玻璃棉

玻璃棉（英文名:Glass wool）是一种人造无机纤维，以石英砂、石灰石、白云石等天然矿物为主要原料，与纯碱、硼砂等一些化工原料熔制成玻璃。在熔融状态下，通过外部吹风系统纺成絮状细纤维。其特点是体积密度小、成型性好、导热系数低、隔热、吸音系数高、耐腐蚀、化学性能稳定。它是一种优良的隔热、吸音和过滤材料。

第一次世界大战期间，由于进口石棉的来源被切断，德国开始开发玻璃棉作为替代品。1930年，美国开发了蒸汽或空气吹制方法，使每根初级玻璃纤维被气流分裂和拉伸成细而短的纤维。这种方法大大提高了玻璃棉的产量。1936年，法国圣戈班公司开发了圆盘离心法，1949年，美国欧文斯科宁玻璃纤维公司发明了火焰吹制法，1956年，法国圣戈班公司首先发明了离心吹制法。此后，世界各国主要采用火焰吹制法和离心吹制法生产玻璃。

根据化学成分，玻璃棉可分为无碱、中碱和高碱玻璃棉。其生产技术可分为火焰玻璃棉、离心吹制玻璃棉和蒸汽（或压缩空气）垂直吹制玻璃棉。世界上大多数国家采用离心吹气法，其次是火焰法。生产工艺主要包括原料准备、玻璃熔化和玻璃棉成型。玻璃棉产品按其形态结构可分为玻璃棉、玻璃棉板、玻璃棉带、玻璃棉毯、玻璃棉钻和玻璃棉壳。玻璃棉广泛应用于热力系统、石油化工、建筑、冶金、交通运输、制冷设备、电力、车船、航空等领域。

按化学成分分类

无碱玻璃棉：无碱玻璃棉是指玻璃成分中氧化钠含量低于2%的产品。它的化学稳定性、电绝缘性和强度非常好，可以在600°C的外部温度和严格要求耐腐蚀性的地方使用。

中碱玻璃棉：中碱玻璃棉，即一般平板玻璃组件中碱金属氧化物含量约为12%的产品，可用于外壁温度低于450°C且对耐腐蚀性没有特殊要求的情况。

高碱玻璃棉：高碱玻璃棉，即一般玻璃成分中氧化钠含量在14.8%以上的产品，不能用于对耐酸性有特殊要求的场所，其最高使用温度为300°c。

根据纤维直径分类

玻璃纤维棉：短玻璃棉也称为普通玻璃棉，由熔融玻璃制成，玻璃流经多孔衬套形成引流流，然后被过热蒸汽或压缩空气吹动形成玻璃纤维，玻璃纤维沉积在聚棉室中。外观类似于棉絮，因此被称为短棉。其纤维长度为50 ~ 150毫米，纤维直径为12微米，外观为白色。

超细玻璃棉：超细玻璃棉是一种二次玻璃纤维，是由熔融玻璃从多孔衬套中流出，经橡胶辊拉伸后，经高温高速气体吹送，沉积在聚棉室中而形成的。普通超细玻璃棉的纤维直径比普通玻璃棉细得多，一般在4μm以下，外观呈白色。此外，超细玻璃棉具有重量轻、导热系数低、耐腐蚀、绝缘、隔音和隔热等优异性能，广泛应用于航空等领域。

超细玻璃棉分为以下三种类型。

（1）普通超细玻璃棉简称超细。它的成分中含有一定量的碱，因此又称为碱性超细玻璃棉，不能用于对耐酸性有特殊要求的地方。

（2）无碱超细玻璃棉，其成分含碱极少（总碱含量小于0.7%），高温下最高使用温度为6000。

（3）高超细玻璃棉由非超细玻璃经处理后与水制成。由于玻璃中除易熔部分外还有96%以上的SiO，因此具有耐高温、耐腐蚀的特点，最高使用温度为1000°c。

中间纤维玻璃棉：中间纤维玻璃棉被称为中间纤维玻璃棉，即废玻璃熔化后，先用辊拉成连续纤维，再切成一定长度的玻璃纤维。

鼓风过程

火焰喷吹法玻璃棉生产工艺和设备简单，投资少，棉纤维直径细（最小直径为0.1pm），手感好，但该方法产量低、能耗高、成本高。这种生产方法不适合生产隔热用的传统玻璃棉产品，在20世纪90年代初已被先进的低能耗离心吹塑法取代。但对于各种特殊用途的超细纤维玻璃棉，火焰吹制仍是唯一的生产方法。生产工艺主要包括原料准备、玻璃熔化和玻璃棉成型。

