一种超细玄武岩纤维单丝的制备工艺及阻燃窗帘布的制作方法

1.本发明涉及玄武岩纤维相关技术领域，尤其涉及一种超细玄武岩纤维单丝的制备工艺及阻燃窗帘布。


背景技术：

2.玄武岩纤维是我国重点发展的四大纤维之一，其制作过程是将玄武岩石料在1450℃～1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维。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，是一种名副其实的绿色、环保材料。玄武岩纤维的强度高，还具有电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能，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。
3.利用玄武岩纤维制得的纺织品具有韧性高、永久阻燃性等特点，短期耐温在1000℃以上，可长期在760℃温度环境下使用，是顶替石棉、玻璃纤维布的理想材料。因此常被用来织造各类阻燃纺织品以及防火工装等。但现有技术制造玄武岩纤维单丝的直径多在6-13μm之间，直径较大使制得的纤维布面密度不够，没有很好的隔热阻燃效果，防火等级较低、无法应用到消防领域。


技术实现要素：

4.针对现有技术中所存在的不足，本发明的目的在于提供一种超细玄武岩纤维单丝的制备工艺，可以制得直径范围在3-7μm的超细玄武岩纤维单丝，提高最终纤维布成品的阻燃效果。
5.本发明的另一目的在于提供一种阻燃窗帘布，利用上述超细玄武岩纤维单丝织造的纤维布做基材，织造成品的防火等级高，可以适用于消防领域。
6.本发明是这样实现的：
7.第一方面，本发明提供一种超细玄武岩纤维单丝的制备工艺，包括以下步骤：
8.s1：以玄武岩矿石为原料，将其破碎为粒径3-10mm的颗粒后加入单体炉熔化区；
9.s2：将玄武岩矿石颗粒熔化成玄武岩熔液后加入单体炉澄清区，进行澄清均化；
10.s3：将澄清好的玄武岩熔液加入单体炉拉丝区，在1200℃-1400℃的条件下，通过多排多孔型铂铑合金漏板引下形成粗丝，粗丝经过涂油器涂覆浸润剂后绕到拉丝机绕丝筒上，此时绕丝筒以3500-6000r/min的速度转动，将粗丝拉制成直径在3-7μm之间的超细玄武岩纤维单丝。
11.优选的，步骤s3中，选用孔排数为4-10、孔数量为200-800的铂铑合金漏板进行拉丝。
12.优选的，步骤s2中，玄武岩矿石颗粒的熔化温度为1300℃-1450℃之间。
13.优选的，步骤s2中，玄武岩熔液的澄清均化温度为1400℃-1600℃之间。
14.优选的，所述浸润剂包括以下组分：所述浸润剂包括以下组分：成膜剂6％～15％、
抗静电剂0.1％～0.6％、润滑剂0.3％～1.0％、偶联剂0.4％～1.0％、ph调节剂0.03％～0.15％和其他助剂0.1％～0.5％。
15.优选的，所述成膜剂选自环氧乳液、聚酯乳液、丙烯酸酯共聚物中的一种或多种结合，所述抗静电剂选自酚醚磷酸酯钾盐、脂肪醇醚磷酸酯钾盐、十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐中的任一种或几种结合，所述润滑剂选自脂肪胺及非离子复合润滑剂、咪唑啉型润滑剂中的一种或两种组合，所述偶联剂选自kh550、kh560、kh570中的一种或多种结合，所述ph调节剂选自乙酸、柠檬酸、草酸中的一种或多种结合，所述其他助剂包括消泡剂、交联剂和增塑剂中的一种或多种结合。
16.第二方面，本发明提供一种阻燃窗帘布，包括以上述得到的超细玄武岩纤维单丝进行织造得到的窗帘布基材，织造过程中，控制超细玄武岩纤维线密度10-100tex，经向密度和纬向密度可选择10-50根/cm的任一值。
17.优选的，将玄武岩纤维织造成平纹、斜纹、缎纹中的任一形式的窗帘布基材。
18.优选的，织造所得窗帘布基材的面密度在200g/m2～600g/m2。
19.优选的，织造所得窗帘布基材的上下两端面均涂覆有涂层。
20.优选的，所述涂层选自硅胶涂层、pvc涂层、蛭石涂层中的一种或多种结合。
21.本发明具有如下有益效果：
22.1、本发明在高速转动的绕丝筒上进行拉丝，并采用浸渍法处理从漏板引下形成的粗束，可以对玄武岩纤维表面进行改性，提高其柔韧度和强度，将其拉制为直径在3-7μm之间的超细玄武岩单丝，相较于现有的玄武岩纤维直径大大减小。
