《玻璃纖維工業用玻璃球》行業標準介紹

 一、概述
    玻璃球生產企業共有26個企業，產地主要集中于四川、河北、山東省。生產中堿球有21個企業，無堿球有11個企業，年總產量約為26.1萬噸，其中中堿球年產量為14.5萬噸，無堿球年產量為11.6萬噸。在玻璃纖維行業中占據40%以上的產量。玻璃球是玻璃纖維工業生產的基本原材料。其質量直接影響到玻璃纖維的生產效率和產品質量，終還會影響玻璃纖維制品的使用性和安全性能，它與行業的經濟效率密切相關，被廣大玻璃纖維企業所重視。
    目前玻璃纖維生產有兩種方式，池窯法和坩堝法。池窯法是將天然的礦石經粉碎與化工原料，按一定配比后投入窯爐，經高溫熔化后，通過高速旋轉的拉絲機，被拉制成玻璃纖維原絲。而我國的玻璃纖維生產絕大部分仍采用五、六十年代的坩堝法生產。即將礦石經粉碎與化工原料，按一定配比投入窯爐，在高溫熔化和澄清劑、助熔劑作用下形成玻璃液，經喂液池、制球機后生產出一定規格的玻璃球。玻璃球經清洗加入代鉑坩堝中，在高溫下二次熔化，通過鉑銠漏板終被拉制成玻璃纖維原絲。玻璃纖維的拉絲成型是一個連續過程，它對玻璃球的物理、化學性能要求很高。當玻璃球的物理、化學性能不符合標準規定的要求時，就會破壞拉絲作業的連續和穩定性，使得玻璃纖維成品率下降，嚴重時會造成無法拉絲。
    鑒于上述情況，經濟貿易委員會以國經貿廳行業[2002]73號文下達了玻璃纖維工業用玻璃球強制性行業標準的制訂任務。要求把JC 557―1994《無堿玻璃球》、JC 583―1995《中堿玻璃球》、JC 719―1990（1996）《耐堿玻璃球》、JC/T337―1983（1996）《玻璃球二次冒泡溫度試驗方法》和JC/T338―1983（1996）《玻璃球均勻性試驗方法－油浸投影法》五個標準合并修訂。
二、本標準的制定主導思想
    1與宏觀政策、產業政策、法律法規相一致。
    2玻璃球作為玻璃纖維生產的原料必須與玻璃纖維生產企業的要求相匹配，以滿足玻璃纖維生產的需要是先考慮的原則。
    3符合玻璃球生產企業實際，推動玻璃球生產企業技術進步。
三、工作的簡要過程
    玻璃纖維產品質量監督檢驗中心接到起草工作任務后，立即組織成立了標準起草工作組。并著手進行了以下工作：
(一)收集國內外有關技術資料
    利用各種渠道廣泛收集資料和技術文件，特別針對廣大玻璃球生產企業提出的增加玻璃球化學成分的技術要求。標準起草工作組積極與南京玻璃纖維研究設計院相關單位溝通，查閱了“七五”攻關項目：“低硼無堿電絕緣玻璃纖維成分”、“低硼無堿玻璃纖維工業性試驗” 等技術資料。
    （二）對生產企業和用戶進行調研
    對玻璃球生產企業進行了廣泛的調研，并發函至各企業和有關單位，征求他們對標準制定工作的意見和要求。自貢市貢井玻纖有限責任公司、自貢市玻璃纖維二廠、瀘州天興玻纖公司、鄭州希凱建材有限公司、秦皇島方圓建材有限公司、成都巨峰玻璃有限公司、陜西玻璃纖維總廠等單位給予了本標準制定工作的極大支持，積極參與標準的制訂工作。
    標準起草工作組還積極與玻璃纖維生產企業進行聯系，聽取他們對標準的意見，走訪了相關企業單位，他們都對標準提出了很好的意見和建議。
（三）收集樣本，進行試驗驗證工作
