欧盟 CE认证 CE防火等级认证国标 GB/T13350-2017 适用范围运用于工业厂房、库房、公共设施、展览中心、商场、以及各类室内游乐场、运动场馆等建筑的绝热保温、吸音降噪。
发展趋势
技术发展
节能
利用能源、节能降耗可能是一个摆脱能源危机的有效途径,而建筑保温及各类热工设备的保温绝热,已经是节能的重要措施。玻璃棉及其制品具有不燃、不蛀、不变形、不霉、轻质等优点,这是一种高效的节能材料。
建筑保温
建筑绝热保温材料是建筑节能的物质基础,这种材料由于性能优良且具有良好的保温技术,在建筑和工业保温中通常可以起到事半功倍的效果。玻璃棉具有优异的保温和装饰效果,在建筑保温方面有着良好应用。
环保
由于人们对环境保护意识的增强,噪声污染对人们的健康和日常生活的危害引起人们的重视,建筑的吸声功能在建筑功能中的地位也逐步提高。对于一般建筑物而言,吸声材料并不需单独使用,这种吸声功能通常是与保温绝热及装饰等其他新型建材相结合而实现的。所以,玻璃棉具有良好吸声性能,在改善建筑物的吸声功能方面,其有其他材料所无法替代的作用。
市场环境
世界
由于全球能源日益紧张,世界各国,尤其是欧美发达国家,对节能技术给予了充分的重视 。近些年来,各国在建筑设计与施工 、建筑节能法规的制定和实施 、新型建筑材料的开发和应用、建筑节能认证和管理等方面做了很多工作。根据研究,全球玻璃棉主要应用于住宅保温领域,其中西欧国家、北美的住宅市场的回暖以及住宅标准的提高是增长的主要因素。并且,在亚太地区,保温材料玻璃棉的应用大部分局限于工业以及商业建筑领域,住宅市场的大门受技术推广与国民的经济水平的限制仍然未曾真正打开。随着各个国家对住宅节能标准的制定以及相关行业头部企业的技术引入,住宅市场蕴藏了巨大的市场机会。
建筑应用
离心玻璃棉在建筑使用中,表面往往要附加有一定透声作用的饰面,如小于0.5mm的塑料薄膜、金属网、窗纱、防火布、玻璃丝布等,基本可以保持原来的吸声特性。离心玻璃棉具有防火、保温、易于切割等优良特性,是建筑吸声最常用的材料之一。但是由于离心玻璃棉表面无装饰性,而且会有纤维洒落,因此必须制成各种吸声构件隐蔽使用。最常使用也是造价最低廉的构造是穿孔纸面石膏板的吊顶或做成内填离心玻璃棉的穿孔板墙面,穿孔率大于20%时,基本能够完全发挥出离心玻璃棉的吸声性能。为了防止玻璃棉纤维洒出,需要在穿孔板背后附一层无纺布、桑皮纸等透声织物,或使用玻璃布、塑料薄膜等包裹玻璃棉。与穿孔纸面石膏板类似的面板还有穿孔金属板(如铝板)、穿孔木板、穿孔纤维水泥板、穿孔矿棉板等。
玻璃棉板经过处理后可以制成吸声吊顶板或吸声墙板。一般常见将80-120kg/m3的玻璃棉板周边经胶水固化处理后外包防火透声织物形成既美观又方便安装的吸声墙板,常见尺寸为1.2m×1.2m、1.2m×0.6m、0.6m×0.6m,厚度2.5cm或5cm。也有在110Kg/m3的玻璃棉的表面上直接喷刷透声装饰材料形成的吸声吊顶板。无论是玻璃棉吸声墙板还是吸声吊顶板,都需要使用高容重的玻璃棉,并经过一定的强化处理,以防止板材变形或过于松软。这一类的建筑材料既有良好的装饰性又保留了离心玻璃棉良好的吸声特性,降噪系数NRC一般可以达到0.85以上。
在体育馆、车间等大空间内,为了吸声降噪,常常使用以离心玻璃棉为主要吸声材料的吸声体。吸声体可以根据要求制成板状、柱状、锥体或其他异型体。吸声体内部填充离心玻璃棉,表面使用透声面层包裹。由于吸声体有多个表面吸声,吸声效率很高。
在道路隔声屏障中,为了防止噪声反射,需要在面向车辆一侧采取吸声措施,往往也使用离心玻璃棉作为填充材料、面层为穿孔金属板的屏障板。为了防止玻璃棉在室外吸水受潮,有时会使用PVC或塑料薄膜包裹。
相关产品
玻璃棉板是玻璃棉中加入适量的热固性树脂胶黏剂加工形成的具有一定刚度的板状绝热材料。玻璃棉板适用于对环境要求较高的场所,如高档公寓、会所办公室等。
玻璃棉卷毡是以玻璃纤维为主要原料,经滚压制成的厚度在20毫米以上柔性的毡状材料。玻璃棉卷毡适用于包扎各种形状的暖通空调风管。
玻璃棉管壳是以玻璃棉、玻璃棉毡为主要原料,加入少量热固性胶黏剂,经卷管、压制定形制成的管状或半管状制品。为提高强度、便于施工,常在表面上粘贴牛皮纸、玻璃布、塑料薄膜或金属箔。玻璃棉管壳常在建筑上用作供暖管线的绝热、保温。
相关标准
世界标准
中国标准
危害
玻璃棉在吸声材料中的应用占有很大份额,这类材料的直径极小视为微米级材料,性脆,施工和安装过程中是容易折断并且产生细微的纤维粉尘散落从而污染现场环境,且影响人们的呼吸,在其散落到人体的皮肤表面时还会引起刺痒的症状,其扎在皮肤上也会使皮肤刺痒,有少数人出现皮肤过敏,长年与玻璃纤维接触的工人容易发生接触性皮炎,可患结膜炎和角膜炎,严重者可见角膜混浊和局部脓肿。如果超细玻璃丝棉粉尘颗粒进入肺里,会使肺部产生硬化现象。长期在这种环境中工作的人患石棉肺的几率较大,其主要病理的改变是肺间质纤维化和胸膜纤维化。
最新修订时间:2024-06-04 17:04
目录
概述
发展历史
参考资料