23.2、采用本发明制得的阻燃窗帘布，具有阻燃效果好、防火等级高的特点，可以使得窗帘布在受热时无有毒有害气体释放、无熔滴物，有效降低次生火灾的发生，为消防救援赢得宝贵时间。同时在界面层和表面涂层的作用下，还具有防水性、抗污性、抗霉菌性等特点。
具体实施方式
24.下面结合实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
25.本发明实施例提供一种超细玄武岩纤维单丝的制备工艺，具体实施例如下，
26.实施例1：
27.一种超细玄武岩纤维单丝的制备工艺，包括以下步骤：以玄武岩矿石为原料，将其破碎为粒径3-10mm的颗粒后加入单体炉熔化区；在1400℃的温度下，将玄武岩矿石颗粒熔化成玄武岩熔液，然后加入单体炉澄清区，在1450℃的温度下澄清均化30h；将澄清好的玄武岩熔液加入单体炉拉丝区，在1400℃的温度下，通过多排多孔型铂铑合金漏板引下形成粗丝，粗丝经过涂油器涂覆浸润剂后绕到拉丝机绕丝筒上，此时绕丝筒以3500r/min的速度转动，当一个绕线筒绕满纤维后拉丝机自动换上另一个空绕线筒继续拉丝，拉满纤维的绕线筒由工作人员换下的同时安装上空绕线筒，如此循环实现玄武岩纤维单丝的连续拉制，得到最终直径为7μm的超细玄武岩纤维单丝。
28.其中，浸润剂包括以下组分：环氧乳液型成膜剂7.5％，脂肪醇醚磷酸酯钾盐抗静电剂0.3％，咪唑啉型润滑剂0.5％，kh570偶联剂0.5％，柠檬酸ph调节剂0.1％，消泡剂0.08％，交联剂0.1％。
29.本发明实施例还提供了一种阻燃窗帘布，具体包括以下步骤：将上述拉满超细玄
武岩纤维单丝的绕线筒退绕纤维单丝进行加捻织造为面密度为600g/
㎡
的纤维布；然后在玄武岩纤维布的上下表面都涂覆涂层材料。
30.其中，表面涂层选自硅胶涂层材料。
31.对上述制得的阻燃窗帘布进行燃烧性检测。
32.测试标准：ul94-2021。
33.测试条件及步骤如下：
34.1、预处理
35.在23
±
2℃，50
±
10％rh环境条件放置48h。
36.2、测试步骤
37.火焰高度20
±
1mm，本生灯置于样品下方正中心位置，本生灯管口距样品低端10
±
1mm，点火时间10
±
0.5s，点火10
±
0.5s后以300mm/sec的速度移开本生灯至少150mm，同时开始积累余焰时间t1，余焰停止时应立即点燃10
±
0.5s，点火10
±
0.5s后以300mm/sec的速度移开本生灯至少150mm，同时记录余焰时间t2和余燃时间t3。
38.样品尺寸：125mm
×
13mm
×
0.32mm
39.检测结果如下：
[0040][0041][0042]
检测结论：此样品常温测试结果符合ul94-2021v-0的要求。
[0043]
实施例2：
[0044]
一种超细玄武岩纤维单丝的制备工艺，包括以下步骤：以玄武岩矿石为原料，将其破碎为粒径3-10mm的颗粒后加入单体炉熔化区；在1400℃的温度下，将玄武岩矿石颗粒熔化成玄武岩熔液，然后加入单体炉澄清区，在1450℃的温度下澄清均化30h；将澄清好的玄武岩熔液加入单体炉拉丝区，在1400℃的温度下，通过多排多孔型铂铑合金漏板引下形成粗丝，粗丝经过涂油器涂覆浸润剂后绕到拉丝机绕丝筒上，此时绕丝筒以4800r/min的速度转动，当一个绕线筒绕满纤维后拉丝机自动换上另一个空绕线筒继续拉丝，拉满纤维的绕线筒由工作人员换下的同时安装上空绕线筒，如此循环实现玄武岩纤维单丝的连续拉制，得到最终直径为5μm的超细玄武岩纤维单丝。
[0045]
其中，浸润剂包括以下组分：环氧乳液型成膜剂7.5％，脂肪醇醚磷酸酯钾盐抗静电剂0.3％，咪唑啉型润滑剂0.5％，kh570偶联剂0.5％，柠檬酸ph调节剂0.1％，消泡剂0.08％，交联剂0.1％。
[0046]
本发明实施例还提供了一种阻燃窗帘布，具体包括以下步骤：将上述拉满超细玄武岩纤维单丝的绕线筒退绕纤维单丝进行加捻织造为面密度为450g/
㎡
的纤维布；然后在
玄武岩纤维布的上下表面都涂覆涂层材料。
[0047]
其中，表面涂层选自硅胶涂层材料。
[0048]
对上述制得的阻燃窗帘布进行燃烧性检测。
[0049]
测试标准：ul94-2021。
[0050]
测试条件及步骤如下：
[0051]
1、预处理
[0052]
在23
±