工艺流程

1.原料的选择:大多数情况下，玻璃棉是由碎玻璃、玻璃块和玻璃球制成的，有些可以使用中碱球或无碱球作为原料。

2.玻璃熔化:选择原料后，对原料进行清洗，清洗后将原料送入熔炉熔化。

3.玻璃拉丝:熔融玻璃通过熔炉底部的多孔衬套流出后，将被一对胶辊拉伸成直径为0.2 ~ 0.5毫米的初生纤维或细丝。

4.喷棉:初生丝形成后，会在胶辊的牵引下，有序排列并送入燃烧室喷出的火焰中。这种高温高速火焰将再次熔化初级丝，然后在玻璃棉形成的同时喷涂雾化的水溶性树脂粘合剂。

5.玻璃棉的成型:熔化成功后，将形成棉纤维，然后将形成的棉纤维送到集棉室并沉积在网带中以拉伸成玻璃棉，然后成型为玻璃棉板、管和毡制品。

离心吹气法

离心玻璃棉注射工艺的基本原理是熔融玻璃通过漏板形成的高温玻璃液流流入高速旋转的离心机，离心机侧壁上有一个小孔。在离心力的作用下，玻璃液流经离心机侧壁的小孔，形成1万多条径向细玻璃液流，在环形高温高速火焰喷射的作用下被拉伸成棉纤维。成型的棉纤维上涂上树脂粘合剂，经制毡、固化、切割成各种规格尺寸的玻璃棉制品。离心喷吹技术具有能耗低、效率高、渣球含量少、技术经济效果好等优点。如今，世界上有许多玻璃棉生产商，它们大多采用离心垂直喷吹法。

垂直吹扫法

蒸汽垂直吹制成玻璃棉的生产过程是连续的，其中使用的机构和设备形成了机械化输送生产线，从熔化玻璃到最终制成成品的过程中产生的所有工序都在这条生产线上完成。

性能需求：玻璃棉一般具有体积密度小、耐热性好、隔热性好、吸声系数高等特点。

耐热性：由于玻璃棉是由交织的玻璃纤维组成的多孔结构材料，其导热系数相对较低，一般在0.037-0.039 W/（MK）之间。普通玻璃棉一般可以耐受300℃以下的温度，如果是无碱超细玻璃棉，则可以耐受600℃以下的温度。

吸声系数：玻璃棉之所以能吸音，是因为里面的玻璃纤维是交错的、蓬松的。超细玻璃棉中有许多微小的孔隙。当声波入射到玻璃棉上时，它们可以沿着孔隙进入材料，这导致间隙中的空气分子振动。由于空气的粘性阻力和空气分子与孔壁之间的摩擦，声能转化为热能并损失掉。例如超细玻璃棉的密度为20kg/m，其吸声系数NRC大于或等于0.75。

玻璃棉板：玻璃棉板是在破碎的玻璃棉中加入适量热固性树脂粘合剂制成的具有一定刚性的板状保温材料。适用于对环境要求较高的场所，如高档公寓、会所办公室等。

玻璃棉毡：玻璃棉毡是以碎玻璃纤维为主要原料卷制而成的厚度超过20毫米的柔性毡状材料。其中，没有粘合剂的称为原棉毡。原棉毡的温度可高达400℃，但其机械强度较差。单面或双面带有金属网的玻璃棉毡称为金属网棉毡。你也可以贴牛皮纸、玻璃布、塑料薄膜或金属箔，有或没有缝合，这被称为贴面棉毡或贴面缝毡。玻璃棉毡主要适用于包裹各种形状的暖通管道。

玻璃棉壳：玻璃棉管壳是以玻璃棉和玻璃棉毡为主要原料，加入少量热固性粘合剂，经滚压而成的管状或半管状产品。为了提高强度和便于施工，其表面常粘贴牛皮纸、玻璃布、塑料薄膜或金属箔。玻璃棉管壳常用作建筑中供热管道的隔热保温。

电热系统：由于玻璃棉的隔热性能优于硅酸铝制品，可在400℃以下的热力设备和管道上用作保温层，因此被广泛应用于电力工程和热力供热工程。

玻璃棉

建设：随着人们生活水平的提高，对居住和工作环境保持适宜温度的要求越来越广泛，因此房屋的供暖和空调逐渐增加，建筑物的能耗将大大增加。为了降低建筑物的能耗，应合理使用轻质高效的保温材料，而玻璃棉不仅可以大大减轻建筑物的重量，还可以节省大量燃料。因此，玻璃棉应广泛应用于建筑节能工程。玻璃棉主要用作建筑构件、双层墙体和地板缝隙中的填充物，起到保温隔音的作用。

冷冻：由于玻璃棉制品在低温环境下仍具有较低的导热系数，且无毒、化学稳定性好，因此逐渐应用于制冷行业，如冷库冷藏车的隔热板、制冷行业的各种制冷管道和隔热套等。

汽车：汽车发动机在运转时会产生大量的热能，对驾驶室和车厢内的环境影响很大。玻璃棉的作用是改善车内的工作环境，减少热量的辐射和传递。玻璃棉已应用于汽车发动机罩、汽车前围隔热吸音板、工程机械驾驶室隔热吸音板等。