    為了更好對產品的技術指標進行定值，起草小組對2001、2002年玻璃球型式抽樣檢驗樣品進行了大量的試驗驗證，統計了近年來玻璃球外觀質量、二次冒泡溫度、均勻性和玻璃球中As2O3的含量等性能指標的分布情況，從而確定了本標準的各項技術指標，提出了標準送審稿。
四、國外同類標準情況說明
    我國玻璃纖維工業是在前蘇聯的技術基礎上發展起來的，90年代以前的生產工藝基本上用坩堝法生產玻璃球再進行二次熔化生產玻璃纖維，特別是代鉑爐的推廣應用，使我國玻璃纖維行業有其自身的獨創性。我國玻璃纖維工業用的原料－玻璃球分為中堿、無堿和耐堿成分三大類，其中中堿5號成分是我國自行研究開發的成分，雖與國外的C玻璃成分相近，但成分上還是有一定的區別；無堿1號成分是套用了前蘇聯的含R2O小于2%無堿玻璃成分，然后經大量研發試驗改為現行的無堿1號成分。由于國外玻璃纖維生產工藝90%以上采用的是池窯生產工藝，因此沒有查到相關的國際標準作為本標準制定的參考依據。
五、標準主要內容的說明
    1關于標準名稱和代號
標準的名稱反映了標準所覆蓋的產品，任務下達時的項目名稱為“玻璃纖維工業用玻璃球”，因此本標準包含了中堿玻璃球、無堿玻璃球、耐堿玻璃球三類產品。
    GB/ T4202－2001《玻璃纖維產品代號》標準中沒有對玻璃球產品進行相應的規定，考慮到企業在生產和交付過程中，由于具體的化學成分較多，為了便于管理和應用，本標準規定了玻璃球的代號。
    玻璃種類的規定與GB/ T4202－2001的要求一致，即E為無堿成分，具有良好的電絕緣性能；C為中堿成分，具有較好的耐化學侵蝕性能；AR為耐堿成分。玻璃球的具體化學成分用數字來表示，如采用無堿2號成分，其代號即為E2。
    2外觀質量
    玻璃球外觀質量的制定主要有三個方面的問題要考慮：（1）玻璃球的直徑；（2）玻璃球的外表面要求；（3）球內在質量要求。
    在本標準制定過程中，許多企業提出要求增大玻璃球直徑，以有利于提高玻璃球生產廠家的經濟效益。這對玻璃球生產企業來說是可以理解的，但的產業政策并非要求大力發展坩堝法生產玻璃纖維，而是要大力鼓勵池窯拉絲工藝。另一方面玻璃球的直徑增大后，能否適應玻璃纖維生產企業的加球機，對玻璃纖維的拉絲有多大的影響，未進行過驗證試驗，因此本標準仍采用原標準的要求：玻璃球的直徑為18.5mm～20.2mm。
    原標準對玻璃球的外觀質量提出了較為定量的要求，但在實際檢測時根本無法操作，如“玻璃球內不允許有直徑0.5mm以下的密集小氣泡，0.5mm以上的氣泡不得超過10個”。因此本標準簡化了玻璃球的外觀質量要求。
    3化學成分
    本標準的中堿成分仍采用JC 583―1995《中堿玻璃球》標準中的中堿5號成分和中堿6號成分；無堿成分除無堿1號仍為JC 557―1994《無堿玻璃球》中的成分外，增加了低硼無堿成分：無堿2號和無堿3號成分；耐堿成分以原標準JC 719―1990（1996）《耐堿玻璃球》的成分為主，但對其它化學成分的耐堿玻璃增加了氧化鋯和氧化鈦含量的要求，使標準更具科學性?，F就有關情況說明如下：
    （1）有關低硼無堿玻璃球成分說明
    目前我國大量生產的無堿1號玻璃纖維成分中含有8.5%的B2O3，B2O3使玻璃易熔制并能改善玻璃的成型工藝性能，但是由于B2O3的引入，也帶來諸多的問題，，使用了價格昂貴的硼酸化工原料引入B2O3，致使原料成本大大增加，從而也提高了玻璃纖維的成本；第二，B2O3在高溫熔制和纖維成型時會從熔融玻璃中揮發出來，逸入空間，污染空氣和水，因此低堿含量的無堿玻璃纖維成分，對降低玻璃纖維成本，發展玻璃纖維工業，減輕污染，具有現實的經濟效益和環境保護的社會效益。