2℃，50
±
10％rh环境条件放置48h。
[0053]
2、测试步骤
[0054]
火焰高度20
±
1mm，本生灯置于样品下方正中心位置，本生灯管口距样品低端10
±
1mm，点火时间10
±
0.5s，点火10
±
0.5s后以300mm/sec的速度移开本生灯至少150mm，同时开始积累余焰时间t1，余焰停止时应立即点燃10
±
0.5s，点火10
±
0.5s后以300mm/sec的速度移开本生灯至少150mm，同时记录余焰时间t2和余燃时间t3。
[0055]
样品尺寸：125mm
×
13mm
×
0.32mm
[0056]
检测结果如下：
[0057][0058]
检测结论：此样品常温测试结果符合ul94-2021v-0的要求。
[0059]
实施例3：
[0060]
一种超细玄武岩纤维单丝的制备工艺，包括以下步骤：以玄武岩矿石为原料，将其破碎为粒径3-10mm的颗粒后加入单体炉熔化区；在1400℃的温度下，将玄武岩矿石颗粒熔化成玄武岩熔液，然后加入单体炉澄清区，在1450℃的温度下澄清均化30h；将澄清好的玄武岩熔液加入单体炉拉丝区，在1400℃的温度下，通过多排多孔型铂铑合金漏板引下形成粗丝，粗丝经过涂油器涂覆浸润剂后绕到拉丝机绕丝筒上，此时绕丝筒以6000r/min的速度转动，当一个绕线筒绕满纤维后拉丝机自动换上另一个空绕线筒继续拉丝，拉满纤维的绕线筒由工作人员换下的同时安装上空绕线筒，如此循环实现玄武岩纤维单丝的连续拉制，得到最终直径为3μm的超细玄武岩纤维单丝。
[0061]
其中，浸润剂包括以下组分：环氧乳液型成膜剂7.5％，脂肪醇醚磷酸酯钾盐抗静电剂0.3％，咪唑啉型润滑剂0.5％，kh570偶联剂0.5％，柠檬酸ph调节剂0.1％，消泡剂0.08％，交联剂0.1％。
[0062]
本发明实施例还提供了一种阻燃窗帘布，具体包括以下步骤：将上述拉满超细玄武岩纤维单丝的绕线筒退绕纤维单丝进行加捻织造为面密度为230g/
㎡
的纤维布；然后在玄武岩纤维布的上下表面都涂覆涂层材料。
[0063]
其中，表面涂层选自硅胶涂层材料。
[0064]
对上述制得的阻燃窗帘布进行燃烧性检测。
[0065]
测试标准：ul94-2021。
[0066]
测试条件及步骤如下：
[0067]
1、预处理
[0068]
在23
±
2℃，50
±
10％rh环境条件放置48h。
[0069]
2、测试步骤
[0070]
火焰高度20
±
1mm，本生灯置于样品下方正中心位置，本生灯管口距样品低端10
±
1mm，点火时间10
±
0.5s，点火10
±
0.5s后以300mm/sec的速度移开本生灯至少150mm，同时开始积累余焰时间t1，余焰停止时应立即点燃10
±
0.5s，点火10
±
0.5s后以300mm/sec的速度移开本生灯至少150mm，同时记录余焰时间t2和余燃时间t3。
[0071]
样品尺寸：125mm
×
13mm
×
0.32mm
[0072]
检测结果如下：
[0073][0074]
检测结论：此样品常温测试结果符合ul94-2021v-0的要求。
[0075]
对照组：
[0076]
以涤棉织造的窗帘布作为检测对象进行防火等级检测。
[0077]
测试标准：ul94-2021。
[0078]
测试条件及步骤如下：
[0079]
1、预处理
[0080]
在23
±
2℃，50
±
10％rh环境条件放置48h。
[0081]
2、测试步骤
[0082]
1)划线，25
±
1mm，100
±
1mm；
[0083]
2)夹持，夹住靠近100mm处的样品尾端，长度方向保持水平，宽度方向与水平面成45
°±2°
，丝网固定在样品下面100
±
1mm处；
[0084]
3)燃具，甲烷流量105ml/min，背压力10mm水柱；
[0085]
4)火焰，焰高20
±
1mm；
[0086]
5)燃烧，焰炉倾斜45
°
，置入火焰6mm深处，30
±
1s或燃烧至25
±
1mm处时游走焰炉；
[0087]
6)计时，火焰燃烧至25
±
1mm处时开始计时，记下停燃烧时所用的时间和燃烧过的长度；
[0088]
7)计算，v＝60l/t，v是燃烧速度(mm/min)，l是燃烧过的长度(mm)，t是燃烧时间
(s)。
[0089]
样品尺寸：125mm
×
13mm
×
2mm
[0090]