    低硼無堿成分由是南京玻璃纖維研究設計院成功開發并研制的，適用于球法拉絲的新成分。無堿2號和3號成分其B2O3含量由8.8%降到6.8%，與無堿1號相比，熔化時間縮短了8%～28%、析晶上限溫度低4℃～33℃，拉絲性能好。經工業性試驗結果表明：低硼無堿成分的制球、拉絲、紡織等工序的產量和質量以及電絕緣制品的性能均達到或略高于無堿1號水平；玻璃球生產企業采用現有的生產原材料、技術裝備、工藝制度，無需增強任何投資即可直接進行低硼無堿成分玻璃纖維制品的生產。
    （2）關于耐堿玻璃球的成分說明
    耐堿玻璃纖維是一種含氧化鋯的特種玻璃纖維，因其能夠抵御水泥水化物的堿性介質的侵蝕，可以用于生產玻璃纖維增強水泥制品（GRC），在建筑和土木工程中有廣泛的應用。
    我國的耐堿玻璃纖維生產采用的是小型電熔池窯拉絲或制球后采用200孔坩堝拉絲，其化學成分主要是建筑材料科學研究院玻璃纖維研究所的技術成果，本標準中AR1耐堿玻璃球成分仍采用JC 719―1990（1996）《耐堿玻璃球》中的成分。
    國外的耐堿玻璃纖維的化學成分有許多，但普遍都要控制玻璃纖維中的ZrO2或TiO2含量，如國外賽姆菲爾和日本NEC公司的耐堿玻璃纖維都是以高氧化鋯含量來保證纖維的耐堿性。因此本標準規定其它屬耐堿玻璃的化學成分可由供需雙方商定,但應保證WZrO2≥16.0%或(WZrO2+WTiO2) ≥19.2%且WZrO2≥13.7%以保證耐堿玻璃纖維的耐堿性。
    4關于澄清劑中As2O3的使用問題
    在玻璃熔制時，白砒雖有良好的澄清效果，但在保管、配料、熔制過程中幾乎有50%的白砒隨煙氣排放到大氣中散落到附近，嚴重污染環境，危害職工和工廠附近居民的身體健康。玻璃球是玻璃纖維拉絲生產的原料，在拉絲過程中，玻璃球再次熔化時，毒氣繼續揮發，再次對職工的健康造成危害，污染環境。我國衛生標準規定居民區的大氣中砷化物高允許濃度以As計算，日平均值不得大于0.003mg/m3，車間內空氣中As2O3允許濃度不得大于0.3mg/m3。美國規定玻璃食品包裝容器As2O3和Sb2O3的含量要小于0.005%。因此砷、銻作為玻璃澄清劑應逐步淘汰。我國玻璃球生產企業基本上還采用白砒作為澄清劑，本標準制定過程中，對23家生產企業的玻璃球進行了As2O3含量的驗證試驗，結果表明：9家生產企業的無堿1#玻璃球中As2O3含量平均值為0.39%，高的為0.54%，低的為0.15%。14家生產企業的中堿5#玻璃球中As2O3含量平均值為0.35%，高的為0.56%，低的為0.068%。其中大于0.3%的有8家，小于0.2%的只有1家企業。因此大部分玻璃球生產企業必須在原料配方和工藝上進行改進才能達到本標準規定As2O3的含量小于0.2%。
    5本標準全面修改了檢驗規則
    本標準將原標準中對外觀質量采用二次計數抽樣方案改為一次計數抽樣方案，這樣方便交付檢驗，更具科學性和合理性。
    本標準外觀質量檢驗采用計數檢驗的一次抽樣方案，抽樣表是根據GB2828《逐批檢驗計數抽樣程序及抽樣表（適用于連續批的檢驗）》標準正常檢驗一次抽樣方案，檢驗水平Ⅱ，AQL=4.0確定的。