检测结果如下：
[0091][0092]
检测结论：此样品常温测试结果符合ul94-2021v-0的要求。
[0093]
由此可得，由本发明工艺制备得到的超细玄武岩纤维单丝柔韧度和强度都有所提高，直径最细可达3μm，并且制备的阻燃窗帘布防火等级高，符合测试等级要求，真正达到了防火等级a级，燃烧无有毒有害气体释放，可以用于多种窗饰品制作，特别能适用于消防领域对隔热防火性能要求极高的防火帘。
[0094]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种超细玄武岩纤维单丝的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：s1：以玄武岩矿石为原料，将其破碎为粒径3-10mm的颗粒后加入单体炉熔化区；s2：将玄武岩矿石颗粒熔化成玄武岩熔液后加入单体炉澄清区，进行澄清均化；s3：将澄清好的玄武岩熔液加入单体炉拉丝区，在1200℃-1400℃的条件下，通过多排多孔型铂铑合金漏板引下形成粗丝，粗丝经过涂油器涂覆浸润剂后绕到拉丝机绕丝筒上，此时绕丝筒以3500-6000r/min的速度转动，将粗丝拉制成直径在3-7μm之间的超细玄武岩纤维单丝。2.根据权利要求1所述的一种超细玄武岩纤维单丝的制备工艺，其特征在于：步骤s3中，选用孔排数为4-10、孔数量为200-800的铂铑合金漏板进行拉丝。3.根据权利要求1所述的一种超细玄武岩纤维单丝的制备工艺，其特征在于：步骤s2中，玄武岩矿石颗粒的熔化温度为1300℃-1450℃之间。4.根据权利要求1所述的一种超细玄武岩纤维单丝的制备工艺，其特征在于：步骤s2中，玄武岩熔液的澄清均化温度为1400℃-1600℃之间。5.根据权利要求1所述的一种超细玄武岩纤维单丝的制备工艺，其特征在于：所述浸润剂包括以下组分：成膜剂6％～15％、抗静电剂0.1％～0.6％、润滑剂0.3％～1.0％、偶联剂0.4％～1.0％、ph调节剂0.03％～0.15％和其他助剂0.1％～0.5％。6.根据权利要求5所述的一种超细玄武岩纤维单丝的制备工艺，其特征在于：所述成膜剂选自环氧乳液、聚酯乳液、丙烯酸酯共聚物中的一种或多种结合，所述抗静电剂选自酚醚磷酸酯钾盐、脂肪醇醚磷酸酯钾盐、十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐中的任一种或几种结合，所述润滑剂选自脂肪胺及非离子复合润滑剂、咪唑啉型润滑剂中的一种或两种组合，所述偶联剂选自kh550、kh560、kh570中的一种或多种结合，所述ph调节剂选自乙酸、柠檬酸、草酸中的一种或多种结合，所述其他助剂包括消泡剂、交联剂和增塑剂中的一种或多种结合。7.一种阻燃窗帘布，其特征在于：包括以上述得到的超细玄武岩纤维单丝进行织造得到的窗帘布基材，织造过程中，控制超细玄武岩纤维线密度10-100tex，经向密度和纬向密度可选择10-50根/cm的任一值，窗帘布基材可以制造成平纹、斜纹和缎纹的任一形式，窗帘布基材的面密度200g/m2～600g/m2。8.根据权利要求7所述的一种阻燃窗帘布，其特征在于：织造所得窗帘布基材的上下两端面均涂覆有涂层。9.根据权利要求8所述的一种阻燃窗帘布，其特征在于：所述涂层选自硅胶涂层、pvc涂层、蛭石涂层中的一种或多种结合。

技术总结
本发明提供了一种超细玄武岩纤维单丝的制备工艺及阻燃窗帘布，包括以下步骤：以玄武岩矿石为原料，将其破碎为粒径3-10mm的颗粒后加入单体炉熔化区；将玄武岩矿石颗粒熔化成玄武岩熔液后加入单体炉澄清区，进行澄清均化；将澄清好的玄武岩熔液加入单体炉拉丝区，在1200℃-1400℃的条件下，通过多排多孔型铂铑合金漏板引下形成粗丝，粗丝经过涂油器涂覆浸润剂后绕到拉丝机绕丝筒上，此时绕丝筒以3500-6000r/min的速度转动，将粗丝拉制成直径在3-7μm之间的超细玄武岩纤维单丝。然后以上述得到的超细玄武岩纤维单丝进行织造得到窗帘布基材。本发明可以制得直径范围在3-7μm的超细玄武岩纤维单丝，提高最终纤维布成品的阻燃效果，使其适用于消防领域的防火帘制造。使其适用于消防领域的防火帘制造。


技术研发人员：付军 李强 曾文英 黄仕林 肖尧 钟晓霞
受保护的技术使用者：重庆智笃新材料科技有限公司
技术研发日：2023.03.29
技术公布日：2023/7/31